pH 역설: 수소 이온 농도를 이용하여 정의한 pH의 내재적 한계와 이에 대한 예비과학교사의 이해

장원형,백두현,홍훈기 한국현장과학교육학회 2023 현장과학교육 Vol.17 No.2

In this study, an activity of ‘Making pH 2.0 Hydrochloric Acid Solution’ was conducted to reflect on the inherent limitations in the simplified knowledge of defining the acidity of a solution as and to investigate the understanding of preliminary science teachers. Since the current definition of pH is based on hydrogen ion concentration, a paradoxical situation may occur contrary to the theory where the activity increases as the concentration of the aqueous solution decreases. It also differs from the pH value calculated by students because the pH meter, a device used to quantitatively measure pH at school sites, measures the potential value of an aqueous solution rather than the concentration of hydrogen ions. We showed that preliminary science teachers understood the inherent limitations of , but accepted that it could be useful in calculating pH. However, some preliminary science teachers showed their excessive confidence in the value of the pH meter.

텍스트 분석에 기초한 영재교육원 관련 연구의 동향과 전망

장원형,민소원,홍훈기 한국과학영재교육학회 2019 과학영재교육 Vol.11 No.3

With education institute for gifted striving for qualitative growth along with quantitative growth, research on various subjects has been conducted for education institute for gifted. In this study, the research literature related to education institute for gifted was analyzed using category analysis and text analysis to identify trends in research and propose future tasks for education institute for gifted. The results of the study showed that since most of the studies were based on quantitative or literary analysis, the direction of the management of the education institute for gifted and program improvement should be sought based on qualitative research on each student, and that there was a lack of research related to students' search for the giftedness, selection methods and career choice. It also showed a deep link to the results of drawing six topics based on topic modeling through Latent Dirichlet Allocation, and then scheming the text network with topic-configured words. In particular, network analysis showed that education institute for gifted were trying to organize the science field to suit the characteristics and abilities of gifted students, and in this connection, researchers suggested suggestions for practical improvement. 영재교육원들이 양적 성장과 더불어 질적 성장을 위해 진력하고 있는 상황에서 영재교육원을 대상으로 다양한 주제의 연구들이 수행되어왔다. 이에 본 연구에서는 범주 분석과 텍스트 분석을 활용해 영재교육원 관련 연구 문헌을 분석하여 영재교육원에 대한 연구 동향을 파악하고 향후 과제를 전망하고자 하였다. 연구 결과, 대부분의 연구가 양적 연구나 문헌 분석을 바탕으로 이루어졌기에 학생 개개인에 대한 질적 연구를 바탕으로 영재교육원 운영과 프로그램 개선의 방향성을 모색해야 할 것으로 판단되었으며, 학생의 영재성 탐색과 선발 방안, 그리고 진로 선택 제시와 관련한 연구가 부족한 것으로 나타났다. 이는 잠재 디리클레 할당을 통한 토픽 모델링을 기반으로 6개의 주제를 도출한 후, 주제 구성 단어들로 텍스트 네트워크를 도식화한 결과와도 깊은 연관성을 보여주었다. 결론적으로 영재교육원들이 교육하고자 하는 과학 분야를 영재들의 특성과 능력에 맞추어 구성하고자 노력하는 모습이 나타났으며, 이와 관련하여 실질적 개선을 위한 제언점을 제시하였다.

