초등학생의 증거에 기반한 과학적 설명의 수정 과정 고찰

임희준 ( Heejun Lim ) 한국초등과학교육학회 2015 초등과학교육 Vol.34 No.3

The purpose of this study was to explore the characteristics of elementary science gifted students` modification of scientific explanations based on evidences. For this study, sixteen 6th elementary students were participated. The subjects of this study were enrolled in the program for the science gifted. Students were asked to generate initial hypotheses before experiment, and to modify and revise their scientific explanations based on the experiments about water rising in burning candle(s). All the processes of small group discussion during the inquiry were audio-recorded. Students` modification of their scientific explanations were appeared in three types: 1) appropriate connections among evidences, reasoning, and claims, 2) disconnections among evidences, reasoning, and claims and/or use of inappropriate reasoning, 3) scientific explanations without their own understanding. Other problems that students encountered in the processes of modification of their explanations were also discussed.

디지털 교과서를 활용한 초등 과학 수업에 대한 비평적 접근

임희준 ( Heejun Lim ),오필석 ( Phil Seok Oh ) 경북대학교 과학교육연구소 2014 科學敎育硏究誌 Vol.38 No.2

The purpose of this study was to explore what a science lesson using a digital textbook looked like and what kinds of implications could be drawn from the lesson. The study qualitatively described a 4th grade science lesson in the unit of Earth and Moon, analyzed the structure of the lesson, and critically interpreted the meaning of it. It was revealed that the introduction of a digital science textbook did not bring about changes in the already patternized structure of elementary science instruction as well as in the manner of classroom interaction. The result was followed by discussion concerning the ways the use of a digital textbook could change elementary science instruction and enable new types of classroom interaction. It was suggested that negotiations should be reached about the nature of digital science textbooks and their developments and that the teacher`s own pedagogical roles in the science classroom should be improved.

오비탈과 원자 모형에 대한 과학 고등학교 학생들의 이해

임희준(Heejun Lim),장신호(Shinho Jang) 한국열린교육학회 2004 열린교육연구 Vol.12 No.2

본 연구에서는 과학 고등학교 학생들을 대상으로 오비탈 및 원자 모형에 대한 이해, 오비탈과 원자 모형 사이의 관계에 대한 이해, 그리고 오비탈 개념의 유용성에 대한 인식을 조사하였다. 조사 결과, 80% 정도의 학생들이 오비탈을 전자가 발견될 확률을 나타낸 함수 또는 공간 영역으로 적절하게 이해하고 있었다. 그러나 원자 모형에 대해서는 약 60% 정도의 학생들이 원자핵을 중심으로 한 공전 운동으로 원자핵 주변의 전자 운동을 이해하고 있었다. 또한, 대부분의 학생들이 오비탈에 대해서는 적절한 개념을 가지고 있음에도 불구하고 오비탈이 현대의 원자 모형을 설명하는 개념이라는 사실에 대해서는 65% 정도의 학생들만이 인식하고 있었으며, 이들 중에서도 많은 학생들이 보어 모형과 오비탈 모형이 혼재된 형태로 이해하고 있었다. 또한 오비탈 개념이 화학 결합 및 분자 구조 등의 이해와 밀접한 관련이 있음에도 불구하고, 30% 이상의 학생들이 오비탈 개념이 다른 화학 개념의 학습이나 이해에 전혀 도움이 되지 않았다고 응답하였으며, 특히 오비탈 개념 학습을 과학 지식의 발전과 연결지어 생각하는 학생은 거의 없었다. 본 연구의 결과는 교과서나 화학 수업에서 오비탈 개념이 다른 관련 개념과의 관련성 및 과학의 발전에서 지니는 의미 등을 토대로 지도될 필요가 있음을 시사한다. This study investigated science high school students' understanding of orbitals and the atomic model, and the relationship between them, and examined students' perceptions of usefulness of the orbitals concept. The results revealed that around 80% of the students understood orbitals as mathematical function of the probability distribution of electrons or areas that electrons could be found. However, around 60% of the students explained the atomic model as the electrons revolving around a nucleus. Although the majority of the students understood orbitals appropriately, only 65% of the students responded that the orbital model is the contemporary atomic model. The students recognized the atomic model as a hybrid model of Bohr's model and the orbital model. Despite the close connections among the orbital concept and other chemical concepts, such as chemical bonding, molecular structure, etc, over 30% of the students answered that the orbital concept was not helpful for learuing other chemistry concepts and understanding. Moreover, there were few students who appreciated learuing the orbital concept in relation to learuing of the nature of science/scientific knowledge. The results indicate that the orbital concept need to be taught on the basis of the relationships with other chemical concepts and the understanding of the nature of science.

