화학 변화 개념에 대한 중학교 2학년 학생들의 선개념 조사 및 선개념 갈등상황 제시를 통한 개념변화 학습이론의 효과 분석

백성혜,강대훈,김혜경,최우기,권균,Paik, Seoung Hye,Kang, Dae Hun,Kim, Hye Kyong,Chae, Woo Ki,Kwon, Kyoon 대한화학회 1999 대한화학회지 Vol.43 No.2

본 연구에서는 중학교 2학년 학생들의 선개념을 조사하고, 개념변화 학습이론을 적용한 과학 수업을 제공함으로써 학습자의 학습 동기가 잘못된 선개념을 올바른 과학 개념으로 바꾸는데 어떠한 역할을 하는지 알아보았다. 이를 위하여 개념변화 학습이론에 근거한 수업을 받은 학습자의 선개념의 변화를 전통적인 수업을 받은 학습자의 선개념 변화와 비교하여 보았다. 연구 결과, 학생들은 중학교 1학년때 배운 물리 변화를 화학 변화의 개념과 혼동하여 화학 변화를 단순히 물리적 변화인 상태 변화로 인식하거나, 이와 관련된 잘못된 선개념들을 많이 가지고 있는 것으로 나타났다. 또한 화학 변화의 한 예인 연소 현상에 대해서는 초등학교 6학년부터 학습한 내용임에도 불구하고 눈에 보이지 않는 산소의 결합을 인식하지 못하였으며, 많은 문제의 상황에서 질량 보존의 법칙을 기계적으로 적용하는 특징도 보였다. 수업의 효과로는 개념변화 수업을 받은 학생들이 과학적 개념을 부분적으로 또는 완벽하게 이해를 한 비율은 50%를 넘지 못하였다. 그러나 이 비율은 교과서에 의존한 전통적인 수업을 받은 학생들의 과학적 개념 이해 비율인 39% 보다는 높은 비율이라고 할수 있다. 개념변화 수업을 받은 학생들의 올바른 과학 개념 습득 비율이 전통적 수업을 받은 학생들의 비율보다 통계적으로 유의미하게 높은 것으로 나타났다. 따라서 본 연구에서 개발하여 실시한 개념변화 수업은 학습자의 올바른 과학 개념 습득에 효과적이라고 할 수 있다. Preconceptions of middle school students related to chemical change the students are surveyed. The students are divided into experimental group that are learned by concept change theory teaching model, and control group that are learned by traditional teaching method based on science textbooks. After the planned classes, the tendencies of concept change of the two groups according to students learning motivations are analyzed. New teaching methods, which based on concept change learning model and students learning motivations, developed by this research. And the effects of the new teaching method are testified. As a result, it is proved that most of the students have a lot of preconceptions, and persist the wrong conceptions after the classes. This tendency is same in the control group and in the experimental group.

