과학적 실행 기반의 과학 교육에서 개념 학습의 가능성 고찰 -상황 학습 이론과 개념적 행위 주체성을 중심으로-

오필석,Oh, Phil Seok 한국과학교육학회 2022 한국과학교육학회지 Vol.42 No.4

본 연구에서는 상황 학습 이론과 실행 기반의 과학 교육에 관한 문헌들에 대한 고찰을 통해 과학적 실행 중심의 수업에서 과학 개념학습의 가능성을 살펴보았다. 먼저, 상황 학습 이론이 학생들의 과학적 실행에의 참여를 강조하는 최근 과학 교육 개혁의 흐름과 관련이 깊으며, 상황 학습의 관점에서 개념 학습은 학습자가 개념을 자원으로 활용하며 실행에 참여하는 동안 개념적 행위 주체성을 발현하여 개념을 지속적으로 발전시키는 과정을 통해 이루어진다는 것을 알 수 있었다. 또, 이러한 상황 학습 이론은 과학적 실행 기반의 수업에서 과학 개념을 학습하는 데에도 적용된다는 것을 확인하였다. 즉, 과학적 실행 중심의 과학 수업에서는 과학 개념이 자원으로 활용되며, 과학 개념을 자원으로 활용하는 동안 학생들은 과학적 실행에 더 잘 참여할 수 있고, 과학적 실천에의 참여는 개념적 행위 주체성의 발현을 통해 개념 학습을 더욱 촉진할 수 있다. 이러한 고찰의 내용이 학교 과학 교육에 주는 시사점을 논의하였다. This study explored a possibility of science concept learning in scientific practice-based science instruction through the review of literature about situated learning theories and practice-based science education. It was revealed that the situated learning theories were closely related to the recent trend in science education which emphasizes students' active engagement in scientific practices. From the perspective of situated learning, concept learning occurs in the process in which learners make use of concepts as resources and further develop the concepts through the emergence of conceptual agency during their participation in practices. The study also found that the situated learning perspectives could apply to science concept learning in scientific practice-based instruction: Science concepts are used as resources in practice-based science learning, students can better engage in scientific practices as they take advantage of science concepts as resources, and the emergence of conceptual agency can facilitate science concept learning during the participation in scientific practices. Implications for school science education were suggested.

'월엄범오위'의 사례에 나타난 전통적 천문관에 관한 판단 유형: 4개 집단간 비교 연구

오필석,최승언,Oh, Phil-Seok,Choe, Seung-Urn 한국지구과학회 2000 韓國地球科學會誌 Vol.21 No.4

월엄범오위(月掩犯五緯)의 사례에 나타난 전통적인 천문관(天文觀)에 관하여 중학생(164명), 고등학생(157명), 대학생(172명) 및 일반인(139명)의 판단 유형과 판단 이유를 조사, 비교하였다. 연구를 통해 얻은 결론은 다음과 같다. 첫째 , 월엄범오위에 대한 전통적인 해석 방식에 동의하는 응답자들이 15.7%, 동의하지 않는 응답자들이 38.1%, 분명히 말할 수 없다는 응답자들이 46.2%이었다. 상대적으로 많은 수의 대학생들이 전통적인 천문관에 동의하지 않는다고 하여 과학적으로 옳은 판단을 내린 반면, 그와 같이 판단한 중학생들의 비율이 가장 적었다. 둘째 , 전통적인 천문관을 판단하는 데에는, 응답자들의 집단이나 판단 유형과는 관계없이, 자연관과 과학관이 공통적으로 중요한 판단 이유가 되었다. 특히, 우리 나라의 전통적인 자연관과 유사한 관념을 지니고 있는 응답자들이 많았으며, 대부분의 응답자들은 다수의 경험적 자료와 실험을 통한 증명을 중요하게 생각하였다. 셋째, 고등학생들과 대학생들이 다른 집단에 비해 자연관이나 과학관과 같은 형이상학적인 믿음을 더욱 중요하게 고려하는 반면, 중학생들과 일반인들은 자신들의 개인적 경험을 상대적으로 보다 중요하게 생각하였다. 넷째, 응답자들의 사회적 경험과 과학 지식 또한 전통적인 천문관을 판단하는 중요한 이유가 되었다. 하지만, 응답자들의 과학 지식의 차이가 판단 과정에 서로 다른 영향을 미치는 것으로 나타났다. 이와 같은 결론들은 개인의 사고 과정에 영향을 미치는 요인들이 다양하며, 그들이 속한 집단이 공유하고 있는 사고의 방식 또한 서로 다르다는 것을 잘 말해 준다. 따라서, 다문화적인 환경을 고려한 과학 교육과 연구가 필요하다. 또, 학생들의 자연관과 과학관과 같은 형이상학적인 믿음에도 주목할 필요가 있다. We investigated people's patterns of reasoning regarding the Korean traditional interpretation of Planet Occultation by the Moon. A questionnaire survey was administered to the sample which consisted of 632 participants: middle school students(n=164), high school students(n=157), university students(n=172), and the public(n=139). It was revealed that 15.7% of the participants agreed, 38.1% disagreed, and 46.2% were neutral to the traditional interpretation. A comparatively large portion of the university students made a scientifically correct judgement by disagreeing with the traditional interpretation. On the other hand, a relatively small proportion of the middle school students disagreed. Participants' views of nature and views of science were the major reasons for making their judgements. Most participants were fixed with similar views to the Korean traditional view of nature. Most of the participants valued using more extensive evidence and experimental proofs in science. High school and university students considered their metaphysical beliefs, such as view of nature and view of science, more important than other groups did. In contrast to this, middle school students and the public depended more strongly on their personal experiences. Participants' social experiences and their scientific knowledge were also important reasons for making their judgement. However the differences in their scientific knowledge seemed to exert different influences on their reasoning. The results of this study show differences in how an individual thinks as well as differences between communities. Thus, science education and research considering multicultural settings are needed. In addition, science educators and researchers should pay attention to pupils' metaphysical beliefs such as their views of nature and views of science.

