Analysis of the Difference between Pre-service Teachers’ Mind Wandering in Pre-learning and Follow-up Learning: In the Learning Process of ‘Movement of the Earth and the Moon’

임성만(Sungman Lim),이민하(Minha Lee),김성운(Seongun Kim) 한국교원대학교 뇌기반교육연구소 2021 Brain, Digital, & Learning Vol.11 No.3

This study tried to examine the perception of students’ free inquiry between science teachers’ open inquiry and guided inquiry, and to suggest effective teaching and learning strategies for effective free inquiry guidance. In this study, a qualitative analysis was conducted based on the teaching experiences of science teachers with free inquiry, open inquiry, and R&E teaching experience. To this end, a total of 5 teachers participated in the study, focusing on the perception of inquiry, experiences of free inquiry, difficulties experienced while conducting free inquiry, and teaching-learning strategies to improve them. Interviews were conducted once or twice for a minute, and the results of the interviews were all recorded and transcribed to be used as analysis data for the study. As a result of the study, the teachers participating in this study received a guided experience in which students become accustomed to research rather than open inquiry when conducting free inquiry activities, and then expanded step by step according to the progress or speed of the research. It was recognized that appropriate intervention by teachers to develop skills and solve problems creatively was necessary. In addition, in order to grow as a scientific expert, it is necessary to establish a specific infrastructure for research where students can actually conduct the desired inquiry and try various methods, and experts who can provide professional scientific knowledge and skills in such a research environment emphasized the importance of collaboration in free exploration. In addition, as an effective instructional strategy for free inquiry, students are given autonomy when choosing a research topic that awakens the meaning and value of research, guiding them to systematically learn the research process through variable control and repeated experiments, and forming a team. and introduced a peer evaluation system, and suggested the need to provide an exchange where research results are shared and feedback is possible. To this end, it is necessary to introduce a systematic system for free inquiry guidance and develop and provide specific implementation manuals through consultation with each school, domestic and foreign professional institutions, teachers, and science education and science experts.

‘에너지로 대화하는 인터렉티브 아트’ STEAM 프로그램 개발

임성만 ( Lim Sung-man ),현동걸 ( Hyun Dong-geul ),장진혁 ( Jang Jin-hyuk ),허진아 ( Heo Jin-ah ),신애경 ( Shin Ae-kyung ),양경식 ( Yang Kyoung-sik ),김성운 ( Kim Seong-un ) 한국초등과학교육학회 2015 한국초등과학교육학회 학술대회 Vol.68 No.-

