물리 자기효능감 측정 도구의 개발 및 적용: 자연계열 고등학생을 대상으로

문공주 ( Kong Ju Mun ),문지영 ( Ji Yeong Mun ),신승희 ( Seung Hee Shin ),김성원 ( Sung Won Kim ) 한국과학교육학회 2014 한국과학교육학회지 Vol.34 No.7

사회적 인지 이론에 기반을 둔 자기효능감은 학습 맥락에서의 학생들의 학습 동기와 수행의 예측자로 강조되어 왔다. 따라서 물리 학습에 대한 자기효능감 측정 도구의 개발은 학생들의 물리학습 능력의 발달 과정의 변화를 예측할 수 있다. 본 연구에서는 물리 학습과 관련된 수행 능력에 대한 학생들의 믿음을 측정할 수 있는 타당도와 신뢰도가 높은 도구를 개발하는 과정을 서술하고, 한국 자연계 고등학생들의 물리 학습과 수행에 대한 자기효능감을 조사하였다. 본 연구에서는 물리 자기효능감 척도(Physics Self-Efficacy Inventory: PSEI)는 Cronbach 알파 계수와 탐색적 요인분석을 통해 신뢰도와 타당도가 검증하였다. 요인분석결과를 통해 PSEI가 네 개의 하위 영역(물리 개념의 이해와 적용, 물리 실험, 성취동기, 수학 능력)으로 구조화될 수 있다는 것을 확인하였다. 또한 본 연구 결과는 한국 자연계 고등학생들이 네 영역 모두에서 비교적 높지 않은 자기효능감을 가지고 있음을 나타내었다. 개발된 측정 도구는 학생들의 물리 학습에 대한 동기, 자신감 등의 심리적 구인에 대해 이해할 수 있는 기반 자료가 될 수 있을 것이다. 또한 PSEI를 사전-사후 연구에 활용하면 학생들에 대한 자신감의 수준을 측정할 수 있어, 이러한 정보를 반영하여 학생들의 물리 개념이해를 높일 수 있는 교수-학습 전략에 대한 방안을 얻을 수 있을 것으로 기대된다. Based on social cognitive theory, self-efficacy in the context of learning has been steadily emphasized as an indicator of students’ motivation and performance. The premise for developing such an instrument was that a specific measure of Physics self-efficacy was deemed to be an important predictor of the change processes necessary to improve students’ physics understanding. In this study we described the process of developing and validating an instrument to measure students’ beliefs in their abilities to perform essential tasks in physics and then investigated high school students’ self-efficacy about physics learning and performance. Validity and reliability of PSEI were tested using various statistical techniques includingthe Cronbach alpha coefficient, exploratory factor analysis. The result of factor analysis supported the contention that the Physics Self-Efficacy Inventory (PSEI) was a multidimensional construct consisting of at least four dimensions: understanding and application of Physics concepts, achievement motivation, confidence for physics laboratory, confidence for Mathematics. The result showed that Kroean high schools students have low Physics self-efficacy for the all four dimensions. Therefore, researchers should focus on development of students`` Physics self-efficacy. In addition, the instrument may lead to further understanding of student behavior, which in turn can facilitate the development of strategies that may increase students’ aspiration to understand and study Physics. More specifically, by using the PSEI as a pre- and post-test indicator, instructors can gain insight into whether students’ confidence levels increase as they engage in learning Physics, and, in addition, what type of teaching strategies are most effective in building deeper understanding of Physics concepts.where they freely exchanged opinions and feedback for constructing better collective ideas.

21세기 과학적 소양 평가기준 개발 및 교과서 내용 분석에의 적용

문공주 ( Kong Ju Mun ),문지영 ( Ji Yeong Mun ),조미영 ( Mi Young Cho ),정윤숙 ( Yoon Sook Chung ),김성원 ( Sung Won Kim ),( Joseph Krajcik ) 한국과학교육학회 2012 한국과학교육학회지 Vol.32 No.5