과학과 과학 교육에서 사용되는 모델에 관한 예비 초등 교사들의 인식

오필석 ( Phil Seok Oh ) 한국초등과학교육학회 2009 초등과학교육 Vol.28 No.4

"좋은" 과학 수업에 관한 중등 과학 교사들의 사고

오필석 ( Phil Seok Oh ) 한국과학교육학회 2013 한국과학교육학회지 Vol.33 No.2

본 연구의 목적은 ``좋은`` 과학 수업에 관한 중등 과학 교사들의 사고의 특징을 밝히고, 교사들의 사고 구조를 표상할 수 있는 개념을 발견하는 것이었다. 연구 참여자는 내가 2011년 1학기에 서울 소재의 한 대학원에서 진행한 질적 연구에 관한 강좌를 수강하는 총 20명의 현직 또는 예비 교사들이었다. 이들은 대학원 수업 중에 본 논문과 동일한 연구 주제를 가지고 질적 연구 실습을 하면서 다양한 형태의 자료를 수집·분석하였으며, 그것을 포토폴리오로 정리하였다. 본 연구에서는 교사들의 포트폴리오와 나의 현장 일지를 함께 읽으면서 연구 문제에 대한 답을 찾아가는 과정을 내러티브적으로 재구성하는 것이 주된 분석 작업이 되었다. 그 결과, 과학 수업은 모종의 가치를 실현하고자 하는 일이며, 교사들이 과학 수업을 통해 실현하고자 하는 가치들이 매우 다양하고 그들 사이에는 갈등 관계가 존재하기 때문에 ``좋은`` 과학 수업을 정의하기 어렵다는 것을 알 수 있었다. 또, 다종다양한 가치들이 수업 상황에 따라 서로 다르게 관계 맺어지기 때문에 과학 수업은 본질적으로 부단한 가치 선택의 과정을 수반한다는 것을 논의하였다. 이렇듯 다차원적이고 역동적인 교사들의 사고 구조를 여러 개의 진동면을 가진 ``푸코 진자``에 비유하여 개념화하였으며, 이러한 개념이 과학 교사 교육과 과학 교육 연구에 시사하는 바를 이야기하였다. The purpose of this study is to explore the characteristics of secondary science teachers` thoughts on ``good`` science teaching and to find a concept that can represent the way the teachers think. Participants were twenty pre- and in-service teachers who were enrolled in a graduate course. I taught at a university located in Seoul in the first semester, 2011. The participating teachers collected and analyzed a variety of data and created portfolios while they were training, as part of the course on qualitative research methods with the same research questions as those of this study. In the current study, the process in which the teachers and I found answers to the research questions was narratively reconstructed based on the teachers` portfolios and my field notes. It was revealed that science teaching was perceived as a task aiming at realizing some kind of values and that because the teachers pursued various values in the science classroom and there exist conflicting relationships among different values, it was hard to define ``good`` science teaching. It was also discussed that science instruction was inherently accompanied with the ongoing process of selecting values as the relationships among the values were ever-changing within the contexts of the classroom. This multi-faceted and dynamic structure of the teachers` thoughts on ``good`` science teaching was conceptualized analogically as ``Foucault`s pendulum,`` which has multiple planes of oscillation. Implications for science teacher education and science education research were suggested.

