연구논문 : 고등학교 융합과학(STEAM) 실험-실습 프로그램 개발과 과학 캠프 적용

윤마병 ( Ma Byong Yoon ),홍재영 ( Jae Young Hong ) 경북대학교 과학교육연구소 2012 科學敎育硏究誌 Vol.36 No.2

본 연구는 고등학생을 대상으로 J 대학교에서 실시한 STEAM 교육 과학캠프 프로그램 개발과 적용 사례를 소개하고, STEAM 프로그램을 개발할때 어떤 논리와 관점, 절차적 과정으로 수업을 설계하고 실행하여야 할 것인가를 제시하는 것이다. 수업에 참여하는 예비과학교사들이 STEAM 교육모형과 개발 절차에 따라 수업자료를 개발하였고,개발된 자료는 교육 전문가 집단에 의한 평가와 실제 수업을 통해 수정·보완하였다. 2012년 여름방학을 이용하여 ``융합과학(STEAM) 실험 캠프``라는 주제로 전주시의 과학중점학교 2학년 학생45명과 전북 지역 13개 고등학교 1~2학년 61명의 학생을 대상으로 개발 프로그램을 적용하였다. 수업 후 프로그램 내용과 활동에 대한 학습자 만족도는 평균 4.02로 나타났고, 수업을 진행한 예비교사들의 프로그램과 교수-학습에 대한 만족도는 4.28 이었다. 따라서 본 연구의 STEAM 교육 프로그램 사례는 과학 중심 STEAM 수업을 계획하여 실행하고자 하는 교사들에게 실질적인 도움을 줄 수 있을 것이다. The purpose of this study was to introduce the development and application of STEAM education science camp program conducted in J university for high school students and to suggest the ideal class design method and procedures along with STEAM logics and viewpoints. The pre-service science teachers participated in the class developed teaching materials in accordance with STEAM education model and the teaching procedures and materials were modified and supplemented through the education specialist group`s assessment and the actual class. The developed program was applied to the second-year students(N=45) of a science-focus school in Jeonju City and the first and second-year students(N=61) of 13 high schools in Jeonbuk province who participated in the ``STEAM experiment camp`` during the summer vacation in 2012. After the class, the learners` average satisfaction level in the program content and activities was 4.02 point out of 5 point and the pre-service science teachers` average satisfaction level in the program and teaching-learning was 4.28 point. Therefore, the STEAM education program of this case study can be a model to the teachers who desire to plan the science-focus STEAM class and conduct it.

중학생의 일기변화 관련 개념 지식상태와 교수-학습 효과

윤마병 ( Ma Byong Yoon ) 경북대학교 과학교육연구소 2011 科學敎育硏究誌 Vol.35 No.2

This study developed examination test tools for concepts of weather changes of middle school students, analyzed the hierarchy of concepts associated with weather changes by means of knowledge state analysis method, and examined the knowledge state and lesson effects of each individual learner. The hierarchy of the knowledge state of concepts of middle school students associated with weather changes followed the steps of ``humidity → air mass → cloud → precipitation → front → weather`. Cases were identified where the knowledge state of students that was thought to be similar to each other among the group of students who have scored almost the same points and thus were thought to have almost the same learning ability, have turned out different in the knowledge state from each other. Namely, the level of knowledge state structuralized differed, suggesting that differing prescriptions should be made according to the knowledge state of each student concerned. Analysis of the knowledge state of learners helps prepare learning prescriptions for each student and appraise prior learning. To examine effects of teaching-learning that has taken into consideration the hierarchy of knowledge state and concepts, lessons were conducted in comparison with the order in which syllabuses are presented in the textbooks, with the result that when knowledge state of learners have been taken into consideration, students made scores significantly higher (p < .05) than otherwise. This indicates that in introducing the unit of weather changes better teaching and learning can be achieved by reordering the contents of subject matters of the textbook by grasping the knowledge state of learners.

