교과대체형 STEAM(융합인재교육) 프로그램 개발 및 적용 후 학생들의 인식 분석 - 6학년 에너지 관련 단원을 중심으로 -

임성만,채동현,김은정,현동걸,김오범,한제준 대한지구과학교육학회 2014 대한지구과학교육학회지 Vol.7 No.1

In recent years, Korea encourages teachers to do STEAM education(Science, Technology, Engineering, Arts & Mathematics), which includes Arts to STEM education to train creative science technology talent. Related to this, we developed a subject substitute STEAM program for the 6th grade students in elementary school and applied it in a field. The STEAM program which substitutes contents in curriculum related to Energy unit was developed and it was taught to twenty four sixth grade students during regular classes. During the classes, all activities of students were observed and they were written in recording notes during the observation. After all STEAM program ended, how students recognize the subject substitute STEAM program compared to general class, understand learning contents and think about the program before and after the STEAM classes were analyzed through questionnaire and interviews. The results were as follows. First, some students had difficulty in reconciling different ideas in group, creative thinking and crafts but most students liked the STEAM classes because many activities are fun and it is easy to understand. Second, learners regarded practical use of knowledge, learning different subjects together and interests as the reasons they can understand learning contents easily during STEAM program. Third, learners recognized STEAM classes are good to understand knowledge, think creative ideas and improve social skills after the STEAM classes while they showed anticipation, worry and fear before taking the classes. It is found that a subjective substitute STEAM program is helpful to increase learners' interests in learning, understand learning contents, increase creativity and have a good personality through a qualitative research.

ESD(Education for Sustainable Development)를 적용한 초등학교 과학 탐구 학습 모듈 개발 및 효과분석: ‘화산과 지진’ 단원을 중심으로

임성만,김성운 사단법인 인문사회과학기술융합학회 2017 예술인문사회융합멀티미디어논문지 Vol.7 No.4

이 연구의 목적은 지속가능발전교육(ESD, Education for Sustainable Development)을 적용하여 초등학교 과학 교과서 지질관련 단원인 ‘화산과 지진’단원의 학습 내용을 재구성하여 지속가능발전 및 지질 개념을 학생들이 알기 쉽게 습득하도록 탐구 학습 모듈을 개발하고 그 효과를 검증하는 것이었다. 이를 위해 초등학교 3~4학년군의 ‘화산과 지진’ 단원을 선정하여 탐구학습 모듈을 개발하였다. 개발한 탐구학습 모듈은 교과서 1종과 교사용 지도서 1종으로 초등학교 4학년 1개 반에 투입하여 효과를 검증하였다. 연구 결과 학생과 교사 모두 새로 구성한 학습모듈은 학생들에게 ESD의 관점을 이해할 수 있는 기회를 제공하였으며, 새로 구성한 학습모듈을 통해 과학학습을 흥미롭게 수행할 수 있었다고 응답하였다. 더불어 화산과 지진과 같은 환경에 대한 관심이 높아졌으며, ESD 관점에 대한 명시적인 학습 발문과 내용 제시는 학생들의 인식 변화와 학습 개념 이해에 도움을 주었다는 것을 확인할 수 있었다. 이러한 결과는 세계적인 교육의 흐름에 맞춰 ESD에 대한 관점이 우리나라 교과서에도 명시적으로 반영되어 학생들이 미래를 준비하는 생각을 갖게 해줄 필요가 있음을 보여주는 것이라 할 수 있다. The purpose of this study was to develop an scientific inquiry learning module by applying ESD and to verify its effect so that students could understand sustainable development and geology concepts by reconstructing the contents of the geology related unit. For this purpose, the "Volcanoes and Earthquakes" unit in the 3-4 grade group of the Korea national curriculum was selected and the scientific inquiry learning module was developed. The developed inquiry learning module consisted of one textbook and one teacher 's guidebook, and it was put into one class of elementary school to verify the effect. As a result, the teacher said that it was good to be taught contents of ESD and it was useful because of the concreteness of inquiry activities. The students responded that they were interesting because developed textbook is more often the interesting picture and activity than traditional textbook. And the students responded that 'ESD' has been an opportunity to be interested in science.