과학 분야 사사 프로그램에 대한 학생 및 교수들의 인식조사

임희준(Heejun Lim) 한국영재학회 2004 영재교육연구 Vol.14 No.1

본 연구에서는 고등학교 영재 학생을 위한 미국의 한 과학 분야 사사 프로 그램을 통하여 학생들이 사사 프로그램에 참여한 이유, 학생들이 사사 프로 그램을 통하여 배운 점, 그리고 학생 프로젝트의 평가와 지도에 대한 교수들 의 인식을 조사하였다. 이 사사 프로그램은 여름방학 7주 동안에 걸쳐 단기적 이고 집중적으로 진행되는 프로그램이었으며, 연구를 위한 자료로는 학생들의 프로젝트 관련 산출물, 생활일지, 실험실 및 전체 토의 시간에 대한 참관 노 트, 학생 및 일부 지도 교수들에 대한 면담 자료 등이 사용되었다. 학생들이 프로 그램에 참여한 이유는 대학의 전문 과학자와의 연구 수행, 실제 과학 연구에 대한 이해, 진로 탐색 등 주로 과학 분야에 대한 관심과 내적 동기에 기반한 것이었다. 사사 프로그램에의 참여를 통하여 학생들이 배운 점은 실제 과학 연구의 본성, 과학 분야의 지식, 진로 확인 및 탐색 등으로 나타났다. 한 편, 학생 프로젝트에 대한 평가와 지도는 교수와 학생 사이의 지속적인 상호 작용과 인지적 도제 관계를 통하여 이루어졌다. This study investigated a 7-week summer science research apprenticeship program for gifted high school students in U.S. The purpose of the study was to examine the reasons why the high school student participated in the program, the students' perceptions on the benefits of the apprenticeship program, and to investigate mentors' perceptions on assessment and mentorship of the students' projects. For this study, laboratory works and group meetings were observed, students' journal and research products were analyzed, and interviews were administrated with student apprentices and some mentors. The result revealed that the main reasons of students' participation were to perform research with university professionals, to understand the scientific research, and to explore their college/career decisions. Students' participation was strongly associated with their internal motivation and interests. The students perceived the benefits of the apprenticeship program as providing them with the experience of the nature of real scientific research, of learning of scientific knowledge on the focus area, and wiser college/career decisions. Students' projects were assessed and guided through on-going interactions and cognitive apprenticeship between mentors and student apprentices.

저채산성 동폐기물의 습식 재활용 기술

임희준 ( Heejun Lim ),박영구 ( Young-goo Park ),김홍석 ( Hong-suk Kim ),박지윤 ( Ji-yoon Park ),손명진 ( Myungjin Son ),전유립 ( You-lip Jeon ) 한국폐기물자원순환학회(구 한국폐기물학회) 2018 한국폐기물자원순환학회 추계학술발표논문집 Vol.2018 No.-