중학교 1학년 상태변화 실험수행과정에서 나타난 예비과학교사의 논증구조 및 이에 영향을 미치는 요인과 예비교사교육에 대한 인식 분석

백성혜 ( Seoung Hye Paik ),손수희 ( Su Hee Son ) 한국과학교육학회 2014 한국과학교육학회지 Vol.34 No.3

이 연구에서는 중등 교육과정의 실험을 수행하는 과정에서 예비과학교사의 논증구조를 분석함으로써 예비과학교사의 탐구 능력과 탐구에 대한 인식을 조사하고자 한다. 사범대학교 4학년에 재학 중인 예비과학교사 9명을 대상으로 하였으며, 중학교 1학년 과학교과서의 상태변화에 관한 실험을 수행하였다. 예비교사들의 실험 보고서는 툴민의 논증구조를 분석틀로 분석되었다. 또한 설문지를 통해 과학과 실험에 대한 인식조사를 하였으며, 반구조화된 면담을 실시하였다. 연구결과, 예비교사들의 논증에는 과학지식의 결핍, 탐구 능력 미흡, 오차에 대한 신념, 추가 근거자료가 영향을 미쳤다. 이러한 연구 결과를 통해 예비교사들의 실험 탐구능력 수준은 미흡하며, 예비교사 교육과정을 재구성하여 교사교육 프로그램을 통해 탐구 실험을 경험할 수 있는 기회를 제공할 필요가 있다고 주장하였다. The purpose of this study is to research pre-service chemistry teachers` inquiry ability and perception on inquiry by analyzing their argument structure. Nine graduating senior students have participated in this study. They have experimented with mass change during state change, which is included in 7th grade science textbook. We have analyzed pre-service teachers` experimental reports using Toulmin`s argument model. Also, we have researched their views on science and experiments through questionnaires and semi-structured interviews. As results show, various factors have affected pre-services` argument structures; lack of science knowledge and inquiry ability, belief about error, and additive data. This study shows that pre-service teachers` inquiry abilities is insufficient, and it is necessary to review rearrangement of pre-service science teacher curriculum in order to offer inquiry experiments in teacher education program.

빛과 상에 대한 초등 교사들의 이해와 학습 내용에 대한 인식 변화에 대한 사례 연구

백성혜 ( Seoung Hye Paik ),정연경 ( Youn Kyoung Jung ) 한국초등과학교육학회 2009 초등과학교육 Vol.28 No.3

서술형 평가에서의 교사평가와 동료평가 활동 경험에 따른 고등학생들의 인식

백성혜 ( Seoung Hye Paik ),류혜정 ( Hye Jung Ryu ) 한국과학교육학회 2014 한국과학교육학회지 Vol.34 No.6

이 연구에서는 서술형 문항에 대한 교사평가와 동료평가가 고등학생들의 학업성취도와 정의적 영역에 미치는 효과를 알아보고, 평가에 대한 학생들의 만족도와 신뢰도를 분석하여 시사점을 얻고자 하였다. 이를 위하여 중소도시에 있는 고등학교 2학년 2개반을 선정하여 학업성취도, 정의적 영역의 검사를 사전과 사후에 실시하였다. 서술형 문항의 평가는 10차시 수업 동안 진행되었으며, 교사평가를 실시한 반에서는 학생들이 서술형 문항을 푼 후에 교사가 이에 대한 피드백을 수업 중에 실시하였다. 동료평가를 실시한 반에서는 학생들이 서술형 문항을 푼 후에 소집단 별로 동료평가를 실시하고 피드백을 제공하도록 하였다. 연구 결과, 학업성취도 상위 집단 학생들은 상대적으로 교사평가에 긍정적인 만족도를 나타내었고, 하위 집단 학생들은 동료평가에 긍정적인 만족도를 나타내었다. 한편, 학업성취도 상위 집단 학생들은 교사평가와 학생평가에서 동일한 채점 기준을 제공하였음에도 불구하고 교사평가에 대한 신뢰도가 상대적으로 높은 반면, 하위 집단 학생들은 교사평가에 대한 신뢰도가 상대적으로 낮았다. 학업성취도가 하위인 학생들만 비교한 결과 교사평가를 실시한 학급보다 동료평가를 실시한 학급에서 성취도의 향상이 통계적으로 유의미하게 나타났다. 정의적 영역의 평가 결과에서도 하위 집단 학생들은 동료 평가가 정의적 영역에서 긍정적인 영향을 미쳤으며, 특별히 과학에 대한 인식 영역에서 변화가 통계적으로 유의미하게 나타났다. The purpose of this study is to figure out the influence on the students` achievement of the cognitive and the affective domains by descriptive items assessment of teacher or peer and to obtain implications by analyzing the students` satisfaction and the reliability of the assessment. For this purpose, two classes of 11th grade students located in a small city were selected and took an exam related to the cognitive and the affective domains before and after the assessment. The assessment activities were carried out during 10 lessons and the teacher gave feedback to the students of the teacher assessment class in the lessons. In the peer assessment class, a small-size student group discussion and feedback were given to the students after the exam. The results show that higher level achievement group students represented relatively positive satisfaction on teacher assessment, and lower level achievement group students represented positive satisfaction on peer assessment. In spite of the same marker list, higher level achievement group students represent relatively high reliability than lower level achievement group students. The lower level achievement group students in the peer assessment class got statistically meaningful improvement of achievement than the students of teacher assessment class. The peer assessment activity was positively influenced on the affective domain of the lower level achievement group students, especially signigicant meaning of statistics was found on the students` perception about science.

