2015 개정 교육과정 물리학 I 교과서의 탐구활동에 포함된 과학 실천

이재승 한국교원대학교 대학원 2018 국내석사

본 연구의 목적은 2015 개정 교육과정의 물리학 I 교과서의 탐구활동에 포함된 과학 실천을 분석함으로써 과학 탐구에 대한 시사점을 얻는 것이다. 이를 위해 NGSS에서 제시한 8가지 과학 실천을 분석틀로 삼아 개정된 물리학 I 교과서에 수록된 탐구활동들을 조사했다. 본 연구에서는 3종의 교과서를 선택하여 각 교과서의 탐구활동에 포함된 과학 실천의 빈도를 조사하였다. 최종적으로 연구 대상에는 3종의 교과서에 제시된 253개의 탐구활동이 포함되었으며, 이들 탐구활동에 포함된 전체 과학 실천의 개수는 528개였다. 연구 결과, 2015 개정 교육과정 물리학 I 교과서에서는 과학 실천 중 ‘설명 구성하기 및 해결책 설계하기’가 가장 많이 포함되어 있었으며, ‘자료 분석 및 해석하기’, ‘정보 수집, 평가, 소통하기’가 그 뒤를 이었다. 반면 ‘모델 개발 및 사용하기’, ‘수학 및 전산적 사고 사용하기’가 포함된 탐구활동의 비율은 낮았으며, 특히 ‘질문하기 및 문제 정의하기’와 연관된 탐구활동은 매우 적었다. 개정된 물리학 I 교과서의 탐구활동에 포함된 과학 실천의 비율은 단원별로 다소 차이를 보였다. 이를테면 ‘역학과 에너지’ 단원에서는 실천 5 ‘수학 및 전산적 사고 사용하기’가 더 높은 비율로 다뤄지고 있었고, ‘물질과 전자기장’ 단원에서는 ‘모델 개발 및 사용하기’의 빈도가 높았다. 한편, 2015 개정 교육과정에 대한 본 연구의 결과들을 2009 개정 교육과정을 대상으로 한 선행 연구의 결과와 비교하면 전반적으로 2015 개정 교육과정 물리학 I 교과서에서 더 다양한 과학 실천을 포함하고 있었으며, 특히 2009 개정 교육과정 물리 I 교과서에선 낮은 비율을 보인 ‘탐구조사 계획 및 수행하기’, ‘증거기반 논증하기’, ‘정보 수집, 평가, 소통하기’의 비율이 크게 증가한 것으로 나타났다. 또한 모든 학년군의 수행기대를 활용하여 탐구활동의 수행기대 수준을 분석한 결과, ‘증거기반 논증하기’의 수행기대 수준이 가장 높았으며, 뒤이어 ‘설명 구성하기 및 해결책 설계하기’, ‘정보 수집, 평가, 소통하기’, ‘수학 및 전산적 사고 사용하기’ 순으로 높았다. 2015 개정 교육과정의 물리학 I 교과서의 탐구활동에는 초등학교 저학년 수준의 수행기대가 가장 많이 포함되어 있었으며, 학년수준이 올라감에 따라 빈도가 줄어들었다. 물리학 I 교과서는 고등학생을 대상으로 함에도 불구하고 가장 높은 과학 실천의 수행기대 수준마저 3-5학년군의 수준에 머물렀다.

