PhET 시뮬레이션을 활용한 전기회로 탐구활동에서 나타나는 과학영재 중학생의 개념 분석

신정윤,박상우 한국물리학회 2023 새물리 Vol.73 No.3

This study analyzed the changes in students’ misconceptions and thoughts about electrical circuits in PDEODE inquiry activities using PhET simulation. Consequently, some students had typical misconceptions about electric circuits and unique misconceptions depending on the student. The definition of current and voltage, direction of current, magnitude of the current at each point in an electric circuit, and voltage between the two points were easily transformed into scientific concepts by immediately confirming falsification cases with PhET simulations. However, the misconception of the electric current consumption model and related factors that affect the brightness of a light bulb did not change into a scientific concept even after several exploration activities. In addition, the students kept the idea that current is consumed by the bulb and developed incorrect mathematical formulas or ad hoc ideas to explain the results of virtual experiments related to the brightness of the bulb. 이 연구에서는 전기회로에 관련된 중학교 과학영재 2학년 학생 3명의 수업 전 개념 활용과 오개념을 분석하고, PhET 시뮬레이션을 활용한 PDEODE 탐구활동에서 전기회로에 관한 학생의 오개념 및 생각의 변화를 조사하고 분석하였다. 연구 결과, 학생 중 일부는 학교에서 전기 단원을 학습했음에도 불구하고 전기회로 관련 과학 용어를 잘 사용하지 못했으며, 전기회로에 관한 전형적인 오개념과 학생에 따라 독특한 오개념을 가지고 있었다. 이러한 오개념 중 전류와 전압의 정의, 전류의 방향, 전압 측정 방법, 전압계 사용 방법, 전기회로 각 점에서 전류의 크기와 두 점 사이의 전압 등과 관련된 오개념은 PhET 시뮬레이션으로 반증 사례를 즉각 확인함으로써 과학 개념으로 쉽게 변화되었다. 그러나 전류는 전구에서 소모된다는 오개념과 전구의 밝기에 영향을 주는 요인과 관련된 오개념은 여러 차례의 탐구활동 후에도 과학 개념으로 변하지 않았다. 학생들은 시뮬레이션을 통해 전기 부품을 통과하는 전하의 개수나 이동 속도를 확인했음에도 오개념을 그대로 유지했으며, 전구의 밝기에 관련된 가상실험 결과를 설명하기 위해 임시적인 아이디어를 개발하기도 하였다.