발자국 추리 활동에 대한 지구과학 예비교사들의 관찰, 추리 그리고 과학이야기 분석

임성만 학습자중심교과교육학회 2016 학습자중심교과교육연구 Vol.16 No.9

이 연구의 목적은 지구과학 예비교사들이 발자국 추리 문제 상황에서 관찰과 추리를 바탕으로 어떠한 과학 이야기를 구성하는지 분석하는 것이었다. 연구를 위해 우리나라 중부지방에 위치한 교사양성대학에 재학 중인 지구과학 예비교사 29명을 연구대상으로 선정하였다. 연구는 예비교사들에게 발자국 추리 문제와 관련된 3장의 그림을 순차적으로 제시하며 관찰과 추리를 하도록 하였으며, 관찰과 추리 활동이 끝난 후 과학이야기를 구성하도록 요구하였다. 수집된 자료는 질적자료 분석 방법인 귀납적 범주화를 통해 정리 분석하였다. 지구과학 예비교사들의 관찰과 추리 및 과학이야기 구성을 분석한 결과, 첫째, 예비교사들은 발자국 추리 문제 상황에서 관찰속성 7개 중 평균 3.5개의 관찰을 하였다. 둘째, 예비교사들은 관찰 내용을 바탕으로 추리하였는데, 한 가지 관찰 내용에 대해서 다각적으로 추리를 하는 모습을 보였다. 셋째, 예비교사들이 구성한 과학이야기는 관찰과 추리 내용을 바탕으로 서술되었으며, 분석 관점으로 사용된 5가지 요소인 사건의 연속(event-tokens), 이야기의 배경(past time), 이야기의 구조(the structure), 매개체(agency), 목적(the purpose)이 모두 잘 반영되어 구성되었다.

초등과학 교과서 지질 분야의 지역화 자료 개발의 필요성과 방향 : ‘지층과 화석’ 단원을 중심으로

임성만 대한지구과학교육학회 2019 대한지구과학교육학회지 Vol.12 No.3

The purpose of this study is to explore needs and the direction for the development of localization data in the geological field of elementary school. Many studies show that geology-related learning is highly effective in the form of direct learning, and It is reported that this learning has a positive effect on students' scientific attitudes. As such, the first-hand experience of the geological learning is outdoor geology learning and is the basis and core of the development of localization materials. However, the analysis of this study shows that the development of outdoor geology learning site is mainly conducted in some regions. In addition, considering that geological sites are distributed evenly throughout Korea, it is necessary to actively develop geological-related localization materials to learn elementary school geology-related units. In addition, some areas where outdoor geological study grounds were developed are composed only of learning places and no specific learning materials have been developed. In this regard, not only geological researchers but also field teachers working in the area need much effort. Development of localization material in the geological field needs to be developed at the level of material presented in the geology unit of the textbook. And in the actual class, it is desirable to use the textbook data and the developed localization data at the same time. In addition, the development of the outdoor geology field should be developed in consideration of the pre-experience-post activities so that learners can have various geological experiences. 이 연구는 초등학교 지질 분야의 지역화 자료 개발에 대한 필요성과 방향을 모색하는 것이다. 많은 연구를 통해 지질 관련 학습은 직접 체험이 가능한 형태가학습의 높은 효과를 보일 뿐만 아니라 학생들에게 과학적인 태도의 긍정적인 영향을 일으킨다고 보고되고있다. 이러한 지질 관련 학습 단원의 직접 체험은 야외지질 학습으로 지역화 자료 개발의 기본이며 핵심이다. 그러나 이번 연구를 통해 분석해본 결과, 야외 지질 학습장 개발이 일부 지역을 중심으로 이루어지고있는 것으로 파악되었다. 더불어 초등학교 지질 관련단원을 학습할 수 있는 지질 장소가 우리나라의 다양한 지역에 분포하고 있는 것을 생각하면 지질 관련 지역화 자료의 적극적인 개발이 필요하리라 생각된다. 또 야외 지질 학습장이 개발된 일부 지역도 학습 장소만 구성되어 있고 구체적인 학습 자료가 개발되어 있지 않다. 이러한 부분은 지질관련 연구자뿐만 아니라지역에 근무하는 현장교사들의 노력이 많이 필요한 부분이다. 지질 분야의 지역화 자료 개발은 교과서의 지질 단원에 제시되고 있는 자료의 수준으로 개발될 필요가 있으며, 실제 수업에서 교과서 자료와 개발된 지역화 자료를 동시에 활용하는 수업의 형태가 바람직하다고 할 수 있다. 더불어 야외 지질 학습장을 개발할때에는 학습자들의 지질과 관련된 경험이 다양하게 이루어질 수 있도록 사전-체험-사후 활동을 고려하여 개발되어야 할 것이다.