토포필리아의 학습동기 역할 사례와 교육자원 분석

윤마병(Ma-Byong Yoon) 한국콘텐츠학회 2014 한국콘텐츠학회논문지 Vol.14 No.4

토포필리아는 어린 시절에 경험한 아름답고 행복한 낙원으로서의 고향에 대한 애착이나 그리움의 정서적 유대감을 말한다. 고향에서 경험한 기억들은 짧지만 강렬하여 학습과 의미 부여의 과정을 통해 긍정적인 정서를 갖는 토포필리아로 작용하여 학습동기가 될 수 있다. 정주영의 성공 스토리와 드보르작에 관한 기록연구 결과, 정주영에게 소와 고향은 토포필리아의 주된 구체물이며 장소로서 성공의 원동력이 되었다. 드보르작도 고향에 대한 그리움을 기차 소리의 공감각으로 승화시켜 음악으로 완성했다. 자연에서도 일출과 일몰,계절의 변화, 심장박동 등과 같이 다양한 리듬의 존재를 찾을 수 있는데 이러한 리듬 위에 멜로디가 들어가면 예술이 되고,조화와 원리를 찾다보면 과학이 된다. 토포필리아를 함양할 수 있는 교육자원으로서 전북지역의 자연과 장소, 음식, 예술 분야를 분석했다. 전주 한옥마을에서 장소의 리추얼을 체험하게 하고, 고추장의 가치를 찾으며 고향의 구체물로서 마이산과 화가 최북을 제안한다. Topophilia refers to emotional bonding such as attachment to or nostalgia for ones home town, which is remembered or imagined as a beautiful and happy paradise experienced in youth. The time spent in ones home town may have been short, but the associated memories of it are strong and enduring. These can later act as a strong motivator to learn if the correlated emotions are positive. According to archival research conducted on Jooyoung Chungs life, his home town and the things found therein, such as cows, were the principal objects of his topophilia, and later became the driving forces behind his success story. The same applies to Dvorak. Dvorak sublimated his nostalgia for his home town by composing a piece of music on hearing the sound of a train. We can discover diverse rhythms in nature such as sunrises and sunsets, the changing seasons, and even our heart beat. If a melody is added to the rhythm, it transforms into art. And if we seek harmony and principles, it becomes science. In this study, Jeonbuks nature, places, food, and arts, as represented in its educational resources, are analysed for their ability to give rise to topophilia. To gain some experience of this feeling we recommend that you visit the Jeonju Hanok Village, the value of Gochujang, reverse icespike on Mai Mountain or enjoy the works of the painter Book Choi.

전북지역 교육자원을 활용한 토포필리아 STEAM 교육 프로그램 개발

윤마병 ( Ma Byong Yoon ),김학성 ( Hak Sung Kim ),이종학 ( Jong Hak Lee ) 경북대학교 과학교육연구소 2014 科學敎育硏究誌 Vol.38 No.1

