우리나라 과학 교육과정에서 나타난 ‘창의성’의 의미 분석 연구: 5 차 교육과정부터 2009 개정 교육과정을 중심으로

홍옥수(HONG, Oksu),송진웅(SONG, Jinwoong) 서울대학교 교육종합연구원 2015 교육연구와 실천 Vol.81 No.-

본 연구에서는 ‘창의성’의 개념이 역사적으로 어떻게 변해왔는지 살펴보고, 이를 바탕으로 국가 수준의 과학 교육과정에서 창의성이 어떻게 제시되어 왔는지 분석하였다. 먼저 창의성 개념의 역사적 변화를 ‘주어지는 것에서 길러지는 것으로’, ‘개인적인 것에서 맥락적인 것으로’, ‘영역 일반적인 것에서 영역 특수적인 것으로’로 정리하고, 이러한 변화가 창의성 교육에 주는 시사점을 제시하였다. 또한 우리나라 과학 교육과정에서 나타난 창의성의 의미를 분석하기 위해 5차부터 2009개정 교육과정까지 ‘창의’를 포함한 문장 전체를 대상으로 창의성의 개념화 범주, 창의성의 학습상황, 과학 창의성 교육의 특징을 분석하였다. 분석결과, 우리나라의 과학 교육과정은 개인의 인지적 속성으로 창의성을 개념화하는 경향이 짙었으며, 2007개정 교육과정부터는 사고과정을 강조하여 창의성을 제시하는 문장이 증가하였다. 2009개정 교육과정부터는 창의성을 개인의 정의적 속성이나 산출물을 중심으로 제시하는 문장이 등장하기 시작했으나, 창의성을 환경적 측면을 중심으로 기술한 문장은 발견되지 않았다. 창의성의 학습상황을 분석한 결과, ‘개인적 상황’을 강조하는 경향이 짙었으며, 2007개정 교육과정부터는 ‘개인적 상황’과 ‘물리적 상황’을 연결하여 제시하는 문장이 증가하였다. 그러나 교사 또는 친구와의 상호작용과 같은 교실 내 ‘사회문화적 상황’에 대한 진술은 발견되지 않았다. 창의성의 영역 특수적 관점에서 과학 창의성 교육의 특징을 살펴본 결과, ‘탐구’와 ‘문제해결’이 강조되고 있었으며, ‘교사’의 역할에 대한 고려가 부족함을 확인하였다. 창의성은 개인(집단)이 환경과 끊임없이 상호작용하는 과정에서 발현되는 것이므로 과학 교육과정이 창의․융합형 인재를 길러내기 위한 역할을 충실하게 수행하기 위해서는 이제까지 중요하게 다루지 못했던 교실의 환경, 학급 구성원들의 상호작용, 교사의 리더십에 대한 기준을 마련하여 제시해야 할 것이다. The purpose of this study was to analyze Korean National Science Curriculums in terms of the meaning of creativity. To set the standard for analysis, three features of the historical change in the concept of creativity were discussed: (a) from something to be given to something to be learnt, (b) from a distinct personal trait to a complex trait affected by contexts, (c) from domain-general to domain-specific. Based on these features, the Korean National Science Curriculums was analyzed in terms of ‘categories for conceptualizations of creativity’, ‘learning contexts for creativity’, and ‘features of education for scientific creativity’. The results showed the followings. (1) Creativity was mostly conceptualized as a personal cognitive trait. Since the ‘2007 Curriculum’, sentences focusing on a ‘process’ began to appear. Since the ‘2009 Curriculum’, sentences focusing on a ‘personal affective aspect’ or a ‘product’ were included. However, statements that conceptualized creativity focusing on ‘environments’ did not appear. (2) Concerning the ‘learning contexts for creativity’, the ‘personal context’ was mainly emphasized. Since the ‘2007 Curriculum’, links between the ‘personal context’ and the ‘physical context’ appeared in relation to the teaching-learning methods for creativity. However, explanations presenting the ‘sociocultural context’ in the classroom did not appear. (3) From the perspectives of domain-specific creativity, the Science Curriculums appeared to emphasize ‘scientific inquiry’ as ‘process’ and ‘problem-solving’ as ‘result’. However, it showed the lack of consideration of teachers’ leadership as a core element of education for creativity. Taken together, this research suggests some implications for the National Science Curriculums aiming for cultivating the creative talents.

