논문 포스터 발표 : P-11 ; 초등학교 예비교사에게 물질의 입자관을 확립시켜 주기 위한 칸니자로 GCM법의 활용 방안

한광래 한국초등과학교육학회 2014 한국초등과학교육학회 학술대회 Vol.66 No.-

과학은 자연현상을 설명하려는 학문으로, 과학적 탐구과정과 그 과정의 결과적 산물로 구성되어 있다. 일반 시민이나 학생들이 과학을 효율적으로 가르치는 지름길은 과학사를 활용하는 것이라고 많은 연구자들이 주장하고 있다. 그리고 초등학교에서 과학과 물질영역의 학습지도를 위해서는 무엇보다도 교사 자신이 물질의 입자론, 다시 말하면 원자, 분자, 그리고 이온의 존재에 대한 확신을 갖는 것이 중요하다고 생각한다. 그러나 예비교사인 교육대학교 학생들은 이 부분에 대한 과학자의 탐구과정과 그 결과를 제대로 이해하지 못하고 있는 실정이다. 이에 따라 본 연구는 교육대 학교에서 ``물질은 눈에 보이지 않는 입자로 구성되어 있다.``는 물질의 입자론에 대한 과학자들의 탐구 과정을 자세히 보여줄 수 있는 자료를 제작하여 활용하기 위한 것이다. 특히, 이탈리아의 과학자인 칸니자로가 제안한 GCM(최대공약수)법에 의한 원소의 원자량을 결정하고, 물질의 분자식을 결정하는 과정을 상세하게 설명하고자 하였다. 본 자료를 G교육대학교 과학과 교육 수업에 활용해 본 결과 대부분의 학생들이 처음에 제시한 자료를 분석해보라는 지시에 머리가 복잡하고, 고통스러움을 호소 하였다. 그러나 학생 개개인의 차이는 있었지만 결국은 이 부분에 대한 과학자의 탐구과정을 잘 이해하였고, 과학자들의 노고를 인정하게 되었다. 따라서 이 자료를 활용 한다면 과학의 본질을 이해하고, 과학적 방법에 익숙해져 적극적으로 물질의 성질을 탐구하려는 태도가 길러질 것이고, 초등학교에서 과학과 물질영역의 학습지도에 많은 도움이 될 것으로 예상한다.

촛불 실험을 이용한 국민학교(3 ~ 6 학년)아동들의 관찰능력 분석

한광래,송판섭 한국초등과학교육학회 1995 초등과학교육 Vol.14 No.1

The purpose of this study is to analyze the results of observations about 'candlelight' made by the elementary children, the third to the sixth grade and to give the basic materials for the evalution of the observation ability. As the results of this study, a total of 74 observation items, 57 using the sight sense, 13 using the tactile sense, 2 using the olfactory sense, 1 using the palate sense and 1 using the auditory sense is identified. Generally, most of students have observed by the sight and the tactile sense. As the grade ascends, the observations with operation is increased and the quantitative expression and interpretation about them become also better.

메뚜기를 이용한 초등학교 학생들의 관찰 능력 조사

한광래 한국초등과학교육학회 2003 초등과학교육 Vol.22 No.1

The enhancement of inquiry skills has been emphasized as a important objective of science education for a long time. Of these, the observation is not only a simple and basic skill, but also a very important skill, in aspect of gathering informations about the nature of all things around us, through interaction between the sense organs of body and objectives. The purpose of this study is to investigate the results of observations about the grasshopper(Oxya chinesis), made by the elementary student from the 3rd to the 6th grade, and to make use of them as the basic materials for the observative learning and the evaluation of the observation ability. Through this study, the collected items of observation are as follows. For grasshopper, a total of observation items is 95, 70 using the sight sense, 13 using the tactile sense, 7 using the olfactory sense, 3 using the palate sense and 2 using the auditory sense. In this study, the findings of elementary student's observation are as follows. 1. On the whole, most of students have observed mainly by the sight and the tactile sense, when observing the grasshopper. 2. It is showed a tendency that the observation ability of student is increased with the higher grade in elementary school. 3. As the grade ascends, the observations with operating are increased, also the quantitative expression and interpretation about them are increased. 4. In the case of same grade, there is no significant difference between students' gender, though girls' ability of the observation showed somewhat higher than boys'. 5. Occasionally, the interpretations on the observative facts made by student, are inaccurate. Basis on the above results, we suggested some directions for the improvement of the observative learning program in science classroom of elementary school. First, the teacher have to serve as a guide and encouragement in the observative learning class, to be accomplished the various observation, which all the sensory organ can be used by student than the sight sense. Second, to get elevated the ability of observation, it is necessary that some experimental tools(magnifying lens, stereoscope, auxiliary implements etc.) are utilized. Third, the teacher have no make often endeavors showing an example of operation, to be activated the atmosphere of operative observation.

