과학영재교육에 대한 초ㆍ중등 교사의 인식 조사

백성혜,원정애 韓國敎員大學校 敎育硏究院 2007 敎員敎育 Vol.23 No.2

과학 영재의 개념 정의와 과학 영재를 판별하는 방법에 대한 많은 연구가 이루어져왔고,2003년부터 공교육 제도 내에서 과학영재교육이 강화되고 있다. 그러나 과학영재의 정의와 영재교육 의 목적에 기초한 영재 판별 방법에 대한 연구는 드문 편이다. 또한 교사의 역할이 과학영재교육에서 중요한데도 불구하고,과학영재교육에 참여하고 있는 교사들의 인식에 대한 연구는 거의 없는 편이다. 이 연구는 과학영재교육 체제,교육에 참가하는 학생 교육 프로그램 등을 포함하는 과학영재교육에 대한 교사들의 인식을 알아보고자 한다. 전국에서 표집된 55명(여16,남39)의 과학교사들이 이 연구에 참여하였다. 연구 결과는 과학영재들을 열정적으로 가르치고 있고,공교육 제도 내에서 과학영재교육이 필요하다고 인식하였다. 교사들은 과학영재들이 기초탐구능력과 문제해결력은 우수하지만,창의성은 부족하다고 인식하였다. 또한 사용하고 있는 교육 프로그램은 문제해결력 신장에는 적절하지만,창의성 계발에는 부적절하다고 평가하였다. 교사들은 무엇보다도 개인차를 고려한 다양한 교육 프로그램과 행정적· 재정적 지원이 필요하다고 지적하였다. Although the role of teachers is important in education for scientifically gifted students, it is few research related to ideas of teachers who joining in education program for scientifically gifted students. This study aims to understand teachers' ideas about education for scientifically gifted students about gifted education in general, gifted sutdents in programs, and gifted education programs. Fifty five science teachers(16 female, 39 male) who were selected in nationwide participated in this study. Results of this research indicated that teachers educated scientifically gifted students enthusiastically and they thought necessity of education for scientifically gifted students in public education system. Teachers thought that scientifically gifted students were excellent in basic inquiry ability and problem solving ability, but they were lack in creative ability. Also, teachers evaluated that education program was suitable for developing problem solving ability, but it was inadequate for developing creative ability. Teachers recommended necessity of developing diverse education program considered difference among individuals and administrative and financial support above all.

중등학생들의 자연에 대한 인식론적 관점과 존재론적 관점

원정애,백성혜 한국과학교육학회 2004 한국과학교육학회지 Vol.24 No.6

이 연구는 중등학생들이 가지고 있는 자연에 대한 관점 중 인식론적 관점과 존재론적 관점과 그러한 관점의 원인을 알아보고자 하였다. 156명의 중등학생들이 참여했고, 자료는 설문지를 통해 수집되었다. 이 설문지는 선행연구에 기초하여 연구자들에 의해 개발되었다. 연구 결과, 중등학생들의 자연에 대한 관점 중에는 자연은 알 수 없다는 인식론적 관점이 가장 많았다. 이러한 관점의 근원은 자연의 규칙성과 조화, 예측 가능한 자연 현상, 자연 현상의 순환 과정이나 인과 관계, 자연과 인간과의 관계 등으로 매우 다양하였다. 중등학생들의 존재론적 관점에는 초자연적인 관점이 가장 많았다. 존재론적 관점들 중에서 학생들의 초자연적 관점은 그들의 신학적 측면의 영향이 광범위하게 나타났다. 과학이 다루는 세상이면서 동시에 과학의 대상물이 존재하는 물질세계인 자연에 대한 인식론적 관점과 존재론적 관점은 학습자가 과학 학습을 어떻게 이해하는지에 대한 바탕을 제공하는 중요한 자료가 된다. 앞으로 학생들이 가지고 있는 자연에 대한 인식론적 관점과 존재론적 관점과 그들의 과학 학습 과정 사이의 관련성의 연구가 필요하다. This study searched secondary school students' epistemological views and ontological views about nature and the root causes of such their views. The subjects were 156 secondary school students and data were gathered by the questionnaire developed based on preceding researches. As a result, many secondary school students had epistemological views of unknowable nature. There were various root causes of their epistemological views such as regularity and harmony of nature, predictable and circular natural phenomenon, causation, the relation between human and nature. On the other hand, a lot of secondary school students had ontological view of supernatural nature. Their religious beliefs were very powerful influence their supernatural ontological views. The nature is the object of science and the physical world. Because those views supply science educators basic backgrounds how leaners understand science class, secondary school students' epistemological views and ontological views are precious information. From now on, it is necessary to study relations between students' epistemological views and ontological views and their science class processes.