한국의 과학교육 종합 지표 개발 연구

홍옥수 ( Oksu Hong ),김도경 ( Dokyeong Kim ),고수영 ( Sooyung Koh ),강다연 ( Da Yeon Kang ) 한국과학교육학회 2021 한국과학교육학회지 Vol.41 No.6

지능정보사회가 요구하는 역량 함양을 위해 과학교육의 중요성은 점차 강화되고 있으며, 과학교육에 대한 국가의 역할 및 책무성은 법으로 명시되어 있다. 과학교육을 효과적이고 효율적으로 지원하기 위해서는 관련 정책에 대한 지속적인 모니터링이 필수적이며, 이를 위해 과학교육의 현황을 종합적으로 분석하기 위한 지표 개발이 필요하다. 본 연구에서는 우리나라 과학교육 정책의 성과를 지속적이고 체계적으로 진단·점검할 수 있는 종합 지표를 개발하고자 하였다. 이를 위해 문헌연구를 토대로 ‘학습자’와 ‘과학교육 맥락’의 2개 차원과, ‘투입’, ‘과정’, ‘결과’의 3개 범주로 구성된 과학교육 종합 지표체제를 도출하였으며, 국내외에서 개발된 과학교육 관련 지표의 내용을 검토하여 지표의 요소와 세부요소를 도출하였다. 이후 과학교육연구, 초·중등 현장교육, 과학교육정책, 교육과정, 과학기술 분야의 전문가 25인을 대상으로 총 2회에 걸친 델파이 조사를 실시하여 지표의 체제와 요소의 적합성과 타당성을 검증하였으며, 과학교육 종합지표의 조사대상 및 조사도구를 확정하였다. 연구 결과, ‘투입’ 범주에 대해서는 ‘학생 특성’, ‘교사 특성’, ‘교육 인프라’의 3개 요소가 도출되었으며, ‘과정’ 범주에 대해서는 ‘과학 교육과정 운영’, ‘과학콘텐츠 보급 및 프로그램 운영’, ‘교사 전문성 신장 프로그램 운영’의 3개 요소가 도출되었고, ‘결과’ 범주에 대해서는 ‘과학 역량’, ‘참여와 실천’, ‘정의적 성취’, ‘인지적 성취’, ‘만족도’의 5개 요소가 도출되었다. 또한 학생, 교사, 교육청/기관으로부터 데이터를 수집할 수 있는 조사도구를 개발하였으며, 문항양호도 및 신뢰도를 검증하였다. 본 연구에서 개발한 ‘과학교육 종합 지표’는 우리나라 과학교육의 여건, 성과, 인식 등을 종합적으로 측정할 수 있는 지표로서 보다 효율적이고 효과적인 과학교육 정책 수립 및 추진에 기여할 것으로 기대된다. The importance of science education for cultivating the competencies required by an intelligent information society is gradually being strengthened. The government’s roles and responsibilities for science education are stipulated by laws and policies in Korea. In order to systematically support science education, continuous monitoring of related policies is essential. This study aims to develop indicators that can be used to systematically and continuously monitor the national policies on science education in Korea. To achieve this goal, we first derive the framework for the indicators that has two dimensions (learner and science education context) and three categories (input, process, and outcome) from literature reviews. In order to derive the components and subcomponents of the indicators, the contents of science education-related indicators developed in Korea or abroad were reviewed. In order to verify the suitability and validity of the framework and components of the initial indicators, a two-round Delphi method was conducted with 25 expert participants with five different professions in science education. Finally, three components of the ‘input’ category (student characteristics, teacher characteristics, and educational infrastructure), three components of the ‘process’ category (science curriculum implementation, science educational contents and programs implementation, and teacher professional development program implementation), and five components of the ‘outcome’ category (science competency, participation and action, affective achievement, cognitive achievement, and satisfaction) were derived. An instrument to collect data from students, teachers, and institutions was developed based on the components and subcomponents, and content validity and internal consistency of the instrument were analyzed. Korea’s Science Education Indicators developed in this study can comprehensively measure the current status of science education and is expected to contribute to a more efficient and effective science education policy planning and implementation.