생성형 AI 기반 물리 문항 생성을 위한 프롬프트 분석과 생성 문항에 대한 교사 인식 조사 : 1차원 등가속도 운동을 중심으로

조민상 한국교원대학교 대학원 2026 국내석사

본 연구에서는 생성형 AI(ChatGPT-4o)를 활용한 물리 문항 생성 과정의 프롬프트 상호작용 특징을 분석하고 생성된 문항의 질과 교육적 활용 가능성에 대한 현직 교사들의 인식을 탐색함으로써 AI 기반 물리 문항 개발의 가능성과 한계를 검토하고자 하였다. 먼저, 현직 물리 교사인 연구자가 AI와 상호작용하며 고난도 문항을 생성 하는 과정을 추적하였으며 수집된 프롬프트 데이터를 근거 이론에 기반하여 분석한 결과, 상호작용 양상이 과학적 오류 수정, 표현·조건 명확화, 문항 보정, 시각 자료 요청, 재요청 및 자료 요구의 5가지 핵심 범주로 유형화되었다. 이는 생성형 AI를 활용한 문항 생성이 단순한 일회성 명령이 아닌 교사의 전문적 개입을 통한 '반복적 개선(Iterative Refinement)’과정임을 시사한다. 다음으로 생성형 AI로부터 난이도별(쉬움, 보통, 어려움) 문항을 생성하고 현직 물리 교사 30명을 대상으로 과학적 정합성, 표현 명확성, 문항 해석 명료성, 교육적 활용 가능성의 4가지 준거에 따라 문항의 질을 평가하였다. 그 결과 쉬움과 보통 수준의 문항은 전반적으로 양호한 평가를 받은 반면, 어려움 문항은 표현 명확성과 문항 해석 명료성 영역에서 상대적으로 낮은 평가를 받았다. 이는 문항의 복잡도가 증가할수록 물리적 내용 지식과 이를 전달하는 언어적·구조적 표현 간에 질적 수준의 격차가 나타남을 보여준다. 마지막으로 AI 제작 사실 인지 전후의 인식 변화를 양적·질적으로 분석한 결과 교사들은 AI 문항을 수업 보조 자료나 효율적인 초안으로 활용하는 데에는 긍정적이었으나 성적 산출을 위한 평가 도구로 활용 하는 것에는 신중한 태도를 보였다. 이러한 결과를 바탕으로 AI를 물리 교육 현장에 효과적으로 도입하기 위해서는 교사의 비판적 검토와 재구성 과정이 선행되어야 하며 더불어 AI 생성 산출물을 완성품이 아닌 효율적인 초안 생성 도구로 활용하는 인식의 전환이 필요함을 시사한다.

과학교사의 테크놀로지 교수 내용 지식 향상을 위한 컴퓨팅 사고력 기반 교수 자료 제작 교육 프로그램의 개발 및 적용

김정범 한국교원대학교 대학원 2018 국내석사