예비교사의 과학교과서 학습 과정 중에 나타나는 ‘화살표’에 대한 시각적 주의 및 ‘화살표’의 시선 행동 유도성 분석 : ‘날씨와 우리 생활’ 단원을 중심으로

임성만 대한지구과학교육학회 2020 대한지구과학교육학회지 Vol.13 No.3

이 연구의 목적은 예비교사들이 과학교과서를 학습 과정에서의 시선 이동, 교과서에 제시된 화살표에 대한 인지 여부, 그리고 화살표에 의한 시선 행동의 변화 등 을 조사하여 분석하는 것이었다. 연구를 위해 시선 이 동 추적 장치인 eye-tracker를 이용하였으며, 교사 양성 대학에 다니는 예비교사 10명을 선정하여 진행하였다. 연구에 이용된 과학교과서 단원은 지구과학 영역 중 하 나인 ‘날씨와 우리 생활’ 단원이었다. 연구결과, 첫째, 예비교사들은 과학교과서를 학습과정에서 그림 보다는 글에 많은 시간을 할애하는 것으로 조사되었다. 둘째, 예비교사들은 과학교과서에 제시된 화살표에 대해 시선 을 집중하지 않는 편으로 분석되었다. 셋째, ‘화살표에 의한 시선 행동 유도’가 일어나기 위해서는 화살표에 대 한 충분한 집중이 이루어져야 함을 확인할 수 있었다. 이러한 연구 결과는 화살표와 같은 과학교과서의 학습 요소에 대한 학습자의 시각적 주의 투여의 중요성을 시사해주며, 더불어 효과적인 학습을 위해 시선 이동 연구 자료를 통한 교과서 내 학습 요소에 대한 시각적 주의 투여를 유도할 수 있는 교과서 편집 디자인 개발 이 중요함을 시사해준다. The purpose of this study was to investigate and analyze pre-service teachers' eye-movement in science textbooks in the learning process, whether they perceived “arrow” presented in textbooks, and changes in eye-movement by arrows. For the study, an eye-tracker, a eye-movement tracking device, was used, and 10 pre-service teachers attending a teacher training college were selected and conducted. The science textbook unit used in the research was the “Weather and Our Life” unit, one of the areas of earth science. As a result of the study, first, it was investigated that pre-service teachers devote more time to texts rather than illustrations in the learning process of science textbooks. Second, it was analyzed that pre-service teachers did not pay attention to the “arrow” presented in science textbooks. Third, it was confirmed that in order for “affordance of the eye-movement by arrow” to occur, sufficient concentration on “arrow” should be made. These findings suggest the importance of the learner's visual attention to learning elements in science textbooks such as “arrow”. In addition, it suggests the importance of developing a textbook editing design that can induce visual attention to learning elements in textbooks through eye-movement research data for effective learning.

공유재산 위탁관리를 통해 재산의 가치를 검토하고 제고합니다!