디지털 게임 기반 학습을 통한 정신전력교육 방안 개발 및 적용 - ‘마인크래프트’를 이용한 옹진반도 전투 상황 재현을 중심으로 -

장원형 국방정신전력원 2022 정신전력연구 Vol.- No.68

The purpose of this study is to study digital game-based learning, a spiritual & mental force education method suitable for the new generation of soldiers, develop a spiritual & mental force education method through digital game-based learning, apply it to soldiers, and investigate learner satisfaction. To this end, this study investigated the changes in the concept of spiritual & mental force by era, and argued that the concept of spiritual & mental force, which had been focused on a uniform and military discipline in the past, should be subdivided into a strong view of state, solid security, and strong military spirit. Accordingly, as a result of analyzing the recently published literature on spiritual & mental force education plans, it was confirmed that spiritual & mental force education plans based on a mobile game and VR should study considering the characteristics of the new generation of soldiers. Based on the results of this analysis, this study proposed a plan for spiritual & mental force education through commercial digital game-based learning and to verify the effectiveness of spiritual & mental force education through digital game-based learning, one class of learning was produced and applied to active military soldiers of various affiliates and classes. As a result of a survey of soldiers applying to learn, it found that more than “yes” on average derived in all areas of interest, immersion, knowledge, function, and participation, and additional free-description response analysis showed that soldiers were satisfied with the spiritual & mental force education proposed in this study. However, the weaknesses of game-based learning, such as a decrease in the meaning of spiritual & mental force education and a phenomenon of immersing in the game itself rather than the content of education, remain complementary tasks. 본 연구의 목적은 신세대 장병에게 적합한 정신전력교육 방안인 디지털 게임 기반 학습에 대하여 연구하고, 디지털 게임 기반 학습을 통한 정신전력교육 방안을 개발하여 장병들에게 적용한 뒤 학습자 만족도를 조사하는 것이다. 이를 위하여 본 연구에서는 정신전력 개념의 시대별 변천을 조사하였다. 조사 결과 과거에는 상명하복, 군기 등에 초점이 맞추어져 있던 정신전력의 개념이 최근에는 투철한 국가관·확고한 안보관·강인한 군인정신으로 세분화되어 장병들의 정서함양, 교양증진 및 문화예술 역량의 강화를 강조한다는 것을 토대로 정신전력교육의 방법 역시 달라진 정신전력의 개념에 맞추어 변화하여야 함을 주장하였다. 이에 최근 발표된 정신전력교육 방안 문헌을 분석한 결과 공통적으로 신세대 장병들의 특성을 고려하여 게임·모바일·VR 등을 소재로 한 정신전력교육 방안이 연구되어야 함을 주장한다는 것을 확인하였다. 이러한 분석 결과를 토대로 본 연구에서는 상업용 디지털 게임 기반 학습을 통한 정신전력교육의 방안을 제시하였으며, 디지털 게임 기반 학습을 통한 정신전력교육의 효과를 검증하기 위하여 인기 게임 ‘마인크래프트’를 이용한 학습 1개 차시를 제작하고 이를 다양한 소속·계급의 현역군 장병들에게 적용하였다. 학습 적용 장병들을 대상으로 설문조사를 실시한 결과 흥미·몰입, 지식·기능, 참여의 전 영역에서 평균 ‘그렇다’ 이상의 응답이 도출되어 긍정적인 효과가 나타났음을 알 수 있었으며, 추가로 자유 서술 응답 분석 결과 ‘흥미롭다’, ‘재미있다’와 같은 응답이 도출되어 학습에 참여한 장병들이 본 연구에서 제안한 정신전력교육에 만족하였음을 알 수 있었다. 다만 정신전력교육의 무게감 하락, 교육 내용보다 게임 자체에 몰입하게 되는 현상 등 게임 기반 학습이 가지는 약점은 보완해야 할 과제로 남았다.