4차 산업혁명 시기의 흐름 속에서, 과학, 수학, 공학 등 다양한 영역에서의 컴퓨팅 사고력(Computational thinking)에 대한 활용이 중요해짐에 따라 전 세계적으로 컴퓨팅 사고력 교육에 대한 필요성을 강조하고 시행하고 있다. 컴퓨팅 사고력은 일상생활의 문제를 컴퓨터 과학자처럼 해결하기 위한 능력으로 정의되었으며, 컴퓨터 과학뿐만 아니라 모든 사람에게 필요한 보편적인 능력으로 강조되었다. 우리나라에서도 2015 개정 교육 과정에서 컴퓨팅 사고력에 대해 정의하여, 정보 교과에서 교육하고 있다. 컴퓨팅 사고력은 문제 해결을 위한 절차적인 사고이므로 과학 교과에서도 이에 대한 교육이 필요하며, 학생들의 컴퓨팅 사고력 함양에 앞서 과학교사에게 컴퓨팅 사고력에 대한 이해와 학생의 컴퓨팅 사고력 및 과학 학습을 위한 교수 자료를 제작할 수 있는 역량이 요구된다. 이 연구에서는 과학 교사들의 이러한 역량을 위한 교사 교육 프로그램을 개발하여 29명의 과학 교사와 1명의 예비교사에게 적용하였다. 컴퓨팅 사고력 기반 과학과 교수 자료의 제작은 응용 소프트웨어를 통해 이루어지며, 과학 교사들이 이러한 테크놀로지를 활용하여 교수 자료를 제작하는 것은 테크놀로지 교수 내용 지식(Technological pedagogical content knowledge, TPACK)과 연관된다. 과학 교사들의 테크놀로지 교수 내용 지식 향상 정도는 사전-사후 검사를 통해 살펴보았다. 그 결과, 과학교사들은 테크놀로지 교수 내용 지식의 7가지 요소 중 5 가지 요소인 테크놀로지 지식(Technological knowledge), 내용 지식(Content knowledge), 테크놀로지 교수 지식(Technological pedagogical knowledge), 테크놀로지 내용 지식(Technological content knowledge), 테크놀로지 교수 내용 지식(Technological pedagogical content knowledge)이 향상되었음을 확인하였다. 또한 교사 교육 프로그램을 통해 연구 대상자들이 제작한 과학과 교수 자료들을 평가한 결과, 연구 대상자들은 학생들의 컴퓨팅 사고력 함양과 과학 학습을 위한 기준 이상의 교수 자료를 제작하였다. 이 연구의 교사 교육 프로그램은 향후 과학 교사가 학생들의 컴퓨팅 사고력과 과학 학습을 위한 교수 자료를 제작할 수 있는 역량의 함양을 위한 교사 교육 프로그램(또는 연수)에서 사용할 수 있을 것으로 기대할 수 있다.