제7차 화학 1 교육과정의 목표, 내용 및 평가에 대한 화학교사들의 인식 및 수업의 실제

김혜영 ( Hye Young Kim ),백성혜 ( Seoung Hey Paik ) 한국과학교육학회 2009 한국과학교육학회지 Vol.29 No.6

중학교 화학 분야의 개념 연구에 대한 문제점 분석

박은희,강대훈,백성혜,박국태,김혜경,채우기,권균,Park, Eun Hee,Kang, Dae Hun,Paik, Seoung Hey,Park, Kuk Tae,Kim, Hye Gyeng,Chae, Woo Ki,Kwon, Gyun 대한화학회 1999 대한화학회지 Vol.43 No.3

중학교 화학 분야의 오개념 조사에 사용된 설문지의 문제점을 밝혀, 학생들의 정확한 오개념 조사를 위한 바탕을 마련하고자 한다. 기존의 중학교 화학 분야에 대한 오개념 조사 설문지가 연구 대상 학생들에게 잘못 사용되고 있었으며, 문항 내용 자체에도 오류가 있었음을 지적하고자 하는 것이다. 선행 연구들의 분석 결과들이 오개념이 아니라 무개념임을 확인하기 위하여 중학교 1학년 학생 182명을 대상으로 두 종류의 설문지 A와 B를 투입하여 조사하였다. 설문지 A는 오개념 연구를 위해 선행 연구들에서 사용한 문항들로 이루어진 것으로, 이를 투입한 결과를 선행 연구들의 결과들과 비교하기 위한 것이다. 그리고 설문지 B는 설문지A에서 응답한 학생들의 구체적인 생각을 알아보기 위하여 새롭게 개발한 것이다. 설문지 A를 통해 얻은 결과와 선행 연구들에서 얻은 결과들을 비교할 때, 전반적으로 일관성이 없게 나타났으며, 중학교 1학년 학생들의 주관식 정답률이 객관식 정답률에 비해 매우 낮게 나타나는 공통점은 있었으나, 문항 자체의 오류들이 발견되었다. 설문지 B를 통해 학생들의 생각을 알아본 결과, 설문지 A에서 과학적 개념과 오개념으로 분류된 학생들중에서 무개념으로 판단된 경우가 많았다. This study was to clarify the problems of questionnaires related to misconception researches of middle school chemistry and to prepare a ground for the correct misconception research for students. For these purposes, the questionnaires of the misconception researches related to chemistry in middle school were analyzed, and the mistakes of the questions which were used in 7th grade students were found, based on a definition of misconceptions in this study. Also, the errors in contents of the questionnaires were indicated. The results of the analysis revealed that most of the 7th grade students did not have misconceptions contrary to some of the previous researches conclusions. They only had no conceptions related to the contents. In order to support this analysis, two different questionnaire sets (questionnaire set A and B) for 182 7th grade students were used. After obtaining similar results to those of the previous researches by the questionnaire set A, the students' thoughts were examined by the questionnaire set B. From the results of this study, the correct answer rates of subjective questions were very low compared with those of objective questions in the questionnaire set A for 7th grade students. It was hard to find consistency among the results of the researches using the questionnaire set A. And many contents of the questions consisted of the questionnaire est A were not consisted with a definition of misconceptions. There were errors in the contents of the questions, too. The students classified as the havingscience-concepts group and the having-misconceptions group by the questionnaire set A were classified as the having-no-concepts group by the questionnaire set B.