본 연구는 21세기 과학적 소양을 탐색하기 위한 평가 기준을 개발하고, 이를 교과서 내용 분석에 적용하였다. 21세기 과학적 소양의 하위 영역으로 과학적 사고습관(habits of mind), 과학에서의 가치관(character and value), 과학 본성의 이해(science as human endeavor)를 설정하고, 각 하위 영역에 대한 평가 요소와 평가 기준을 개발하였다. 개발된 평가 기준은 21세기 과학적 소양이 교육 상황에서 실제 실현되고 있는가를 확인할 수 있는 지표이다. 개발된 평가 도구를 사용하여 2009 개정 교육과정에 기반을 둔 과학 교과서 내용에서 21세기 과학적 소양의 3개 영역에 관련 된 내용이 포함되어 있음을 확인하였다. 이 중 과학적 사고 습관에 관련된 내용이 가장 높은 비율을 차지하였으며 과학에서의 가치관과 과학본성의 이해에 관련 된 내용은 상대적으로 부족한 것을 알 수 있었다. 개발된 21세기 과학적 소양 평가 기준은 교과서 내용 분석 외에도 교실 수업 평가, 교사 평가, 교수-학습 자료의 평가에 활용하여 현장 과학 수업 실행에 대한 실질적인 이해를 가져올 수 있을 것으로 기대된다. We developed 21st century scientific literacy assessment instrument and applied it to explore the contents of seven Korean science textbooks. The 21st century scientific literacy assessment instrument involved three dimensions (habits of mind, character and values, science as human endeavor). Each dimension consists of three sub-dimensions. Five science education experts assessed the content of textbook using criteria. We discussed issues in which the examiners responses did not match and reached an agreement on initial disagreement. As a result, we found that most Korean textbook contained contents on habits of mind, especially, communication, collaboration, and information management. We also found that most materials lacked information about character and values and science as human endeavor. Based on the result, we suggest that researchers and science educators need to consider all dimensions of the 21st century scientific literacy when they develop curriculum and teaching materials. In addition, the rubric for 21st century scientific literacy can be adopted as an assessment tool for examining curriculum, teaching materials.

과학문화지표체계 개발 및 적용 : 중등교사를 대상으로

김세미 ( Se Mi Kim ),문공주 ( Kong Ju Mun ),김성원 ( Sung Won Kim ) 한국과학교육학회 2007 한국과학교육학회지 Vol.27 No.9

이상화(idealization)에 관한 물리교사들의 인식

윤지현 ( Ji Hyun Yoon ),문공주 ( Kong Ju Mun ),김성원 ( Sung Won Kim ) 한국과학교육학회 2011 한국과학교육학회지 Vol.31 No.5

이상조건에 대한 이해는 물리학습능력 뿐 아니라 평가 문제 해결에서도 중요하다. 그럼에도 불구하고 교사와 학생들은 그 중요성을 인식하지 못하고 있으며, 이상화에 대한 국내외 선행 연구도 거의 없었다. 따라서 본 연구에서는 물리학습에서의 이상화의 중요성을 강조하기 위해 고등학교 물리교사 10명을 대상으로 일대일 면담을 통해 이상화에 대한 인식을 심층적으로 탐색하였다. 본 연구에서는 교사들의 일대일면담 결과를 통해 교사들의 이상화에 대한 이해와 그와 관련된 수업전략을 알 수 있었다. 교사들은 이상화라는 용어 자체는 잘 알지 못했지만, 이상화와 이상조건에 대한 개념을 이해하고 있었으며 과학 수업에서 이상화와 이상조건에 대해 명시적으로 언급해야 할 필요성에 대해서도 인식하고 있었다. 또한 때때로 교사들은 이론수업, 실험수업, 평가수업에서 이상화를 제시하거나 응용하여 수업 전략을 사용하고 있었다. 본 연구는 이상화에 대한 교사들의 이해 수준을 높일 수 있는 방안과 후속 연구에 대한 제언하고, 이상화에 대한 교사 교육과 수업 전략 개발에 도움을 줄 수 있을 것이다. The purposes of this study were to understand what is physics teachers` perceptions of idealization and to explore their teaching experiences about idealization in their physics classes. In order to achieve these research purpose, we conducted in-depth interviews with ten Korean physics teachers. The interview data was transcribed and analyzed interpretively. The results are as follows: (1) Physics teachers are not familiar with the term of ``idealization`` but they understand the meaning of idealization and ideal condition. (2) Physics teachers understand the necessity of explicit mentions of idealization and ideal conditions in physics classes. (3) Physic teachers adapt conceptions of idealization and ideal condition into their lectures, experimental classes and evaluation strategies. Thus, the results of this study can provide theocratical understanding of idealization. It will help develop teacher education programs and physics teaching strategies. This research also suggested follow-up research questions about idealization in the physics education field.