임성만 한국지방재정공제회 2020 지방재정 Vol.2020 No.2

지구과학 예비교사와 초등 예비교사의 과학 독서감상문에 담긴 과학 교과독서의 의미 비교

임성만 대한지구과학교육학회 2021 대한지구과학교육학회지 Vol.14 No.1

이 연구는 지구과학 예비교사와 초등 예비교사들이 과학 교과독서를 통해 과학도서와 독서에 대해 어떠한 의미를 부여하고 과학 교과독서 과정에서 과학교육에 대한 생각이 어떻게 반영되는지 비교하는 데 목적이 있었다. 연구를 위해 우리나라 중부지방에 위치한 교 사 양성 대학에 다니는 지구과학교육을 전공하는 3학년 학생 24명과 초등교육을 전공하는 2학년 학생 25명 을 연구대상으로 선정하였다. 연구결과, 첫째, 지구과 학 예비교사들은 교과독서를 과학 내용 지식을 습득하 는데 많이 활용하였으나, 초등 예비교사들은 수업에 활용하기 위한 목적과 과학적인 흥미, 궁금증 해결을 위한 것으로 이용하고 있었다. 둘째, 지구과학 예비교 사와 초등 예비교사들은 과학 관련 도서를 과학 교육 에 활용하는 데에서도 생각 차이를 보이고 있었다. 지 구과학 예비교사들이 과학도서를 수업에 활용하는 것 에 대해 드물게 서술한 반면, 초등 예비교사들은 과학 수업에 대해 적극적으로 서술하였다. 셋째, 과학 교과 독서 관점에서 지구과학 예비교사들에 비해 초등 예비 교사들이 더 적극적으로 교과독서의 의미를 부각시키 고 있었다. 과학에서의 독서활동이 많은 효과가 있다 는 연구결과들을 비춰보면 학교 현장 수업에서 교수전 략으로서 과학 교과독서에 대한 연구가 폭넓게 이루어 져야 할 것으로 생각된다. The purpose of this study was to compare what meanings of earth science pre-service teachers and primary pre-service teachers about science books and reading through science disciplinary reading and how their thoughts on science education are reflected in the science disciplinary reading process. For the study, 24 third-year students majoring in earth science education and 25 second-year students majoring in primary education were selected as subjects for the study at a teacher training college located in the central part of Korea. As a result of the study, first, earth science pre-service teachers used disciplinary reading a lot to acquire knowledge of science content, but primary pre-service teachers used it for the purpose of using it in class, scientific interest, and curiosity solution. Second, earth science pre-service teachers and primary pre-service teachers showed differences in their thinking in using science related books for science education. While earth science pre-service teachers rarely described the use of science books in their classes, primary pre-service teachers actively described science classes. Third, from the perspective of science disciplinary reading, primary pre-service teachers were more actively emphasizing the meaning of disciplinary reading compared to earth science pre-service teachers. In light of the research results that the reading activity in science has a lot of effect, it is thought that a wide range of research on science disciplinary reading should be conducted as a teaching strategy in school field classes.

초등 예비교사의 과학 일기에 나타난 과학의 본성에 대한 인식 변화 유형 분석

임성만,신정윤 대한지구과학교육학회 2023 대한지구과학교육학회지 Vol.16 No.1

The purpose of this study is to quantitatively and qualitatively analyze the science journals written by pre-service elementary school teachers, and to categorize the view on the nature of science and the process of their change. For this purpose, 112 science journals written by 13 pre-service elementary school teachers were analyzed. The frequency of each area was analyzed using the research framework of the four areas of the nature of science, and the pattern of change in perspective on the nature of science was inductively derived and classified using the VNOS-C test analysis framework. As a result, The nature of scientific thinking, nature of scientific knowledge, nature of STS, and nature of scientific inquiry were described in relatively similar proportions, but among them, The nature of scientific thinking appeared in the largest percentage, and the nature of scientific inquiry was described in the smallest percentage. The variability of scientific knowledge, the importance of empirical evidence, and the positive and negative effects of science were especially intensively addressed. In addition, the changing aspects of pre-service elementary school teachers' perspectives on the nature of science could be categorized into 'naive view maintenance type', 'informed view maintenance type', 'regression type', 'development type', and 'mixed type'. The element of ‘the empirical nature of scientific knowledge’ showed various patterns of change depending on the students, and most of the students maintained a informed view on the tentativeness of scientific knowledge for several sessions. 이 연구는 초등 예비교사들이 작성한 과학 일기를 양적·질적 분석하여 초등 예비교사들이 지닌 과학의 본성에 대한 관점의 특징과 그 변화 과정을 분석하여 범주화하는데 그 목적이 있다. 이를 위해 초등 예비교 사 13명이 쓴 과학 일기 112편을 분석하였다. 수집된 자료는 과학의 본성 4가지 영역의 연구 개념틀을 이용 하여 영역별 빈도수를 분석하였고, VNOS-C 검사 분석 틀을 이용하여 과학의 본성에 대한 관점 변화 양상을 귀납적으로 도출하여 유형화하였다. 그 결과 초등 예 비교사들이 작성한 과학 일기에 나타난 과학의 본성에 대한 관점은 과학의 사고적 본성, 지식적 본성, STS적 본성, 탐구적 본성은 비교적 비슷한 비율로 서술되었 으나 그 중 과학의 사고적 본성이 가장 높은 비율로 나타났고, 과학의 탐구적 본성이 가장 낮은 비율로 기 술되었다. 과학 지식의 가변성, 경험적 증거의 중요성, 과학의 긍정적·부정적 작용에 대해서는 특히 집중적으 로 언급되었다. 또한 초등 예비교사들의 과학의 본성 에 대한 관점 변화 양상은 ‘고전적 관점 유지형’, ‘현 대적 관점 유지형’, ‘회귀형’, ‘발전형’, ‘혼재형’으로 유형화 할 수 있었다. ‘과학 지식의 경험적 본성’ 요소 는 학생에 따라 변화 양상이 다양한 유형으로 나타났 고, 대부분의 학생들이 과학 지식의 잠정성에 대해서 는 현대적 관점을 여러 회기 동안 유지하였다.

