교과서의 화학 실험 분석을 통해 본 실험과 도구의 의미 재고

최취임,이선경,Choi, Chui Im,Lee, Sun-Kung 대한화학회 2016 대한화학회지 Vol.60 No.4

일반적으로 실험은 과학의 꽃으로 인식되고 있고 학교 과학에서도 중요한 위치를 차지한다. 과학자들은 확증이든, 입증이든, 사고실험이든, 어떤 형태든 실험이라는 형태를 거친다. 과학교육의 주요 목표 중 하나는 탐구능력을 향상키는 것이다. 이에 학생들에게도 실험을 하도록 하는 것은 당연한 것으로 여겨진다. 그러나 학교 실험이 과학을 이해하고 학습하는데 있어서 과연 무엇이며 어떤 역할을 하는지에 대한 의견과 논의는 항상 긍정적이지만은 않다. 또한, 학교 과학 실험의 이론적 당위성이 자리 잡고 있다고 하더라도 실제 과학자들이 수행하는 실험과는 간극이 존재한다. 이 연구에서는 학교 과학 실험과 도구의 의미를 탐색하였다. 또한 하나의 사례로 중학교 과학 교과서와 고등학교 화학 교과서에 수록되어 있는 화학관련 탐구 실험의 유형 및 도구 사용 수준을 분석하여, 학교 과학 탐구에서 실험과 도구의 의미를 재조명하고자 하였다. Experiment is recognized as an important part in science and science education. Scientists do experiments for verifying or refuting theory and they take many forms to do experiments. One of the central goals of science education is to improve inquiry ability. So we have taken for granted that students engage in authentic inquiry and experiment which scientists carry out to research. But it is not always positive about discussions and opinions what school experiment and its role is in learning science and understanding about science. There is certainly a gap between experiments which scientists and students do even though there is a theoretical basis of school science experiment. In this study, we discussed how scientific inquiry and school inquiry are different, and what it means to use instrument in school science experiment. And as a case, we analyzed chemistry experiments in science textbook and manipulation level of instruments which were handled in chemistry experiments, we shed light on the meanings of experiments and instruments in school science inquiry based on the result of experiments and instruments analysis.

과학영재 선발을 위한 선발문항 분석: 서울대학교 과학영재센터 중학교 심화과정의 화학영역 중심

최취임,정민수,홍훈기,채희권,정대홍,Choi, Chui-Im,Jung, Min-Soo,Hong, Hun-Gi,Chae, Hee K,Jeong, Dae-Hong 대한화학회 2008 대한화학회지 Vol.52 No.3

본 연구에서는 과학 영재성 구성요인과 고전 검사이론을 이용하여 중학교 과학영재센터 화학반 선발에 사용된 선발문항을 분석하였다. 대부분의 문항이 과학영재성의 구성요인 중 두 가지 이상을 복합적으로 측정하는 문항이었으며, 중학교 수준의 과학지식을 적용하여 해결하도록 하였다. 과학 영재성의 구성요소의 하위요소를 분석 한 결과에서 창의성 영역에서는 유창성과 독창성이 과학탐구 능력에서는 문제발견 및 가설설정, 실험설계, 자료해석에 평가항목이 집중되어 있었으며 결론도출 및 일반화에 해당하는 요소는 상대적으로 부족하였다. 각 유형과 총점과의 상관분석에서 과학지식과 결부되어 과학 탐구능력을 측정하는 문항의 유형이 총점을 잘 설명하고 있음을 알 수 있었다. 마지막으로 문항 난이도는 다소 높고, 문항 변별도는 적절하였다. 이로부터 창의성과 과학탐구의 다양한 구성요소를 측정할 수 있는 문항을 균형 있게 안배해야 하며, 난이도의 조절이 필요한 것으로 나타났다. In this study, the test that were used in entrance examination for chemistry class in a Science-Gifted Education Center for middle school students were analyzed by using criteria for identification and measurement of scientific giftedness and a classical test theory. The result of analysis exhibited that most of problems measured more than two elements of scientific giftedness and required applications of scientific knowledge of middle school level to solve problems. In the analysis of sub-elements of scientific giftedness, originality, fluency in creativity and finding problems/formulating hypothesis, planning inquiry, interpreting data in science process skills were dominant while drawing conclusion and generalization processes were lacking. In correlation analysis between total score and each type of problems, total score was most influenced by the problems measuring science inquiry linked with scientific knowledge. Item difficulty is moderately high and item discrimination is moderate.