과학과 수행평가의 문제점과 개선 방향

신정윤,양일호 인문사회과학기술융합학회 2017 예술인문사회융합멀티미디어논문지 Vol.7 No.1

전시체제기 소년사법 보호정책의 성격과 식민지 특성: 「朝鮮少年令」을 중심으로

신정윤 부산대학교 한국민족문화연구소 2020 한국민족문화 Vol.75 No.-

In 1942, the Governor-General of Chosun passed 「朝鮮少年令」 which is the first juvenile law that ever happened during the colonial time. 「朝鮮少年令」 define under the age of 20 as a minor and applied the judicial protection such as put juvenile offenders under a probation of a probation officer, entrust to a foster home or a hospital and transfer to reformatory school. And it abandon death penalty and life sentence to a minor and applied relative irregularity. The purpose of this law was to protect minor during a prosecution and a court ruling. And also to pull out a human resources for the Asia-Pacific war. Chosun became a base of the military logistics when Japaneses started the Second Sino-Japanese War. And they used Chosun people as ‘the industrial warrior’ instead of using them as a solider. The Governor-General of Chosun used all of their resources to change every single of Chosun people into manpower of the war as possible. The sex and the age became nothing matter anymore. Not even juvenile offenders. In this matter, the Governor-General of Chosun used the juvenile act to fix these offenders and make them into a industrial warrior. 「朝鮮少年令」 was a parent law of 「少年法」, the juvenile act of 1922 in Japan, and due to that these laws had many similar articles. But to adjust to Chosun’s current situation, the Governor-General of Chosun redacted and modified some of articles and these were the essence of protection for the juvenile offenders. The juvenile act such as 「朝鮮少年令」 is necessary to the modern nation to prevent juvenile turn out to be a offender. But the law lost its purpose and the meaning during the colonial period. 조선총독부는 1942년에 「朝鮮少年令」을 공포해 20세 미만의 자를 소년으로 정의하고 사법보호를 적용했다. 소년에 대한 보호처분은 소년심판소에서 다뤘으며, 형을 선고하는 대신 사회단체 위탁, 보호사 감찰, 감화원ㆍ교정원 수용하는 행정처분을 내렸다. 소년에 대한 형 선고는 재판소에서 이뤄졌지만, 사형과 무기징역을 선고하는 것을 금지하고 상대적 부정기형을 적용하도록 했다. 소년령은 소년을 올바른 국민으로 성장할 수 있도록 보호하고 교화하는 소년사법 보호였다. 이와 동시에 소년을 전시에 동원할 인적자원으로 양성하기 위한 동원법이기도 했다. 전시체제기에 돌입하면서 일제는 조선을 병참기지로 삼았고 병역 의무가 없는 조선인은 ‘산업전사’라 칭하며 전시 노동력으로 동원했다. 일제의 목표는 조선 전 인구를 전쟁 수행을 위한 노동력으로 전환하는 것이었다. 소년 역시 그 목표를 달성하기 위한 동원 대상에 포함되었다. 사회에 방치되었던 불량아는 물론이며 성인범과 동일한 취급을 받았던 소년범은 ‘폐기품’이 아니라 ‘재활용’이 가능한 잠재적 인적자원으로 고려되었다. 이러한 일환에서 실현된 것이 소년령이었다. 소년령은 형사수단과 형사처벌 과정에서 소년을 보호하는 조항으로 구성되었다. 이는 일본의 소년법을 모법으로 삼아 조선에 적용한 것으로 법령 구성과 조항이 동일했다. 그러나 총독부는 ‘조선의 상황’에 맞도록 소년령의 일부 조항을 수정하고 생략했고 이는 소년보호에 직접적으로 영향력을 발휘하는 주요 조항이었다. 소년령은 사법과정에서 소년과 성인을 분리해 특별 취급하고 갱생을 꾀하는 근대적 법령이지만, 이를 운영하는 주체가 일제라는 점에서 법령은 전쟁에 필요한 노동력을 양성해 산업전선에 투입시키는 전시체제기 통제책으로 작동했다.

‘추의 무게에 따른 용수철이 늘어난 길이 측정’ 실험에서 초등학생의 실험 수행 과정 특성 분석

신정윤,박상우 한국물리학회 2023 새물리 Vol.73 No.4

This study analyzed the characteristics and difficulties of elementary school students’ experimental performance in measuring the spring length extension with weight. The characteristics of experimental performance for 12 elementary school students from 3rd to 5th grade were analyzed on the basis of the recordings of the experimental process, researcher’s observation notes, student's activity sheets, and post-interview data. Results revealed that the students did not recognize the need to accurately decorate the experimental device, elaborate the procedure for precise measurement, and use a zero-point control weight. They also had difficulty recording the measured experimental data. Some students drew conclusions that did not reveal regularity, while some drew conclusions that revealed regularity but ignored or distorted the measured values.

스마트폰 용 여성 건강관리 어플리케이션

신정윤,이현경,정충교 강원대학교 정보통신연구소 2012 정보통신논문지 Vol.16 No.-

This smart phone application was developed for women’s health care. It helps women manage their everyday life considering their menstrual period easily. It provides several useful functions for users such as calender, dictionary, board, map and options. Users are notified of key menstrual timings and thus can prepare for their period. Dictionary and map help users diagnose unusual body conditions and recommend nearby clinics. Users can share health information and help each other using the application bulletin board. This is not only for women, but also for men to help their girl friends of wives.