전국과학전람회 출품작 분석을 통한 과학과 교육과정과 학생 과학탐구활동 간의 연계성 고찰

장원형,이경건,민소원,홍훈기 한국현장과학교육학회 2019 현장과학교육 Vol.13 No.2

In this study, we analyzed the entries of high school students in the chemistry section of the National Science Fair as an example of their representative scientific inquiry activities to confirm the connectivity between the planned National Curriculum (NC) and the student scientific inquiry activity, which is an example of the implementation of the curriculum. The research motivation and subject of the entries, the detailed study area, and the connectivity of the NC were selected as the analysis domain. And two researchers who majored in chemistry classified the entries for the analysis. As a result, the distribution of the academic area in the content element of the NC was similar to that of the students’entries, indicating that the content of the NC affects students' selection of research area and subject. This result shows that the percentage value of research subjects derived from the content of the NC and having strong connectivity to the NC is 11.9 and 64.7, respectively. Accordingly, two suggestions were proposed to strengthen the connectivity between the National Science Curriculum and students' scientific inquiry activities when planning the NC. 본 연구에서는 문서로서 계획된 과학과 국가교육과정과 그 교육과정의 실행 사례인 학생 과학탐구활동 간의 연계성을 확인하기 위해 대표적인 과학탐구활동의 예시로서 전국과학전람회 화학 부문 고등부 출품작을 분석하였다. 분석 영역으로 작품의 연구동기 및 연구대상, 세부 학문영역, 교육과정 연계성을 설정하였으며 화학을 전공한 연구자 2인이 작품을 분류하였다. 분석 결과 교육과정 내용 요소의 학문영역 분포가 출품작의 학문영역 분포와 유사한 것으로 나타나 교육과정의 교과 내용이 학생들의 연구분야 및 연구주제 선정에 영향을 미친다는 것을 알 수 있었으며, 교육과정 내용으로부터 연구주제를 직접적으로 도출한 경우는 11.9%, 교육과정과 강한 연계성을 가진 경우는 64.7%로 나타났다. 이에 따라 국가교육과정을 계획하는 데에 있어서 과학과 교육과정과 학생 과학탐구활동 간의 연계성을 강화하기 위해 두 가지 사항을 제언하였다.

과학영재교육원의 영재교육대상자 선발 과정에서 추천서의 유의미성 분석

장원형,홍훈기,이경건 한국영재학회 2022 영재교육연구 Vol.32 No.1

본 연구에서는 과학영재교육원의 영재교육대상자 선발에 있어서 추천서가 유의미한 영향을 미치는지 분석하였다. 이를 위하여 A 과학영재교육원에 제출된 추천서 168편에 대하여 합격 여부에 따른 내용상의 차이를 추천서에 포함된 주제어를 중심으로 분석하고, 추천서에서 나타날 수 있는 다양한 요소에 대한 로지스틱 회귀분석을 실시하였다. 연구 결과 합격한 학생들의 추천서에는 ‘활동’, ‘탐구’, ‘발표’, ‘연구’ 등 과학적 탐구 능력과 관련된 주제어가 상대적으로 많이 출현한 반면 ‘열정’, ‘흥미’, ‘태도’, ‘성실’ 등 정의적 영역과 관련된 주제어의 경우 합격한 학생들의 추천서와 불합격한 학생들의 추천서에서 비슷한 빈도로 출현하였다. 이러한 경향에 대한 통계적 유의미성을 확인한 결과, 과학적 탐구 능력과 관련된 서술은 합격 여부에 있어 통계적으로 유의미한 영향을 미치는 것으로 나타났으며, 정의적 영역과 관련된 주제어의 서술은 합격 여부에 유의미한 영향을 미치지 않는 것으로 나타났다. 이 밖에도 합격한 학생들의 추천서에는 리더십 및 교우관계에 관한 긍정적인 내용이 다수 서술되었으며 불합격한 학생들의 추천서에는 ‘모습’, ‘생각’과 같이 피상적 표현이 다수 서술되었음을 확인하였다. In this study, there was analysis on whether recommendation letters significantly affected the selection process of gifted education subjects at a science education institute for gifted. To this end, 168 letters submitted to “A” science education institute for gifted were examined, focusing on specific keywords. Logistic regression analysis was conducted based on several factors. As a result, it was found that relatively many words related to scientific inquiry ability such as 'activity', 'inquiry', 'presentation', and 'research' appeared in the recommendation letters of students who passed the institute, which had a statistically significant effect on whetherthey passed. On the other hand, in the case of keywords related to affective areas such as 'passion', 'interest', 'attitude', and 'sincerity', these words appeared at similar frequencies in recommendations of students who both passed and failed. However, the description of subjects related to the affective area did not significantly affect students’ acceptances. In addition, it was confirmed that comments about leadership and friendship were described in the recommendation letters of students who passed, and superficial expressions like 'look' and 'thought' were used in the letters of those who failed.