묽은 용액의 성질에 대한 화학전공 예비교사들의 이해 및 화학교사 양성교육에 대한 인식 사례 연구

이송연,김성혜,백성혜,Lee, Song-Yeon,Kim, Soeng-Hye,Paik, Seoung-Hey 대한화학회 2010 대한화학회지 Vol.54 No.6

이 연구에서는 화학교육을 전공하는 4명의 예비교사들과 화학을 전공한 2명의 예비교사들을 대상으로 고등학교 화학II 교과서에 제시된 "묽은 용액의 성질" 단원에 관련된 개념의 이해를 비교하였다. 연구결과, 예비교사들 중에 고등학교 화학II 교과서에 제시된 내용을 깊이 있게 이해하는 예비교사들이 많지 않았으며, 묽은 용액의 성질에 관련된 오개념을 가지고 있는 경우도 나타났다. 그리고 사범대학에서 화학교육을 전공한 예비교사들의 이해수준과 비사범대학에서 화학을 전공한 예비교사들의 이해수준은 차이가 없는 것으로 나타났다. 연구에 참여한 대부분의 예비교사들은 대학과 상관없이 그들의 예비교사 교육과정에서 실천적 지식이 부족하다고 느끼고 있었다. We compared the understanding of 4 pre-service teachers of chemistry education major and 2 pre-service teachers of chemistry major related to conceptions of "properties of dilute solutions" chapter in high school Chemistry II textbooks. As results, few pre-service teachers understood fully the concepts of high school Chemistry II textbooks. Some pre-service teachers had misconceptions related to properties of dilute solutions. We found that few differences existed between the pre-service teachers' understanding regardless of whether they took a major in chemistry education of a education college or a major in chemistry of noneducation college. Most of the pre-service teachers who attended this research recognized the lack of practical knowledge in their pre-service teacher curriculum.

초등학교 과학과 5, 6학년 서술형 평가문항의 행동영역 내용타당도 및 이에 영향을 미치는 요인 분석

최정인 ( Jung In Choi ),백성혜 ( Seoung Hye Paik ) 한국과학교육학회 2016 한국과학교육학회지 Vol.36 No.1

본 연구의 목적은 초등학교에서 개발·시행된 서술형 평가 문항의 내용타당도를 분석하는데 있으며, 이 평가 문항들의 개선을 위한 기초자료를 제시하는데 연구의 의의가 있다. 이를 위하여 여러 초등학교의 서술형 평가문항을 수집하고, 이원분류표의 평가목표와 문항의 평가목표가 요구하는 행동소를 비율차 검정하였다. 분석의 결과 교사가 제작한 서술형 평가문항은 ‘지식’, ‘이해’를 주로 측정하고 있으며, 행동영역의 내용타당도가 낮음을 확인하였다. 내용타당도가 낮은 결과를 설명하기 위해 9명의 초등 교사를 대상으로 면담을 실시하였다. 면담의 결과 초등학교 과학과 서술형 평가문항의 내용타당도 확보를 저해하는 요인으로 교사내적요인과 교사외적요인을 추출하였다. 교사내적요인에는 바르지 않은 이원분류표의 작성법, 초등학생의 발달단계 고려, 난이도, 채점의 용이성, 경로의존성 등이 포함되었다. 그리고 교사외적으로는 교육과정 및 학부모 그리고 행정적 요소 등이었다. 이상의 결과를 바탕으로 과학교사의 서술형 평가전문성을 위한 요인들을 제언하였다. This study analyzes the content validity of descriptive tests developed for elementary schools, in order to acquire basic data to improve them. Various descriptive tests were collected and tested for differences in proportions between two-dimensional classification of educational objectives and the level of behavioral objectives. Results show that the descriptive tests developed by elementary school teachers mainly focused on “knowledge” and “understanding,” and that content validity for behavioral levels to be low. Nine elementary school teachers were interviewed to understand the result. From the interviews, we found both internal and external factors that cause low content validity. The main internal factors were teachers’ ability to make two-dimensional classification of educational objectives, the teachers’ consideration of students’ level, item level of difficulty, the ease of scoring, and path dependence. The main external factors were curriculum, parents, and administration. Based on the results, we suggested the factors related to elementary school teachers’ PCK of descriptive tests.