초등 과학 수업에서 나타나는 교사의 발문에 대한 인식과 실제 수업 분석

최취임 ( Chui Im Choi ),조민정 ( Min Jung Cho ),여상인 ( Sang Ihn Yeo ) 한국초등과학교육학회 2012 초등과학교육 Vol.31 No.1

We investigated the perception and preferred type of question and analyzed type of questions asked by teachers in elementary science class to identify how teachers` perception of questioning is reflected in teaching practices. We collected the data from questionnaires, deep-interview and audiotaped four classes from grade 3 and six classes from grade 6. The data form deep-interview were analyzed interpretively and Blosser` framework of question was used to analyze questions which teachers used in classes. By interpretation of data from questionnaires, the teachers agreed that questioning affects science class in elementary school. There were a little differences in perceptions of questioning among three teachers. They preferred various types of question rather than a specific type. They didn`t have a good understanding of questioning. The result showed that the teachers used frequently cognitive-memory question and convergent thinking question, which belonged to closed questions in their science classes. This didn`t accord with their preferred types of question. The causes came from objectives of science instruction, degree of understanding about questioning, preference and confidence for science class. From this findings, we suggested that teachers should be given opportunities to take training courses in questioning in order to use effective questioning in science class.

과학교육에서의 온라인 지식검색 서비스 활용 현황과 역할: 중,고등학교 화학교과를 중심으로

최취임 ( Chui Im Choi ),이은아 ( Eun Ah Lee ),김미연 ( Mi Yun Kim ),김민욱 ( Min Wook Kim ),문성현 ( Sung Hyun Moon ),최보경 ( Bo Kyung Choi ) 경북대학교 과학교육연구소 2012 科學敎育硏究誌 Vol.36 No.1

이 연구의 목적은 학생들이 과학교과 내용과 관련한 온라인 지식검색 서비스를 어떻게 활용하고 있는지 탐색하는 것이다. 과학 탐구에서는 정보와 지식을 습득하고, 평가하고, 교류하는 것이 매우 중요하다.온라인을 통해 제공되는 정보와 지식이 점점 증가하고 있는 현실에서, 어떻게 이들 정보와 지식을 습득, 평가, 교류해야 하는가는 과학교육의 중요한 이슈가되고 있다. 자료의 수집을 위하여 국내의 유명 포털사이트인 네이버의 지식검색 서비스 지식iN을 대상으로 중고등학교 화학교과 관련 내용을 13일간 수집하여분석하였다. 분석 결과, 학생들은 단순 개념의 검색보다는 과학 원리에 대한 설명이나 문제풀이 등의 목적으로 지식검색 서비스를 활용하고 있었으며, 제공된내용의 출처는 객관성과 신뢰성이 부족하고, 약 30%정도의 내용오류를 포함하고 있는 것을 알 수 있었다. 그러므로 과학 탐구활동에 있어서 정보의 습득과 평가, 교류가 그 어느 때보다 강조되는 상황에서 온라인지식검색 서비스의 적절한 활용법도 과학교육에서 담당해야 할 과제일 것으로 사료된다. The purpose of this study is to examine how online knowledge-based search service is being used by students in science education. Reviewing information and summarizing data are important parts in scientific inquiry. As more and more information is available online, how to review and summarize online information for scientific inquiry also becomes an issue. In this study, we examined one of the popular online knowledge-based search services to see what kinds of information in secondary school chemistry are mostly sought and how reliable those information could be. The result indicated that users mostly seek scientific explanations and problem solving but about 30% of provided information appeared to be incorrect. It implicates that it is necessary to pay attention for teaching students how to obtain, evaluate, and communicate online information in science education to enhance students` ability for scientific inquiry.

문제 해결 중심 탐구실험에서 예비 화학교사들이 경험한 어려움에 대한 연구

백종호,최취임,정대홍,Baek, Jongho,Choi, Chui Im,Jeong, Dae Hong 대한화학회 2015 대한화학회지 Vol.59 No.5

