한국 및 일본 과학과 교육과정의 고등학교 물리 영역 비교

강남화,유숙정,이은경 한국물리학회 2017 새물리 Vol.67 No.8

The curricula in schools change in order to reflect changes in society. Korea has a new curriculum that emphasizes education for competency. New textbooks are currently being developed to implement the curriculum in schools. This study compared the aims, contents and emphases of Korean and Japanese high school physics curricula. Physics textbooks were also analyzed in terms of how the curricula were represented. The results showed that the Korean physics curriculum emphasizes recent developments in physics-related technologies and connections between physics and everyday life. On the other hand, the Japanese physics curriculum emphasizes an understanding of the concepts. Japanese physics textbooks demonstrated the country's curriculum emphasis, which was exemplified in the topic of electromagnetic wave transfer. These findings provide both a way of understanding the characteristics of Korean physics curriculum by way of comparing it with that of another country and a basis for Korean physics curriculum implementation, as well as topics for further discussion on physics curriculum revision. 급변하는 사회의 요구에 발맞추어 한국에서는 내년부터 역량 함양을 중심으로 하는 2015 개정교육과정이 시행된다. 이 연구에서는 한국과 일본의 물리 교육 과정과 교과서를 목표, 내용 및 주안점 측면에서 비교하였다. 한국의 2015개정 물리 교육과정과 이에 해당하는 일본의 이과 지도요령을 비교, 분석하였으며, 물리 교과서가 교육과정을 전개한 방식을 비교, 분석하였다. 분석 결과 한국의 물리 교육과정은 첨단 과학 기술과 실생활의 연계를 강조하는 반면, 일본의 물리 교육과정은 기본 개념을 강조하는 것으로 드러났다. 이러한 교육과정의 주안점이 교과서에 명확하게 드러나는 것을 확인하고, 그 예로 파동 단원의 전자기파의 발생 부분의 분석을 제시한다. 이 연구의 결과는 다른 나라의 물리 교육과정 및 교과서를 고찰함으로써 한국의 물리 교육과정의 특성을 이해하고, 물리 교육과정 실행 및 추후로 진행될 개정에 대한 논의 주제를 제시한다.

고등학교 통합과학 수행평가 사례를 통해 탐색한 교사의 수행평가 실천 특성과 PCK 사이의 관련성

강남화,김민지 한국과학교육학회 2020 한국과학교육학회지 Vol.40 No.3

The purpose of this study is to examine whether and how the features of performance assessments implemented during integrated science classes are related to teachers’ PCK. We observed and video recorded four high school teachers’ performance assessment practices, interviewed them, and surveyed their PCK. An analysis of the data shows that the teachers’ performance assessment practices differed in terms of assessment of process, diagnosis of student learning progress, feedback, degree of classroom interactions, and use of assessment criteria. In particular, the opportunities for students to participate in assessment actively and use of assessment for learning varied across teachers. Also, relational patterns among science teaching orientations, PCK and performance assessment practices were found. When a teacher aimed at teaching for both academic learning and scientific literacy, sophisticated PCK was shown and assessment practices were complex accordingly. When scientific literacy was emphasized PCK highlighted experiential learning and assessments were not clearly distinguished from learning activities. In contrast, when academic achievement was emphasized traditional teaching strategies and assessments were highlighted. Based on these findings a number of topics for professional development are suggested including strategies for students’ active engagement in assessment, use and development of specific assessment criteria, strategies for assessing performance qualities, and intuitive assessment competency development. Further research topics are also suggested. 이 연구는 통합과학 수업 중 실시하는 수행평가의 특성과 교사의 PCK와의 관련성을 분석하였다. 이를 위해서 4명의 통합과학 교사의수행평가 수업을 관찰하였고, 녹화하였으며, 관찰한 수업에 관해 면담을 하였고, 질문지를 통해 교사의 PCK를 조사하고 분석하였다. 연구결과 각 교사의 평가의 특징은 수행의 과정 및 결과 평가, 학생의 이해 상태파악, 피드백, 교실내의 상호작용의 정도, 평가기준의 사용을 중심으로 차이를 보였다. 특히 학생이 평가에 적극적으로 참여할수 있는 기회와 학습의 지원을 위해 평가가 사용되는 정도에서 두드 러진 차이를 보였다. 또한, 교사의 과학교수지향과 PCK 그리고 수행평가의 실천이 일정한 관계를 가짐을 알 수 있었다. 교사의 통합과학 교육의 목표가 학문적 목적과 과학소양의 목적을 모두 가지는 경우 PCK가 개념학습과 경험학습을 중심으로 정교하게 드러났으며, 평가의 실천 역시 그와 일관되게 다양하고 복합적이었다. 한편, 소양교육을 강조하는 경우 PCK는 경험 중심 학습을 바탕으로 하는 수업 활동을 강조하였고, 평가의 실천에서는 학습을 위한 수행 활동과 평가활동의 구분이 모호하였다. 이와는 대조적으로 교과 내 학문적 목표를 강조한 경우는 전통적 수업 전략 및 평가 지식이 드러났고, 평가의 실천에 있어서는 총괄평가를 강조하였다. 이러한 연구결과를 토대로 최근 강조되는 학습을 위한 평가를 효율적으로 실시할 수 있는 교사의 역량 신장을 위한 연수의 내용으로 평가에 학생을 적극적으로 참여시킬 수 있는 전략, 수행 과제에 적절한 구체적인 평가 기준의 사용, 학생이 수행평가 과제를 수행하는 과정에서 발생하는 학습의 질적 평가 전략, 직관적 평가의 역량 개발이 포함되어야 한다는 시사점을 제시하였다. 추가 연구 주제도 제안하였다.