초등학교에서 물질영역의 학습지도를 위한 시범실험의 개발

한광래 한국초등과학교육학회 2017 한국초등과학교육학회 학술대회 Vol.72 No.-

2014년 한국과학창의재단의 농산어촌 과학 ICT 컨텐츠 설계 및 개발

한광래 한국초등과학교육학회 2015 한국초등과학교육학회 학술대회 Vol.68 No.-

오늘날 사회적 여건의 변화 속에서 총체적인 교육 및 학교교육에 대한 포괄적 개념들이 빠르게 변화하고 있다. 이에 따라 미래를 이끌어나갈 합당한 인재를 양성하기 위한 교육과 관련된 거의 모든 분야에서 많은 노력들이 이루어지고 있으며, 일부는 그 성과를 얻고도 있다. 그러나 농산어촌의 경우 도시지역에 비하여 경제적, 문화적 환경이 열악하고, 대부분 농촌학교 인근에 학원이 전혀 없어 학습결손 보충이 어려운 실정이다. 특히 고학년일수록 학력수준이 격차가 보통이상의 격차가 보이고 있어 농촌 학교 기피의 큰 원인이 되고 있다. 이러한 상황에 대처하기 위하여 2014년에 교육부는 한국과학창의재단을 통하여 농산어촌 수학ㆍ과학 ICT 콘텐츠 설계ㆍ개발 사업을 추진하고 있다. 본 연구는 이 사업과 관련하여 스마트기기 도입 및 무선인터넷망 구축 사업에 따른 새로운 스마트 환경에 대비하고, 농산어촌 학생들이 자신의 꿈과 끼를 키울 수 있도록 양질의 과학 ICT 콘텐츠 및 학습 환경 제공하여 학생들의 과학 학습력을 신장시킬 수 있는 농산어촌 과학 ICT 컨텐츠 설계 및 개발의 방향을 제시하고, 개발하고 있는 주제와 활용 방안을 소개하기 위한 것이다. 개발 대상은 초 중ㆍ고등학교 과학 탐구실험 콘텐츠이며, 초등학교 3~4학년; 40주제/중학교 과학; 60 주제/고등학교 과학(과학, 물리Ⅰ, 화학Ⅰ, 생명과학 Ⅰ, 지구과학);100개 주제이다. 여기에 덧붙여 농산어촌 학생 자기주도 학습 및 교사 수업지원을 위해 교과별 학습활동 전반(과정-결과)을 포함하는 콘텐츠 활용 가이드북을 개발하여, 실험목적, 시기, 절차 및 유의사항, 준비사항 및 유의점, 관련자료 등 수업 전략 및 방법을 제공할 예정이다. 이번에 개발하고 있는 농산어촌 과학 ICT 컨텐츠는 2009 개정 교육과정 적용에 맞추어 농산어촌 및 일반 학교의 수학·과학 수업자료로서, 실험실과 실험재료 및 도구가 미비한 농산어촌 학교 학생들의 과학실험 자료로 활용 할 수 있고, 소규모 농산어촌 학교 학생들이 또래 학습자들과 학습과정 및 결과를 공유할 수 있으며, 또래 학습자 및 전문가들과의 소통의 기회 제공할 수 있으리라 기대된다.

초등학교에서 과학수업을 위한 창의.인성교육 프로그램의 개발 사례

한광래 한국초등과학교육학회 2014 한국초등과학교육학회 학술대회 Vol.67 No.-

근래에 미국과학진흥협회(AAAS)는 `Project 2061`에서 국가의 미래는 정의로운 사회를 만들고 경제적인 활력을 유지하며 적대감으로 분열된 세상으로부터 안전을 지켜낼 수 있는 능력을 갖추기 위하여, 국가가 학생들에게 제공하는 교육의 특성과 질에 달려 있음을 주장하고 있다. 그리고 과학교육은 그들이 스스로 생각하고 앞에 놓인 삶을 마주할 수 있는 온정적인 사람이 되도록 이해력과 스스로 생각하는 습관을 발달시킬 수 있도록 돕는 것임을 강조하고 있다. 이외의 국가에서도 과학교육을 위한 비슷한 청사진을 제시하고 있으며, 미래사회에 대비하여 산업기술에서 경쟁력강화를 염두에 두고 과학과 수학, 그리고 기술 뿐만아니라 이외의 교과간의 벽을 허물고 통합한 융합인재교육을 실시하려는 움직임을 보이고 있다. 이러한 시대적 상황에 대처하기 위해서 정부는 지식기반 경제 및 지식 정보화를 지향하는 국가전략을 수립하고, 개성 추구와 기초 능력을 토대로 창의적인 능력 발휘, 폭넓은 교양을 바탕으로 진로 개척, 공동체의 발전에 공헌하는 인간상을 추구하고 있는 가운데, 교육과학기술부는 2011년 6대 핵심사업 중 공교육 경쟁력 강화를 위해 학생들의 학습 부담 줄이기 및 안전한 학교 만들기, 교사 전문성 향상, 창의적 체험활동 내실화, 민주시민교육 강화, 우선배려학생 지원 등을 통해 창의.인성교육을 강화하고 있다. 이에 따라 본 연구에서는 초등학교의 과학과 교육에서 구현할 수 있는 창의.인성적 측면을 논의하고, 이것을 바탕으로 초등학교 과학과 수업에서 적용할 수 있는 창의.인성교육 프로그램의 개발 사례를 보고하기 위한 것이다.