초등 과학 교과서 지구영역 비교 분석 연구

임성만,남지연,김민경,박상우 한국초등과학교육학회 2014 한국초등과학교육학회 학술대회 Vol.67 No.-

이 연구에서는 우리나라 초등학교 과학 교육과정에 따른 역대 과학 교과서의 지구영역 콘텐츠를 분석하여 문제점을 추출하고 몇 가지 문제점에 대한 개선 방안과 개선사례를 제안하였다. 2007 개정 교육과정의 교과서에 제시된 주제를 중심으로 유사한 주제끼리 통합하여 7개의 주제들로 간추렸다. 7개의 주제는 지표의 변화, 지층과 화석, 화산과 지진, 지구와 달, 태양계와 별, 날씨, 계절의 변화이며, 단원과 비슷한 위계를 갖는다. 각 주제는 다시 중심 개념-하위 요소-세부 내용으로 분석 기준을 정하고, 세부 내용에 대한 교육과정별 교과서의 개념과 활동 내용을 분석하였다. 구체적으로 각 교육과정에서 서술된 개념과 활동의 차이, 학년수준에서의 적합성, 활동과 개념의 일치성 등을 중심으로 분석하고, 국내외 선행연구를 바탕으로 개선방안과 구체적 사례를 제안하였다. 분석 결과 교과서에 내용 서술이 중복되어 제시되기도 하였다. 그래서 내용에 대한 구성과 흐름을 명확하게 설정한 후 각 차시별로 다루어지는 개념이나 활동을 먼저 결정한 후에 교과서를 집필할 필요가 있다. 7개 주제별 분석 결과를 바탕으로 개선방안내용은 다음과 같다. `지표의 변화` 주제에서는 흙이 처음부터 존재했던 것이 아니라, 큰 바위나 돌이 풍화작용을 거쳐 생성된 것임을 알 수 있도록 차시를 논리적으로 구성해야 한다. `지층과 화석` 주제에서는 화석의 생성과정에 대해서는 지층의 생성과정과 연계하여 구성해야 하고, 실제 현장을 찾아 활동할 수 있는 내용을 보충자료나 `한걸음 더`의 형식으로 제시해야 한다. `화산과 지진` 주제에서는 화산과 지진의 필수요소를 뽑아 재구성해야 한다. 특히 7차, 2007개정에 제시된 현무암과 화강암의 산출 장소 및 마그마에 대한 삽화는 오류가 있어 수정이 필요하다. `지구와 달` 주제에서는 공간 시각화가 필요하므로 연역적인 방법으로 직접적으로 원인에 대해 설명 후 관련현상을 연관지어 생각해 보는 순서로 단원을 구성하고, 역할놀이를 적극 활용해야 한다. 특히 달의 위상 변화를 모두 다루지 않고, 여러 날 동안 변하는 달의 모양 변화만 다루어야 한다. `태양계와 별` 주제에서는 입체적으로 비교하는 자료, 별자리판, 스텔라리움과 같은 시뮬레이션 자료 등을 활용하여 단원 내용을 구성해야 한다. 특히 행성의 크기나 태양과 행성까지의 거리를 표현할 때, 크기와 거리를 같은 비율로 동시에 표현하고, 3차원적인 자료로 표현해야 학생들이 천문 공간에 대해 올바르게 이해할 수 있다. `날씨` 주제에서는 구름, 비, 바람 등에 대한 개념에 대해 현상 접근으로 학습이 이루어져야 한다. 또 날씨 요소인 기온, 바람, 구름, 비 등 4가지의 학습 흐름을 논리적으로 정리해야 하며, 두 개의 단원으로 분리된 날씨 관련 학습 내용을 1개의 단원으로 통합해야 한다. 특히 구름 생성이 온도차에 의해서만 생기는 것이 아니므로 실험방법을 개선해야 한다. `계절의 변화` 주제에서는 자전축이 기울어져 공전해서 생기는 계절 변화에 대해 먼저 설명 후 태양의 고도, 기온, 낮의 길이 등의 관계를 유기적으로 알아가도록 연역적인 방법으로 차시를 구성해야 한다. 특히 자전축이 기울어져 공전하는 지구의 모습을 통해 계절 변화에 대해 설명할 때, 갓 없는 전등, 지구본 4개를 봄, 여름, 가을, 겨울 위치에 놓고 세트화하여 실험하는 것이 필요하다.

