문제발견 중심의 과학 탐구수업이 영재학생들에게 미치는 효과

김순식(Soonshik Kim) 한국영재교육학회 2010 영재와 영재교육 Vol.9 No.2

본 연구는 일선 학교의 영재수업에서 영재학생들의 창의성을 향상시킬 수 있는 ‘문 제발견 중심의 과학 탐구수업’을 개발하고 이를 영재 수업에 적용하여 개발된 과학 탐구수업의 효과를 알아본 것이다. 본 연구는 2010년 3월부터 6월까지 U영재교육원 중3과학반 60명의 학생들을 실험집단 30명과 비교집단 30명으로 나누어 실험집단 학생들에게는 10차시의 ‘문제발견 중심의 과학 탐구수업’을 실시하였으며, 비교집단 학생들에게는 10차시의 일반적인 과학수업을 실시하였다. 본 연구의 결과는 다음과 같다. 첫째, 문제발견 중심의 과학 탐구수업은 영재학생들의 과학 창의적 문제해결력을 향상시키는데 효과가 있는 것으로 나타났다. 둘째, 문제발견 중심의 과학 탐구수업은 영재학생들의 과학 탐구 능력을 향상시키는데 효과가 있는 것으로 나타났다. 셋째, 문제발견 중심의 과학 탐구수업은 영재학생들의 과학수업에 대한 태도에 긍정적인 영향을 미치는 것으로 나타났다. 본 연구의 결과를 종합해 볼 때, 문제발견 중심의 과학 탐구수업은 영재학생들의 과학 창의적 문제해결력과 과학 탐구 능력을 기르는 데 효과가 있는 것으로 나타나 일선 영재수업에 유용하게 적용할 수 있는 수업이라고 생각된다. 또한 이 수업은 학생들의 관심과 흥미와 관련된 문제를 발견할 수 있도록 수업의 주제가 개방적인 영상자료로 제공되며, 문제 발견 과정에서 제기된 어려움에 대해서 동료학생들과 토론을 통해서 해결할 수 있기 때문에 누구나 즐겁게 참여할 수 있다는 장점을 가지고 있다. 본 연구의 결과는 과학 탐구학습에서 문제발견 활동이 학생들의 창의성을 기르는데 있어서 매우 중요한 요소임을 시사해 준다. The purpose of this study lies in inquiring into the effect of the classes of science exploration which has been developed 'focusing problems discovery' for the classes for the gifted students in schools aiming to improve their creativity, and has been applied to the classes for the gifted students. 60 ninth graders in science classes at U Education Center for the gifted were chosen and divided into half as test group and control group, and then from 2010 March to June, tests were carried out 10 times of 'the science exploration classes focusing problems discovery' for the test group, and 10 times of general science classes for the control group. Following are the study results First. the science exploration class focusing problems discovery appeared to be effective in improving the scientific creativity of the gifted students in solving problems. In the sub factors of scientific creativity in solving problems, the class was effective in improving validity, science, creativity except elaboration. Second, science exploration class focusing problems discovery appeared to be effective in improving science exploration ability of the gifted students. In the sub factors of the ability to explore science, the class appeared to be effective in improving their ability of set up of hypothesis, finding of variables, operational definition, designing of experiments except making of graph &data analysis Third, science exploration class focusing problems discovery appeared to have positive influence on the attitudes of the gifted students for science class. The class was effective both on the pleasure for the science class and the attitudes for science exploration which ate the sub factors of the attitudes for science class. Seeing from the integrated results of this study, the science exploration class focusing problems discovery is effective in growing the gifted students' scientific creative ability to solve problems and explore science, and so, it seems to be usefully applicable to the class for the gifted students. Besides, this class is spread with its subjects as open screen materials for the students to grasp the matters attract their interest and concern, and to solve the difficulties drawn out in the course of problem discovery through discussion with fellow students, and those are the good points of this class attracting everyone to join it merrily. The finding from this study is the mplication that the problems detecting activity in science exploration class is very important factor in cultivating the students' creativity and the ability to solve problems.