과학교사들의 지역아동센터 교육활동의 의미 분석 : 10년간의 활동기록을 바탕으로

이선희 한국교원대학교 대학원 2020 국내박사

본 연구는 지역아동센터를 중심으로 한 과학교사들의 교육활동과 실천의 의미를 탐색한 것이다. 이를 통해 과학교사들이 교육활동을 진행하면서 겪는 답답함은 어떤 문제에 기인하며, 교육활동의 활동체계는 어떠해야 하는지 시사점을 얻고자 하였다. 이에 따라 연구문제는 과학교사들이 지역아동센터 교육활동에서 활동체계를 구성하는 과정은 어떠한지, 지식창출과 그 과정은 어떠한지, 과학교사들에게 확장학습을 가능하게 한 요인은 어떠한지로 설정하였다. 분석 자료는 2005년부터 현재까지의 활동기록(홈페이지 대화, 보고서, 교사들의 수업일기, 메일, 카톡 대화)과 반구조화된 심층면담(학생 16명, 센터장 6명, 교사 6명), 설문조사(2011년: 학생 11명, 교사 27명, 2013년: 학생 66명, 2019년: 교사 19명), 활동관련 발표자료 및 연수진행 자료이다. 분석 방법은 내러티브 탐구 절차를 따라 Clandinin과 Connelly가 제안한 ① 현장에 존재하기, ② 현장에서 현장 텍스트로, ③ 현장 텍스트 구성하기, ④ 현장 텍스트에서 연구 텍스트로, ⑤ 연구 텍스트 작성하기의 과정을 따랐다. 분석에 따라 활동은 성격이 달라지는 다섯 개의 시기로 나뉘었으며, 각 시기는 문화역사적 활동이론(CHAT)에 따라 다시 분석되었다. 내러티브 탐구는 참여교사들의 의도와 활동의 변화과정을 드러내기에 유용했으며, 문화역사적활동이론은 활동체계의 각 요소와 요소 간의 관계를 드러나게 함으로서, 각 시기마다의 중요한 논점을 명확하게 하였다. 연구결과는 다음과 같다. 첫째, 활동체계를 구성하는 과정에서의 특성에 대한 점이다. 과학교사들은 지역아동센터의 학생들을 지역의 주인으로 성장시키고자 지난 10여 년간 과학교육활동을 진행해왔다. 학교에서의 교육활동과 크게 다르지 않다고 생각하고 시작한 활동은 지역아동센터 활동의 상황과 맞지 않았고 교사들의 활동은 위기에 처하기도 했다. 교사들의 활동체계에서 가장 먼저 드러난 특징은 소통이었다. 소통으로 공동체는 객체에 집중했고 마침내 지역아동센터의 교육활동은 형태를 갖출 수 있었다. 다음은 조정이었다. 교사들은 별도의 연구팀을 구성했는데 이것은 일을 나누는 분업이라기보다는 활동을 조정하는 분업이었다. 조정으로 교사 팀은 활동에 필요한 도구를 개발하고 마침내 “과학! 내가 제일 잘나가”라는 핵심도구개발에 도달했다. 학생이 활동에서 배운 내용으로 센터의 후배를 가르치는 이 활동은 “공동체 내에서의 긍정적 역할”을 목표로 한다. “과학! 내가 제일 잘나가”는 교육활동의 대상인 학생이라는 “객체”의 “주체성”에 주목한 것으로 교육활동의 지향점을 보여주었다. 둘째, 지식창출과 그 과정에 대한 것이다. “과학! 내가 제일 잘나가” 아이디어는 활동을 거듭해도 근본적으로 나아지지 않는 학생들의 태도에 대한 문제제기에서 출발하였다. 실천의 과정에서 창출되는 “지식”은 주체의 질문에서 출발한다. 이에 따른 분석, 모델링, 검토, 실행, 성찰을 거쳐 새로운 실천방안으로 일반화되는 지식의 산출과정은 확장학습이 일어나는 학습행위의 순서를 보여준다. 