탐구 중심 실험은 과학 지식에 대해 이해할 수 있는 기회와 과학의 본성에 대한 올바른 인식을 얻을 수 있는 기회를 제공한다. 본 연구에서는 중등 예비교사들이 탐구 중심 실험 수업에서 경험했던 어려움에 대하여 조사하고 분석하였다. 22명의 예비교사가 낮은 수준으로 문제를 해결하는 문제 해결 기반 탐구로 계획된 강의에 13주 동안 참여하여 탐구를 진행하였고, 이 과정에서 경험한 어려움에 대해 설문과 심층 면담을 통해 조사하였다. 예비교사들은 주로 실험 설계 과정과 자료해석 과정에서 어려움이 큰 것으로 나타났으며, 실험 목표에 대한 이해, 선지식이 부족하다는 인식, 탐구에 대한 자신감, 실험 도구 및 장비에 대한 이해 부족 등에서도 어려움이 나타났다. 연구 결과, 탐구에 대한 적절한 지도를 위하여 예비교사를 양성하는 기관에서는 충분한 탐구를 경험할 수 있는 환경을 조성하고, 체계적인 프로그램으로 지원해야 할 필요가 있음을 제안하였다. Inquiry-based experiments provide opportunities to understand scientific knowledge and acquire nature of science. In this study, the difficulties which pre-service teachers experienced in inquiry-based experiment class were investigated and analyzed. Twenty-two pre-service teachers attended course designed as ‘ill-structured inquiry’ for 13 weeks, and researchers investigated their difficulties by questionnaires and interview. They showed difficulties mostly in designing experiment and interpretation and also in understanding inquiry purpose, lack of prior knowledge, confidence in inquiry performance, and understanding of experimental instruments and facilities. As a result, it is necessary to provide opportunities to engage in inquiries and environments to properly instruct pre-service teachers the inquiry ability in college of education.

화학Ⅰ 금속의 반응성 실험의 문제점 분석 및 개선방안

성숙경,최취임,정대홍,Seong, Suk-kyoung,Choi, Chui-Im,Jeong, Dae-Hong 대한화학회 2009 대한화학회지 Vol.53 No.3

이 연구는 고등학교 화학I에서 이루어지는 금속의 반응성 실험에서 발견되는 문제점을 살펴보 고 이에 대한 이해를 목적으로 한다. 금속의 반응성 실험에서 제기된 문제는 세 가지로, 첫째 Al(s)이 전혀 반응하지 않는 이유와 반응을 관찰할 수 있는 방안, 둘째 Zn(s)과 FeS$O_4$(aq)의 반응에서 기포가 관찰 되는 이유, 셋째 FeS$O_4$(aq)와 Zn(s)의 반응에서 나타나는 침전의 정체 확인이다. 연구 결과 다음과 같은 결론을 내릴 수 있었다. 첫째, Al(s)은 산화피막 생성속도가 매우 빨라 반응을 관찰할 수 없으며, 강한 염산을 이용한 경쟁 반응을 이용하여 산화막 생성이 억제된 상태에서 알루미늄과 다른 금속 이온과의 반응을 관찰할 수 있다. 둘째, 발생하는 기포는 수소이온의 환원에 의한 수소기체로, 금속과 금속이온의 반응과 함께 물속의 수소이온이 특정한 농도범위에서 경쟁적으로 금속과 반응하고 있음을 확인하였다. 셋째, FeS$O_4$(aq)와 Zn(s)의 반응에서 Fe(s)은 관찰되지 않으며 Zn(s) 표면에 생성되는 검은색의 자성을 띠는 물질은 Fe3$O_4$(s)이고 용액 속에서 침전되는 적갈색의 고체는 $Fe_2O_3$(s)임을 광전자분광(X-Ray Photoelectron Spectroscopy) 분석으로 확인하였다. In this study we investigated and tried to understand problems monitored in an experiment on reactivity of metals in chemistry I. Three problems were discussed. First, the reason that aluminium plate does not react with other metal ions such as zinc, iron and copper was studied and the way to overcome this problem was suggested. Second, the reason that the bubbles were generated when FeS$O_4$(aq) and Zn(s) react was discussed. Third, the precipitates which appeared in the reaction of FeS$O_4$(aq) and Zn(s) were identified. Through reference study and experimental investigation, we could reach the following results. First, aluminium could not react with other metal ions due to the surface oxide layer that is formed very fast and prevents aluminium from reacting with metal ions in solution. This problem could be overcome by allowing a competing reaction of acid and aluminium during the reaction of aluminium and metal ions. Second, the observed bubbles were identified to be hydrogen gas, produced by the reaction between metals and hydronium ion in the solution. Third, black precipitates that were produced on the surface of zinc plate and exhibited magnetic property were characterized to be $Fe_3O_4$(s), and brown precipitates that were produced in the solution phase were to be $Fe_2O_3$(s) by the analysis of X-ray photoelectron spectra.