문제발견 중심의 과학토론수업이 초등학생들의 과학 창의적 문제해결력과 과학탐구능력에 미치는 영향

김순식,이용섭 대한지구과학교육학회 2014 대한지구과학교육학회지 Vol.7 No.1

The purpose of this study was to examine the effect of scientific discussion classes focusing problem finding on the primary school students’ scientific creative problem solving ability, science process skills and attitude toward science class. To verify this research problem, the subject of this study was fifth-grade students selected from four classes of M elementary school located in Busan city. For four months, the experimental group of 51 students was taught using the scientific discussion classes focusing problem finding. The control group also of 53 students was taught in normal classes which used a text-book. All students were given pre and post test to verify the effects of scientific discussion classes focusing problem finding on the primary school students’ scientific creative problem solving ability, science process skills and attitude toward science class. The results from this study are as the following. First, the scientific discussion classes focusing problem finding were effective in scientific creative problem solving ability among the primary school students. It is possibly because in the process where one student compare his/her own thoughts with the others' ones and discuss them. Second, the scientific discussion classes focusing problem finding were effective in science process skills among the primary school students. Third, the scientific discussion classes focusing problem finding were effective in attitude toward science class. In conclusion, the scientific discussion classes focusing problem finding had positive effects on improvement of primary school students' scientific creative problem solving ability, science process skills and also could lead to a change in students’ cognition about science class to a positive way. Therefore, the scientific discussion class focusing problem finding is hopefully to be provided as an effective instructive strategy of science class in school in the future.

예비 과학 교사 대상의 실험 수업에서 문제 발견 및 해결 경험의 효과

최원호 ( Choi Wonho ) 부산대학교 과학교육연구소 2017 교사교육연구 Vol.56 No.1

본 연구에서는 문제 발견 및 해결 경험을 강조한 실험 수업을 사범대 재학 예비 과학 교사들에게 실시하였다. 문제 발견 및 해결 경험을 강조한 실험 수업에 참여하면서 학생들은 연구 문제를 새롭게 설정하고 그에 맞는 실험 방법을 설계하는 경험, 연구 문제에 근거하여 결론을 작성하는 경험을 가졌다. 실험 수업 후, 참여 학생들은 기존 형식대로 실험 보고서를 능숙하게 작성하면서도 실험 수업 과정에서 문제 발견 및 해결을 어려워하는 학생과, 문제 발견 및 해결에 익숙하게 사용하여 실험 보고서를 작성하는 학생으로 구분되었다. 이 연구의 실험 수업에 참여한 학생들은 이전 형식의 실험 수업과 문제 해결을 강조한 본 연구의 실험 수업에 대한 느낌이 많이 달랐다고 응답하였다. 학생들은 문제 해결을 강조한 본 연구의 실험 수업에서 이론과 실제가 다름을 알게 되어 과학의 잠정성을 이해하는 기회를 가졌고, 새로운 연구 문제를 도출하고 탐구 과정을 설계하는 경험을 통해 문제 해결 능력 향상의 기회를 가졌다고 응답하였다. 연구에 참여한 학생과 교수자는 문제 발견 및 해결 경험을 강조한 이런 형태의 실험 수업이 예비 과학 교사의 과학적 소양 함양에 효과적일 것이라고 응답하였다. In this research we executed an experiment-based science class focused on the experiences of problem finding and solving for the apprentice science teacher. Students who joined the experiment-based class learned how to create a new inquiry problem, develop a new inquiry process, and how to write a conclusion based on the inquiry problem. After the experiment-based class, half of the students were could generate inquiry reports with the form as usual but had difficulty in creating a problem and problem solving during the experiment-based class. On the other hand, the other half of the students were successful at creating problem and solving and could write inquiry reports. Students who joined this study responded that the style of the experiment-based class of this study was different to their previous experiment-based classes. They responded that they had a choice to understand the changeability of science by recognizing that theory was different from real life and they also had a choice to increase the ability of problem solving through the experience in which they made new inquiry problem and new inquiry process in this experiment class. Students and instructor who joined this study responded that experiment-based class focused on the experiences of problem creation and problem solving like this would be effective to increase scientific literacy of apprentice science teachers.