교육대학교에서 물질의 입자관을 정립시켜 주기 위한 학습 자료의 개발

한광래 한국초등과학교육학회 2020 한국초등과학교육학회 학술대회 Vol.78 No.-

과학의 본질은 자연현상을 대상으로 관찰과 실험에서 얻어진 사실로부터 일반적인 규칙성을 찾아내고, 이것을 합리적으로 설명하려는 학문이라 할 수 있다. 이러한 과학은 연구 주체인 과학자, 과학적 탐구과정과 그 과정의 결과적 산물로 구성되어 있다. 그리고 과학사는 과거에서 부터 오늘날에 이르기까지 과학과 관련된 전반적인 과정을 축적하고 집약해 기록이다. 이에 따라 과학사에 관심이 있는 연구자들은 학생과 일반인들에게 과학을 효율적으로 가르치는 지름길은 과학사를 활용하는 것이라고 주장하고 있다. 그러나 과학사에 제시된 방대하고 전문적인 내용을 학습현장에서 그대로 활용하기란 매우 어렵다고 생각한다. 한편, 초등학교에서 과학과 물질영역의 학습지도를 위해서는 무엇보다도 교사 자신이 물질을 구성하고 있는 원자, 분자, 그리고 이온의 존재에 대한 확신, 다시 말하면 물질의 입자관에 대한 이해가 필요하다고 생각한다. 그렇지만 교육대학교 학생들은 이 부분에 대한 과학자의 탐구과정과 그 결과를 제대로 이해하지 못하고 있어, 장래 초등학교에서 물질영역의 과학학습 지도에 장애가 될 것으로 예상된다. 이에 따라 본 연구는 교육대학교에서 물질의 입자론에 대한 과학자들의 탐구 과정을 자세히 보여줄 수 있는 자료를 제작하여 활용하기 위한 것이다. 개발된 학습 자료를 G교육대학교 2학년을 대상으로 활용해 본 결과, 설명이 없이 제시한 자료를 보여주고 과학자들이 눈에 보이지 않는 입자에 대한 확신을 갖는 근거를 제시해 보라는 지시에 대부분의 학생들은 머리가 복잡하고, 답답함을 호소하였다. 결국 설명이 없는 상태에서 학생 자신이 과학자의 눈과 사고로 눈에 보이지 않는 입자의 존재를 깨닫는 것은 매우 어려운 주제라고 생각하였다. 그러나 제시한 자료를 전개된 단계에 따라 설명을 들은 후, 학생 개개인의 차이는 있었지만 물질의 입자론에 대한 초기 화학자의 탐구과정을 잘 이해하였다. 따라서 이 자료를 활용한다면 .과학의 본질을 이해하고, 과학적 방법에 익숙해지고, 과학자들이 겪는 어려움을 깨닫고, 적극적으로 물질의 성질과 그 변화를 탐구하려는 태도가 길러질 것이라고 기대한다.

메탄올중 치환 2-Phenylethyl Benzenesulfonates와 1,4-Diazabicyclo[2.2.2]octane의 반응속도에 미치는 이탈기효과

한광래,서혁춘,이국행 全北大學校 科學敎育硏究所 1988 과학과 과학교육 논문지 Vol.13 No.-

Leaving group effects for the reaction of substituted 2-phenylethyl benzenesulfonates with 1,4-diazabicyclo[2.2.2]octane were studied conductometrically in methanol at 44.5℃ and 54.5℃ The rate constants were calculated by Guggenheim equation and activation ther-modynamic parameters were also evaluated. The rates of reaction were increased with electron donating ability of substituent in substrate and with electron withdrawing ability of substituent in leaving group. The isokinetic relationship between △H^≠vs.△S^≠ was well correlated and this reaction is entropy controlled. The Hammett plots were correlated with good linearity and the value ρz is 0.96. From the activation parameters and the Hammett relationship, this reaction was. found dissociative S_N2 mechanism.