과학 실험 수업에 대한 중등 과학 교사의 신념 사례 연구

팽애진,백성혜 한국과학교육학회 2005 한국과학교육학회지 Vol.25 No.2

이 사례 연구는 두 명의 중학교 과학 교사들의 실험 수업에 대한 신념에 관한 것이다. 이를 위하여 척도형 설문지와 개방형 설문지, 구조화된 면담과 반구조화된 면담을 실시하였으며, 수업을 관찰하고 수업 계획서와 수업 자료들을 수집하였다. 그리고 각 교사의 수업을 듣는 학생들을 대상으로 수업에 대한 이들의 생각을 알아보기 위한 면담을 하였다. 자료는 귀납적인 방법으로 분석되었다. 삼각측정법과 동료검증의 방법으로 타당성을 확보하였다. 연구 결과, 교사들의 실험 수업에 대한 신념은 구성주의 적이었으나, 이러한 교사들의 신념은 실제 수업과 일치하지 않았다. 결론적으로 학생들의 탐구 수준에 대한 부적절한 판단과 그로 인한 탐구 활동의 부적절한 재구성 등이 교사의 신념과 실제 수업 사이에 발생하는 괴리의 원인으로 판단되었다. This case study searched two secondary school science teachers' faiths on experiments in science classes. For this study, scaled questionnaires, open-ended questionnaires, structured and semi-structured interviews were conducted. Classroom activities were observed, and instructional plans and materials were collected. In addition, students of the two teachers' classes were interviewed with respect to their thoughts on the lessons. Data sources were analyzed inductively. The triangulation and the member checking guaranteed the validity of this study. As the results, the teachers' faiths on experiments were related to the constructivism, but the faiths were not in accord with their classroom practices. From these results, it was concluded that the teachers' misjudgments about the students' inquiry levels and unfit reorganizations of the experimental activities were the causes of the gap between the teachers' faiths on experiments and classroom practices.

초등학생들의 자연에 대한 관점

원정애,백성혜 한국과학교육학회 2003 한국과학교육학회지 Vol.23 No.1

이 연구는 초등학생들이 가지고 있는 자연에 대한 관점을 알아보고자 수행되었다. 초등학교 5, 6학년 18명의 학생이 연구에 참여하였고, 일련의 정교화된 도구들을 이용한 반구조화된 면담을 통해 학생들의 자연에 대한 관점을 도출하였다. 연구 결과, 학생들의 자연에 대한 관점은 공통적인 특징을 보이기도 하지만, 각기 다른 관점을 가지고 있었다. 또한 종교, 심미적인 측면, 과학, 사회 등 여러 가지 요인이 자연에 대한 관점 형성에 관련되어 있는 것으로 나타났다. 따라서 과학교육과정을 구성할 때, 과학교육자들이 학생들의 자연에 대한 다양한 관점을 이해하는 것이 필요하다고 본다. 또한 과학교육과정과 다른 교과의 교육과정과의 관계도 고려될 필요가 있다. In this study, elementary school students' views about nature were searched. The participants were 18 students of fifth grade and sixth grade. Data were collected via semi-structured interviews involving a set of elicitation devices used to encourage students to talk about their views about nature. The results showed as follows; (1) Elementary school students had diverse views. and common views about nature. (2) Their views about nature were affected by various factors, such as religion, aesthetical aspect, science, society, and so on. So when science educators construct science curriculum, they must consider these factors. (3) It is necessary to be concerned about the relations between science curriculum and others.