시민과학 활동에서 나타난 초등학생들의 과학에 대한 긍정경험 변화 및 과학 교육적 의미 분석

신정윤,박상우 한국초등과학교육학회 2020 한국초등과학교육학회 학술대회 Vol.78 No.-

본 연구에서는 시민과학 활동으로서 GLOBE 프로그램에 6개월 동안 참여하여 과학 탐구 활동을 한 초등학생들의 과학에 대한 긍정경험 변화를 분석하여 시민과학 활동이 갖는 과학 교육적 의미를 질적으로 분석하였다. GLOBE(Global Learning and Observation to Benefit the Environment) 프로그램은 교사, 학생, 과학자, 사회단체가 국제적 네트워크를 형성하여 지구 환경에 대한 자료를 수집하고 공유하며, 지구 환경문제에 대한 감수성을 키우기 위한 ‘시민 과학’ 활동이다. 이 프로그램은 미우주항공국(NASA) 등의 후원으로 진행되며, 전 세계 120여 국의 학생들이 참여하고 있다. 이 프로그램의 주된 활동은 각국 학교 주변의 환경요소를 지속적으로 관찰, 측정, 기록하는 것과 측정한 자료를 바탕으로 자유 탐구 활동을 계획하여 수행하는 것이다. 본 연구는 6개월 동안 GLOBE 프로그램에 자발적으로 참여한 대전광역시 소재 B초등학교 4학년 학생 12명을 대상으로 한다. 이 학생들은 매일 구름 사진과 기상 데이터(기온, 습도, 땅의 온도 등)를 측정하여 GLOBE 앱에 탑재하였다. 또한 도심 지역의 지질학적 문제점과 해결방안을 탐구하는 자유 탐구 활동을 수행하였다. 연구방법으로는 프로그램 참가 전·후 학생들에게 과학에 대한 긍정경험 검사지와 측정에 대한 인식 검사지를 투입하여 분석하였다. 또한 심층면담 자료, 학생들의 프로그램 참여 중의 대화 자료, 탐구활동 과정 및 결과물 등을 분석하였고, 그 결과를 요약하면 다음과 같다. 첫째, 학생들은 시민과학에서 추구하는 지구 환경문제에 대한 감수성이 증가하였고, 시민과학활동의 가치를 이해하였다. 둘째, 학생들의 과학에 대한 긍정경험 지수가 증가하였다. 셋째, 학생들은 지속적인 측정활동과 탐구활동을 통해 측정의 가치나 의미를 인식하고, 여러 측정 단위와 생활 속에서 측정을 해야 하는 여러 가지 상황을 정교하게 이해하였다.

현대물리 관련 도서를 읽은 후 중등 과학 영재 학생들이 작성한 인포그래픽의 특징 분석

신정윤 학습자중심교과교육학회 2023 학습자중심교과교육연구 Vol.23 No.11

목적 본 연구에서는 현대물리 관련 도서를 이용한 과학영재 수업에서 학생들이 작성한 인포그래픽의 외형적 유형과 과학적 서술내용을 분석하였다. 방법 이를 위하여 대학부설영재교육원에서 과학영재 수업에 참여하는 중학교 2학년 학생 6명이 수업 시간에 제작한 인포그래픽31편을 연구 대상으로 외형적 유형과 내용 유형을 분석하였다. 외형적 유형 분석을 위해 선행연구를 참고하여 본 연구에 맞게 수정한 인포그래픽 분석틀을 이용해 시각화 표현 방법과 구성 수준을 분석하였으며, 내용 유형으로는 서술되거나 표현된 과학 개념이정확한지, 명료하게 서술되거나 표현되었는지를 질적으로 분석하였다. 내용에 오류나 오개념이 포함되어 있을 경우 대응되는 과학개념을 탐색해 보았다. 결과 그 결과 외형적 유형으로는 일러스트형과 재구성, 단순재구성 형태의 인포그래픽이 가장 많이 나타났다. 학생들이 많이 다룬주제는 특수상대성 이론, 뉴턴 역학, 일반상대성 이론 순이었다. 또한 과학적으로 타당하게 서술된 부분과 과학적 오류를 분석한 결과 빛의 이중성, 불확정성 원리 주제에 대해서는 과학적 오류 서술이 없었으나 양자 중첩이나 이중 슬릿 실험 장치 모형, 작용과 반작용에 관한 주제에서는 그 의미를 충분히 설명하지 못하거나 불명확하게 서술하는 부분이 나타났다. 결론 이 연구는 현대물리에 관한 도서 읽기와 동영상 시청 활동 등을 통해 과학영재학생들이 현대물리 기본 개념에 대한 이해가 일부되었음을 보여준다. 과학영재 학생들은 양자 역학 내용보다는 상대성 이론에 관한 내용에 학습이 더 잘 이루어졌다고 판단할 수 있다.