인터렉티브 키네틱 아트는 키네틱 아트에서 가져온 용어로, 키네틱이란 움직임과 깊은 관계를 가지고 있다. 키네틱 아트에서 탐구된 움직임의 표현, 시지각적 환영에 의한 잔상 효과 등은 오늘날 움직이는 그래픽 표현에서 근간을 이루고 있으며, 키네틱 아트에 있어서의 관람객과의 상호작용성에 의한 움직임의 구현은 현재 인터렉티브 아트에 있어서도 가장 큰 이슈가 되고 있다. 종래의 예술에서는 제시된 작품을 관객이 수동적으로 감상하는 것이 일반적이었으나, 인터렉티브 키네틱 아트에서는 관객이 직접 참여하여 결과를 좌우할 수 있어 능동적 감상을 가능하게 한다. 인터렉티브 키네틱 아트에서의 움직임은 인터렉션에 의한, 인터렉션의 모습을 시각화한 표현이기에 관객의 참여와 상호작용이 다른 어떤 예술작품보다 중요하다. 이러한 인터렉티브 키네틱 아트를 구현하기 위해서는 인간의 상상력과 더불어 디지털, 미디어 관련 기술이 필요하며, 특히 과학적 개념과 원리에 대한 지식이 있어야 가능하다. 따라서 인터렉티브 아트를 활용한 STEAM 프로그램을 구현하는 과정에서, 인터렉티브 키네틱 아트에서 과학적인 원리를 적용하고, 상호작용하는 작품을 제작해 봄으로써 과학적이고 창의적인 융합의 경험을 시도하고 결과물을 통해 미적가치를 경험하는 기회를 제공하고자 한다. 인터렉티브 키네틱 아트를 활용한 STEAM프로그램을 개발하기 위해 2009개정 교육과정을 분석한 결과, 중학교 과학 ‘일과 에너지의 전환’ 단원과 미술 ‘새로운 매체와 미술’ 단원의 결합이 가능하였다. 따라서 ‘에너지’를 주제로 ‘에너지로 대화하는 인터렉티브 아트’라는 제목의 프로그램을 개발하게 되었다. 이 프로그램은 총 10차시로 구성되어 있으며, 전체적인 흐름은 보기→따라하기→버리기 단계로 이루어져 있다. 보기 단계에서는 학생들이 다양한 인터렉티브 작품을 감상하고, 이를 통해 인터렉티브 아트에 대해 이해하는 과정이다. 그리고 따라하기 단계에서는 보기 단계에서 감상했던 인터렉티브 아트 작품 중 에너지를 이용한 몇 개의 작품을 학생들이 직접 모방하여 만들어 보는 과정이다. 마지막 버리기 단계에서는 지금까지 보거나 따라했던 작품 기법을 버리고, 학생 자신만의 창작 기법을 고안하여 ‘우리 고장’을 상징하는 인터렉티브 키네틱 아트 작품을 만드는 과정이다. 이 프로그램은 대부분 그룹 활동으로 구성되어져 있어, 구성원들의 협력이 절실하게 요구된다. 특히 마지막 버리기 단계에서 학생들 자신만의 기법을 창안하기 위해서는, 그룹내 구성원들끼리 많은 토론과 시행착오의 과정을 거치게 된다. 차시별 내용 구성을 살펴보면, 1∼5차시는 인터렉티브 아트 보기와 따라하기 단계로, 움직임이 나타나는 인터렉티브 키네틱 아트를 감상하고 일반 조형물과 달라진 조형적인 특징과 감상자의 태도를 살펴본 후 과학과 예술의 관련성에 대해 탐색하기, 다양한 작품 감상을 통해 과학적 개념과 원리 및 인터렉티브키네틱 아트의 개념과 특징 알기, 인터렉티브 키네틱 아트 작품에 적용된 각각의 과학적 원리를 살펴보고, 이를 응용하여 창의적 설계에 활용하기, 간단한 모형을 직접 제작 및 체험해 보고 다른 학생들의 작품과 비교해 보기, 실제 작품 제작을 위한 생각 발전시키기로 구성되어 있다. 그리고 6∼10차시는 인터렉티브 아트 작품 창작하기(버리기) 단계로, 우리 고장 관련 영상을 통해 우리 고장의 가치에 대해 생각해 보기, 우리 고장을 상징하는 작품 주제와 기법 정하기, 우리 고장을 상징하는 움직임이 있는 인터렉티브 아트 작품 만들기, 작품 전시회 및 작품제작 소감 발표하기로 구성되어 있다. 이 프로그램을 통해 학생들이 성취할 수 있는 학습 목표는 내용 목표로 ‘과학과 수학 등 타 영역과의 관계 속에서 힘과 운동의 관계를 설명할 수 있다.’, ‘키네틱 아트의 성질을 이용하여 우리 고장을 알릴 수 있는 인터렉티브 아트 작품을 제작할 수 있다.’, ‘감상자와의 상호작용을 중점으로 작품에 대한 의미를 설명할 수 있다.’를 설정하였고, 과정 목표로 ‘움직이는 미술을 창의적으로 설계할 수 있다.’, ‘일정한 조건에서 주어진 공동의 과제해결을 위한 협동심을 기를 수 있다.’, ‘현대미술에 대한 흥미를 가진다.’를 설정하였다. 이 프로그램 내용에 사용된 STEAM 과목별 요소를 살펴보면, 과학(S)에는 ‘움직임’, ‘힘과 운동’, ‘위치에너지’, ‘운동에너지’, ‘에너지 전환’이, 기술(T)에는 ‘골드버그 장치’, ‘오토마타’가, 공학(E)에는 ‘움직임의 요소를 인터렉티브 아트 작품으로 구현하기 위한 실제’가, 예술(A)에는 ‘인터렉티브 아트’, ‘미적 표현’, ‘예술가적 창의성’이, 수학(M)에는 ‘관객참여를 위한 적절한 작품의 크기 및 형태 구상’, ‘작품설치 및 전시회를 위한 공간적 구성과 배치’가 사용되었다.

