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          대구,경북지역 소외계층 과학영재의 특성 및 요구분석

          이효녕 ( Hyo Nyong Lee ),하재영 ( Jae Young Ha ),오희진 ( Hee Jin Oh ) 경북대학교 과학교육연구소 2009 科學敎育硏究誌 Vol.33 No.2

          이 연구의 목적은 대구·경북지역 소외계층 과학영재의 정의적 특성 및 영재학생과 학부모의 요구조사를 위한 것이다. 연구대상은 대구·경북지역의 영재교육기관에서 소외계층 영재교육 프로그램에 참여하고 있는 대구지역 초·중학생 56명과 경북지역 초·중학생 37명, 총93명을 대상으로 하였다. 소외계층과학영재의 정의적 특성을 알아보기 위하여 성취동기, 지적능력에 대한 신념, 학업능력에 대한 신념, 대인관계, 문제해결 및 과제 선호 검사, 가정의 심리적 환경 검사?과학 정의적 특성에 대한 검사 등을 실시하였다. 또한 소외계층 과학영재가 요구하는 교육과정과 교사의 요인, 행정적 지원에 대한 요구를 알아보기 위하여 학생과 학부모의 요구조사를 실시하였다. 연구의 결과, 소외계층 과학영재는 일반 영재와 지적능력에 대한 신념, 학업 능력에 대한 신념 그리고 가정의 심리적 환경에서 차이를 보였다. 또한 소외계층과학영재들과 학부모의 요구분석 결과 교육과정의 개선, 교통시설, 소외계층 영재에 대한 지속적 관심과 교사의 적극적 노력을 당부하였다. This study aimed to analyze the disadvantaged gifted students` affective characteristics and needs. The subjects of this study were 93 disadvantaged gifted elementary and middle school students in Daegu and Kyongsang-Bukdo Providence. The survey questionnaires including learning motivation, beliefs on intelligence, beliefs on academic achievement, interpersonal relationship, family variables, affective characteristics related to science and self-esteems were used to investigate their affective characteristics and needs. The results indicated that the disadvantaged gifted students showed the different characteristics on their intelligence, academic achievement, and family variables compared to those of general gifted students. They showed that they needed the financial and affective supports including transportation and continuous attention to disadvantaged gifted students.

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          과학 탐구 기반의 통합적 STEM 교육 모형 개발 및 적용

          이효녕 ( Hyo Nyong Lee ),권혁수 ( Hyuk Soo Kwon ),박경숙 ( Kyung Suk Park ),오희진 ( Hee Jin Oh ) 한국과학교육학회 2014 한국과학교육학회지 Vol.34 No.2