본 연구에서는 전북지역의 교육자원을 활용하여 토포필리아를 함양할 수 있는 STEAM 교육 프로 그램을 개발하여 과학 캠프에 적용했다. 토포필리 아는 고향의 장소와 구체물에 대한 어린 시절의 아름답고 행복한 애착과 그리움으로 학생들에게 긍정적 정서를 형성하고 학습동기로 작용할 수 있다. 고추장과 한옥마을, 마이산 역고드름, 최북의 예술을 학습소재로 하여 8개의 체험활동과 2개의 탐방 프로그램으로 총 32차시 STEAM 수업 자료를 개발했다. 특히 공감각의 미학적인 경험과 감성적인 체험의 기회를 제공하여 수업의 재미와 자발적인 학습, 의미부여의 과정을 강조했다. 개발 프로그램을 수업에 적용한 결과, 학생들은 과학을 더 잘할 수 있다는 내적인 자신감(4점 만점 중 2.5점)과 과학에 대한 관심과 즐거움(3.3점)이 향상되었다. 즐겁고 자기주도적인 수업 참여로 이 루어진 행복한 경험들은 가치인식과 의미부여 학습을 통해 아름다운 추억을 형성했다. 수업에 참여한 93.3%의 학생들이 토포필리아 과학캠프를 다른 학생들에게 적극 추천하고 싶다고 했고, 프로그램 전 반에 대한 만족도는 3.8점(5점 만점), 수업이 재미있고 흥미로웠다는 평가는 4.1점으로 긍정적인 평 가를 받았다. This study has developed STEAM educational program designed to cultivate topophilia using Jeonbuk educational resources and applied the program to a science camp. Topophilia is a sense of attachment and nostalgia towards one`s birth place and specific objects, which can create positive affection and act as motivations for learning to the students. We developed a 32-hour STEAM program which consisted of 8 experiential activities and 2 travel programs including Gochujang, Hanok Village, a reverse ice spikes in Mai Mountain, and art works by Choi Book. In particular, we emphasized the fun of class, voluntary learning, and process of attaching significance by providing aesthetic and emotional experience of synesthesia. As a result of application, the students` level of confidence(Likert scale level 4, 2.5 points) in science and the level of interests(3.3 points) have improved. The pleasant experience of voluntary learning and active participation in class provided meaningful memories through value recognition and significance ascription. 93.3% of the students participated said they would recommend the Topophilia science camp to their peers. The level of satisfaction overall was 3.8 points(Likert scale level 5) and the program received positive evaluations that the class was fun and interesting(4.1 points).

선수학습 상기 수업이 초등 5학년 학생의 학업성취도 및 자기 효능감에 미치는 효과

김윤영(Yoon-Young Kim),윤마병(Ma-Byong Yoon),이종학(Jong-Hak Lee) 한국콘텐츠학회 2016 한국콘텐츠학회논문지 Vol.16 No.9

본 연구는 선수학습 상기 수학 수업이 초등 5학년 학생들의 학업성취도와 자기효능감에 어떠한 효과가 있는지 알아보았다. 이를 위해 선수학습 상기 수업을 기반으로 하는 실험 집단과 전통적인 수학 수업을 수행한 비교 집단을 대상으로 학업성취도 및 자기효능감 검사를 실시하였다. 본 연구의 결과는 다음과 같다. 첫째, 선수학습 상기 수학수업을 실시한 실험집단은 통제집단과 비교하여 수학 학업성취도에서 통계적으로 유의미한 차이가 나타났지만, 실험집단 학생들의 학업 성취를 수준별로 구분한 집단의 비교에서는 유의미한 차이가 나타나지 않았다. 둘째, 자기효능감에 대한 효과를 분석한 결과, 선수학습 상기 수학수업을 실시한 실험집단은 통제집단과 비교하여 자기효능감의 하위 영역 중에서 자신감과 수학 과제 난이도 선호에서는 큰 차이가 없었지만, 자기조절 효능감에서는 유의미한 차이가 있었다. The purpose of this study were to devise prerequisite learning reminding model to elementary mathematics classes and actually apply it to fifth graders in experimental lessons, thus investigating their effects on mathematics academic achievement and self-efficacy. the study conducted a pre and post test to measure academic achievement and self-efficacy on the experiment and control group. the finding were as follows. First, the study found significant differences in mathematics academic achievement between the experiment and control group. mathematics lessons based on the prerequisite learning reminding model resulted in no significant differences among the upper and lower level groups. Secondly, the study analyzed the effects of prerequisite learning reminding model on the self-efficacy and found significant differences in self-efficacy between the experiment and control group. While there were no differences in self-confidence and preference for task difficulty among the subarea of self-efficacy, it had positive differences effect on self-regulation efficacy.