PDMS 코팅을 통한 지르코늄 기반 금속유기골격체의 고습 환경에서 DIMP 흡착 성능 지속성 개선

장원형,정상조 한국공업화학회 2022 공업화학 Vol.33 No.3

UiO-66과 같은 지르코늄 기반 금속유기골격체(Zr-MOFs)는 비표면적이 넓고 선택적 흡착 능력이 뛰어나 전장환경에서화학작용제 방호 물질로써 주목받고 있다. 하지만 대부분의 금속유기골격체는 약한 금속-유기 리간드 결합과 공극의존재로 인하여 대기 중에 노출 시 물 분자와의 반응으로 선택적 흡착 성능이 저하되는 문제점이 있다. 이에 본 연구에서는 대표적인 소수성 고분자 물질인 폴리디메틸실록산(PDMS)을 지르코늄 기반 금속유기골격체인 UiO-66 표면에 코팅하였고, 전장환경에서 적용 가능성을 평가하기 위해 고습 환경에서 diisopropyl methylphosphonate (DIMP)와 같은 유사 화학작용제의 흡착 성능 지속성을 코팅 전과 비교하였다. PDMS를 코팅한 UiO-66의 표면 구조와 유기 작용기 분포를 분석한 결과 실리콘이 고르게 도포된 것을 확인하였으며, 접촉각을 측정한 결과 PDMS를 코팅한 UiO-66에서 30° 이상 접촉각이 증가하여 소수성이 증대한 것을 확인하였다. 또한 UiO-66과 PDMS를 코팅한 UiO-66을 흡착제로 사용하여 고습 환경에서 유사 화학작용제인 DIMP의 흡착 성능 지속성을 확인한 결과 PDMS를 코팅한 UiO-66가 기존의UiO-66에 비하여 높은 DIMP 흡착 성능 지속성을 나타내는 것을 알 수 있었다.

코로나바이러스감염증-19 대유행에 따른 대학교 비대면 실험수업 운영에 관한 사례연구

장원형,최민지,홍훈기 학습자중심교과교육학회 2020 학습자중심교과교육연구 Vol.20 No.17

본 연구의 목적은 코로나바이러스감염증-19의 대유행에 따라 대학교에서 비대면 실험수업을 운영하면서 학생들을 지도했던 경험을 고찰함으로써 일선 학교에서 실험수업을 운영하는 교사들에게 비대면 실험수업 운영의 관점을 제공하고자 하는 것이다. 이를 위하여 본 연구에서는 코로나19 대유행에 따른 비대면 실험수업 운영 경험에 관하여 자전적 사례 형태로 탐구하였다. 비대면 실험수업 운영 결과 연구자는 멀티미디어 학습 설계원리를 적용한 실험 영상과 학습 보조 자료를 학습자들에게 제공하였으며, 온라인 소통수단을 사용하여 학습자들과 의견을 주고받고 학습자들이 작성한 실험보고서에 대하여 피드백을 실시하여 직접적인 지도가 불가능한 점을 보완하고자 하였다. 또한 비대면 실험수업 운영에 대한 논의 결과 비대면 실험수업 방식은 대면 실험수업에 비하여 학습 효과가 다소 떨어짐을 알 수 있었으며, 학습 자료를 제작하거나 제공하는 과정에 있어서 다양한 어려움이 따르는 것을 알 수 있었다. The purpose of this study is to provide the perspective of non-face-to-face experimental classes to teachers who manage science experiment classes in school by exploring experiences of teaching students while managing non-face-to-face experiments class at university in accordance with the pandemic of COVID-19. To this end, this study explored the experience of operating non-face-to-face experimental classes in the form of autobiographical case study in accordance with the COVID-19 pandemic. As a result, researcher provided the students with experimental video and learning aids that applied the principles of multimedia learning design, and conducted feedback on the experimental report prepared by students who exchanged opinions with students using online communication means to supplement the fact that direct guidance was not possible. Next, the discussion on the operation of non-face-to-face experimental classes showed that the non-face-to-face experimental classes had a somewhat lower learning effect compared to face-to-face experimental classes, and various difficulties were encountered in the process of producing or providing learning materials.