융합인재교육(STEAM) 실시에 따른 과학에 대한 흥미와 자기주도적 학습능력의 변화 분석

김홍정(Kim, Hong-Jeong),홍옥수(Hong, Oksu),조향숙(Cho, Hyang-sook),임성민(IM, Sungmin) 학습자중심교과교육학회 2013 학습자중심교과교육연구 Vol.13 No.3

우리나라 과학기술교육의 문제점을 배경으로 출발한 융합인재교육(STEAM)은 2011년부터 교육과학기술부와 한국과학창의재단의 지원 아래 학교교육에 적용되었다. 정책적으로 시작된 이래 2년간 적용된 융합인재교육은 과학에서 인식과 흥미 등을 포함한 정의적 영역에 대한 학생의 인식 개선, 주도적 학습능력 등을 강조한다. 본 연구는 융합인재교육 기간에 따라 과학에 대한 흥미, 자기주도적 학습능력의 변화를 알기 위해 각 검사 도구를 개발하였고, 전국의 899명을 대상으로 융합인재교육을 받지 않은 집단, 2011년부터 받은 집단, 2012년부터 받은 집단 등 3개로 구분하여 응답결과의 분포와 차이를 통계적으로 분석하는 횡단적 연구를 실시하였다. 그 결과, 융합인재교육 이후 전반적으로 학생들의 과학에 대한 흥미, 자기주도적 학습능력은 향상되었다. 학교급별로는 차이가 나타났는데, 초등학생들은 주로 1년차에서부터, 중학생들은 2년차에서 긍정적인 변화가 나타난 반면, 고등학생들에게서는 변화가 나타나지 않았다. 이 같은 결과는 융합인재교육이 학교급별로 차별성있게 접근할 필요성을 시사한다. STEAM education from background of Korean science & technology education, has been propagating to schools by Ministry of Education, Science and Technology(MEST) and Korea Foundation for the Advancement of Science & Creativity(KOFAC) since 2011. STEAM education policy have come under various discussions and implemented for 2 years. Also, this emphasized improvement of students’ recognition in affective domain and the ability of self-directed learning. In this paper to identify a learners’ these changes by STEAM education, we developed the test of Interest about science and the Self-directed learning according to educational period. Also, we analyzed statistically responses of three kinds group of ‘no STEAM education’, ‘STEAM education 1st year’, ‘STEAM education 2nd year’ using SPSS. As a result, students’ interest about science and self-directed learning overall were enhanced by STEAM education. Specifically, it was difference between elementary students’ response increased from STEAM education 1st year and middle school students increased from STEAM education 2nd year. However, high school students did not move. Although STEAM education have diverse argumentation of its meaning, concept and differences of management by school, STEAM education showing the positive changes is encouraging. These results give us an implication of approach having the differences by grade when administrator, teacher and researcher implement STEAM Education.