과학교사들에 의한 지역아동센터 교육활동은 주체의 객체에 대한 집중력이 어떤 과정을 거쳐 지식을 산출하는지 그 과정을 잘 보여주었다. 셋째, 과학교사들에게 확장학습을 가능하게 한 요인에 대한 것이다. 과학교사들은 지역아동센터 교육활동 시작 2년 만에 연구팀을 구성하고, 연구팀이 가동된 지 2년 만에 “과학! 내가 제일 잘나가” 아이디어에 도달했다. “과학! 내가 제일 잘나가”는 “객체의 주체성”에 주목한 것으로 교사들은 교육의 핵심이 “학생을 주체로 세우는 것”이라고 본 것이다. 교사들에게 이러한 확장학습이 가능하게 한 요인을 살펴보면 다음과 같다. ⓵ 공동의 경험과 모두의 의견이 모이는 플랫폼 교사들은 활동이 시작되기 3년 전, 몽골 2세 학생을 대상으로 한 교육경험을 공유하고 있었다. ‘소통’의 전제 조건은 ‘공동의 경험’과 ‘다양한 목소리’이다. ‘공동의 경험’은 서로가 하고자 하는 것과 할 수 있는 것 사이의 균형점을 제공한다. ‘공동의 경험’이 신뢰로 나아가면 ‘다양한 목소리’가 오갈 수 있다. 교사들은 홈페이지라는 플랫폼을 중심으로 지역아동센터 수업의 어려움과 고민을 드러내고 서로의 시각을 공유했다. 플랫폼은 홈페이지에서 연구팀으로 옮겨 갔다.연구팀은 활동의 다양한 목소리를 담았고, 연구기반의 도구를 제공했고, “과학! 내가 제일 잘나가” 아이디어를 산출했다. 활동이 개개인의 경험에 머무르지 않고 집단적인 실천이 되게 할 수 있었던 것은 공동의 경험을 통한 의사소통과 의견의 결집이 가능했던 플랫폼이 가동되었기 때문이다. ⓶ 활동의 동력이 주체의 동기인 활동 지역아동센터 교육활동의 초기에 교사들이 어려움을 겪었던 이유는 이 활동이 학교의 활동과 비슷하다고 생각했기 때문이었다. 지역아동센터 활동은 학교와 달리 교육과정이나 평가와 같은 규칙이 없었다. 규칙은 활동을 지탱하는 힘이 되기도 한다. 기댈 것 없는 상황에서 교사들은 교육활동이라는 객체에 온전히 집중했다. 활동을 지탱하는 힘은 오로지 교사의 의지뿐이었다. 모든 개혁의 원동력은 행동 뒤에 숨겨진 동기이다. 주체는 객체를 실행하며 어려움을 만나고 그것을 해결하는 과정에서 스스로의 동기를 드러낸다. 지역아동센터 교육활동은 아무런 보상이 없다는 점에서 교사들의 동기를 더욱 명확하게 보여주었다. 교사들은 활동을 통해 학교에서 겪는 어려움을 새로운 눈으로 해석하거나, 아동에 대한 이해가 달라지기도 하였다. ⓷ 경계 넘기와 네트워크 새로운 활동은 경계 넘기에서 시작되며 경계 넘기는 네트워크에 의해 이뤄지고 있었다. 교사들은 학교활동이 갖는 한계를 넘어 학교 밖 과학교사모임을 만들었고, 수업연구를 넘어 수업으로 기여하는 활동을 시작했다. 단일의 교사 팀을 넘어 연합했고, 여러 곳의 지역아동센터로 활동반경을 넓히며 활동을 일반화했다. 실천이 학습임을 깨달은 교사들은 학생들의 학습 역시 자신의 자리를 만들어가는 실천으로 바꿔 놓았다. 교사들이 행동한 학교의 경계를 넘는 일, 교사모임의 성격을 넘어서는 일, 친숙한 그룹의 경계를 넘는 일, 활동반경을 넘는 일, 학습의 형태를 바꾸는 일은 경계 넘기였다. 활동에 내재된 모순과 모순의 발견은 새로운 활동체계를 요구했다. 이러한 경계 넘기를 가능하게 하는 것은 네트워크였다. 