어는점 내림 현상에 대한 교과서 내용 및 중등 과학 교사들의 개념 분석

하성자,김범기,백성혜 한국과학교육학회 2005 한국과학교육학회지 Vol.25 No.2

이 연구에서는 어는점 내림에 대한 과학교과서의 설명 방식과 과학 교사들의 개념을 조사하였다. 분석한 교과서는 7차 교육과정에 근거하여 개발된 중학교 2학년 과학교과서 7종과 고등학교 화학Ⅱ 교과서 5종이었다. 교사들의 개념은 설문지를 통해 얻었으며 연구 대상 교사의 수는 146명이었다. 교과서의 설명 유형은 '현상을 모사'하는 것과 '증기압 내림으로 설명'하는 유형으로 구분하였다. 대부분의 중학교 교과서와 고등학교 교과서에서는 현상을 모사하는 수준으로 어는점 내림을 설명하였으며, 이러한 현상이 일어나는 이유에 대한 설명은 없었다. 또한 어는점 내림을 설명하는 그래프의 내용도 교과서마다 달랐다. 교사들 역시 어는점 내림에 대해 제대로 이해하지 못하는 것으로 나타났다. 용질의 방해로 어는점 내림 현상을 이해하는 교사들도 많았다. 그러나 끓는점 오름 현상을 설명할 때 도입되는 이러한 개념이 어는점 내림에서는 어떻게 관련되는지 명확하게 설명하지 못하였다. 이 연구에서는 어는점 내림 현상을 설명하기 위하여 엔트로피의 개념을 도입할 필요성에 대해 주장하였다. The purpose of this study was to investigate explanations of science textbooks and science teachers' conceptions related to freezing point depression phenomenon. Seven kinds of middle school science textbooks and five kinds of high school chemistryⅡ textbooks were analyzed for the purpose. The teachers' conceptions were searched by a questionnaire developed in this study. The subjects were 146 science teachers. The explanation types of science textbooks were divided into two; 'Description of the phenomenon' and 'Vapor pressure lowering'. The explanations in most of middle school science textbooks and high school chemistryⅡ textbooks belong to 'Description of the phenomenon' and there was no explanation of the reason. The graphs related to depression of freezing point were diverse, too. Most of the science teachers also did not have scientific conception. The percentage of the teachers who thought that the cause of freezing point depression was blocking of solute in solution was high. But the teacher could not find meaningful relation the 'Blocking of solute' explanation represented for elevation of boiling point with depression of freezing point. It is insisted that entropy concept is need to explain depression of freezing point phenomenon in this study.

접촉각 측정으로 본 표면 장력 관련 교육 내용 및 고등학교 학생틀의 이해 분석

최종국,박용남,백성혜 韓國敎員大學校 敎育硏究院 2009 敎員敎育 Vol.25 No.4

이 연구에서는 극성 액체인 물, 에탄올 및 비극성 액체인 사염화탄소를 극성 표변인 유리와 비극성고체인 PVC와 테플론판 위에 떨어뜨린 후 접촉각을 측정하고, 액체 증기, 고체 증기, 및 고체-액체의 경계간의 자유에너지 (□_(LV), □_(SV), □_(SL))와 표면장력을 계산하였다. 접촉각의 크기는 액체의 종류 또는 표면장력 뿐 아니라, 고제 판의 특성에 따라서도 달라진다는 것을 확인하였다. 또한, 접촉각의 크기는 액체의 표면 장력의 크기와 반드시 일치하지는 않았다. 7차 교육과정의 ‘화학 I’ 교과서 8종과 여러 평가 문항들을 분석한 결과, 접촉각과 표면 장력의 크기를 단순히 분자 간 인력에 따라 비례하는 것으로 표현하는 경우가 있었고, 교육과정에서 요구하는 수준을 념거나 현실적으로 관찰되지 않는 상황을 제시하는 경우도 있었다. 고등학교 학생들은 접촉각 표면장력 그리고 분자간 인력에 관련된 이해가 부족한 것으로 나타났다. Interfacial free energies(□_(LV), □_(SV), and □_(SL)) were calculated from the measured contact angles between various solid surfaces and liquids. Polar liquid, water and ethanol, as well as non-polar liquid such as carbon tetrachloride were examined on the polar surface such as glass as well as non-polar surface PVC and Teflon. The contact angle showed dependence on characteristics of both liquids and solid surfaces. More importantly, the order of contact angle did not agree with that of surface tension From the analysis of 8 types of 'Chemistry l' textbooks and several assesment items, the errors are found that the contact angle and surface tension are proportional to intermolecular interaction. In some cases, the required knowledge is above current educational level or some unrealistic situation is used as an example. The high school students are appeared to be incomprehensible to complex relationships between contact angle, surface tension, and intermolecular interactions.