예비 초등 교사들의 과학 모델 평가 기준

오필석 ( Phil Seok Oh ),이정숙 ( Jung Sook Lee ) 한국과학교육학회 2014 한국과학교육학회지 Vol.34 No.2

본 연구의 목적은 예비 초등 교사들이 여러 가지 전기회로를 설명하기 위한 모델을 개발하고 선택하는 과정에서 동원하는 모델 평가 기준들을 탐색하는 것이었다. 한 교육대학교에서 과학교육 강좌를 수강하는 30명의 3학년 학생들이 연구에 참여하였다. 이들을 위한 수업은 표현적, 실험적, 평가적 모델링을 포함하는 순환적 계열에 따라 조직되었다. 예비 교사들에게 다섯 개의 전기회로를 차례로 제공하고, 그것을 설명할 수 있는 모델을 개발하고 동료들 간의 토론을 통해 점차 모델을 개선해 가도록 하였다. 예비 교사들의 모델링 활동을 모두 녹음 또는 녹화하였고, 모델 평가 기준의 분석틀을 이용하여 녹음 또는 녹화된것과 전사본을 분석하였다. 그 결과 모델을 개발·개선하는 상황과 모델을 선택하는 상황에 동원되는 모델 평가 기준의 유형과 빈도에 차이가 있음을 알 수 있었다. 즉, 경험적 기준과 이론적 기준이 두 상황에서 모두 주된 평가 준거의 역할을 하였지만, 예비 교사들이 여러 가지 대안적인 모델들 중 하나를 선택하는 상황에서 좀 더 다양한 평가 기준들이 사용되었다. 본 연구가 과학 교육과 과학 교육 연구에 시사하는 점들을 제안하였다. The purpose of this study is to explore evaluation criteria that pre-service elementary teachers employ as they evaluate and select models to explain electric circuits. Thirty junior students in a university of education have participated in the study as a part of the science education course in which they were enrolled. The lessons for the participants have been organized as a cyclic sequence of different modeling pedagogies including the expressive, experimental, and evaluative modeling. The pre-service teachers have been given five electric circuits in order and asked to create models and further develop them through peer discussion. Their modeling activities have been video- or audio-recorded, and the recordings and their transcripts have been analyzed using a framework of model evaluation criteria. It reveals that the types and frequencies of evaluation criteria used are different between situations of model development and model selection. While empirical and theoretical criteria have been used dominantly in both situations, more various criteria have been employed in the situation where the pre-service teachers selected one model among alternatives. Implications for science education and science education research have been suggested.

귀추적 사고 과정에서 모델의 역할 -이론과 경험 연구를 통한 도식화-

오필석 ( Phil Seok Oh ) 한국과학교육학회 2016 한국과학교육학회지 Vol.36 No.4

본 연구의 목적은 과학 문제 해결을 위한 귀추적 사고 과정에서 모델의 역할을 이론 연구와 경험 연구를 통해 조사하는 것이었다. 이 연구는 지구과학 탐구 학습 프로그램을 개발하기 위한 설계 기반 연구의 맥락에서 이루어졌으며, 본 논문에서는 그 중 지질학 분야의 귀추적 탐구 활동을 재설계하는 과정을 중점적으로 다루었다. 이론연구에서는 지구과학에 특징적인 연구 방법으로서 귀추와 모델링을 관련지어 연구한 대표적인 연구자들의 저작들을 집중적으로 고찰하였다. 그 결과로, 증거, 자원 모델, 설명 모델의 관계를 나타낸 모델링 중심의 귀추적 추론에 대한 잠정적인 도식을 제안하였다. 이 도식을 지질학 문제를 해결하는 전문가들의 사고 과정을 분석한 경험 연구를 통해 정교화 하였다. 새로운 도식에는 결정적 증거, 결정적 자원 모델, 과학적으로 타당한 설명 모델의 역할이 포함되었다. 이와 더불어 모델링 중심의 귀추적 탐구 수업에서 학생들의 사고 과정을 지원할 수있는 교수법적인 시사점을 도출하였다. The purpose of this study is to investigate both theoretically and empirically the roles of models in abductive reasoning for scientific problem solving. The context of the study is design-based research the goal of which is to develop inquiry learning programs in the domain of earth science, and the current article dealt with an early process of redesigning an abductive inquiry activity in geology. In the theoretical study, an extensive review was conducted with the literature addressing abduction and modeling together as research methods characterizing earth science. The result led to a tentative scheme for modeling-based abductive inference, which represented relationships among evidence, resource models, and explanatory models. This scheme was improved by the empirical study in which experts’ reasoning for solving a geological problem was analyzed. The new scheme included the roles of critical evidence, critical resource models, and a scientifically sound explanatory model. Pedagogical implications for the support of student reasoning in modeling-based abductive inquiry in earth science was discussed.