「현장과학교육」 학술지 연구논문 및 교육자료의 동향 분석

장원형,이경건,최민지,안태수,문선영,홍훈기 한국현장과학교육학회 2023 현장과학교육 Vol.17 No.1

본 연구에서는 최근 가파른 변화를 맞이한 학교 과학교육 환경에서 학계의 역할을 확인하고, 향후 현장과학교육 연구가 나아가야 할 방향을 제시하고자 학교현장의 과학교육을 주제로 하는 「현장과학교육」 학술지의 연구 동향을 분석하였다. 이를 위해 지난 15년간 「현장과학교육」에 게재된 연구논문 324건 및 교육자료 23건을 대상으로 주제어 빈도 분석 및 분석 틀을 활용한 질적 분석을 수행하였다. 연구 결과 ‘탐구 및 실험’, ‘장치·프로그램 개발 및 적용’ 관련 주제의 연구가 많이 이루어진 것을 알 수 있었으며, 타 학술지에 비해 초·중등학교 소속의 교사들이 논문을 게재한 경우가 많은 것을 알 수 있었다. 하지만 시기별로 연구방법 및 연구주제의 변화가 큰 것으로 나타났으며, 지구과학 교과 및 초등학교급 대상 연구는 다른 항목에 비해 양적으로 부족한 것으로 나타났다.

‘이방인’의 시선으로 바라본 과학교육 - 교직이수를 위하여 대학원에 입학한 예비과학교사들의 자전적 내러티브 탐구 -

장원형,유인성,민소원,정명현,홍훈기 한국현장과학교육학회 2020 현장과학교육 Vol.14 No.2

In this study, the experiences of four pre-service teachers who majored in chemistry and entered graduate school in order to complete the course of teaching were reviewed in an autobiographical narratives to talk about science education from the perspective of the ‘stranger’ of science education, and to see how each life style has changed through science education. To this end, narratives were compiled and analyzed from an academic point of view, including the process of the researchers studying science education, the difficulties they felt in it, and the emotions and regrets they received in the academic world of science education. They also looked at how their lives changed, focusing on what their experience in science education left behind. The study found that: First, unlike the academic community's negative assessment of the motivation of non-education department students' choice of teaching and their perception of the teaching process, researchers expressed a will toward being teachers. From this point of view, it can be seen that the views of the members of the educational sector are different from those of non-education department students. Second, we found two factors as academic identity of science education: ‘the central role in the process of convergence and engagement of learning’ and ‘people-centered learning’. They could be used as an important basis for solidifying the academic status of science education. Third, we found that there are many difficulties in the process of completing a course in teaching. Although problems related to completing a course in teaching for non-education department students have been pointed out in the preceding study, this study found that additional problems occurred in the process of applying for teaching courses, or in recognition of grades. Fourth, based on the results of the narratives, researchers found that a variety of contents related to the impact of their experience in science education are extracted from looking themselves in the process of reliving. 본 연구에서는 화학을 전공하고 교직과정 이수를 위하여 과학교육과 대학원에 입학한 예비과학교사 4명의 경험을 자전적 내러티브 탐구 방법으로 살펴봄으로써 비사범계 대학원생이자 과학교육의‘이방인’의 시선에서 과학교육을 이야기하고, 과학교육을 통하여 각자의 삶의 양식이 어떻게 변화하였는지 살펴보고자 하였다. 이를 위하여 연구자들이 과학교육을 공부하게 된 과정과 인식의 변화, 그 속에서 느끼는 어려움, 그리고 과학교육의 학문세계 속에서 받은 감명과 유감 등 각자가 살아온 경험에 대하여 이야기한 내러티브를 정리하고, 이야기들을 탐구하여 학술적인 관점에서 분석하였다. 또한 과학교육의 경험이 연구자들에게 남긴 것을 중심으로 각자의 삶이 어떻게 바뀌어 나가게 되었는지 고찰하였다. 연구 결과 다음과 같은 사실을 알 수 있었다. 첫째, 그간 학계에서 비사범계 학생들의 교직선택 동기 및 교직과정에 대한 인식을 부정적으로 평가한 것과 달리 연구자들은 교직에 대한 의지를 나타내었다. 이를 통해 사범계 구성원의 시각에서 이방인을 바라보는 것과 비사범계 학생이 스스로를 바라보는 것이 다를 수 있음을 알 수 있다. 둘째, 과학교육의 학문 정체성으로써 ‘학문의 융합과 통섭 과정에서 중심적인 역할을 담당’과 ‘사람 중심의 학문’이라는 두 가지 요소를 발견하였다. 이들은 과학교육의 학문적 지위를 견고히 하는 데에 있어서 중요한 근거로 사용될 수 있을 것이다. 셋째, 교직이수 과정에 있어서 내용상․행정상에 여러 어려움이 따르는 것을 알 수 있었다. 그간 교직이수와 관련된 문제는 선행연구에서 지적된 바 있으나, 본 연구를 통하여 비사범계 대학원생의 교직이수의 경우 교직이수 신청 과정, 혹은 학점 인정 등에 있어서 특히 추가적인 문제가 발생하는 것을 알 수 있었다. 넷째, 내러티브 탐구 결과에 따라 연구자들 스스로 다시 살아가는 과정을 살펴본 결과 과학교육의 경험이 연구자들에게 미친 영향과 관련한 다양한 내용이 도출됨을 알 수 있었다.