          통합적 STEM 교육은 과학, 기술, 공학, 수학의 내용과 과정을 체계적이고 의도적으로 통합하려는 공학적 설계기반 학습을 말하며, 다른 교과와 통합을 통해 더욱 발달할 수 있다. 이 연구는 과학 탐구 기반의 통합적 STEM 교육 프로그램의 개발과 효과 검증을 위한 기초연구이며, STEM 교육 관련 문헌 연구를 통해 STEM 교육의 가치와 핵심 요소를 분석하고 과학 탐구 기반의 통합적 STEM 교육 모형의 개발 및 모형을 적용하여 개발한 대표적인 예시 프로그램을 제시하는 것이다. 모형에 포함될 요소를 확정하기 위해 문헌 분석을 실시하였고, 선행 연구에 포함된 내용과 탐구 과정을 분석하여 통합적 STEM 교육 모형을 구성하였다. 전문가의 내용 타당도 분석 결과 CVR 값의 평균은 0.78로 구성된 모형은 내용 타당도가 있는 것으로 판단되었다. 이 STEM 교육 모형은 내용과 탐구 과정의 두 가지 측면으로 나누어진다. 내용의 측면은 실생활 문제에서 경험할 수 있는 과학, 기술, 공학, 수학 그리고 인문사회와 예술적 소재까지 포괄할 수 있으며, 탐구 과정은 설계와 제작을 기반으로 한 문제해결 과정이다. 탐구 과정은 과학 탐구를 기반으로 하여 기술·공학적 문제해결 과정을 적용할 수 있도록 구성하였다. 학생들은 실생활 문제를 분석하고, 설계하고 제작하는 과정에서 STEM 교과에 대한 흥미를 향상시킬 수 있고 문제에 포함된 지식과 탐구의 방법과 기능을 체계적으로 학습할 수 있다. 개발된 프로그램은 학교 현장에서 활용되어, STEM 교과에 대한 이해도 증진과 과학, 수학에 대한 흥미를 높이고, 과학기술 기반의 융합적 소양과 설계 기반의 문제해결력을 배양하는 데 기여할 수 있을 것이다. Integrative STEM education is an engineering design-based learning approach that purposefully integrates the content and process of STEM disciplines and can extend its concept to integration with other school subjects. This study was part of fundamental research to develop an integrative STEM education program based on the science inquiry process. The specific objectives of this study were to review relevant literature related to STEM education, analyze the key elements and value of STEM education, develop an integrative STEM education model based on the science inquiry process, and suggest an exemplary program. This study conducted a systematic literature review to confirm key elements for integrative STEM education and finally constructed the integrative STEM education model through analyzing key inquiry processes extracted from prior studies. This model turned out to be valid because the average CVR value obtained from expert group was 0.78. The integrative STEM education model based on the science inquiry process consisted of two perspectives of the content and inquiry process. The content can contain science, technology, engineering, and liberal arts/artistic topics that students can learn in a real world context/problem. Also, the inquiry process is a problem-solving process that contains design and construction and is based on the science inquiry. It could integrate the technological/engineering problem solving process and/or mathematical problem solving process. Students can improve their interest in STEM subjects by analyzing real world problems, designing possible solutions, and implementing the best design as well as acquire knowledge, inquiry methods, and skills systematically. In addition, the developed programs could be utilized in schools to enhance students` understanding of STEM disciplines and interest in mathematics and science. The programs could be used as a basis for fostering convergence literacy and cultivating integrated and design-based problemㆍsolving ability.

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          통합 STEM 교육에 대한 중등 교사의 인식과 요구

          이효녕 ( Hyo Nyong Lee ),손동일 ( Dong Il Son ),권혁수 ( Hyuk Soo Kwon ),박경숙 ( Kyung Suk Park ),한인기 ( In Ki Han ),정현일 ( Hyun Il Jung ),이성수 ( Seong Soo Lee ),오희진 ( Hee Jin Oh ),남정철 ( Jung Chul Nam ),오영재 ( Young 한국과학교육학회 2012 한국과학교육학회지 Vol.32 No.1

          Educational communities around the world have concentrated on integrative efforts among science, technology, engineering and mathematics (Science, Technology, Engineering, and Mathematics: STEM) subjects. Korea has focused on integrative education among STEAM (Science, Technology, Engineering, Arts, and Mathematics) school subjects to raise talented human resources in the fields of science and technology. The purpose of this study was to analyze secondary school science, technology, and mathematics teacher`s perceptions and needs toward integrated education and integrative STEM education. A total of 251 secondary school teachers from all areas of the country who have taught science, mathematics, and technology were surveyed by using a self-reported instrument. The findings were as follows: First, teachers have used little integrated education in their classes due to insufficient time in the actual preparation of the integrated education and the lack of expertise, teaching experience, and teaching learning materials for the integrated education, while they have positive thoughts about the need of integrated education. Second, they presented several needs to facilitate the integrated education: development of a variety of integrated programs, school administrative and financial support, and in-service teachers` training. Third, overall perception toward integrated STEM education was not sufficient, but most teachers perceived the need toward integrated STEM education due to students` development in their creativity, thinking skills, and adaptability. Fourth, they perceived that it was imperative to develop the various integrated STEM education programs, distribute the materials, and help STEM teachers` understanding toward integrated STEM education. Fifth, they perceived that the most relevant method to integrate STEM subjects was the problem solving approach. In addition, they appreciate that the integrated STEM education is highly efficient in not only developing integrated problem solving skills and STEM related literacy, but also in positively impacting the rise of talented human resources in the fields of science and technology. In order to increase the awareness of STEM-related secondary school teachers and vitalize the integrated STEM education, it is necessary to develop and spread a variety of programs, effective teaching and learning materials, and teachers` training programs.