미디어에 제시된 과학관련 용어에 대한 학생 및 대중의 인식 수준 조사

최성연(Sung Youn Choi),문공주(Kong ju Mun),이현주(Hyun ju Lee) 학습자중심교과교육학회 2011 학습자중심교과교육연구 Vol.11 No.1

현대 사회는 빠르게 변화하고 있으며, 과학 기술과 깊이 연관되어 있다. 또한 다 양한 미디어를 통해 매일 과학기술 관련 용어를 접하고 이와 관련된 정보를 쉽게 얻을 수 있다. 이러한 사회 변화에 적응하는 21세기 세계시민의 자질을 갖추기 위 해서는 과학적 소양을 키워야 한다. 따라서 본 연구에서는 일반인들의 과학적 소양 을 탐색하기 위해 미디어에 나타난 과학 용어들에 대중의 이해도를 조사하였다. 연 구자들은 인터넷 검색엔진을 이용하여 뉴스, 신문기사, 영화, 문학작품에 가장 자주 나타나는 과학 용어들 중 반도체, 나노기술, 줄기세포, 환경호르몬, 빅뱅이론, 쓰나 미 등의 21개의 용어를 선정하고, 각 용어의 개념 이해를 측정할 수 있는 선다형 문 항을 개발하였다. 중학생 234명, 대학생 234 명, 학부모 233명이 미디어 속 과학 용 어 측정을 위한 설문에 참여하였으며, 수집된 설문 결과는 정답률과 평균점수를 바 탕으로 비교 분석하였다. 본 연구의 결과를 통해 대중이 과학 용어에 대하여 가지 는 관심과 인식 수준을 이해할 수 있었으며, 대중의 과학 이해를 높이기 위한 교육 적, 사회적, 문화적 노력에 대한 시사점을 얻을 수 있었다. Citizens in the contemporary society come in intimate contact with scientific terms through mass media, such as news coverage, movies, TV programs, and writings, which constitute a major source of new information. Although basic understanding terms of science and technology is often regarded as one of the major elements for scientific literacy, the public and students show lack of understanding on them. In this study, we identified twenty one scientific terms over the five areas (i.e. life science, environmental science, energy, materials, and earth science) that were frequently used in media, and measured the public and students understanding on the terms using multiple-choice test items. Participants included 234 undergraduate students, 234 middle school students, and 233 parents of the students. Results indicated that the average percentage of correct answers on the terms was 40%. The items that showed highest understanding were included in life science and environmental science areas. College students presented higher score than middle school students and their parents. Gender difference was not significant except college students understanding of earth science and energy areas.

과학자들의 상상력에 대한 인식과 과학적 상상력의 특성 탐색

문지영 ( Ji Yeong Mun ),문공주 ( Kong Ju Mun ),김성원 ( Sung Won Kim ) 한국과학교육학회 2013 한국과학교육학회지 Vol.33 No.7

본 연구에서는 과학자들의 상상력에 대한 인식과 과학 연구 과정에서 나타나는 과학적 상상력의 특성을 탐색하였다. 문헌 연구를 바탕으로 상상력의 개념과 특성을 도출한 뒤, 실제 과학자를 대상으로 상상력에 대한 인식과 연구 과정에서 강조되는 상상력의 특성을 알아보았다. 연구 참여자로는 스노우볼 표집을 통해 국내 과학자 8인을 선정하였으며, 개별 심층 면담을 통해 자료 수집이 이루어졌다. 면담은 주로 60-90분 동안 진행되었으며, 면담 내용은 모두 전사하여 분석 자료로 사용하였다. 면담 질문은 상상력에 대한인식과 연구 과정에서 상상력이 발휘되었던 경험과, 상상력의 역할 등을 물어보는 반 구조화된 형식으로 구성하였다. 연구 결과, 과학자들은 상상력이 과학 연구 활동에서 중요한 역할을 한다고 인식하고 있었으며, 상상력에 대하여 긍정적인 관점을 지니고 있었다. 특히 과학자들은 상상력이 인간이 지니고 있는 특성으로 바라보았으며, 상상력의 개념을 폭넓게 이해하는 현대적 관점을 지니고 있었다. 연구 과정에서 강조되는 상상력의 특성은 문헌 연구에서 나타나는 상상력의 특성과 일치하였으며, 크게 세 가지로 분류하였다. 첫째, 과학자들의 상상력은 경험을 통한 지적 호기심과 궁금증이 원동력으로 작용한다는 것이다. 둘째, 과학적 상상력이 발휘되는 과정에서 창의적 특성이 나타난다. 셋째, 과학적 상상력은 과학 지식을 기반으로 현실 가능성을 고려하며, 새로운 것을 산출하는 특성을 지닌다. 연구 결과를 바탕으로 결론에서는 과학적 상상력의 특성을 도출하고, 그 의미와 함께 과학 학습에서의 상상력 활용 방안에 대하여 논의하였다. In this study, we investigated scientists` perception of imagination and explored characteristics of scientific imagination. For this, we found out conceptions and characteristics based on literatures which related to imagination. We recruited eight distinguished Korean scientists who have rich research experiences by using Snowball sampling for in-depth interviews (60-90 minutes). All interviews were audio-recorded and transcribed. From the analysis of interview data, we identified their perceptions of imagination and the nature of scientific imagination which scientists reflect on during their research work. Semi-structured interview protocol was focused on: 1) how scientists perceive “imagination” and 2) how scientists perceive the role of imagination in their scientific research. As results, we found out that scientists agreed that imagination plays an important role in scientific research process and they perceived imagination as an intrinsic part of human life. The study also indicated that participants have modern viewpoint about imagination. Moreover, we uncovered three characteristics of imagination in the research process. 1) Curiosity and interest have been a driving force for scientists` imagination. 2) When scientists use the imagination, they can be more creative during their research. 3) Imagination contemplated realistic possibilities based on the scientific knowledge, and produced the new ones. Educational implications for utilization of scientific imagination were also suggested.