고등학교 학생들의 협력적 문제해결에 대한 인식과 과학 관련 태도 조사 연구

이원철,심규철 한국생물교육학회 2022 생물교육 Vol.50 No.2

The purpose of this study was to investigate the perception of high school students about the collaborative problem-solving and the science-related attitudes. The instrument of surveying their perceptions about the collaborative problem-solving consists of 26 items (Likert 5-point scale) and 5 domains such as representing, sharing, comparing & selecting, co-constructing, and maintaining teamwork. And the instrument of surveying their science-related attitudes consisted of 20 items (Likert 5-point scale) and four domains such as the scientific inquiry, the social implications of science, the normality of scientists and the enjoyment of science lessons. Subjects were 373 high school students who were 169 males and 204 females. They had positive perception about collaborative problem-solving in science class. Female students perceived more positively about collaborative problem- solving than males. They had slightly positive science-related attitudes, and there was not significant difference between the science-related attitudes of females and males. The correlation between the perception of collaborative problem-solving and the science-related attitudes was very high. The results implied that the potentials can be useful of learning strategies to actively use collaborative problem-solving in science classes. Otherwise, it suggested that it should be considered the ways to cultivate science-related attitudes in high school science classes.

자기 조절 기반 문제 중심 초등 과학 프로그램의 개발 및 적용

김혜란,이길재 한국생물교육학회 2017 생물교육 Vol.45 No.4

The purpose of this study is to develop the problem-based learning program based on the self-regulation in elementary science education and to examine its effects on the elementary school student’s self-regulated learning ability and problem solving ability. After analyzing the elementary curriculum of the selected areas of biology and energy, the practical problems were developed and then the teaching-learning plan and student worksheets were prepared. The subjects in this study were 25 students as experimental group and 25 students as comparison group in a fifth-grade of H elementary school in Gyeonggi province. After application of the program, its effects on the self-regulation ability and problem-solving ability of the subjects were analyzed. The main results of this study are like followings. First, the problem-based learning program based on the self-regulation of 23 class hours were developed according to the learning model for the problem-based learning based on the self-regulation. Second, the experimental group showed meaningful enhancements in the self-regulated learning ability and the problem solving ability, compared with the comparison group (p<.001). In conclusion, the program developed in this study implies that the problem-based learning applied self-regulated learning strategies will be helpful to attract voluntary participation from students and promote their problem solving ability and self-regulated learning ability, and the program might change the teacher-centered science class to learner-centered class.

초등학교 과학 ‘용해와 용액 ’ 단원에서 협력적 문제해결에 기반한 수업이 학생들의 인성역량에 미치는 영향 분석

박지앵,박지훈,남정희 대한화학회 2022 대한화학회지 Vol.66 No.6

This study investigated the impact of elementary school science classes based on collaborative problem-solv- ing on the character competency of students. For this purpose, students from 2 classes in 5th grade at an elementary school in a metropolitan city were targeted, and elementary science classes based on collaborative problem-solving were developed and applied to the 5 topics selected from the ‘dissolution and solution’ unit in the elementary science curriculum. In order to inves- tigate the effect of science class based on collaborative problem-solving on the character competency of students, results of the character competence test before and after the class, reflective writing activity sheets filled out by the students in the experimental group, and questionnaires regarding their changes in character competency after the class were analyzed. The results showed that elementary science classes based on collaborative problem-solving were effective in cultivating the char- acter competence of elementary school students. 이 연구는 협력적 문제해결에 기반한 초등 과학수업이 학생들의 인성역량에 미치는 영향을 알아보는 것을 목적으로 하였다 . 이를 위해 광역시 소재의 초등학교 5학년 2개 학급의 학생을 연구대상으로 선정하였으며 , 실험집단 학생들에게는 초등 과학교육과정 ‘용해와 용액 ’ 단원에서 선정한 5개 주제에 대하여 협력적 문제해결에 기반한 초등 과학수업을 개발하여 적용하였다. 협력적 문제해결에 기반한 과학수업이 학생들의 인성역량에 미치는 영향을 알아보기 위해 수업 전과 후 인성역량 검사결과와실험집단의 학생들이 수업 중 작성한 반성글쓰기 활동지 및 수업 후 자신의 인성역량 변화에 대한 설문지를 분석하였다 . 연구 결과, 협력적 문제해결에 기반한 초등 과학수업은 초등학생의 인성역량을 함양시키는 데 효과적이었다.