융합인재교육(STEAM) 프로그램이 학생에 미친 효과에 대한 메타분석

강남화,이나리,노민정,유진은 한국과학교육학회 2018 한국과학교육학회지 Vol.38 No.6

This study examined overall effect of STEAM programs on student learning through meta-analysis of journal articles published for the past six years. We examined the areas of effects that the research tested and analyzed overall effect across the research. We first identified academic journal articles that utilized quasi-experimental design in examining STEAM effects on student learning and presented appropriate data for meta-analysis such as effect size. A total of 63 articles were identified to be appropriate for meta-analysis. Using R packages, we first identified outliers and eliminated them in the analysis of mean effect size. Thus, 172 effect sizes from 60 studies were analyzed. The results showed that the mean effect was medium (effect size = 0.52). Analysis showed that moderators of the effect were affective measures, thinking skills, character measures, and career aspirations, which meant the studies that measured these variables had more effect than achievement measures. On the other hand, the school level (elementary, middle, and high school), the absence or presence of student products as program requirements, hours of intervention, and sample size did not moderate the effect. Thus, regardless of these variables STEAM programs produced medium effect in general. Based on these results, further research areas and topics are suggested. 이 연구에서는 지난 6년간 국내 학술지에 보고된 STEAM 수업의 효과에 대한 연구들이 확인한 효과의 전반적인 영역을 검토하고 어떤 변인들이 어떤 영향을 주어 어느 정도의 효과를 평균적으로 산출 하는지 분석하여 전체적인 STEAM의 효과를 분석하였다. 메타분석에 충분한 자료를 제시하는 논문을 파악 후 이상치가 제시된 논문을 제외한 총 60편의 172개의 효과크기를 분석하였다. 연구 결과 STEAM 의 효과는 논문에서 보고하는 다양한 종속 변수에 있어서 평균 중간 정도임을 알 수 있었다. 이러한 효과크기에 영향을 주는 조절변인을 분석한 결과 학생의 정의적 특성, 사고력, 인성 및 진로의향을 측정하는 연구에서 보다 큰 효과크기를 보이는 것으로 드러났다. 한편, 대상 학생의 학교급, 수업에서 물리적 산출물 유무, 수업시수, 연구대상 학생의 수는 효과크기에 영향을 미치지 않는 것으로 드러났다. 즉, 평균 효과크기는 이들 변인들과 무관하게 기대할 수 있음을 나타낸다. 이들 결과에 비추어 추후 필요한 연구영역 및 주제를 제시하였다.