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          고등학생들의 시스템 사고 향상을 위한 교육프로그램 개발 및 적용 -지구온난화를 중심으로-

          이효녕 ( Hyo Nyong Lee ),권용주 ( Yong Ju Kwon ),오희진 ( Hee Jin Oh ),이현동 ( Hyun Dong Lee ) 한국지구과학회 2011 韓國地球科學會誌 Vol.32 No.7

          이 연구에서는 고등학생들의 시스템 사고 향상을 위해 지구온난화 주제를 중심으로 교육프로그램을 개발하고 이를 학교 현장에 적용하여 학생들의 시스템 사고 향상 정도를 파악하였다. 현직 교사와 전문가들에게 타당성을 검증 받은 지구온난화 교육프로그램을 학생 27명에게 투입하였으며 시스템 사고 수준이 낮은 학생 3명과 수준이 높은 학생 3명, 총 6명의 학생을 연구대상으로 선정하고 활동 전 후로 단어 간 관계분석, 인과지도 그리기, 그림 그리기를 적용하여 시스템 사고 수준 변화 정도를 살펴보았다. 그 결과 시스템 사고 수준이 낮은 그룹은 활동 후 지구온난화에 대한 시스템 사고 정도가 향상된 모습을 보였으나 오 개념이 유지되는 특성을 보였다. 그리고 시스템 사고 수준이 높은 학생들은 자신들이 가지고 있었던 개념들은 활동 후 더 뚜렷해지고 체계적인 시스템 사고를 하고 있었다. 학생들에게 지구 시스템과 연결된 지식이나 지구 환경 개념을 학습하는 데 있어서 필요한 시스템 사고를 함양시키고 과학교육과정에 새로운 활력을 불어넣기 위해서는 이러한 교육프로그램들이 많이 개발되어야 하며 또한 실제 학교 현장에서 많이 활용할 수 있도록 개발된 자료들이 잘 보급될 수 있어야 할 것이다. The purposes of this study are: (1) to develop educational program designed to improve high school students` knowledge integration and their system thinking skills about global warming and (2) to identify the change of students` system thinking level. The developed program was implemented to twenty seven high school students, and six students grouped into three highs and three lows in their performance were selected to analyze their level of system thinking. The word association, casual map and drawing were used to measure and identify any significant change. As a result, the low level system thinking group improved their system thinking skills for global warming and the earth and sub-systems after the intervention. However, participants` misconception remained the same. And the high level systems thinking group showed more organize system thinking skills about a global warming topic. It is suggested that more educational programs be developed on various topics in order for high school students to improve their systems thinking skills as well as knowledge integration of earth systems and earth environment in school curriculum.

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          공학 계열 글쓰기 교육에 대한 인식 조사

          이효녕 ( Hyo Nyong Lee ),이상숙 ( Sang Sook Lee ),이성수 ( Seong Soo Lee ),김남석 ( Nam Seok Kim ),박경숙 ( Kyung Suk Park ),권혁수 ( Hyuk Soo Kwon ),임영구 ( Young Goo Im ) 경북대학교 중등교육연구소 2009 중등교육연구 Vol.57 No.1

          이 연구의 목적은 공학 계열 글쓰기 교육에 대한 인식을 조사하는 것이다. 전국의 5개 대학에 재학 중인 공학 계열 학부생과 대학원생 696명을 대상으로 공학 계열 글쓰기 교육의 현황과 필요성, 요구에 대한 설문 조사를 실시하였다. 설문지는 이공계 글쓰기와 관련된 국내외 연구논문과 대학교재를 수집 분석한 문헌 연구를 통해 개발하였으며, 설문 조사에서 도출된 자료는 SPSS 14.0 윈도우용 프로그램을 이용하여, 평균·표준편차·백분율 등의 기술적 통계 분석을 실시하였다. 공학 계열 전공자들의 의식조사에서 64.1%에 해당하는 대학생과 85.9%의 대학원생이 글쓰기 능력이 부족하여 학업에 어려움을 겪고 있는 것으로 나타났다. 이에 대한 이유를 묻는 질문에 대해 대부분의 응답자들이 체계적이지 못한 대학 글쓰기 교육과 이공계의 특성을 반영하지 못한 글쓰기 교육 때문이라고 대답했다. 세분화된 글쓰기 능력의 필요성의 순위를 묻는 질문에 대해서는, 응답자들이 인문, 사회 계열은 물론 자연 계열과도 차별화된 글쓰기 능력과 교육이 필요하다고 대답했다. 이는 공학 계열 글쓰기 교육이 수요자의 요구에 맞게 차별화, 세분화, 전문화될 필요가 있음을 증명한다고 하겠다. 이 조사 결과를 통해 현재 공학 계열을 위한 글쓰기 교육 과정에 대해 재고하는 계기가 마련되고, 공학 계열 특성에 맞는 글쓰기 교육 방법과 수업 모델 그리고 교재 개발 등의 후속 연구가 이루어지기를 기대한다. The purpose of this study was to investigate undergraduate and graduate students` perceptions about writing education for engineering track. A total of 696 students on engineering track at 5 universities participated in the survey and asked to response their perceived status, problems, and needs of writing education for engineering students. The results showed that 64.1% of engineering undergraduates and 85.9% of the graduate engineering students expressed that it was difficult to study their major due to lack of writing skills. The majority of the students responded that the major reasons were non-systematic writing education and not considering the characteristics of engineering. In relation to students` needs for writing education, they reported that the writing education for engineering track should be differentiated from humanities and social sciences tracks. The results also showed that writing education should be differentiated, specified, expertly for college engineering students. The results in this study have implications for future research. The follow-up research needs to be conducted on the curriculum of writing education for engineering students. More research should be conducted regarding engineering track-based writing education, instructional model, and developing teaching materials.