전자산업의 발달로 인한 소재 및 부품 수요 증가로 이를 가공하는 공정에서 발생되는 부산폐기물의 양은 증가하고 있으며, 이 중 한정된 자원인 구리 등의 금속자원에 대한 재활용 방법에 대한 관심이 높아지고 있다. 구리는 전자 산업의 핵심 부품 중 하나로 이를 가공하는 과정에서 동을 함유한 슬러지, 폐염산, 폐질산 등의 액 ㆍ고상의 폐기물이 발생되는데, 이 중 구리의 농도가 낮거나 염산, 황산, 질산 등의 강한 무기산을 포함한 폐기물의 경우 낮은 채산성으로 인하여 재활용되지 못하고 처리 후 매립되고 있는 실정이다. 본 연구에서는 대형 설비가 필요한 건식 재활용 방법이 아닌 철강 산세과정에서 발생되는 폐염산을 이용한 고효율의 저비용 습식 재활용 방법을 적용하여 저채산성의 동폐기물로부터 구리를 회수하는 것을 목적으로 한다. 고상 동폐기물인 저품의 동슬러지로부터 구리를 회수하기 위한 방법으로 폐염산을 이용한 침출 및 철 치환반응을 통한 구리 습식재활용 기술을 이용하였다. 24% 구리 함량을 갖는 동슬러지를 대상으로 국내 A 철강회사에서 배출되는 폐염산(잔류 염산 농도 5%, Fe 농도 7.1%)을 사용하여 동슬러지로부터 구리를 침출하고, 철과 구리 금속의 이온화 경향을 이용한 금속 치환반응을 통해 동슬러지 침출액으로부터 구리 조금속을 회수하였다. 액상 동폐기물은 구리를 질산으로 세척한 세척 폐액(폐질산) 및 구리 전선 제조 시 발생하는 폐황산을 대상으로 가성소다(NaOH), 소석회(Ca(OH)2), 소다회(Na2CO3) 등을 이용하여 중화한 후, 발생한 슬러지를 고상폐기물 재활용방법에 따라 구리를 회수하였다. 저채산성의 동폐기물로부터 폐염산을 이용한 구리 회수 결과 순도 99.5% 이상의 구리 금속 분말을 얻을 수 있었으며, 회수율은 99.8%로 나타났다. 또한, 구리 회수 후 부산물로 발생한 염화제일철은 철 함량 13%, 아연, 납, 크롬, 카드뮴 등 중금속 함량 각각 14, 20, 22, 35 mg/kg로 나타났다. 재활용되지 못하고 처리 후 매립되는 동폐기물 대상으로 경제적인 방법으로 구리를 회수하고, 부산물을 재활용할 수 있는 친환경적인 습식 재활용 기술을 개발하였으며, 본 기술을 통해 회수된 구리는 99.5% 이상의 높은 순도 및 99.8% 이상의 높은 회수율을 나타내는 것으로 확인하였다. 사사: 이 연구는 한국산업기술진흥원(사업화연계기술개발사업), 중소벤처기업부(창업성장 기술개발사업)의 지원을 받아 수행된 결과임(과제번호 P0003792, S2530687).

지속가능발전목표(SDGs)에 대한 초등예비교사의 이해, 인식, 실천

임희준(Lim, Heejun),노석구(Noh, Sukgoo),송현순(Song, Hyunsoon),장인실(Chang, Insil),최일선(Choi, Ilsun) 에너지기후변화교육학회 2020 에너지기후변화교육 Vol.10 No.3

본 연구에서는 지속가능발전목표(SDGs)에 대한 초등예비교사의 이해, 인식, 실천에 대하여 살펴보았다. 연구 대상은 250명으로 구글 설문으로 자료를 수집하였다. 지속가능발전목표(SDGs)에 대한 이해를 조사한 결과, ‘빈곤층 감소와 사회안전망 강화’, ‘성평등 보장’을 지속가능발전목표(SDGs)라고 파악하지 못하는 학생들이 많았으며, 환경보존 관련 목표에 대한 이해가 높았다. 초등예비교사들의 전반적으로 지속가능발전목표에 대한 인식의 수준이 높았으며, ‘건강하고 안전한 물관리’, ‘건강하고 행복한 삶’에 대한 인식은 특히 높은 반면 경제성장 영역의 목표들에 대한 인식은 낮게 나타났다. 학년별로는 1∼2학년보다 3∼4학년의 인식 점수가 더 높아 지속가능발전목표(SDGs)에 대한 인식이 학년에 따라 더 강화되고 있음을 알 수 있었다. 지속가능발전목표(SDGs)의 실천과 관련해서는 ‘모두를 위한 양질의 교육’, ‘성평등 보장’에 대한 실천 의지가 특히 높은 것으로 나타났다. 인식과 실천 사이에 차이가 있었으며 전체적으로는 높은 인식에 비하여 실천 경험이나 실천 의지는 그에 비해 낮음을 알 수 있었다. 예비교사교육에서 지속가능발전목표(SDGs)의 다양한 측면에 대한 이해, 인식과 실천 사이의 격차를 줄이는 노력이 이루어질 필요가 있을 것이다. This study investigated preservice elementary teachers’understanding, perceptions, and practice on sustainable development goals (SDGs). The subject of this study were 250 preservice elementary teachers. The data was collected with Google survey. The results were as followings. In terms of understanding of SDGs, many preservice elementary teachers didn’t understand that ‘no poverty’ and gender equity’ are SDGs, while they highly understood the environment conservation related goals as SDGs. In terms of perceptions of SDGs, preservice elementary teachers’s perceptions were generally high. Especially their perceptions on ‘clean water and sanitation’ and ‘good health and well-being’ were high, while their perceptions on economic developmental related goals were low. Junior/seniors perceptions on SDGs were higher than those of freshman/sophomore. In terms of practice of SDGs, preservice elementary teachers’ practice or effort for practice on ‘quality education’ and ‘good health and well-being’ were high. There were significant difference between preservice elementary teachers’ perceptions and practice on SDGs. Educational implications for elementary teacher education for ESD were discussed.