과학 교과서에 제시된 과학실천의 빈도와 수준 -2015 개정 교육과정에 따른 중학교 과학 및 통합과학-

강남화,이혜림,이상민 한국과학교육학회 2022 한국과학교육학회지 Vol.42 No.4

이 연구는 다가오는 2022 개정 과학과 교육과정, 이를 바탕으로하는 교과서 저술 및 새 교육과정 실행 관련 과학교사 연수에 기초자료를 제공하고자 2015 개정 과학과 교육과정에서 새로이 도입된8가지 과학 교과의 ‘기능’의 바탕이 되는 과학실천이 얼마나 어떤수준으로 교과서에 반영이 되고 있는지 분석하였다. 중학교 검정교과서 14종과 고등학교 통합과학 교과서 5종에 제시된 1,378개의 학생활동을 과학실천의 정의와 수준을 분석틀로 활용하여 분석하였다. 연구 결과 모든 학년의 교과서에서 대부분의 학생 활동이 3개의 실천에 집중된 것으로 밝혀졌고, 이전 교과서 분석 연구 결과와 달리 ‘정보를 얻고, 평가하고, 소통하기’ 실천이 더 많이 강조된 것으로 정보화사회에 따른 변화를 반영한 것으로 드러났다. 하지만 학생 주도형과학학습의 중요 요소가 될 수 있는 ‘질문하기’ 실천은 여전히 교과서에서는 거의 찾을 수 없고, 과학실천에 대한 최근의 이해를 반영하는‘모형 개발하고 사용하기’, ‘수학 및 컴퓨팅 사고 사용하기’, ‘증거에기초하여 논의하기’는 많이 다루어지지 않는 것으로 드러났다. 한편, 교과서에 제시된 실천의 수준은 ‘설명 구성하기’ 실천을 제외하고는대부분이 초등학교 수준으로 드러났다. 다수의 학생이 중학교 과학과통합과학 이후 과학을 거의 이수하지 않는다는 점을 고려할 때, 이러한 낮은 수준의 일부 실천에 반복적으로 노출된다는 것은 다수의 미래 시민이 이해하는 과학실천이 일부 활동으로 인식되고, 중학교 이하의 수준에 머무를 수 있음을 암시한다. 이러한 연구 결과로부터학생 수준에 맞춘 다양한 실천의 강조가 필요하다는 시사점을 도출할수 있다. 새 교육과정에서는 현재 교육과정 문서에 명시되지 않은과학적 기능의 정의, 과학적 기능별 학생들에게 기대되는 수준을 제시하여 교육과정이 교과서 저술에 충분한 안내가 될 수 있도록 하는것이 필요하다. 이러한 노력에는 해외 교육과정에 대한 벤치마킹, 학생들의 실천 능력과 수준을 탐색하는 연구, 교실 수업에서 이루어지는 과학실천에 관한 연구가 뒷받침되어야 할 것이다.