건축을 활용한 초등학교 수학 중심의 융합교육 수업자료 개발

이종학(Jeong-Hak Lee),윤마병(Ma-Byong Yoon) 한국콘텐츠학회 2014 한국콘텐츠학회논문지 Vol.14 No.6

건축은 기술과 예술의 결합체이면서 다양하고 수준 높은 수학?과학적 원리들을 담고 있다. 석굴암과 불국사 대웅전, 부석사 무량수전, 파르테논 신전 등과 같은 국내외의 뛰어난 건축물들에 내재된 흥미로운 수학적 사실들과 원리들을 학습소재로 하여 탐구하는 기회를 학생들에게 제공할 수 있다. 건축물들에 내재된 수학적 사실들을 직접 찾아보고 그 원리들을 탐구해 보는 활동은 학생들에게 수학의 실용성을 인식하고, 왜 공부해야 하는지에 대한 당위성을 부여하면서 학습에 대한 흥미와 관심을 제공할 수 있다.본 연구는 수학적 원리를 담고 있는 역사적인 건축물들에 대해서 알아보고, 이를 기반으로 건축을 활용한 초등학교 수학 중심의 융합교육(STEAM)자료를 개발 했다. 본 연구의 결과는 다음과 같다. 첫째, 2009개정교육과정을 바탕으로 초등학교 수학 교과의 ‘비례’, ‘대칭’, ‘도형의 이동’, ‘쌓기나무’, ‘삼각형’단원의 목표 및 학습 내용을 분석하여 주제를 선정하고, 적절한 역사적 건축물을 학습소재로 선정하였다. 둘째,수학적 내용을 담고 있는 역사적 건축물들에 대해서 메타분석을 하였다. 셋째, 교실 수업에서 실제적으로 활용이 가능하도록 건축을 활용한 수학 중심의 25차시 융합교육 자료를 개발하고,개발한 융합교육 자료에 대한 전문가 집단의 타당도 검사에서 수업 자료로서 적절하다는 평가를 받았다. Architecture is usually seen as a product of art and technology. However, most historical buildings also exemplify various sophisticated principles of mathematics. Outstanding examples of architecture around the world such as Seokguram, Daewoongjun of Bulguksa, Muryangsujeon of Buseoksa, and the Parthenon provide students with a great opportunity to study their underlying mathematical properties and principles. The activity of identifying and investigating such mathematical principles in historical buildings enables students to realize that mathematics is a practical subject, and thus provides justification for the study and importance of mathematics. For the purpose of this study historical architecture was reviewed with this in mind in order to develop STEAM education materials focused on elementary school mathematics. The result of this study is as follows: first of all, appropriate examples of historical architecture were selected on the basis of the 2009 revised curriculum’s content and teaching goals. These involved chapters on ‘proportion’, ‘symmetry’, ‘movement of figures’, ‘building blocks’, and ‘triangles’. Secondly, a meta-analysis was performed on the historical buildings that clearly illustrate mathematical principles. Thirdly, STEAM education materials focused on elementary mathematics using architectural examples were developed which made actual application in classrooms possible. And lastly, surveys of professional groups were conducted to verify whether the produced materials were suitable teaching resources.