초등학교 과학 협동학습에서 영재 학생과 일반 학생의 언어적 상호작용 비교

임숙영,여상인,임희준,Lim Suk-Young,Yeo Sang-Ihn,Lim Heejun 한국초등과학교육학회 2005 초등과학교육 Vol.24 No.5

In this study, the scientifically gifted students and the general students were compared in terms of the following components in cooperative teaming: whom they interacted with, to/from whom they gave/received help and why, and what kinds of the verbal interaction patterns they engaged in. The subjects were 4th graders. The data were collected through the investigation of the students' perception and videotaping of the small group interactions of each group. The results showed that the gifted students interacted with most students in their groups. They complemented each others' opinions and their discussion was enriched through their interactions. On the other hand, the interactions of the general students occurred mostly around a leader, and more teamed students explained the content to the less teamed students. Predominantly, the gifted students' most verbal behaviors were related with the teaming contents. Most frequent verbal behavior were a giving specific information and an explanation of their opinions. The general students, however, gave simple and short information, and more often they showed the management behaviors, such as encouraging participation and suggesting their directions.

TIMSS 2019의 4학년 과학 평가틀과 우리나라 과학 교육과정과의 관련성 비교

김현경(Kim Hyunkyung),임희준(Lim Heejun) 학습자중심교과교육학회 2019 학습자중심교과교육연구 Vol.19 No.21

본 연구에서는 대표적인 국제비교인 TIMSS 2019의 4학년 과학 평가틀과 우리나라 2009 및 2015 개정 과학과 교육과정 사이의 연계성을 분석하였다. TIMSS 2019의 4학년 과학 평가틀의 평가목표가 우리나라 과학과 교육과정에 포함되어 있지 않은 항목이 가장 많았던 영역은 생명과학 영역이었다. TIMSS 2019의 4학년 과학 평가목표 중에서 ‘척추동물과 무척추동물의 구분’, ‘살아남는 자손의 수를 늘리기 위한 다양한 전략’, ‘환경 상태에 대한 동물의 반응’, ‘부모로부터 물려받은 특징과 그렇지 않은 특징의 구별’은 우리나라 초등학교 과학과 교육과정에서 다루지 않고 있었으며, 중학교 교육과정에서도 전혀 다루고 있지 않는 내용들도 있었다. 물상 영역의 경우 TIMSS 2019 평가틀의 4학년 평가 목표 중에서 ‘힘과 운동’을 제외하고 우리나라 초등학교 및 중학교 교육과정에서 전혀 다루지 않는 것은 없었다. 지구과학 영역의 경우는 ‘날씨가 지리적 위치에 따라 달라짐’을 제외하고 우리나라 초등학교 및 중학교 교육과정에서 전혀 다루지 않는 것은 없었다. 물상과학 영역의 ‘힘과 운동’, 지구과학영역의 ‘날씨가 지리적 위치에 따라 달라짐’에 대한 내용은 초등학교에서는 다루지않고 중학교에서부터 다루고 있었다. 또한, 2015 개정 교육과정에서 통합 단원의 신설, 새로운 성취기준이 추가됨으로 인하여 이전 교육과정에서는 다루지 않았던 TIMSS 4학년 과학 평가틀의 일부 평가 목표가 우리나라 교육과정에도 포함되는 변화를 찾아볼 수 있었다. This study investigated the relationship between TIMSS 2019 science frameworks for 4th grade and Korea 2009 and 2015 revision science curriculum. It was biological science area that inconsistency between TIMSS 2019 science frameworks and Korea science curriculum was the most. The topics were not included in Korea science curriculum not only elementary level but also middle school level were ‘distinguish groups of animals with backbones from groups of animals without backbones’, ‘identify and describe different strategies that increase the number of offspring that survive’, how different animals respond to changes in environmental conditions’. In the case of the physical science, none of the 4th grade objectives of the TIMSS 2019 assessment framework is addressed in the Korean elementary and middle school curriculum except or force and exercise . In the case of the earth science, there is nothing that is not covered in the Korean elementary and middle school curriculum except for weather depends on geographical location . The subjects of strength and movement in the physical science field and weather depends on geographic location in the earth science field were not covered in elementary school but from middle school level. It was found that the consistency between TIMSS science objectives and 2015 revision science curriculum was increased as integrated chapters and some new objectives, which were not included in 2009 revision science curriculum, were added in recent science curriculum.