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          과학 탐구 과정 평가를 위한 루브릭 개발 및 적용

          이효녕 ( Hyo-nyong Lee ),이유정 ( Yu-jeong Lee ),이현동 ( Hyun-dong Lee ) 경북대학교 중등교육연구소 2017 중등교육연구 Vol.65 No.1

          이 연구의 목적은 중등학교 현장에서 학생들의 과학 탐구 과정 평가 능력을 평가하기 위한 루브릭을 개발하고 적용하는 것이다. 문헌 조사를 통해 루브릭에 포함될 주요 핵심 요소들을 정의하고 루브릭의 종류를 결정하였다. 루브릭을 개발하는 동안 연구 세미나를 통해 루브릭에 포함되는 요소들을 수정·보완하였다. 그리고 개발된 루브릭을 루브릭 검토 지침에 따라 과학교육 전문가 5인에게 내용 타당도 검증을 받았다. 내용 타당도 검증 결과는 0.80∼0.95의 CVI 값을 나타내었다. 개발된 루브릭의 현장 적용을 위하여 광역시 소재 S중학교 2학년 50명과 3학년 110명의 수행평가에 적용하여 3인의 교사가 루브릭을 활용하여 탐구 과정 평가를 실시하였다. 루브릭의 신뢰도 측정을 위하여 교사들의 채점 결과를 통해 채점자간의 신뢰도(PA)와 Kappa계수를 산출한 결과, 적합한 신뢰도 결과가 나왔다. 끝으로 평가에 참여한 학생들의 의견을 수렴하여 루브릭을 최종적으로 개발하였다. 이 연구에서 개발한 과학 탐구 과정 평가 루브릭은 학생들의 과학 탐구 수행과정을 타당하고 객관적으로 평가할 수 있으며 나아가 과정 중심의 수행평가 기준으로 활용할 수 있다. 개발된 루브릭은 탐구 과제의 특성(예, 시·공간의 변화와 관련된 탐구)에 따라 일부 수정을 통해 적용될 수 있다. 아울러 학생 개개인에 적합한 피드백을 통해 과학 탐구 과정에 대한 이해와 학습에 기여할 수 있을 것이다. The purpose of this study is to develop and apply a rubric to assess secondary students` scientific inquiry process. Based on reviewing literatures and previous studies, the criteria to assess science performance have been selected, the types of rubric have been determined, and the key elements have been defined. The developed rubric has been revised during three research seminars and its preliminary validity had been verified. The validity of the rubric was verified by five science education experts with a rubric review guidelines. The content validity index (CVI) was rated as high value of 0.80~0.95. The verified rubric was applied to evaluate fifty students in eighth grade and one hundred ten students in ninth grade. The ability and process of conducting experiments was evaluated by observing students, the assessment results with the rubric were produced by two teachers and the researcher. To verify the validity of the outcome, percent agreement (PA) between graders and Kappa coefficient were calculated and the validity appeared to be satisfactory. After reporting the assessment results and giving feedback based on each evaluation criterion, students` opinions on the assessment with the rubric were collected through a survey. Students` performance in science can be appropriately evaluated with the performance assessment rubric in science inquiry. The developed rubric could be slightly modified depending on the feature of scientific inquiry (e.g., change of time and/or space). In addition, it could help students to improve their scientific inquiry and process skills by giving feedback in detail.