비교직 분야의 진로를 희망하는 과학교육과 학생들에 대한 연구

장원형(Wonhyeong Jang),홍훈기(Hun-Gi Hong) 학습자중심교과교육학회 2020 학습자중심교과교육연구 Vol.20 No.24

본 연구에서는 많은 수의 사범대학 학생들이 비교직 분야의 진로를 고려하는 현상에 대한 원인을 분석하고, 그에 대한 시사점을 도출하고자 하였다. 이에 본 연구에서는 사범대학 과학교육과 학생들의 진학 및 진로 계획을 양적으로 조사함과 동시에 ‘비교직 분야로의 진로 희망’이라는 현상에 집중하여 그 안에 내포된 본질적인 의미에 대한 실증적인 탐구를 도모하고자 연구 대상 학생들의 진학 및 진로 계획을 조사함과 동시에 설문에 참여한 학생들 중 일부 학생들을 대상으로 질적 사례연구를 실시하는 혼합 연구방법을 이용하였다. 연구 결과, 학생들은 대학교 입학 당시에는 교사가 되고자 하는 생각이 어느 정도 있었으나, 사범대학에 재학하면서 교사에 대한 생각이 사라진 것으로 보였다. 이러한 결과에는 교원 양성과정이 학생들에게 실제 학교 현장에 대한 감각을 길러주지 못함과 동시에, 현직 교사의 낮은 처우에 대한 부정적인 인식이 원인으로 작용한 것으로 보였다. 이러한 상황에서 취업에 대한 어려움과 대학원 졸업자에 대한 높은 사회적 대우라는 두 가지 요인에 따라 많은 학생들이 비교직 분야의 진로를 희망하게 된 것으로 분석되었다. 연구 결과에 따라 교육과정을 포함한 사범대학의 전반적인 교원 양성과정을 개선하여 사범대학의 정체성을 확고히 다짐과 동시에 교육 목적의 다양화를 추구해야 할 것, 현직 교사에 대한 처우를 개선하여 교사들의 직업 만족도를 높임과 동시에 교사 직업에 대한 인식을 제고해야 할 것, 학생들로 하여금 다양한 분야로의 진학·진로가 이루어질 수 있도록 지원해야 할 것을 이야기하였다. In this study, we tried to analyze the causes of the phenomenon in which a large number of students of the college of education consider the career path of the field of comparative work, and to derive their implications. Therefore, in order to quantitatively investigate the entrance and career plans of students in the department of science education at the college of education of Hankuk university and to focus on the phenomenon of hope of career in the field of non-disciplinary work and to provide empirical research on the essential meaning of the plan, the research method was used to conduct qualitative case studies on some of the students who participated in the survey. According to the study, students had some idea of becoming teachers when they entered college, but they had no idea of teachers when they were attending the college of education. The results showed that the training process failed to develop students sense of the actual school site, while at the same time negative perception of the current teacher s low treatment. Under these circumstances, two factors -difficulty in finding a job and high social treatment for graduate graduates- have led many students to hope for a career in the field of comparative jobs, according to the analysis. According to the results of the study, we talked about improving the overall teacher training process of the education college, including the curriculum, making a firm commitment to the identity of the education college, improving the treatment of current teachers to enhance teachers job satisfaction and raise awareness of teachers jobs at the same time, and helping students enter and move into various fields.