개방적 가설검증 학습모형을 적용한 과학 탐구학습의 효과:화학 I ‘금속과 그 이용’ 단원을 중심으로

정대홍,방정아,최취임,최원호,Jeong, Dae-Hong,Bang, Jeong-A,Choi, Chui-Im,Choi, Won-Ho 대한화학회 2006 대한화학회지 Vol.50 No.5

연구에서는 고등학교 화학 수업에서 개방적 가설검증 학습모형을 적용한 과학 탐구학습을 실시하고, 학생들의 인지 수준에 따른 과학 탐구능력, 과학 수업에 대한 태도에 미치는 효과와 수업에 대한 인식을 알아보았다. 서울에 소재한 남자 고등학교 2학년 4개 학급의 학생들(92명)을 대상으로 개방적 가설검증 학습모형을 적용한 과학 탐구학습을 실시한 처치집단과 실험과정이 모두 제시된 실험 수업을 실시한 통제집단으로 배치한 후, 화학의 ‘금속과 그 이용' 단원에 대해서 수업을 실시하였다. 연구 결과에 의하면, 개방적 가설검증 학습모형을 적용한 과학 탐구학습은 과학 탐구능력 향상에 관해서 실험설계, 자료 변환 및 해석, 가설검증의 영역에서 유의미한 효과가 있었으며 문제 파악 및 정의, 가설설정의 영역에서는 효과가 없었다. 한편, 개방적 과학 탐구학습에서 학생들의 역할 및 수행할 과제의 증가로 인해 과학 수업에 대한 태도는 처치집단에 부정적인 효과가 나타났다. In this study, we analyzed the effects of science inquiry learning that applies open-ended hypothesis-testing learning model in a high school chemistry class of grade 11 in respect of science process skills, science-related attitude, and appreciation towards science class by cognitive level. Open-ended science inquiry learning activities on Metals and their applications unit in Chemistry I were developed and applied to the treatment groups while the conventional science activities were applied to the control groups. Four classes of 92 students in a high school located in Seoul were assigned into the treatment and control groups, respectively. According to the results in the test of science process skills, the students treated with the alternative experiments emphasizing open-ended hypothesis-testing obtained higher scores in experimental design, data conversion and description, and hypothesis test than those with conventional experiments but not in problem cognition and definition and hypothesis fixing'. There was negative effect on science-related attitude due to increased roles and tasks in the open-ended science inquiry learning activities.

초등 과학 수업 담화에서 나타나는 과학적 추론 탐색

이선경 ( Sun Kyung Lee ),최취임 ( Chui Im Choi ),이규호 ( Gyuho Lee ),신명경 ( Myeong Kyeong Shin ),송호장 ( Hojang Song ) 한국과학교육학회 2013 한국과학교육학회지 Vol.33 No.1

이 연구에서는 과학적 추론의 기본 논리 전개가 연역, 귀납, 귀추라는 관점을 토대로 초등과학 수업 담화에서 교사와 학생이 만들어가는 과학적 추론의 흐름의 양상을 탐색하였다. 3달에 걸친 13차시의 초등학교 4학년 활동 중심의 과학 수업 담화를 주 자료원으로 하여 과학직 추론의 흐름의 양상을 분석 및 해석한 결과, 총 3개의 과학적 추론의 양상이 나타났다. 연구 결과로서, 연역적 추론 (담화 단편 1개), 귀납적 추론(담화 단편 1개), 귀추적 추론(귀추-연역적 추론, 담화 단편 2개)이 질적으로 해석되어 제시되었다. 연구의 결과는 첫째, 초등과학 담화에서 추론이 명시적이고 암시적으로 전개되고 있다는 경험적 자료를 제공하였다. 둘째, 교사와 학생의 상호주관성의 형성에 따라 추론의 완성도를 높일 수 있는 가능성을 보여주었다. 셋째, 학생의 추론 전개에서 추론 내용에 대한배경 지식이 매우 중요하다는 점을 보여주었다. 이러한 결과를 토대로 과학 교육 및 연구에 대한 시사점과 제언이 논의되었다. This study aims to explore scientific reasoning that students and their teachers constructed in elementary science classroom discourses in terms of basic reasoning types; deduction induction and abduction. For this research data were collected from 13 classes of 4th grade science activities during a period of three months and analyzed three types of scientific reasoning in elementary school science discourses. We found that deduction (one discourse segment) induction (one discourse segment) and deduction-abduction (two discourse segments) were presented in the discourses. They showed that: first scientific reasoning proceeded explicitly or implicitly in elementary science discourses; second the students and their teachers have potentials to increase the quality of reasoning depending on their inter-subjectivity; and last the students` background knowledge were very important in the development of their reasoning. Implication and remarks on science education and research were presented based on this results as well.