과학 탐구와 과학 교수학습에서의 모델과 모델링에 대한 교사들의 인식

강남화 ( Nam-hwa Kang ) 한국과학교육학회 2017 한국과학교육학회지 Vol.37 No.1

과학탐구는 교육과정에서 오랜 동안 강조되어왔다. 2015 개정 과학과 교육과정에서 강조되는 기능 중 하나는 모델의 사용이며, 모델기반 탐구 활동은 학생들이 스스로 자연 현상에 대한 설명을 구성할 수 있는 기회를 제공한다. 본 연구는 모델 및 모델링에 대한 교사연수를 실시하면서 교사의 모델과 모델링에 대한 인식을 조사하고, 앞으로의 과학 교사 교육에 대한 시사점을 얻고자 하였다. 연구 대상은 연수에 참가한 29명의 초, 중등 교사였고, 연구 자료로는 각 연수설계 및 실행 과정 중 연구자의 기록, 연구 참여 교사들이 작성한 모델 및 모델링에 대한 질문지의 응답, 연수 과정에서 수행한 과제의 결과물, 연수 중 교사 토론의 녹음을 수집하였다. 연구 결과 과학자의 모델 및 모델링에 대한 교사들의 인식은 존재론적 측면에서는 세 가지 관점으로 인식론적 측면에서는 두 가지 관점으로 구분할 수 있었다. 교사의 인식론적 이해는 연수 후에 크게 변화가 없었으나 존재론적 이해에 있어서는 보다 폭넓고 깊은 이해를 가지는 방향으로 변화하는 사례가 일부 있었다. 그러나 평균적으로 연수 전과 후 모두 연구에 참여한 대부분의 교사들은 모델을 개념 가시화의 도구로서 인식하는 관점을 갖는 것으로 드러났고, 모델의 사용이 과학탐구 과정에서 핵심적인 역할을 하는가에 대한 의견은 반반으로 나뉘었다. 한편, 과학 수업에서 모델 사용과 모델링 적용에 대한 교사의 이해는 연수를 통해 62%의 교사가 보다 세련된 수업 적용 계획을 세우고 이를 위해 보다 확장된 모델 및 모델링 개념을 가지게 되었음을 확인하였다. 교사의 모델에 대한 인식과 수업 실천사이의 관련은 명료하게 드러나지 않았으나 학교 상황 요인이 교사의 실천의지에 대한 매개로 작용하는 것이 드러났으며, 교사가 모델과 모델링에 대해 보다 확장적인 개념을 가지면 수업에서의 활용 가능성을 더 고려한다는 것이 드러났다. 연구 결과에 기초하여 추후 연구 및 유사한 연수에 대한 내용 및 전략을 제안하였다. Science inquiry has long been emphasized in Korean science education. Scientific modeling is one of key practices in science inquiry with a potential to provide students with opportunities to develop their own explanations and knowledge thereafter. The purpose of this study is to investigate teacher`s understanding of models in science and science teaching. A professional development program on Models (PDM) was developed and refined through three times of implementation while teachers` conceptions of models and modeling were examined. A total of 29 elementary and secondary teachers participated in this study. A survey based on model use of scientists in the history of science was developed and used to collect data and audio recordings of discussions among teachers and artifacts produced by the teachers during PDM were also collected. Three ways of ontological and two ways of epistemological understanding of models and modeling were found in teachers` ideas. After PDM, a quarter of the teachers changed their ontological understanding whereas very few changed their epistemological understanding. In contrast, more than two thirds of the teachers deepened and extended their ideas about using models and modeling in teaching. There were no clear relationships between teachers` understanding of models and ways and ideas about using models in science teaching. However, teachers` perceptions of school conditions were found to mediate their intention to use models in science teaching. The findings indicate possible approaches to professional development program content design and further research.

2009 개정 과학교육과정에 따른 고등학교 물리 교과서 탐구활동 분석

강남화 ( Nam Hwa Kang ),이은미 ( Eun Mi Lee ) 한국과학교육학회 2013 한국과학교육학회지 Vol.33 No.1

본 연구에서는 2009 개정 과학 교육과정에 따른 고등학교 물리 교과서에 제시된 탐구활동을 과학적 실천 개념을 이용하여 분석하고, 교과서를 통해 학생들에게 제공되는 가능한 탐구 학습의 경험을 알아보았다. 분석 결과 ``자료를 분석하고 해석하기``와 ``설명 구성하고 문제해결 고안하기`` 가 다른 과학적 실천에 비해 강조되는 것으로 나타났다. 반면 ``질문하고 문제 규정하기``는 물리 교과서 4권을 통틀어 단 1건이 있었다. 단원별로 강조되는 과학적 실천의 차이가 거의 없어 특정 과학적 실천의 강조가 교과 내용과는 무관한 것으로 드러났다. 또한 탐구활동에서 수행한 과학적 실천이 교과서 내용 전개상의 탐구활동의 목적과는 무관하게 사용되고 있음이 드러났다. 교육과정과 교과서 그리고 교사 교육에 대한 시사점과 후속 연구 과제를 제시하였다. The purpose of this study was to examine the nature of inquiry activities proposed in high school physics textbooks that were developed based on the 2009 science curriculum in Korea. The inquiry activities were analyzed using the notion of scientific practices introduced in the Science Education Framework (NRC, 2012). The results showed that the inquiry activities in the textbooks emphasized two of eight types of scientific practices including “Analyzing and interpreting data” and “Constructing explanations.” In contrast the activities required students to “ask questions” only once in a total of 291 science inquiry activities. The other types of scientific practices appeared less than 10%. Also found was that the types of scientific practices were not relevant to the way inquiry activities were used for textbook content. Implications for the curriculum and science teacher education were discussed.