예비 중등과학 교사들의 물체의 운동 개념의 과학사적 관점 분석

주지영,김소연,백성혜 한국과학교육학회 2004 한국과학교육학회지 Vol.24 No.6

이 연구에서는 물체의 운동에 대한 과학사적 변천을 아리스토텔레스 시대부터 뉴턴의 관점까지 다양하게 구분하고, 이를 토대로 설문지를 개발하였다. 설문지는 운동의 원인, 운동의 형태, 운동에서 보존되는 양의 개념을 포함하며, 이를 예비 중등 과학 교사들에게 투입하여 이들의 응답을 과학사적 관점으로 분석하였다. 연구 대상은 물리 교육을 전공하는 대학교 2학년생 20명과 다른 과학관련 교육을 전공하는 대학교 2학년생 34명이었다. 연구 결과, 물리교육을 전공하는 중등 예비교사들은 다른 과학관련 교육을 전공하는 예비교사들보다 운동의 원인이나 운동의 형태에 관련된 개념에서는 관성과 뉴턴의 힘 개념을 가지고 있는 비율이 높았다. 그러나 이들은 전공에 상관없이 운동에서 보존되는 양에 대한 개념을 알아보는 설문지에서 운동량을 속력에 비례하는 것으로 이해한 데카르트의 관점이나 운동 에너지가 보존된다는 호이겐스의 관점을 가지는 비율이 매우 높았으며, 상대적으로 운동량을 속도에 비례하는 것으로 이해하는 뉴턴의 관점을 가지고 있지 못하였다. In this study, various scientific viewpoints of 'motion of objects' were analyzed from the Aristoteles age to the Newton age. From the analysis, a questionnaire was developed which was including causes of motion, forms of motion, and preservation quantity of movement. The conceptions of pre-service science teachers were researched by the questionnaire developed in this study based on the science historical viewpoints. The subjects were twenty sophomore students of physic education major and thirty four of other science education major who majored common science education also in a college. Most of the pre-service teachers of physical education major had inertia and Newton's force conception related to the question situations of 'causes of motion' and 'forms of motion'. But a lot of the pre-service teachers of physic education major and other science education major had viewpoints of Descartes or Huygens related to the question situation of 'preservation quantity of movement'. Only few pre-service teachers regardless of major had Newton's viewpoint which represented in current Korean science curriculum for secondary school.

뜨고 가라앉는 현상에 관련된 과학영재 교육프로그램이 영재학생들에게 미치는 효과 분석

이수덕,민희정,백성혜 부산대학교 사범대학 과학교육연구소 2012 교사교육연구 Vol.51 No.2

We developed science gifted education program related to the phenomena of floating and sinking phenomena, and analyzed the effects of this study. The concept of buoyancy force was represented as phenomena in the elementary school level science, and the concept of density was represented as formula calculation in middle school level science to explain floating and sinking materials. But the two concepts were not connected with each other in the textbooks. The subjects were 20 students of a science gifted class at a middle school located in Province. We surveyed their logic of proportion, the level of cognition, and the level of achievement before the instruction. And the conception test related to the floating and sinking phenomena was enforced before and after the instruction for identification of conception change. The problem solving ability test in a new situation and the students’ thought test related to the particle model carried out after the instruction, also. The education program was developed as a learning cycle and a discussion learning for understanding the relation between the buoyancy force and a volume, the density and a buoyancy force by students’ inquiry activity. As results, most of the students promoted understanding of the floating and sinking phenomena and changed the thoughts of particle model as polished viewpoint. 이 연구에서는 뜨고 가라앉는 현상과 관련된 영재교육프로그램을 개발하고, 프로그램의 효과를 알아보았다. 초등학교 과학에서는 현상 수준으로 부력의 개념을, 중학교에서는 공식 계산의 수준으로 밀도의 개념을 제시하여 물체의 뜨고 가라앉음을 설명하였으나, 이 두 개념을 연결 짓는 내용은 교과서에 제시하지 않았다. 연구 대상은 경기도 한 중학교의 영재학급 학생 20명이었으며, 수업 전에 이들의 비례논리, 인지수준, 학업성취수준을 알아보았다. 그리고 수업 전에 뜨고 가라앉는 현상에 관련된 개념 검사지를 투입하고 개념 변화를 알아보았다. 또한 새로운 상황에서의 문제 해결력을 알아보는 검사지와 입자모형에 대한 인식을 알아보는 검사지를 사후에 투입하였다. 개발한 영재교육 프로그램은 순환학습과 토론학습 형태로 학생들의 탐구활동을 통해 부력과 부피의 관계, 밀도와 부력의 관계 등을 이해할 수 있도록 구성하였다. 연구 결과,대부분의 경우 학생들의 배경 변인과 상관없이 뜨고 가라앉는 현상에 대한 이해도가 높아졌으며, 입자 모형에 대한 인식도 세련된 관점으로 변화하였다.