스크래치를 활용한 고등학교 과학 수업에 대한 학생 인식

노희진 ( Hee Jin Noh ),백성혜 ( Seoung Hye Paik ) 한국과학교육학회 2015 한국과학교육학회지 Vol.35 No.1

이 연구는 고등학교 과학 교과수업에서 이루어졌으며, 스크래치를 활용하여 과학 수업이 실행되었고, 이에 대한 학생의 인식을 조사하였다. 연구대상은 고등학교 2학년의 자연계열을 희망하는 남학생이며, 4학급이다. 학생들이 수업과 과제를 진행하는 동안 얻어진 경험을 바탕으로 생각과 느낌을 표현한 수업저널을 작성하였고, 이 수업저널을 분석하여 스크래치를 활용한 과학수업에 대한 인식과 실제로 이루어진 학습과정, 스크래치 프로그램 활용에 대한 인식을 찾고 그에 대한시사점을 얻었다. 수업은 2단계로 진행되어졌다. 첫 단계는 과학적 문제를 스크래치로 해결해 보는 경험의 단계로, 과학적 문제를 해결하기 위해 학생들은 비주얼 프로그래밍인 스크래치라는 도구를 활용하는 경험을 하게 된다. 두 번째 단계는 학생들이 자신의 프로젝트를 선정하고 스크래치를 활용하여 주어진 문제를 해결하고 자신의 산출물을 생성하게 된다. 연구 결과는, 첫째 스크래치를 활용한 과학수업은 학생들의 흥미가 높았다. 학생들은 높아진 흥미로 수업에 참여하고, 자기 주도적으로 자신의 산출물을 얻는 과정에서 뿌듯함을 느꼈다. 둘째 이 수업에서 실제 학생들은 3단계를 거치며 학습하고 있었다. 이 3단계는 문제 인식, 문제 해결, 산출물 생성이었으며, 특히 문제 해결과정은 반복적이었으며 학생들에게 이 과정은 복잡하고 어려운 단계이다. 이 문제해결과정은 스크래치 측면(설계, 적용)과 과학 측면(자료 수집, 자료 해석)으로 구성되어지며, 설계, 자료 수집, 자료 해석, 적용의 단계가 순서적이면서 반복적으로 이루어진다. 이 반복적인 과정에서 설계에 따라 과학적 지식을 조사하고 이해하여 프로그래밍에 적용하고, 그 결과에 따라 재설계하는 과정을 통해 과학적 지식에 대한 이해도가 높아진다. 또한 이 과정을 통해 학생들은 과학적 지식을 더 오랫동안 기억하게 되었다고 하였다. 셋째 학생들은 스크래치라는 프로그래밍 사용의 어려움을 나타내기도 했다. 그러나 처음 사용해보는 것이라 익숙하지 않았기 때문이라 해석되어지며, 이것은 학생들이 스크래치를 활용한 과학수업을 초등학교 또는 중학교에서 시작해 보는 것을 제안한다. 또한 학생들은 이경험을 통해 자신의 미래의 직업과 관련 지었고, 컴퓨터공학 관련 직업을 갖지 않더라도 다양한 직업분야에서 활용 가능할 것으로 기대했다. 결론적으로 스크래치를 활용한 과학수업은 새로운 교수학습방법으로 제안 되어질 수 있고, 학생들의 과학에 대한 흥미와 창의적 문제해결력, 융합적 소양, 정보적 소양이 신장될 것이다. 스크래치와 같은 프로그래밍은 미래 사회를 살아갈 학생들이 갖추어야 할 역량으로 해석해볼 수 있고, 이러한 역량을 바탕으로 학생들은 자신의 문제들을 해결해나갈 수 있을 것으로 기대된다. 이 수업은 학습자 중심의 디지털 교육을 바탕으로 하는 것이며, 기술과 공학적 설계를 포함한 융합인재교육(STEAM)을 실행하는 방법이 될 수 있을 것이며, 창의적이고 자기주도적인 학습능력을 갖춘 인재를 키울 수 있을 것이다. This research was performed of high school science classes. These science classes progressed by using Scratch, and surveyed students` perception after finishing each class. This research was conducted of male students who want to choose department of natural science in the next grade. Those classes are consisted of four classes. This study produced a journal, and contained expressions of their thinking and feeling based on experiences during attending classes and projects. Consequently, that journal was analyzed in view of understanding and perception of Scratch using science classes, and it was also included of utilizing Scratch program. Research shows following three conclusions. First, students preferred Scratch using class to general one. They attend more active with high interest, and they felt senses of accomplishment while they make output by themselves. Second, their studies passed through three stages. These are problem perception, problem solving, and producing. Problem solving stage is especially complicated and difficult stage to students. This stage is consisted of Scratch side and Science side. Scratch side has Design and applying process, and Science side has data gathering and analyzing. Students` comprehension of scientific knowledge is increased and is preserved long time through this stage. Last, students had a hard time using Scratch. Because, it is the first time to them to use that program. Therefore, we deemed that they needed to start this kind of experience at lower grade than they are now, such as middle school stage. It is expected that this type of classes are getting more expanded and more populated as a part of students` core ability.