관찰 상황에서 초등학생들의 과학학습 동기체계에 따른 시선이동 분석

임성만 ( Sung Man Lim ),박서정 ( Seo Jung Park ),양일호 ( Ll Ho Yang ) 한국과학교육학회 2013 한국과학교육학회지 Vol.33 No.6

이 연구의 목적은 관찰 상황에서 초등학생들의 과학학습 동기체계(SL-BIS/BAS;과학학습 행동억제체계/행동활성화체계)에 따른 행동 특성을 알아보고자하는 것이다. 이를 위해 신경생리학적 연구 방법 중하나인 시선추적장치(Eye-Tracker)를 이용한 연구를 하였다. 이 연구의 결과는 다음과 같다. 첫째, SL-BIS에 민감한 학생의 경우 관찰 과제에 대한 총 시선고정 지속시간이 SL-BAS에 민감한 학생보다 유의미하게 짧았으며(p<.05), SL-BIS에 민감한 학생은 관찰과제에대한 새로운 시선고정이 더 빈번하게 일어나면서 총시선고정 횟수가 SL-BAS에 민감한 학생보다 유의미하게 많았다. 또한, 시선고정 당 지속시간은 SL-BIS 에 민감한 학생보다 SL-BAS에 민감한 학생이 유의미하게 더 길었다. 둘째, 학습과제에서 주의를 이끄는자극 중 하나인 변화 상황별 시선고정의 분포의 경우,변화가 일어나는 상황에서는 SL-BIS에 민감한 학생과 SL-BAS에 민감한 학생 사이의 시선고정에서 큰차이가 나타나지 않았지만, 변화가 멈춘 상황에서는SL-BIS에 민감한 학생에 비하여 SL-BAS에 민감한학생의 시선고정 총 지속시간과 시선고정 당 지속시간이 유의미하게 길게 나타났다. 셋째, 실험 구인별시선고정의 대상을 비교하였을 때 SL-BIS에 민감한학생들은 실험에 중요하게 관련되지 않는 구인에서도 시선고정을 보인 반면, SL-BAS에 민감한 학생들은실험과 관련된 구인에 시선을 고정하며 집중하는 경향을 확인할 수 있었다. 이러한 결과는 관찰 상황에서학생들의 과학학습 동기체계에 따른 특성에 대한 이해를 바탕으로 학습자의 특성에 적합한 지도 계획을수립하는데 도움을 줄 수 있을 것으로 기대된다. The present work was performed to find behavioral characteristics of elementary school students corresponding to the motivation system on science learning (SL-BIS/BAS; Behavioral Inhibition/Activation System about Science Learning) in the observation situation. Eye-tracking was used for this study, which is one of the neurophysiological methods. The findings of present study were as follows: First, students who have sensitive motivation system to SL-BIS (SL-BIS group) showed meaningfully shorter fixation duration the whole time during an observation task than students who have sensitive motivation system to SL-BAS (SL-BAS group) (p<.05). Total fixation counts of SL-BIS group were significantly larger than SL-BAS group and it indicates that SL-BIS group often generated new fixations. Therefore, fixation duration per count of SL-BAS group was longer than that of SLBIS group. Second, we studied fixations in situations with movement corresponding to the motivation system on science learning. SL-BIS group and SL-BAS group exhibited similar fixation duration in the study task segment with movement, which is one of the stimulus attracting students. However, for the study task segment when the movement was finished, total fixation duration and fixation duration per count of SL-BAS group were meaningfully longer than those of SL-BIS group. Third, comparing fixation targets classified by factors of study task, SL-BIS group showed fixation on the target that is not important for the study task. But SL-BAS group concentrated on the target-related factor of the study task. The present work could be helpful in understanding students` characteristics corresponding to the motivation system on science learning in observation situation and for making a learning & teaching plan that is suitable to the feature of students.