전기회로 관련 초등학교 실험수업에서 발생하는 문제들에 대한 연구

현동걸,신애경 한국물리학회 2014 새물리 Vol.64 No.12

In spite of the several reforms in the curriculum from the third science curriculum to the existing science curriculum, many problems still occur repeatedly in elementary-school science classes. Upon some investigations, these kinds of problems have appeared in elementary school science classes related to electric circuits since the third science curriculum focused the inquiry activities. In this study, the status of these problems was investigated and discussed, and the causes of the problems were discovered through theoretical or experimental analysis. The analyses show that abnormal conditions of the batteries used as electric power sources and of the electric bulbs used as load resistances in the electric circuits are the main causes of the problems. In addition, the lack of knowledge and the misconceptions about batteries and electric bulbs of elementary-school teachers could also be causes of the problems. 탐구 중심의 교육과정인 제3차 과학과 교육과정이 실시된 이래 여러 차례의 초등학교 과학과 교육과정의 개편이 있었음에도 불구하고, 초등학교 전기회로 관련 실험수업에서 몇 가지 문제들이 반복하여 나타난다는 연구 결과들이 있다. 이 연구에서는 이러한 문제들에 대한 해석의 실태를 조사하고 논의하였으며, 초등학교의 실험수업에서 일어날 수 있는 상황을 고려하여 조작적으로 문제들을 재현시켜 재확인하였다. 그리고 실험과 문헌 연구를 통하여 전구와 전지에 대한 기초적인 정보를 제시함과 동시에 이들을 바탕으로 관련 문제에 대한 실험적 또는 이론적 분석을 통하여 그 원인을 규명하였다. 전기회로 관련 초등 실험수업에서 발생하는 문제의 원인으로 전기회로의 전력원으로 사용하는 전지와 부하저항으로 사용하는 전구의 불량이 그 주된 원인으로 나타나지만, 전지와 전구에 관련된 초등교사들의 지식 부족과 오개념 또한 그 원인이될 수 있음이 이 연구를 통해 규명되었다.

초등과학 수업에서 절차적 사고과정을 활용한 학습 전략이 컴퓨팅 사고력과 창의적 문제해결력에 미치는 효과

김현석,최선영 경북대학교 과학교육연구소 2019 科學敎育硏究誌 Vol.43 No.3

The purpose of this study is to investigate the effects of instructional strategies using the process of procedural thinking in elementary science classes on students’ computational thinking and creative problem solving ability. For this purpose, instructional strategies using the process of procedural thinking for science class were developed and applied. The objects of this study were 6th graders from an experimental class (29 students) and a comparative class (29 students) at S elementary school in Gimpo City. The results of the study are as follows: First, as a result of examining the difference in the computational thinking ability between experimental group and comparative group, the experimental group scored higher than the comparative group, but there was no statistically significant difference. Second, the creative problem solving ability of the experimental group after applying this program was higher, and statistically significant differences were observed (p<.05). 이 연구의 목적은 초등 과학 수업에서 절차적 사고 과정을 사용하여 학생들의 컴퓨팅적 사고와 창의적 문제해결 능력에 대한 교수 전략의 효과를 알아보는 것이다. 이를 위해 과학 수업에서 활용할 수 있는 절차적 사고 과정을 이용한 수업 전략이 개발하여 적용하였다. 이 연구의 대상은 김포시에 있는 S 초등학교의 실험반(29 명)과 비교반(29 명)의 6학년 학생이었다. 연구 결과는 다음과 같다. 첫째, 초등과학 수업에서 절차적 사고과정의 수업전략을 활용한 실험반 학생들의 컴퓨팅 사고력은 비교반 학생들에 비해 높아졌으나 통계적으로 유의한 차이가 없었다. 둘째, 실험반 학생들의 창의적 문제 해결력에 있어서도 비교반 학생보다 높게 향상되었고 이는 통계적으로 유의한 차이가 있음을 알 수 있었다(p<.05).