Bloom의 신 교육목표분류학에 따른 슬기로운 생활 교과의 수업목표 분석

이은영 ( Eun Young Lee ),신명경 ( Myeong Kyeong Shin ),최취임 ( Chui Im Choi ) 한국초등과학교육학회 2012 초등과학교육 Vol.31 No.1

The purpose of this study was to explore instructional objectives of ``Wise Life`` based on Bloom`s Revised Taxonomy of Educational Objectives. It was to extend understanding the 7th and the revised Wise Life 2007 as well. The written objectives of two curriculum of Wise Life were divided into two, the ``knowledge`` dimension and the ``cognitive process`` dimension based on Bloom`s Revised Taxonomy of Educational Objectives. Major activity subjects presented in the 7th and the revised Wise Life 2007 were dominantly the basic inquiry activity types. It was found from this research that the ``factual`` knowledge of the ``knowledge`` dimension and the ``understand`` of the ``cognitive process`` dimension took a large proportion of the revised Wise Life 2007 objectives. The ``meta-cognitive`` knowledge was increased. ``Remember`` of the ``cognitive process`` dimension was decreased and the high level objectives as ``analyze`` and ``create``, in the ``cognitive process`` dimension was increased from the 7th to the revised curriculum. The ``factual`` knowledge, ``conceptual`` knowledge and ``meta- cognitive`` knowledge were engaged with ``understand`` and the ``procedural`` knowledge were engaged with ``apply``. The ``meta- cognitive`` were engaged with ``create`` is the ``procedural`` knowledge in the revised Wise Life 2007. ``Remember`` was decreased. ``Create`` was increased in the basic inquiry activities. It was analysed in zero percent of ``Observing``, ``Investigating and Presenting``, and ``Making``.

예비 초등교사의 과학 탐구 글쓰기 활동에서 나타난 이론과 증거의 조정 과정 분석

이선경 ( Sun Kyung Lee ),이규호 ( Gyu Ho Lee ),최취임 ( Chui Im Choi ),신명경 ( Myeong Kyeong Shin ) 한국과학교육학회 2012 한국과학교육학회지 Vol.32 No.2

본 연구는 예비초등교사들이 과학탐구를 수행하고 이에 대한 과학글쓰기를 분석하여 증거와 이론의 조정의 유형과 특성을 탐색하기 위한 연구이다. 본 연구에서 4개의 과학탐구활동에서 총 115개의 예비초등교사들의 글쓰기가 수집 및 분석되었다. 글쓰기 분석을 바탕으로 4개의 이론과 증거의 조정 유형을 발견할 수 있었다. 본 연구는 다음과 같이 유형을 제안한다. 유형1은 증거와 이론의 일치, 유형2는 증거와 이론의 일치 및 이론의 확장과 정교화, 유형3은 증거와 이론의 불일치, 마지막으로 유형4는 증거와 이론의 불일치 및 조정으로 보았다. 본 연구결과 우선 빈도수를 고려할 때 가장 많은 것에서 적은 것의 순으로 보면 유형1, 유형3, 유형2, 유형4의 순이다. 가장 빈도수가 높은 것으로 유형1이 나왔는데 이는 탐구질문에 내재된 이론이 참여자에 의해 쉽게 파악되었고 이를 지지하는 증거를 발견된 자료 중에서 골라냈다는 것으로 해석된다. 탐구주제와 조정유형의 빈도수 사이에 관련성이 별로 없었으나 예외적으로 활동1은 관련성을 보여주었다. 본 연구의 이러한 결과는 학생들이 자신이 이미 가지고 있는 지식을 실험계획, 자료분석 및 해석 그리고 과학주장을 만들어내는 과정에서 잘 융합하고 있다는 점과 연관성이 있다고 보여진다. This study aims to explore patterns and characteristics of coordination between evidence and theories which were found in pre-service elementary teachers` writing for their science inquiry. Five science inquiry activities and a total of 115 writings of the participant teacher at the elementary teacher preparation university in Korea were collected and analyzed for this study. Based on the writing analyses there were found four types of coordination between the evidence and theory. We proposed four types as: Type 1-Consistency of evidence and theory; Type 2-Consistence of evidence and theory including more extension or elaboration of theory; Type 3-Inconsistence of evidence and theory Type 4-Inconsistence of evidence and theory followed by coordination of them. Firstly the findings indicated that the most to least frequent types were Type 1, Type 3, Type 2, and Type 4. The most frequent type was Type 1. It is interpreted that theory in the inquiry questions were frequently figured out by participants and they selected supporting evidence out of data found, There were rarely found relations between activity topics and frequencies of coordination types except in activity 1, The findings in this study will connect to the point of how students collaborate their previously owned knowledge with experiment planning, data analysis and interpretation and making of their own scientific claims.