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.

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.

초등예비교사들이 써나가는 과학 정체성 이야기

임성만,이지은 한국초등과학교육학회 2024 한국초등과학교육학회 학술대회 Vol.85 No.0

지능형 과학실 구축과정에서의 교사 행위주체성 탐색

임성만,최지선 한국초등과학교육학회 2024 한국초등과학교육학회 학술대회 Vol.85 No.0

연구논문 : 초등 과학영재 지도교사의 과학의 본성에 대한 인식 및 교수태도 분석

임성만 ( Sung Man Lim ),정운영 ( Woon Young Cheong ),양일호 ( Il Ho Yang ) 경북대학교 과학교육연구소 2010 科學敎育硏究誌 Vol.34 No.2

이 연구는 전국 초등학교의 영재학급이나 지역교육청 영재교육 센터에서 영재학생들을 대상으로 현재 가르치고 있거나 과거에 가르친 경험이 있는 교사 122명을 대상으로 과학의 본성에 대한 인식과 본성에 대한 교수 태도를 알아보기 위한 것이다. 이 연구에는 Chen(2006)이 개발한 VOSE 검사지가 이용되었다. 과학의 본성에 대한 인식은 7개 영역으로 나누어 조사되었으며, 과학의 본성에 대한 교수태도에 대한 것은 5개 영역별로 조사하였다. 조사한 자료를 분석한 결과, 첫째, 과학의 본성에 대해 과학영재 지도교사들은 대체적으로 바르게 인식하고 있었다. 둘째, 과학의 본성에 대한 교수태도 측면에서는 과학영재 지도교사들은 과학의 본성에 대해 가르치고자 하는 긍정적인 태도를 지니고 있음을 확인하였다. 셋째, 과학영재 지도교사들이 인식하고 있는 과학의 본성에 대한 인식 정도와 교수태도는 높은 상관을 보이지 않았다. 이러한 결과는 교사의 과학의 본성에 대한 신념이 교수학습과정에 반영되지 않을 수도 있다는 개연성을 보여주는 결과라고 할 수 있다. 이러한 결과는 교사의 과학의 본성에 대한 바른 인식뿐만 아니라 과학의 본성에 대한 교수 전략 연구가 병행되어야 함을 시사해준다. This study aimed to investigate a perception of teachers engaged in special education for scientifically gifted regarding nature of science and identify attitudes toward teaching nature of science. The sample of this study consists of 122 science teachers who are teaching or taught students attending gifted classes of any primary school in Korea and any gifted education center of every District Office of Education. We made a partial amendment of a VOSE that was developed by Chen(2006) and then used. We tested their perception and attitudes in regard to nature of science. In terms of nature of science, we devide it into 7 sub-areas to analyse. For attitudes toward teaching nature of science, we investigate and analyse following 5 sub-areas; tentativeness of scientific knowledge, nature of observation, scientific methods, theories and laws and subjectivity and objectivity. The result showed that the generally teachers have a desirable recognitions about a nature of science. For attitudes toward teaching nature of science, the teachers showed that they have positive attitudes. However between degrees of teachers` recognition about a nature of science and attitudes toward teaching nature of science showed a low correlation. To increase their understanding of nature of science and develop attitudes toward teaching nature of science, there should be more training time for the teachers and training contents also should be changed. In addition, we hope that this study contribute to develop contents and direction of training for the teachers as a basic reference.

교직 경력에 따른 COVID-19 상황에서의 초등학교 현장 교육에 대한 인식 조사

임성만(Lim, Sung Man),양일호((Yang, Il ho)),김성운(Kim, Seong Un) 학습자중심교과교육학회 2021 학습자중심교과교육연구 Vol.21 No.2