플립러닝 교수-학습 방법을 활용한 예비교사의 과학교육론 수업 적용

전영주 ( Young Ju Jeon ),윤마병 ( Ma Byong Yoon ) 한국과학교육학회 2016 한국과학교육학회지 Vol.36 No.3

예비과학교사 교육에서 강의식 수업의 한계를 극복하고, 디지털 네이티브 세대들에게 적합한 학습자 중심의 교육을 위하여 플립러닝 수업을 시도했다. 플립러닝 교수-학습 원리를 일반적인 수업모형 (ADDIE)에 적용하여 수업을 계획하고, 학습 자료를 개발했다. 개발된 플립러닝 학습 자료와 수업 설계에 대하여 전문가 패널의 델파이 방법과 타당도 검사를 통해 CVR .75 이상으로 검증 받았다. 플립러닝 수업자료를 과학교육론 강좌에 적용하여 교수 효과를 분석한 결과, 학생들의 학습동기와 흥미, 학습에 대한 자신감을 높이는데 도움이 되었지만, 학생들의 강의 만족도는 이전의 강의식 수업과 비교하여 30% 이상 떨어졌고, 학업 성취도 향상에 대한 자기 확신도 부족했다. 성공적인 플립러닝 수업을 위해서는 교수자-학생 간 의사소통과 개별화 수업이 충분하게 이루어질 수 있는 소인수 학급을 대상으로 해야 하며 학습자의 학습 부담을 줄이고, 선행학습 동영상 자료의 접근성을 강화해야 한다. A flipped learning class was held in an attempt to overcome the limits of lecture-type classes in pre-service science teacher training and to provide a student-oriented education suitable for digital native generation. The principles of teaching-learning in flipped learning were applied to the general ADDIE model to design the class; learning materials were developed accordingly. The developed flipped learning materials and class design were verified for their validity using an expert panel`s Delphi method and validity test, in which the validity was verified with 0.75 CVR. The developed flipped learning materials were applied to the theory of science education and the instructional effectiveness was analyzed. The results suggest that the students` motivation to study, interest, and confidence in learning increased; however, their satisfaction in class decreased by 30% as compared to the lecture-type class and their self-confidence in the improvement of their academic achievement was not sufficient. In order for a flipped learning class to be successful, the class should be small in size, which would ensure appropriate teacher-student communication and individualized learning; also, the students` burden of learning should be reduced and accessibility to video materials for pre-class learning should be reinforced.

솟는 고드름의 형성 원리

변희룡(Hi-Ryong Byun),윤마병(Ma-Byong Yoon),심재면(Jae-Myun Shim),김가빈(Gabyn Kim),권상훈(Sang-Hoon Kwon),권희내(Hui-nae Kwon),김진아(Jin-Ah Kim) 한국기상학회 2016 대기 Vol.26 No.1

1995년 봄에 관측된 황사와 먼지바람의 연구

정용승(Yong-Seung Chung),윤마병(Ma-Byong Yoon) 한국기상학회 1996 Asia-Pacific Journal of Atmospheric Sciences Vol.32 No.1

금성 위상변화 모형을 활용한 중학생의 천동설 개념 변화

김선아 ( Sun A Kim ),윤마병 ( Ma Byong Yoon ),김희수 ( Hee Soo Kim ) 경북대학교 과학교육연구소 2010 科學敎育硏究誌 Vol.34 No.1

본 연구는 금성의 위상변화 모형 장치를 개발하여 수업에 적용, 금성의 위상변화에 관련된 학생들의 천동설에 대한 개념변화를 알아보았다. 중학교 3학년을 대상으로 금성의 위상변화 개념수준의 변화를 알아보기 위하여 `태양계` 단원의 개념 검사지와 면담 평가지를 개발하여 사전·사후 검사를 통해 검증하였다. 학생들의 천문학적 선개념은 천동설과 관련된 개념이 많았고, 특히 태양계 운동에 대한 과학적인 이해가 부족하였다. 금성의 위상변화 모형을 활용한 수업 후에는 학생들의 개념 수준이 유의미한 수준(p<.05)으로 향상되어 본 연구에서 개발한 모형을 활용한 교수-학습이 천동설에서 지동설로의 개념 변화에 효과적임을 보여준다. Phase Change Model of Venus, geocentricism, heliocentricism, conceptual change The purpose of this study was to investigate how the lesson using the newly developed Phase Change Model of Venus can change ninth graders` geocentrical concept related to the progression of the phase of Venus. In order to know students` concept change of the progression of the phases of Venus, test sheets and a questionnaire regarding solar systems were developed and used pre and post test. The results showed that many students have an astronomical preconception of geocentricism, and some students have an especially poor scientific understanding of the solar system. However, there were significant changes in students` conceptual levels (p<.05) after teaching with the Venus`s Phase Change Model. Therefore, teaching with the Phase Change Model of Venus was effective on students` scientific conceptual change from geocentricism to heliocentricism.