새로운 활동의 필요를 느끼더라도 네트워크가 연결되어야 변화가 시도되었다. 활동체계 안의 요소들이 연결되듯, 각각의 활동체계 역시 독립적으로 존재하지 않는다. 다른 체계와의 연결이 탄탄할수록 경계 넘기는 수월하고 예측 가능성을 높인다. 네트워크는 활동의 동기가 경험 밖으로의 새로운 활동 목표와 연결되는 고리 역할을 하였다. 지역아동센터를 중심으로 한 과학교사들의 교육활동이 학교교육활동에 시사하는 바는 다음과 같다. 첫째, 교육활동의 성과는 객체에의 집중력에 달려있으며, 학교의 여러 규칙은 교사들이 교육활동에 집중할 수 있도록 작동해야 한다. 교육과정이나 평가와 같은 규정은 교육활동을 지원하기 위한 도구이다. 하지만 학교에서 이런 도구들은 활동체계의 규칙으로 작동하며 그 자체가 교육활동 전반을 흔드는 위력을 발휘하고 있다. 활동의 규칙이 아니라 규칙에 의한 활동이 되어, 규칙은 활동의 동기보다 큰 영향력을 발휘하고 있다. 이는 교사와 학생 모두 교육활동의 본질에서 소외되는 결과를 초래하고 있다. 지역아동센터 활동에서 교사들은 교육활동이라는 객체에 집중함으로써 ‘과학 잘나가’와 같은 성과를 이룰 수 있었다. 도구는 활동체계의 중심에 교사와 학생이 놓이도록 교육활동을 지원하는 것이 되어야 한다. 교육과정이나 평가규정 역시 교사들의 교육활동을 지원하는 도구가 되도록 고안되어야 한다. 둘째, 교육활동이 집단적인 활동이 되도록 민주적인 플랫폼이 만들어져야 한다. 교육활동은 복합적이며, 인과요인을 파악하기 어렵기 때문에 설계와 진행 모두 다양한 측면의 다양한 시각이 필요하다. 교육공동체의 의견이 모이는 민주적인 플랫폼이 필요하며, 이를 통한 의견수렴과 즉각적인 실천으로 집단적 실천이 되도록 작동해야 한다. 이는 교사들의 자발성을 촉진하고 창의적인 활동을 촉발할 수 있다. 교육활동은 교사, 학생 모두 자발성이 가장 중요한 자산이며, 민주적인 절차 자체가 큰 힘을 갖는다. 셋째, 교육활동을 분석하고 지원방안을 상시적으로 논의할 연구팀이 필요하다. 지식의 창출은 자연스런 과정이 아니고 실행의 분석, 결과에 대한 평가와 같은 심도 깊은 성찰에 의해 이뤄진다. 많은 교육활동이 실행에서 그치고 같은 어려움을 반복하곤 한다. 지역아동센터 활동의 연구팀은 활동을 상시적으로 모니터링 했고, 아이디어가 나오면 바로 도구를 개발하여 지원했다. 이는 교사들의 집중력을 높여주었으며, 활동이 ‘과학 잘나가’ 아이디어로 이어지는 데에 중요한 역할을 했다. 학교의 경우, 연구부는 별도의 실행조직도 아니고 상시적이지도 않다. 연구부장보다는 교감 정도의 역할에서 별도의 팀이 구성되어 상시적으로 교육활동을 모니터링하고 지원할 별도의 조직이 필요하다. 넷째, 교사들의 활동 역량에 대한 인식과 활동지원의 영역이 확장되어야 한다. 교사들은 학생들에게 교육활동을 제공함과 동시에 가장 가까이서 경험할 수 있는 인생의 모델이다. 지역아동센터 교육활동에서 교사들은 누구도 요구하지 않았으나 스스로 사회적 역할을 찾아 활동을 시작했고 활동과 자신의 교육전문성을 일치시켰다. 이는 교육운동의 새 방향을 보여주는 것이었다. 교사들의 역할을 교실로 제한하기보다는 다양한 분야와의 교류나 협업을 지원하고 교사의 경험이 교육의 기본 자산이 될 수 있음을 고려해야 할 것이다.