연구논문 : 미국의 중학교 과학수업에서 학생들의 흥미와 창의성을 높이는 수업요소

강남화 ( Nam Hwa Kang ),박윤배 ( Yune Bae Park ) 경북대학교 과학교육연구소 2010 科學敎育硏究誌 Vol.34 No.2

본 연구는 미국의 한 중학교 과학수업에서 학생들의 흥미와 창의성을 높이는 수업요소를 추출하려는 목적으로 실시되었다. 7학년 두 학급을 대상으로 하여 11차시씩의 수업을 관찰하였고, 사전 사후에 흥미검사와 창의성 검사를 실시하였다. 연구 결과, 소집단구체적 체험 활동이 흥미와 창의성을 높이는데 가장 좋은 방법임을 알 수 있었다. 그 외에 흥미를 높이는 방법들로는 개별화된 보조에 따른 수업 진행, 동료교수(peer teaching)가 가능한 모둠별 실험을 위한 충분한 시간 제공, 언제나 어떤 질문에 대해서도 여유 있고 허용적인 분위기, 다양한 매체, 특히 첨단 장비의 활용, 목표지향적이고 개인책무를 높인 요약 게임의 사용 등이 관찰되었다. 창의성을 높이는 방법으로는 흥미를 높이기, 실험 전에 가설을 만들어 보기, 실험시간을 충분히 가지고 여러 가지 방법으로 해보기 등이 관찰되었다. The purpose of this study was to identify instructional components supporting students` interest and creativity in American middle school science classrooms. Two 7th grade classrooms were selected, and observed for 11 class periods each. Results showed that hands-on and small group activities were the most effective ways to increase students` interest. The teachers` instructional approaches, such as individualized paced teaching, sufficient peer teaching, permissive atmosphere, various media, and purpose-focused summary game were found to influence students` interest. To enhance students` creativity, increasing interest, making hypothesis, and trying to various experimental method with sufficient time were identified as effective components.

중등학생들의 과학 탐구 평가 능력

강남화 ( Nam Hwa Kang ),이은미 ( Eun Mi Lee ) 한국교원대학교 과학교육연구소 2012 청람과학교육연구논총 Vol.18 No.1

This study examined secondary students’ basic skills of science inquiry evaluation. A total of 161 secondary school students were given a test designed for this study. The test provided an everyday scientific report and asked students to make an evidence-based personal decision after identifying various factors involved in the inquiry. The findings showed that most students in the study were able to interpret data shown in the report as well as make a decision based on the results reported. However, less than a half of the students were able to identify a hypothesis and variables. These unbalanced levels of understanding scientific inquiry in various facets were found to be consistent with those emphasized in inquiry activities provided in science textbooks. When hypotheses and variables are not properly identified, a critical review of science report is implausible. Thus, the findings suggested that students should have access to inquiry activities that could help them develop various facets of inquiry skills in a balanced way. Further research topics were provided.

전문인으로서의 학습 과정 중 과학교사의 논증

강남화 ( Nam Hwa Kang ) 한국교원대학교 과학교육연구소 2013 청람과학교육연구논총 Vol.19 No.1

This study examined the nature of the argumentation that science teachers engaged in individually and socially with their colleagues. Five secondary science teachers participated in argumentation activities about two topics on science and two topics on teaching science through argumentation. Findings showed that the teachers tended to construct more elaborate arguments in writing than in group discussions. When coded with argument components, individual written arguments had more components supporting each claim than verbal social arguments. With respect to topics of arguments, the nature of engagement in argumentation was different between arguing about science and arguing about teaching. The teachers tended to be quick in making a conclusive claim and justifying it without much argumentation when discussing science content. However, when arguing about teaching, the teachers made multiple claims and argumentation was more enthusiastic. When examining cognitive interactions, the teachers utilized their colleagues’ ideas less when constructing arguments about science content than about teaching. All the teachers in general didn’t want to convince others of their ideas, and in return didn’t try to understand different ideas when discussing science content. However, they were more open to ideas about teaching. Reasons for these differences, implications, and further research topics are suggested.

학교 과학교육과 양자물리

강남화(Nam-Hwa KANG),이태경(Tae-Gyoung LEE),보이직 안드레아스(Andreas WOITZIK) 한국물리학회 2023 물리학과 첨단기술 Vol.32 No.4