2015 개정 교육과정에 따른 초등 과학 검정 교과서 내용 다양성 분석 - ‘물체의 무게’ 단원을 중심으로 -

신정윤,박상우,정현지,홍미나,김현재 한국초등과학교육학회 2022 초등과학교육 Vol.41 No.2

이 연구에서는 2015 개정 교육과정에 따른 초등 과학 국정 교과서와 동 교육과정에 따라 2022년에 출판된 초등 과학과 검정 교과서 7종의 ‘물체의 무게’ 단원에 진술된 과학 개념의 서술과 탐구활동 내용의 특징을 비교하여 초등 과학 검정 교과서의 내용 다양성을 분석해 보았다. 이를 위해 각 교과서의설명텍스트에서 개념 서술 내용의 흐름, 개념 서술 과정에서의 특이점을 분석하였고, 언어네트워크 분석 방법으로 노드와 링크 수, 연결중심성이 높은 중심 단어를 분석 하였다. 또한 교과서에 제시된 탐구활동에서 탐구활동 유형, 탐구과정기능 및 탐구 활동 내용을 분석하였다. 연구 결과, 검정 교과서에서는과학 개념의 서술이나 탐구활동 내용 구성에서 다양성이 잘 드러나지 않았다. 하위 개념의 포함 여부, 중심 단어 등이 교과서별로 유사하였다. 탐구활동을 비교하였을 때에도 탐구활동 내용과 탐구 유형, 탐구과정기능이 유사하였다. 특히 이전 교과서에서 제시되지 않았던 새로운 탐구활동 주제나 실험 방법을 도입한 경우는 없었다. 하지만 동일한 교육과정을 바탕으로 개발되었음에도 불구하고 검정 교과서체제의 장점을 살릴 수 있는 노력들이 일부 시도되고 있었다. 핵심 내용을 설명하기 위한 하위 개념의배치 순서가 교과서마다 달라 개념을 설명하는 과정이 몇 가지 유형으로 구분되었고, 탐구활동의 내용은 동일하였지만 기존 실험에서의 어려움을 개선하고 보완하기 위해 탐구 활동 준비물이 교과서별로서로 다르게 나타나기도 하였다. 이를 바탕으로 검정 교과서의 장점을 살릴 수 있는 시도가 계속되어야할 것이다.

시민과학 활동에 참여한 초등학생들의 과학 관련 정의적 특성 및 측정에 대한 인식 분석

신정윤,박상우 한국초등과학교육학회 2020 초등과학교육 Vol.39 No.2

This study investigated how elementary students’ science-related affective characteristics and their perception of measurement changed following participation in citizen science activities through a GLOBE program. Before and after the activities, test of positive experiences about science (PES) and perception of measurement were conducted with twelve fourth grade students. In addition, the teacher who participated in the GLOBE program with students observed and recorded the students’ involvement, conversation and behavior to qualitatively analyze the value of the program and the students’ perceptions of measurement. After the end of the program, an open questionnaire was conducted to fill any gaps in these observations. The results showed that citizen science activities had a positive impact on elementary students’ science-related affective characteristics. In all areas of PES test, the post-test scores were higher than the pre-test results, and a ​​statistically significant difference was seen in the ‘science learning motivation’ area. Furthermore, students’ perception of the value and meaning of measurements was seen to deepen through ongoing global environmental data measurement activities. And their understanding of various units of measurement and numerous situations in which they might need to make measurements was also elaborated.

과학 학습에서 메커니즘 추론을 위한 뇌과학적 접근 가능성 탐색

신정윤 한국교원대학교 뇌기반교육연구소 2016 Brain, Digital, & Learning Vol.6 No.1

Mechanistic reasoning can explain how a phenomenon comes about or how a certain process works. The purpose of this study was to summarize the meaning and character of mechanistic reasoning in the science education. Also this study reviewed the brain scientific study about scientific reasoning and explored potential of brain scientific approach to mechanistic reasoning.