중학교 과학 교사의 수업에서 드러나는 과학 탐구 기능 분석

이상민 한국교원대학교 대학원 2023 국내석사

본 연구에서는 중학교 과학 교사의 수업을 관찰하여 중학교 과학 교과서에 반영된 과학 탐구 기능과 교사들이 수업을 통해 학생들에게 경험하도록 하는 기능이 종류와 수준에서 어떠한 차이를 보이는지 알아보았다. 우리나라 과학과 교육과정 상에 과학 기능이 제시되었으나 그에 대한 정의가 나타나 있지 않아 기능의 바탕이 된 NGSS의 과학실천과 한국과학창의재단의 기능 분석 틀을 토대로 기능을 정의하여 분석하였다. 또한 수업에서 교과서에 반영되지 않은 기능이 나타나는 사례는 어떤 특징을 보이는지 탐색하였다. 이를 위해 중학교 과학 교사 5명을 대상으로 수업을 관찰하고, 면담을 진행하여 연구 자료를 수집하고 분석하였다. 이를 바탕으로 도출한 연구 결과는 다음과 같다. 첫째, 교과서에 반영된 기능과 수업에서 드러나는 과학 탐구 기능을 비교 및 분석한 결과 참여 교사에 따라 교과서에 반영된 기능 외에도 추가적으로 다른 기능이 나타남을 확인하였다. 학생활동의 비율이 높은 수업에서 학생들이 경험하는 기능의 종류가 많은 것으로 나타났다. 수업에서 나타나는 기능에 영향을 미치는 요인은 참여 교사의 기능에 대한 인식, 참여 교사가 인식하는 과학 학습 목표와 이에 따른 수업 상황 등이 있었다. 교사가 수업에서 교과서 내용 외의 추가적인 활동을 계획하고 실행하였을 때, 이러한 활동들을 학생들이 경험하는 과정에서 교과서에 반영된 것 이외의 기능이 나타났다. 이러한 추가적인 활동은 교사의 역량과 관계가 있었으며, 연구 참여자들이 인식하는 과학목표와 관련을 보였다. 학생들이 교과서에 포함되지 않은 기능을 경험하는 것은 교사들의 노력의 결과물로 볼 수 있다. 둘째, 교사의 수업에서 드러나는 기능의 수준이 기대 수준보다 낮은 것을 확인하였다. 참여 교사들의 과학 수업에서 나타난 기능의 수준을 NGSS의 학년군별 과학실천의 수준을 바탕으로 비교한 결과, 교사의 수업에서 드러난 81개의 기능 중에서 대부분(49개)이 3-5학년(초등학교 고학년) 수준이었다. 유치원-2학년(초등학교 저학년) 수준의 기능이 18개인데 반해, 6-8학년(중학교) 수준은 14개로 나타나 중학교 수준의 기능은 상대적으로 적은 비율을 차지하고 있음을 확인하였다. 이는 중학교 과학 교과서에 포함된 과학실천의 수준이 대부분 3-5학년(초등학교 고학년)임을 확인하였던 선행연구의 결과와 유사하다. 연구에 참여한 교사들은 대부분 교과서에 포함된 탐구의 수준이 학생들의 수준보다 낮지 않다고 생각하였다. 이러한 인식은 수업에서 드러나는 기능의 수준에 영향을 미친 것으로 판단된다. 셋째, 참여 교사의 수업에서 드러나는 과학 탐구 기능은 교사들의 수업 계획과 차이를 보였다. 이러한 차이는 교사들이 각 기능의 정의를 명확히 인지하지 못하고 있을 뿐 아니라, 탐구 활동과 기능을 적절히 연결하는 것에 어려움을 겪고 있음을 시사한다고 볼 수 있다. 이는 우리나라 교육과정 상의 기능이 NGSS의 과학실천과 다르게 학년 구분이 없으며, 교육과정 내에 명확한 정의가 나타나 있지 않고 단순히 나열만 되어 있어 이에 영향을 받은 것으로 판단된다. 이 연구의 결과는 새로 개정되는 교육과정과 이를 바탕으로 하는 교과서, 교사 연수에 대해 시사점을 제시한다. 첫째, 교과서의 탐구 활동의 수준과 다양성은 교사가 구성하는 탐구 활동의 기준이 되어 학생들이 경험하는 기능의 수준과 다양성과 관련이 있었다. 학생들이 수준에 맞고 다양한 기능을 경험할 수 있도록 하기 위해서는 2022 개정 교육과정을 바탕으로 제작되는 교과서에 탐구 활동의 종류를 다양화하고, 중학교 수준의 탐구 활동 비율을 늘릴 필요가 있다. 둘째, 교육과정 내용체계표 상의 기능은 각 항목에 대해 구체적으로 정의한 바가 없이 내용체계를 통해 단순히 나열되고 있어 교사들은 기능과 탐구 활동을 연결하는데 어려움을 겪고 있는 것으로 나타났다. 따라서 교사들이 이를 적절히 수업에 적용하여 학생들에게 기능을 경험하게 하기 위해서는 개정되는 교육과정의 해설서 등에서 기능에 대한 정의와 적용 방안을 제시할 필요가 있다. 셋째, 학생들이 수업을 통해 경험하는 기능의 다양성과 수준은 교사의 인식과 관계가 있음을 확인하였다. 교사는 교육과정 실행 경험을 통해 교육과정에 대해 더 깊이 이해하므로 교사들이 교육과정을 직접 실행하고 적용하는 실연, 실습 중심의 연수를 통해 교사들이 역량을 함양할 수 있도록 지원할 필요가 있다.