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          공간능력의 차이에 따른 10학년 학생들의 판 운동 관련 개념에 대한 이해 분석

          이효녕 ( Hyo Nyong Lee ),조현준 ( Hyun Jun Cho ),박미란 ( Mi Ran Park ) 한국지구과학회 2012 韓國地球科學會誌 Vol.33 No.4

          이 연구의 목적은 10학년 학생들의 공간능력의 차이에 따라 판의 운동과 관련된 개념 이해가 어떻게 다른지 알아보는 데 있다. 이를 위하여 공간능력과 판의 운동 관련 개념 검사 도구를 선정·개발하였다. 공간능력 검사는 KTC에서 개발한 적성종합 검사지 20문항을 사용하였다. 또 다른 검사지는 판의 운동과 관련된 개념을 묻는 것으로 총 10문항으로 구성되었다. 검사지들은 광역시 소재 10학년 학생 118명에게 투입하여 상관관계를 분석하였고, 공간능력 검사점수를 통해 공간능력이 높은 집단과 낮은 집단으로 구분하여 두 집단 간의 판의 운동 관련 개념 이해 정도 차이를 분석하였다. 또한 공간능력 점수가 높은 학생 3명과 낮은 학생 3명을 표집하여 반구조화된 면담을 실시하였다. 연구결과는 다음과 같다. 첫째, 공간능력 점수와 판의 운동 개념 성취도의 상관관계를 분석한 결과, 상관계수 r=0.439 (p< .01)로 둘 사이에는 보통 수준의 상관관계가 있는 것으로 나타났다. 그리고 공간능력 검사 점수에 따라 상·하 두 집단으로 구분하여 두 집단 간의 판의 운동 관련 개념 성취도에 차이가 있는지를 알아보기 위해 t-검정을 실시한 결과, 두 집단 사이에 통계적으로 유의미한 차이가 있는 것으로 나타났다. 둘째, 공간능력 차이에 따른 판의 운동과 관련된 개념 이해를 조사하기 위해 공간능력 점수 상·하 두 집단에서 각각 3명씩 표집하여 면담을 실시하였다. 그 결과, 공간능력 점수에 관계없이 바르게 이해하고 있는 개념, 공간능력 점수에 관계없이 잘못 이해하고 있는 개념, 공간능력에 따라 이해정도가 다른 개념으로 나누어 볼 수 있었다. 면담 학생 대부분이 해구와 해령, 맨틀의 상승과 하강 지역, 발산·수렴 경계에 대해 알고 있었다. 해구와 해령의 단면 모습에 대해서는 대부분 학생이 오개념을 가지고 있었다. 이에 반해 판의 생성과 소멸과정, 판 경계에서 일어나는 지각변동, 해저확장에 관한 내용에 대해서는 공간능력 점수가 높은 학생들은 대부분 바르게 이해하고 있었고, 공간능력이 낮은 학생들은 많은 오개념이 있음이 확인되었다. The purpose of this study was to compare 10th grade students` understanding of concepts about the plates` motions depending on the different spatial ability. Based on previous studies and literature reviews, two instruments were selected and used in this study. The Spatial Perception Test developed in Korean Testing Center was applied to measure students` spatial ability. Another instrument for testing students` understandings of plates` motions consists of a total of 10 items. The instruments were distributed to 118 students who were 10th graders in metropolitan city. The results are as follows: First, a correlation coefficient between conceptual understanding of plates` motions and spatial ability was r=0.439 (p< .01). It indicates that conceptual plates` motions and spatial ability have a moderate relationship. The students were divided into two groups (high and low) by spatial ability. The independent t-test was performed and reveals that the statistically significant difference between high and low groups. On the other hand, the 6 students (3 higher spatial ability students and 3 lowers) were selected and interviewed individually to find the differences in their understanding of the concept of plates` motions. The findings from interviews indicate that most students recognized about concepts of trench and ocean ridge, a rise and drop of the mantle, and divergent and convergent boundaries. However, students had misconceptions about section of trench and ocean ridge. In addition, the students who had higher spatial ability knew the more proper concepts about the creation and extinction of plate, crustal movements, and bottom of the ocean extension, whereas the students who had the lower spatial ability had misconceptions.

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