초등과학 영재교실에서 묶음 단위의 학습을 통한 물질의 몰(mol)개념 지도 방안

한광래 광주교육대학교 교육연구원 2014 初等敎育硏究 Vol.28 No.2

본 연구의 목적은 초등학교 과학영재를 대상으로 일상에서 흔히 사용되고 눈으로 확인 가능한 묶음 단위의 준비학습을 통하여, 눈에 보이지 않는 입자들의 묶음 단위인 몰(mol)개념을 지도하기 위한 방안을 마련하고, 물질과 관련된 심화학습에 대한 초등학교 과학 영재의 수준과 그 가능성을 살펴보기 위한 것이다. 그리고 본 연구와 관련하여 과학영재 교육을 위한 몇 가지 제안을 제시하였다. 본 연구의 결과는 다음과 같다. 첫째, 과학영재 아이들은 일상생활에서 묶음 단위(bundle)에 흥미를 갖고 있고, 그것의 실용성과 편리함을 이해하였다. 둘째, 많은 학생은 구슬들의 상대적인 질량비를 구하는 문제를 해결하기 쉽게 할 수 있었다. 셋째, 그들은 눈에 보이지 않는 알갱이에 관련된 문제는 쉽게 해결하지 못하였다. 연구자는 이 단계를 극복하기 위하여, 보이지 않는 알갱이에 대한 다양하고 상세한 설명하기 위해 많은 노력을 하였다. 얼마간의 어려움은 있었지만 과학영재들은 화학자가 사용 하는 물질의 묶음 단위는 몰의 개념을 이해하였다. 이 연구를 통해 과학영재들은 적절한 학습 자료와 교사의 노력이 제공되는 경우, 물질과 관련된 수준 높은 과학 개념을 학습할 수 있는 잠재력이 있다고 결론을 내릴 수 있었다.

과학문화 행사에 활용 가능한 초등학생용 물질영역 실험의 개발

한광래 한국초등과학교육학회 2020 한국초등과학교육학회 학술대회 Vol.78 No.-

지금 세계 각국은 4차 산업혁명을 기정사실화하고, 창의적이고 융합적 사고를 할 수 있는 미래의 인재육성과 기술혁신을 통한 국가경쟁력을 확보하기 위하여 나름대로 정해진 로드맵에 따라 분주히 움직이고 있다. 이러한 상황에서 과학교육자들은 현대인에게 과학자의 입장에서 자연을 살펴보고, 과학문화 유산을 소중하게 보존할 수 있고, 과학적 소양을 지녀 주변 사람들과 원만하게 의사소통을 할 수 있고, 창의적으로 문제를 해결할 수 있는 능력을 향상시킬 수 있는 과학학습을 강조하고 있다. 그리고 2015 개정 과학과 교육과정은 핵심개념 중심 통합 구현, 학교교육을 통한 탐구 역량 강화, 핵심개념을 중심으로 학습량 적정화, 학생 참여형 수업을 촉진하는 방향으로 개정하였다. 한편, 근래에 과학전문 단체, 정부기관과 지방자치단체에서는 과학의 대중화와 과학교육의 활성화를 위하여 노력하고 있다. 이에 따라 방송매체의 활용한 과학프로그램의 진행, 과학전람회, 발명품대회, 과학축전 등과 같은 과학문화 행사를 해마다 개최하고 있다. 이러한 프로그램과 행사들은 학교의 고정된 틀과 딱딱한 분위기에서 벗어나서, 자유로운 가운데 관람객에게 본인의 취향과 수준에 알맞은 과학을 직접 체험함으로써, 좀 더 과학과 친숙해지고, 과학적 탐구력을 기를수 있는 기회를 제공하고 있다. 따라서 과학의 대중화를 위해서는 학생과 일반인이 쉽게 접근할 수 있는 장소와 기회, 그리고 다양한 주제의 체험용, 관람용, 시범용과 같은 실험이 개발되어야만 할 것이다. 본 연구는 이러한 과학 문화행사에 활용 가능한 초등학생용 물질영역의 실험을 개발하여 소개하기 위한 것이다. 연구자는 과학축전의 현장 상황에 알맞은 실험의 조건으로 준비물의 안전도, 단순한 절차 및 간편한 조작, 순환 재활용, 결과를 확인할 수 있는 짧은 대기 시간, 휴대 및 세트화 가능성, 대량 공급 가능성 등을 고려하였다. 그리고 제시한 실험은 실험 kit로 만들어 휴대가 가능하여 시간과 공간의 제약이 크지 않으므로 필요에 따라 융통성 있게 활용되기를 기대한다.