피지컬컴퓨팅 활용 과학적 문제해결교육이 고등학생의 컴퓨팅사고(CT)에 미치는 효과

김미영(Kim, Mi-Young),김성원(Kim, Sung-Won) 학습자중심교과교육학회 2020 학습자중심교과교육연구 Vol.20 No.8

최근 컴퓨팅사고(Computational Thinking: CT)를 여러 교과에 적용하여 증진하는 교육에 대한 관심이 높아지고 있다. 본 연구는 피지컬컴퓨팅 활용 과학적 문제해결교육(이하 SciPS_CT)을 실시하여 학생들의 CT에 미치는 영향을 알아보고 CT 실천에서의 특성을 탐색하고자 하였다. 이를 위해 서울의 1학년 여자 고등학생 22명을 대상으로 SciPS_CT를 실시한 후, 사전사후 t검정을 통해 학생들의 CT가 매우 유의하게 향상되었다. 특히 CT의 수준이 중과 하인 집단의 학생들에서는 유의하게 향상되었으나, 상 집단에서는 유의한 향상이 나타나지 않았다. 또한 피지컬컴퓨팅 활용 과학적 문제해결과정에서 나타나는 학생들의 CT 실천이 ‘과학개념 중심’ 또는 ‘코딩 중심’의 특성으로 나타났다. 본 연구는 SciPS_CT의 효과를 검증하고, CT 실천에서의 특성을 탐색해, 과학교과에서의 적용과 CT 증진이라는 피지컬컴퓨팅 활용 과학적 문제해결교육에 대한 이해를 확장시켰다는 점에서 연구의 의의를 찾을 수 있다. Recently, there is a growing interest in programming education to promote CT and using of CT in other subjects. In this study, we conducted scientific problem-solving education using physical computing(SciPS_CT) in high school, to examine the effects of scientific problem solving education using physical computing on CT and the characteristics of students. In order to achieve the purpose of this study, scientific problem-solving education using physical computing was conducted to 22 students in 10 grade in Seoul. After collecting data, we examined mean difference using matched pair t-test. The result of this study were as follows: The scientific problem-solving education using physical computing is associated with significant improvement in CT of the middle level and the lower level students. However, there was no significant improvement in the upper level group. In addition, the CT practices of the scientific problem solving process using physical computing, is appeared the characteristics of science-oriented or coding-oriented . This study was investigated effects of the scientific problem-solving education using physical computing and identify the characteristics of CT practices. And extended the understanding of the scientific problem-solving education using physical computing

생성형 인공지능을 활용한 과학 동화책 만들기가 초등과학 영재 학생의 자기효능감과 창의적 문제해결력에 미치는 영향

최일훈,심재호 한국과학영재교육학회 2023 과학영재교육 Vol.15 No.3

본 연구의 목적은 생성형 인공지능을 활용한 과학 동화책 만들기 프로그램이 초등과학 영재 학생들의 자기효능감과 창의적 문제해결력에 미치는 영향을 알아보는 데 있다. 이를 위하여 초등과학 영재반 5학년 학생 60명을 대상으로 본 연구에서 개발한 프로그램을 투입하였으며, 프로그램 투입에 따른 학생들의 자기효능감과 창의적 문제해결력에 효과가 있는지를 분석하였다. 본 연구의 결과는 다음과 같다. 생성형 인공지능을 활용한 과학 동화책 만들기 수업은 초등과학 영재 학생들의 자기효능감, 창의적 문제해결력 향상에 긍정적인 영향을 끼친 것으로 나타났다. 또한, 이러한 수업은 초등과학 영재 학생들의 과학적 태도도 향상시키는 것으로 나타났다. 이처럼 생성형 인공지능을 활용한 과학 동화책 만들기 수업은 초등과학 영재 학생의 자기효능감, 창의적 문제해결력과 과학적 태도에 긍정적인 영향을 준 것으로 판단된다. The purpose of this study is to investigate the impact of a science storybook creation program using generative artificial intelligence on the self-efficacy and creative problem-solving skills of the science gifted students in elementaryschool. For this purpose, the program developed in this study was administered to 60 5th grade students in an elementary school science gifted class, and analyzed using the SPSS 26.0 statistical program to determine whether theprogram was effective in improving students' self-efficacy and creative problem-solving skills. The results of this study are as follows. The science storybook making class using generative artificial intelligence was found to have a positiveeffect on improving the self-efficacy and creative problem-solving skills of science gifted students in elementary school. Additionally, these classes were found to improve their scientific attitudes.