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.

학교과학교육에서의 논증활동 활용에 대한 교사들의 인식

이효녕 ( Hyo Nyong Lee ),조현준 ( Hyun Jun Cho ),손정주 ( Jung Joo Sohn ) 한국과학교육학회 2009 한국과학교육학회지 Vol.29 No.6

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.

두 천문학자 집단의 논증과정 분석

이효녕 ( Hyo Nyong Lee ),조현준 ( Hyun Jun Cho ) 한국과학교육학회 2010 한국과학교육학회지 Vol.30 No.4

지구환경문제에 대한 고등학생들의 인식

이효녕 ( Hyo Nyong Lee ) 경북대학교 중등교육연구소 2008 중등교육연구 Vol.56 No.1

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.

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.

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.

가설 생성 과정에서 의문 상황과 관련된 개념의 인지가 사전 지식의 인지에 미치는 효과

이창협 ( Chang Hyup Lee ),이효녕 ( Hyo Nyong Lee ) 경북대학교 중등교육연구소 2011 중등교육연구 Vol.59 No.1

이 연구의 목적은 의문 상황과 관련된 과학적 개념의 인지가 사전 지식의 인지에 미치는 효과와 ``개념 인지 단계``의 적용이 과학적 개념과 사전 지식의 인지에 미치는 효과를 분석하는 것이다. 이 연구의 대상은 광역시 소재 중학생 68명이다. 첫 번째 단계에서는 학생들이 과학적 상황의 의문과 일상적 상황의 의문에서 사전 지식을 인지하는 능력이 같은지를 확인하고, 의문 상황과 관련된 과학 개념의 인지가 사전 지식의 인지에 미치는 효과를 알아보았다. 두 번째 단계에서는 실험 집단은 ``개념 인지 단계``를 지도하고 통제 집단은 지도하지 않은 후, 일상적 상황의 의문으로 이루어진 두 번째 검사지를 사용하여 두 집단의 의문 상황에 대한 과학적 개념과 사전 지식을 인지하는 능력의 차이를 확인하였다. 첫 번째 단계의 연구 결과로 대부분의 의문에서 일상적 상황의 의문보다는 과학적 상황의 의문에서 사전 지식을 잘 인지하였고, 학생들이 과학 개념을 인지하는 경우가 과학 개념을 인지하지 못하는 경우보다 사전 지식을 더 잘 인지하였다. 두 번째 단계의 연구 결과로는 ``개념 인지 단계``를 지도한 실험 집단이 의문 상황에 대한 과학적 개념과 사전 지식을 더 잘 인지하였다. 이 연구는 학습자들이 선행 학습된 지식의 인지에 어려움을 겪을 때는 관련된 개념들을 먼저 인지하는 학습 습관을 가질 수 있도록 지도할 필요가 있음을 시사한다. The purposes of this study were to analyze the effects of the recognition of scientific concepts on the prior knowledge recognition and to analyze the effects of teaching the concept recognition steps on the recognition of a scientific concept and prior knowledge. The subjects consisted of 68 middle schoolers. The first investigation was designed to identify that the students` ability of recognizing prior knowledge in questions on everyday context is identical to in those on scientific context. and to explore how their recognition of a scientific concept in question situations influences the prior knowledge recognition. As a second step, the experimental group taught concept recognition steps and the control group not taught them. Afterwards, the differences in the two groups` ability to recognize the concept and prior knowledge in the question situations were confirmed by the second inspection composed of the questions on everyday context. The results of first investigation revealed that The pre-existing scientific knowledge is recognized correctly in the questions on scientific context than on everyday context in most of questions and the students who can recognize a scientific concept identify more scientific prior knowledge than those who cannot recognize it. The results of second investigation revealed that the experimental group taught the concept recognition steps recognizes more scientific concept and more accurately recognizes prior knowledge on the question situation. This investigation suggests that teachers need to help learners develop their learning strategies that they learn relative concepts first when they are conflicted with their prior knowledge.

생태계에 대한 학습발달과정의 개발과 평가

여채영 ( Chae Yeong Yeo ),이효녕 ( Hyo Nyong Lee ) 한국과학교육학회 2016 한국과학교육학회지 Vol.36 No.1

미국과 유럽의 여러 국가에서 과학의 학문 내 핵심 개념을 중심으로 과학 교육과정을 재구성하려는 노력이 시도되고 있으며 그 중 대표적인 변화가 학습발달과정을 이용한 교육과정을 설계하는 것이다. 학습발달과정은 과학의 핵심 개념과 과학적 활동과정을 논리적이며 단계적으로 정교하게 기술한 틀로서 학생이 학습하는 동안 연속적이며 체계적으로 확립되어 가는 이해의 과정을 설명한다. 미국의 차세대과학기준(NGSS)에서 제시한 생명과학 핵심 개념 중 하나인 생태계에 관하여 학습발달과정을 개발하고 개발된 학습발달과정을 평가하고자 하였다. 이를 위해 학습발달과정에 대한 문헌 연구를 통해 개발절차를 Development, Assessment, Analysis, Amendment의 네 단계로 설정하고 순차적이며 반복적인 과정을 통해 생태계에 관한 학습발달과정을 개발하였다. 그리고 개발된 학습발달과정의 분석 결과 학습발달과정에 기반을 둔 평가는 학생의 능력을 파악하는데 신뢰할 수있는 정보를 제공한다는 결론을 도출하였다. 이를 통해 학습발달과정의 개발 과정에 효과적인 방법으로 핵심 성취기준을 이용한 Framework의 개발, OMC 문항 형식과 Rasch 모델을 이용한 평가와 분석 과정을 제안한다. 또한 경험적으로 검증된 학습발달과정을 이용하여 교육 내용, 교육 방법, 교육 평가가 연계된 교육과정 강화 방안을 제안한다. 국내 학습발달과정에 대한 연구가 부족한 시점에 이 연구를 통해 제안된 학습발달과정 개발 절차를 활용하여 학습발달과정의 개발에 수월성을 제공하고, 개발된 학습발달과정의 적용으로 교육과정의 표준과 방향을 제시할 수 있을 것이다. There have been much efforts to reconstruct the science curriculum focusing on Disciplinary Core Ideas(DCI) in many countries such as America and Europe, the most practical effort has been to design a curriculum with learning progressions(LPs). LPs describe stepwise how students can systematically move toward the understanding of more sophisticated ideas or scientific activities and explain in succession the process of understanding the ideas while the students learn. In this study, a LP for ecosystems has been developed, and the developed LP is then evaluated accordingly. The Ecosystem is one of the DCI of the life science in Next Generation Science Standards(NGSS). The development process of the LP was set at step 4(Development, Assessment, Analysis, and Amendment), and developed through an iterative process of sequences. As a result of analyzing the developed LP, an assessment based on the LP provides reliable information to identifying student ability. This study proposes the development process of the LP and its methodological aspects to use Core Achievement Standards, Ordered Multiple-Choice items and the Rasch model. In addition, using the empirically proven LP suggests a way of strengthening curriculum linked to educational content, teaching methods and assessment. Utilizing the proposed development process in this study will be to present the standard into the direction of becoming part of the curriculum. Currently, the state of domestic research for the LP is still lacking. This study determined the development process of the LP and the need to conduct future research on the LPs.