이 연구의 목적은 전세계적으로 겪고 있는 COVID-19 상황에서 우리나라 학교교육이 어떻게 이루어지고 있는지 조사하는 것이었다. 특히 이번 연구에서는 교직 경력에 따른 COVID-19 상황에서의 학교교육에 대한 인식을 조사하여 비교해보았다. 연구를 위해 연구참여자는 우리나라 전역에 걸쳐 무선표집되었다. 연구참여자는 초등학교에 근무하는 총650명의 교사였다. 연구를 위한 자료수집은 2020. 07. 29 ~ 2020. 08. 05의 총 8일 동안 온라인으로 실시하였다. 교사들은 경력에 따라 3 집단으로 분류된 후 연구결과는 분석되었다. 연구결과, 첫째, 교사들과 학생들은 COVID-19 상황에서 실시된 온라인수업에 대해 잘 적응하고 있었다. 둘째, 교사들은 온라인수업이라는 교육 정책에 대해 경력이 많을수록 만족도가 높았다. 셋째, 교사들은 온라인수업에 대해 부담을 느끼고 있었다. 하지만, 자신이 운영한 온라인수업에 대해 만족하고 있었다. 또 온라인수업에 대한 만족도는 경력이 많은 교사일수록 높았다. 넷째, 대부분의 교사들은 온라인수업에 대한 정부 또는 교육청의 지원에 대해 아쉬움을 느끼고 있었다. 다섯째, 교사들은 학생들의 학업성취와 관련해 걱정을 하고 있었으며, 온라인수업이 학업성취에는 그다지 도움이 되지 않는다고 생각하고 있었다. 이러한 결과는 지금도 지속되고 있는 COVID-19 상황에서의 학교교육의 방향과 앞으로도 일어날 수 있는 위기 상황에서의 학교교육에 중요한 시사점을 제공해줄 수 있을 것이다. The purpose of this study is to investigate how Korean school education is being carried out in the context of COVID-19 that is experiencing worldwide. And more than anything, in this study, it was surveyed how they perceived elementary school field education in the context of COVID-19 based on the teaching career. For the study, study participants were sampled wirelessly throughout Korea. The study participants were a total of 650 teachers working in elementary schools. Teachers were classified into 3 groups according to their careers, and the research results were analyzed. Data collection for the study was conducted online for a total of 8 days from July 29, 2020 to August 05, 2020. As a result of the study, first, teachers and students were well adapted to the online classes held in the COVID-19 situation. Second, teachers were more satisfied with the education policy of online classes as they had more experience. Third, teachers were feeling a burden about online classes. However, he was satisfied with the online class he ran. Also, the satisfaction with online classes was higher for teachers with more experience. Fourth, most teachers felt regret about the support of the government or the Office of Education for online classes. Fifth, teachers were worried about students academic achievement, and they thought that online classes were not very helpful for academic achievement. These results could provide important implications for the direction of school education in the ongoing COVID-19 situation and for school education in a crisis situation that may arise in the future.

생활과학교실 강사의 프로그램 개발과 수업 운영에서 겪는 어려움 및 연수에 대한 요구 분석

임성만,김한솔,최하나,이나은,김성운 대한지구과학교육학회 2022 대한지구과학교육학회지 Vol.15 No.3

본 연구에서는 생활과학교실 강사의 프로그램 개발및 수업 운영에서 겪는 어려움과 이를 바탕으로 한 연수에 대한 요구를 파악하고자 하였다. 이를 위하여2022년 생활과학교실 강사 193명을 대상으로 온라인설문조사를 실시하였고, 13명을 대상으로 면담을 실시하였다. 연구결과, 생활과학교실 강사들이 프로그램개발에서 겪는 어려움은 수업 컨텐츠의 부족, 프로그램 개발 예산의 부족, 수업 운영에 필요한 기자재의 부족 등이 나타났으며, 수업 운영에서 겪는 어려움은 돌발상황, 시간 부족 등 계획 대로 운영되지 않는 상황으로 인한 어려움, 토의 및 실습과 같은 다양한 교육 방식 적용의 어려움 등으로 나타났다. 선호하는 연수 내용은 최신 과학기술, 기존 프로그램의 재구성 방법, 지역특화기술 순으로 나타났다. 또한 수업 운영에서 강사들이 겪는 어려움은 체험 키트를 사용하는 수업 운영 방식에서 비롯된 것으로 나타났다. 따라서 체험키트를 사용해야만 하는 생활과학교실 조건에서 강사가최상의 교육을 할 수 있도록 돕는 방향으로 강사 교육이 이루어져야 한다.