인공지능, 사물인터넷, 빅데이터, 확장현실 기술을 활용한 과학탐구의 특징: IDEA형 과학교사연구회를 중심으로

장진아 ( Jina Chang ),임인숙 ( Insook Lim ),홍옥수 ( Oksu Hong ) 한국현장과학교육학회 2021 현장과학교육 Vol.15 No.5

최근 첨단기술의 영향력이 확대되면서, 과학 교육에서도 첨단기술의 활용에 대한 사회적 요구와 실천 사례들이 증가하고 있다. 이러한 변화에 부응하여 본 연구에서는 과학 교육 현장에서 첨단기술들이 과학탐구 활동에 어떻게 활용되고 있는지, 그 현황과 특징을 살펴보았다. 이를 위해 2020년 IDEA형 과학 교사연구회에서 개발된 인공지능, 사물인터넷, 빅데이터, 확장현실 기반의 과학탐구 사례들을 탐구 내용 측면과 탐구 방법 측면에서 분석하였다. 탐구 내용 측면에서는 과학지식 영역과 첨단기술의 활용 내용을 조사하였으며, 탐구 방법 측면에서는 과학탐구 기능과 활용된 첨단기술 도구를 조사하였다. 분석 결과, 탐구 내용 측면에서 인공지능은 생명과학 영역의 탐구 활동에 많이 활용된 반면, 사물인터넷과 확장현실은 지구과학 영역의 탐구 활동에, 빅데이터는 전 영역에서 고루 활용되는 모습을 보였다. 또한 첨단기술의 원리를 학습하고, 이를 탐구 과정에 응용하는 활동들이 많이 개발되었다. 다음으로, 탐구 방법 측면에서 첨단기술들은 전반적으로 자료 수집 및 분석 기능, 수학적 사고와 컴퓨터 활용 기능과 접목되어 활용되는 경향을 보였다. 특히 빅데이터가 활용된 탐구 활동은 사회적 문제 해결의 영향력과 중요성에 대해 논의하는 의사소통 기능이 강조된 활동이 많았다. 이러한 결과를 토대로, 첨단기술을 과학탐구 활동에 의미 있게 접목하기 위한 교육적 시사점을 논의하였다. With the recent expansion of the influence of advanced technology, social demands and practical cases to use advanced technology has been increasing in science education. In response to these changes, this study examined the features and current state of science inquiry activities using advanced technology. For this, the scientific inquiry activities developed by the IDEA-type Science Teacher Research Group in 2020 centered on Artificial Intelligence (AI), Internet of Things (IoT), big data, and extended reality (XR) were analyzed in terms of inquiry contents and methods. As a result, in terms of inquiry content, AI was widely used in the ‘biology’ domain, while IoT and extended reality were used in the ‘earth science’ domain, and big data was used in all domains. In addition, the developed activities usually included activities to learn about advanced technology manipulation as well as its application to inquiry activities. Next, in terms of the inquiry method, the skills of ‘collecting and analyzing data’ as well as ‘mathematical thinking and using computers’ were applied with advanced technology. Meanwhile, big data was applied with the ‘communication’ skill in discussing the social impact of using big data. Based on these results, educational implications were discussed in terms of meaningfully applying advanced technology to science inquiry activities.

인공지능을 활용한 수업 지원시스템의 효과성 분석 : <똑똑 수학탐험대> 사례를 중심으로

임영빈 ( Yim Youngbin ),안서헌 ( Ahn Seoheon ),김경미 ( Kim Kyeong Mi ),김중훈 ( Kim Jung Hun ),홍옥수 ( Hong Oksu ) 서울교육대학교 초등교육연구원 2021 한국초등교육 Vol.32 No.4