예비교사들은 삼엽충 분류활동 중에 어떤 특성을 보이는가?

임성만 대한지구과학교육학회 2019 대한지구과학교육학회지 Vol.12 No.1

이 연구는 예비교사들이 삼엽충을 분류하면서 보이 는 탐구 특성을 분석하는 것이다. 연구를 위해 교사 양 성 대학에 다니는 예비교사 70명이 참여하였다. 연구 에 이용된 분류 과제는 삼엽충 화석 사진 9장이었다. 예비교사들의 탐구활동은 그룹별로 삼엽충 화석을 관 찰한 후 삼엽충의 진화 과정을 분류한 후 계통도를 구 성하는 것이었다. 구체적인 연구결과는 다음과 같다. 첫째, 예비교사들은 삼엽충의 외형적인 특징을 잘 관 찰해내고 그 내용을 바탕으로 체계적인 분류 결과를 도출하였다. 둘째, 예비교사들은 다양한 분류 기준을 사용하여 삼엽충을 분류하였다. 셋째, 예비교사들의 계통도와 과학자들의 계통도는 매우 유사하였다. 예비 교사들은 과학자들이 주장하는 삼엽충 화석의 일반적 인 진화 과정인 단순한 형태에서 복잡한 형태로의 변화를 관찰과 추리를 통해 분석해낸 후 이를 근거로 계통도를 구성하였다. 이러한 결과는 충분한 시간이 제공되는 그룹별 탐구활동이 매우 효과적이며 예비교사 들에게 탐구 활동에 대한 경험이 매우 중요함을 다시 한번 시사해주었다. This study was to analyze the inquiry characteristics of preservice teachers as they classify trilobites. For the study, 70 preservice teachers attending teacher training university participated. The classification tasks used in the study were 9 photos of trilobite fossils. The preservice teachers' inquiry activity was to classify the evolutionary processes of trilobites after observing trilobite fossils by group and then to construct a phylogenetic tree. The results of the study are as follows. First, preservice teachers observed the external features of the trilobites and constructed systematic classification results based on their observed contents. Second, preservice teachers classified trilobites using various classification criteria. Third, the phylogenetic tree of preservice teachers and the phylogenetic tree of scientists were very similar. The preservice teachers constructed a sphylogenetic tree based on the observation and inference of the change from a simple form to a complex form, which is a general evolution process of the trilobite fossil claimed by scientists. These results suggest that group-based inquiry activities with sufficient time are very effective and that the experience of inquiry activities is very important for preservice teachers.