뜨고 가라앉는 현상에 대한 과정적 관점 설명방식에 대한 교사들의 인식

김성기 ( Sungki Kim ),백성혜 ( Seoung-hye Paik ) 한국과학교육학회 2020 한국과학교육학회지 Vol.40 No.6

본 연구는 기존의 밀도라는 개념은 현상에 대한 원인자를 제공하는데 한계점이 있으며, 부력이라는 개념은 많은 오개념을 갖고 있고 정량적 계산을 이해하기 위해 지나치게 어려운 개념이 필요함에 문제를 제기하여 지레의 원리를 적용한 과정적 관점의 새로운 설명방식을 제안하였다. 새로운 설명방식은 중력이라는 근본원리와 과정적 관점이 드러나도록 지레라는 가시적 도구를 활용하여 제안되었다. 연구결과, 교사들은 많은 대안개념에 머물러 있었으며 밀도가 중력과 관련됨을 인식하는 교사는 절반이상 되지 않았다. 뿐만 아니라 이 현상을 물질적 관점으로 이해하면서 관점과 불일치하게 인식하였으나 수업처치 후 유의미한 개념 변화를 하였다(p<.000). 또한, 기존의 설명방식에 비해 원리와 과정적 관점을 잘 인식할 수 있다는 평가를 하였다. 이를 통해 지레의 원리를 도입한 과정적 과점의 설명방식에 대한 교육적 가치를 확인할 수 있었다. In this study, the existing concept of density has a limitation in providing the cause of phenomena, and the concept of buoyancy poses a problem because it has many misconceptions and requires an overly difficult concept to understand quantitative calculation, so we suggest an explaining method as process viewpoint introducing the principle of lever. The new method of explanation has been proposed using the lever as visual tool to reveal the gravity as the fundamental principle and process viewpoint. As a result, teachers stayed on many alternative concepts and less than half of the teachers were aware that density was related to gravity. In addition, they recognized it as matter viewpoints, but there is a meaningful conceptual change after intervention(p<.000). Also, they evaluated that the new method is better able to recognize the principle and process viewpoint than the existing description method. Through this, we can confirm the educational value of explaining method as process viewpoint introducing the principle of lever.