오늘날에는 급격한 교육 환경의 변화 속에서 학습자 중심의 학교 교육을 실현하기 위한 인공지능 기술의 도입에 대한 요구가 증가하고 있다. 이러한 흐름 속에서 교육부는 ‘공교육을 통한 초등수학 책임교육’을 실현하기 위해 2019년부터 ‘인공지능 초등수학수업 지원시스템(이하, AI시스템)’인 ‘똑똑 수학탐험대’를 개발해왔으며, 2020년부터 전국적으로 서비스를 실시하고 있다. 본 연구는 AI시스템 ‘똑똑 수학탐험대’의 효과성을 분석하고 교육적 시사점을 제안하기 위하여 수행되었다. 이를 위해 AI시스템을 활용한 수업이 학생들의 인지적 영역과 정의적 영역에 미치는 영향 및 교사들의 수업에 미치는 영향을 분석하였다. 분석결과, AI시스템을 활용한 수업은 학생들의 인지적 영역과 정의적 영역에 긍정적인 영향을 미치는 것으로 나타났다. 먼저 인지적 영역에 대해서는 AI 시스템을 지속적으로 사용한 학교의 성취도 점수를 분석한 결과, AI 시스템의 사용이 성취도 향상에 긍정적인 영향을 주는 것으로 나타났다. 특히 성취수준이 낮은 학생들의 인지적 학습에 도움을 주어 학습격차 해소에 기여할 수 있음을 확인하였다. 다음으로 정의적 영역에 대해서는 AI시스템을 활용한 수업이 수학 과목의 실용적 가치와 수학 공부를 통한 역량 개발에 대한 인식에 긍정적인 영향을 미치는 것으로 나타났다. 아울러 AI시스템을 사용하여 학생들을 지도한 교사들은 AI시스템에 탑재된 콘텐츠 전반에 대해 높은 만족도를 나타냈으며, AI시스템의 활용이 수학 수업과 학생들의 수학 학습에 긍정적인 영향을 미친다고 인식하였다. 인공지능의 특성상 AI시스템의 성능 향상을 위하여 보다 많은 교사와 학생들이 해당 시스템을 적극적으로 활용하는 것은 매우 중요하다. 따라서 충분한 학습데이터의 구축을 통하여 AI시스템의 성능을 향상시키기 위하여 장기적이고 지속적인 관점에서 AI시스템을 사용할 수 있는 기반을 마련하고 지원하는 것이 필요할 것이다. The attempts to use artificial intelligence in education are increasing along with the need for learner-centered school education according to the recent rapid change in the educational environment. Recently, the Korean Ministry of Education has launched the ‘Toctoc Math Expedition’, an elementary mathematics class support system using artificial intelligence (AI). In this context, this study aims to examine the effects of an AI-based class support system on student learning and to explore implications for using AI in education. The impacts of using ‘Toctoc Math Expedition’ on students’ cognitive and affective domains, as well as teachers’ perceptions on the AI-based class support system’s effects, were investigated to reach this goal. The results demonstrated that classes using the AI-based class support system had a positive effect on the cognitive and affective learning. In terms of cognitive domain, continuous use of the AI-based class support system was found to have a positive effect on the improvement of performance. In particular, it helped the cognitive learning of students with low achievement levels. In terms of affective domain, it was found that the AI-based class support system had a positive effect on students' perceptions of the practical value of math subjects and the development of competencies through math study. Furthermore, teachers showed high satisfaction with the content provided by the AI-based class support system, and acknowledged that using the system had a positive effect on the quality of math classes and students’ math learning. Finally, considering that the performance of the AI-based class support system can be improved through the accumulation of sufficient data, this research suggested policy support for the deployment of the AI-based class support system in school math classes.

D →A 變換器를 使用한 A →D 變換器의 設計 및 實驗評價

洪玉壽 서울産業大學校 1979 논문집 Vol.12 No.1

A basic and widely-beeing used counter-ramp A →D and successive approximation A→D converters of a feedback type using a D →A converter have been designed and checked their system's performances, particularly emphasizing on evaluating the conversion characteristics. As a result, the estimated effects based on the theoretical background according to the electrical characteristics of each component of the system have been found to be well matched to the experimental results. From the studies; The permissible maximum clock frequency has been found to be 1 MHz and within this range the system's linearity checked to be will kept and the successive approximation A →D revealed to be much faster than the counter-ramp A →D.