중등학교 지구과학 교사들의 과학적 설명: 논리적 형식과 담화적 특징 분석

오필석 ( Phil Seok Oh ) 한국과학교육학회 2007 한국과학교육학회지 Vol.27 No.1

채워지지 않는 잔(盞): 초등 교사들에게 있어 과학 수업의 의미

오필석 ( Phil Seok Oh ) 한국과학교육학회 2011 한국과학교육학회지 Vol.31 No.2

본 연구에서는 교육대학원에서 초등과학교육을 전공하고 있는 28명의 교사들을 참여자로 하여 그들의 생활 세계 속에서 형성된 과학 수업의 의미를 현상학적인 관점에서 탐색해 보았다. 그 결과, 초등 교사들에게 과학 수업의 의미는 일양(一樣)하게 나타나는 것이 아니라 교사들이 경험하는 상황에 따라 조금씩 달라진다는 것을 알 수 있었다. 즉, 열정이 넘치는 초임교사 시절에 과학은 그 즐거움을 학생들과 나누고 싶은 교과이다. 그래서 교사들은 과학 수업뿐만 아니라 과학과 관련된 학교 일을 도맡아 할 정도로 의욕을 보인다. 하지만 점차로 좋은 과학 수업을 고민하게 되고 실험과 초등학교 학생들의 특성을 깨닫게 되면서 고민은 더욱 깊어진다. 과학 수업을 둘러싼 초등 교사들의 이러한 고민이 실제로 좋은 과학 수업으로 승화되어 나타나기에는 학교의 과중한 업무, 실험실 사고, 가정을 돌봐야 하는 부담이 장애 요인으로 작용한다. 이러한 어려움 속에서도 교사들은 더 좋은 과학 수업을 위한 고민과 노력을 다시 시작하지만, 그러한 노력에도 불구하고 과학 수업은 여전히 잘 되지 않는 부분이 있기 때문에 초등학교 교사들에게는 "채워지지 않는 잔(盞)"처럼 남아 있다. The purpose of this study was to explore the meanings of science classes to elementary school teachers from a phenomenological perspective. Participants were twenty-eight elementary teachers who majored in elementary science education in a graduate school of education. The study revealed that meanings of science classes were not consistent but rather varied with what the teachers experienced. In their early career years, when the teachers were filled with enthusiasm, they devoted themselves to doing science-related school works as well as science lessons. But, the teachers were gradually concerned about good science teaching, and this concern became more severe as they realized the characteristics of science experiments and elementary school students. The teachers` concern did not actually develop into good science teaching practices because of such constraints as lots of school works, accidents in science labs, and household affairs. Despite these difficulties, the teachers revitalized their interest in science and resumed their effort for good science teaching. However, for there are still rooms for improvement in science teaching, science classes remain as "unfillable cups" to the elementary school teachers.

지구환경적 문제 해결 과정에서 귀추적 추론을 위한 규칙 추리 전략들

오필석 ( Phil Seok Oh ) 한국과학교육학회 2006 한국과학교육학회지 Vol.26 No.4

분산 인지의 관점에 따른 모델링 중심 초등 과학 수업의 해석

오필석 ( Oh Phil Seok ) 한국초등과학교육학회 2017 초등과학교육 Vol.36 No.1

The purpose of this study was to interpret modeling-based elementary science lessons from a perspective of distributed cognition. Data sources included three consecutive elementary science lessons dealing with particle models of gases and students` worksheet generated from modeling activities during the lessons. The data were analyzed in ways that could reveal the affordances and constraints of students` mental models and an external model in the science textbook, as well as the evolution of the models. The results showed that the students` mental models and the external model provided both affordances for and constraints to scientific problem solving and that the models evolved in the process of overcoming the constraints. Implications for science lessons and science education research were suggested.