TIMSS 2019의 중학교 과학 평가틀과 우리나라의 과학 교육과정 비교 분석

김현경(Kim Hyun-Kyung),임희준(Lim Heejun) 학습자중심교과교육학회 2019 학습자중심교과교육연구 Vol.19 No.18

본 연구에서는 TIMSS 2019의 8학년 평가틀과 우리나라 2009 및 2015 과학과 교육과정을 비교하여 그 차이점을 분석하였다. 생명 영역에서 우리나라 교육과정과 TIMSS 2019 과학 평가 목표 사이의 차이가 가장 많았으며, 물리 영역에서는 TIMSS 2019 과학 평가 목표 중 우리나라 중학교 과학교육에서 다루지 않는 내용은없어 교육과정상 일치도는 가장 높았다. TIMSS 2019 평가틀의 8학년 생물 영역의 평가 목표 중에서 우리나라 중학교 교육과정에서 전혀 다루고 있지 않는 내용은 ‘생 물의 특성과 생명 활동’에서 인간과 기타 척추동물 간의 기관과 기관계 비교‧대조,생태계에서의 에너지 흐름과 개체군이나 생물 사이의 공생, 개체군의 크기에 영향을 주는 요인들, 그리고 건강 관련 목표들이었다. 화학 영역의 평가 목표 중에서 우리나라 중학교 교육과정에서 전혀 다루고 있지 않는 목표는 ‘원소 주기율표’, ‘물리적 성질과 화학적 성질의 구분’, ‘화학 반응 속도’, ‘화학 결합’ 등이다. 이들 내용들은 우리 나라에서는 모두 고등학교 과정에서 다루고 있는 내용이다. 지구과학 영역의 평가 목표 중에서는 지구의 자원과 관련된 내용이 주로 다루어지지 않고 있어 교육과정 개정 시 이들 내용에 대한 포함 여부와 정도에 대한 논의들이 필요할 것으로 생각된다. This study compared TIMSS 2019 science framework and Korean 2009 revised, and 2015 revised science curriculum for 8th grade. The content-domain that has mis-matching topics the most was biology. In physics domain, all the topics in TIMSS 2019 contained in Korean science curriculum. The biology topics that did not contained in Korean science curriculum were ‘comparison and contrast major organs and major organ systems in humans and other vertebrates’, ‘The flow of energy in ecosystems’, Interdependence of populations of organisms in an ecosystem’, ‘Factors affecting population size in an ecosystem’, and health related topics. In chemistry domain, the topics of ‘The periodic table of elements’, ‘Physical and chemical properties of matter’, ‘ rate of reaction’, and ‘chemical bonds’ were not included in Korean middle school science curriculum. In earth science domain, the topics of ‘Earth’s resources, their use, and conservation’ were not mostly included in middle school science curriculum. Considering the significance of the frameworks for international analysis, these un-matching topics are needed to be discussed for next curriculum revision.

초등 과학수업에서 학생들이 구성한 비주얼 씽킹의 유형 및 수업 효과

홍민혜 ( Hong Minhae ),임희준 ( Lim Heejun ) 한국초등과학교육학회 2021 초등과학교육 Vol.40 No.1

Based on the importance of visual representation for scientific understanding, this study applied visual thinking in elementary science classes. This study analyzed elementary students’ visual thinking and investigated the instructional influences. Students’ perceptions on the class applying visual thinking were also investigated. The subject were 38 fourth grade students, 18 in experimental group and 20 in control group. For the unit of ‘Shadow and mirror’, on-line and off-line blended classes were applied in both group because of COVID-19. The experimental group student were asked to construct their own visual thinking, while the control group students used traditional workbook. The results were as follows. First, students’ visual thinking can be classified into three different types, which are ‘activity recall type’, ‘result summary type’, and ‘core concept representation type’ based on what they represent rather than how they represent. Second, applying visual thinking in science class showed significant effects on science academic achievement, science related attitude, and creative academic efficacy. Third, students’ perceptions on applying visual thinking in science classes were very positive. Students perceived visual thinking activities were interesting and helpful for understanding science. Educational implications of applying visual thinking in elementary science classes were discussed.