중학교 과학영재 담당교사의 PCK 요소의 특징과 관련성

김선경,민희정,방은정,백성혜 韓國英才學會 2011 영재교육연구 Vol.21 No.4

중학교 과학영재 담당교사의 수업을 관찰하여 Pedagogical Content Knowledge(PCK)의 요소 를 분석하고, 요소간의 관련성을 알아보았다. 연구 대상은 대도시 지역의 중학생 대상 영재교 육원에서 과학을 가르치는 교사 4명이었으며, 전공은 각각 물리, 화학, 생물, 지구과학이고 2 명은 전임교사, 2명은 겸임교사였다. 또한 전임교사들은 영재학생들만 가르쳤고, 겸임교사들 은 보통 일반학생들을 가르쳤고, 특별히 주 1회 영재학생들을 가르쳤다. 수업관찰, 반구조화 된 인터뷰를 실시하였으며, 문서자료를 수집하여 질적으로 분석하였다. 연구 결과, 과학영재 담당교사의 PCK 요소의 몇 가지 특징이 나타났다. 교사들의 과학교수지향은 PCK의 요소들 과 긴밀하게 상호작용하고 있었다. 교사들의 교육과정지식은 교사에 따라 상이했지만, 학습 유형의 선택은 교사의 영재 교육 및 수업의 목표와 관련되어 있었다. 또한 이러한 교육과정 지식은 학생에 대한 이해의 영향을 받았다. 교사들은 교육과정지식과 학생에 대한 이해에 따 라 수업에서 서로 다른 교수전략을 사용하고 있었다. 또한 PCK의 요소들의 관계는 밀접했으 며 방향성을 가지고 있었다. 이러한 연구결과를 바탕으로 PCK의 요소와 관계성을 설명하기 위해 사면체 모델을 제안했다. In this study, we analyzed the characteristics of Pedagogical Content knowledge(PCK)'s components through actual course of teachers of science gifted students in the middle school. For this study, four middle school science teachers of gifted students belonging to the gifted education professional organizations in a metropolis were selected, each of them was physics, chemistry, biology, and earth science teacher. Two of them were full-time teachers to teach only gifted students and two were part-time teachers who had taught general students in ordinary time and specially had taught the gifted students once a week. Qualitative data were collected through classroom observations, interviews, and documents. As a result, some unique characteristics of PCK's components were identified. The teachers' orientations to teaching science were closely correlated with PCK's components. The teachers' knowledges of science curriculum were different individually. But the decisions about type of teaching(acceleration or enrichment) were connected with the objectives of gifted education and lesson objectives. Also, the teachers' knowledges of science curriculum were influenced by the knowledge of students' understanding. Teachers used different instructional strategies according to the knowledge of science curriculum and the knowledge of students' understanding. We found that PCK's components were so closely connected and could show the direction of relationships among those PCK's components. We suggested teachers' PCK model which was named "Tetrahedron Model of PCK", to explain the characteristics and relationships of PCK's components.

화학과 생물 교과서에서 삼투 개념에 관한 설명 유형 분석

고영환,강대훈,박동조,김동욱,백성혜 한국과학교육학회 2002 한국과학교육학회지 Vol.22 No.4

이 연구에서는 고등학교와 대학교 화학과 생물 교과서에 제시된 삼투 개념에 대한 설명 유형 및 그림표현 유형을 분석하였다. 그리고 고등학교 화학Ⅱ 교과서와 생물Ⅱ교과서의 단원을 분석하였다. 분석 결과, 삼투현상에 대해서는 용매의 확산으로 설명하는 유형, 충돌로 설명하는 유형, 수화로 설명하는 유형, 농도의 평형으로 설명하는 유형 그리고 구멍을 막는 것으로 설명하는 유형 등 다섯 가지 유형으로 설명하고 있었다. 그리고 삼투 개념에 대한 설명 유형과 교과서에 제시된 그림 표현 유형 사이에 일치하지 않는 경우도 분석되었다. In this study, we analyzed types of explanation on osmosis concept that were represented in chemistry and biology textbooks of high school and college. There were 5 types of explanation on osmosis concept. The types of explanation were diffusion of solvent, collision, hydration, equilibrium of concentration and screen of holes. Last two types of explanation were classified into misconceptions. The various types of explanation on osmosis concept might cause to have be a reason that students had many misconceptions and to feel difficult to learn about osmosis concept. Many of textbooks is accord to types of concept explanation and figure explanation on osmosis but some is not