공학계열 대학 신입생의 물리 개념 이해수준의 탐색

남형주(Nam, Hyoung joo),문공주(Mun, Kong ju) 학습자중심교과교육학회 2016 학습자중심교과교육연구 Vol.16 No.4

본 연구는 공학계열 학과에 진학한 학생들의 일반물리 학업 역량 부족 현황을 실질적으로 파악하고자 한 것이다. 이에 2013년부터 2015년까지 3년간 공학계열에 진학한 대학 신입생 1979명을 대상으로 진단평가를 실시하였다. 진단평가는 고등학교 물리 교육과정을 통해 학습한 내용을 확인하는 것으로, 본 진단 평가에서 성취도가 낮은 학생은 앞으로 대학에서의 일반물리학 강의를 이수하는 데 어려움이 있을 것으로 판단하였다. 연구 결과 공학계열 신입생들은 ‘구심력’, ‘돌림힘’, ‘충격량’, ‘운동 에너지’, ‘뉴턴의 운동 제 1법칙’, ‘솔레노이드’와 ‘패러데이 법칙’, ‘전기장’, ‘전기력’, ‘전류에 의한 자기장’, ‘아인슈타인의 업적’, ‘방사선’, ‘온도’에서 비교적 낮은 이해도를 보였다. 전공에 따른 진단평과 결과는 기계공학과 전자전기공학 전공의 학생들이 가장 높은 개념 이해도를 나타내었으며, 그 다음으로는 화학신소재, 컴퓨터, 건축 전공의 학생들의 개념 이해도가 서로 유사하였다. 사회시스템 전공이 가장 낮은 평균 을 나타내었다. 또한 남학생의 평균이 여학생의 평균보다 유의하게 높게 나타났다. 본 연구 결과를 통해 기초물리 교과목에서 학생들의 기초학업능력 수준에 따른 교육과정의 개발 및 도입의 필요성을 제기하고자 한다. This study aimed to understand engineering students’ low academic competency on learning physics. The total number of 1979 engineering freshman students, who entered at university from 2013 to 2015, participated in this study. We developed and conducted diagnostic assessment exam. The exam involved physics concepts what students have learned from regular curriculum until their high school. We assumed that the students who get low achievement of this diagnostic assessment will have difficulty in general physics courses. The results showed that engineering students have relatively low understanding of physics concepts such as ‘centripetal force’, ‘torque’, ‘impulse’, ‘kinetic energy’, ‘Newton s first law of motion’, ‘solenoid’, ‘Faraday’s law’, ‘electric field’, ‘electric force’, ‘magnetic field created by current’, ‘Einstein’s work’, ‘radiation’, and ‘temperature’. We also compared means between groups of major and gender. Mechanical engineering major and electronic electrics engineering major students showed the highest achievement. The next high achievement groups were chemistry and new material engineering major, computer engineering major, and architecture engineering major. The students of social system engineering major showed the lowest achievement for last three years between six majors. We also found that male students scored higher than female student in physics concept exam in this study. Based on these results, we suggested that curriculum of engineering college should reformed and redesigned by considering of level based instruction in order to support engineering students learning difficulties in general physics courses.