고등학교 학생들의 과학단위 사용과 이해

강지영 한국교원대학교 교육대학원 2015 국내석사

과학단위에 대한 이해는 과학적 소양을 갖추는데 기본이며, 또한 일상생활에서 물리량에 대한 정확한 의사소통에 필수적이다. 따라서 생활에 필요한 단위의 대부분을 학습한 고등학생을 대상으로 단위 사용과 이해의 실태를 분석할 필요가 있다. 본 연구에서는 고등학생들의 과학단위 사용과 이해에 대해 알아보기 위해 일상생활에 많이 사용하는 과학단위, 교과서 및 선행연구를 바탕으로 단위이해요소를 세 영역으로 나누었다. 물리량의 단위를 이해하고 읽고 쓰기, 단위 환산, 차원 분석의 세 영역으로 나누어 총 13개의 문항으로 이루어진 문항지를 개발 하였다. 경기도 소재 인문계 2개 고등학교 1, 2, 3학년 415명을 대상으로 하여 검사를 실시한 결과는 다음과 같다. 첫째, 학생들이 물리량에 대한 단위를 이해하고 바르게 읽고 쓸 수 있는지 분석하였다. 분석 결과 단위 쓰기, 단위 이해, 단위 읽기 순으로 정답률이 높았다. 생활 속에 있는 단위는 잘 읽을 수 있지만 그 단위가 의미하는 물리량은 무엇인지 모르고 사용하며 단위의 구조 및 단위를 사용하게 된 유래에 대해 정확하게 모르는 학생들이 많아 단위쓰기에 어려움을 가지고 있었다. 둘째, SI 접두어와 단위로 이루어진 구조에 대해 잘 알지 못해 단위 환산에 어려움이 있었다. SI접두어의 개념을 모르거나 많이 사용되는 기호만 알고 있고, 정확한 의미에 대해 이해하지 못했다. 기본단위의 거듭제곱의 곱으로 표현되는 물리량의 단위를 정확히 이해하지 못해 같은 물리량의 단위 찾기 문항을 해결하는데 어려움이 있었다. 셋째, 학생들이 단위의 차원 분석을 이해하는지 분석하였다. 차원 분석은 고등학교 교육과정에서 다루지 않는 개념이지만 물리량 변수들 간의 함수적 관계를 정성적으로 이해할 수 있다. 이러한 차원 분석 문제를 통해 물리 공식의 일부를 유추할 수 있었다. 차원분석 문제를 통해 물리적인 이해를 높일 수 있다. 또한 단위가 별도로 암기해야만 하는 것이 아니라 문제풀이 및 개념이해를 돕는 과정임을 학생들이 인식하였다고 분석된다. 결론적으로 단위를 사용하는 이유 및 단위의 기본 구조, 단위 연산 등의 단위학습이 학교에서 이루어져야 함에 시사 하는 바가 크다. 단위의 중요성을 강조하고 단위 학습을 통해 문제해결 및 물리량을 이해하는데 도움이 되도록 하고 이를 통해 과학적 소양 함양 및 의사소통 능력을 기를 필요가 있다고 판단된다.

통합과학 수행평가에서 나타난 고등학교 과학교사의 평가전문성 사례연구

김민지 한국교원대학교 대학원 2020 국내석사

본 연구에서는 과학교사의 평가전문성을 살펴보기 위해 과학교사의 통합과학 수행평가 사례에서 나타난 평가의 특징을 알아보고 평가의 특징과 PCK와의 관련을 알아보았다. 이를 위해 고등학교에서 통합과학을 가르치고 있는 4명의 교사를 대상으로 수행평가를 관찰하고, 평가의 특징과 관련하여 면담을 하였고 교사의 PCK를 알아보고자 질문지를 사용하여 답변을 얻었다. 이를 바탕으로 도출한 결과는 다음과 같다. 첫째, 자료 분석 결과 4명의 교사는 평가의 특징에 따라 3그룹으로 분류되었다. 이 특징은 수행의 과정과 결과 평가, 학생의 이해상태파악 및 피드백, 교실 내의 교사-학생, 학생-학생과의 상호작용의 정도, 평가기준의 공지와 설명을 중심으로 나타났다. 둘째, 평가전문성이 높은 교사의 경우 과학수업 PCK의 요소들 사이의 일관성이 높았다. 평가 전문성이 높은 교사는 PCK의 요소들을 평가계획에서 고려했으며, 이는 수행평가의 방법 및 전략, 수행평가 활동지의 내용과 평가기준에서 드러났다. 예를 들어, A교사의 경우 과학교육의 목표, 교수전략 및 평가의 의미를 평가계획에서 고려하였고, D교사의 경우 과학교육의 목표, 교수전략 및 학생의 지식을 평가계획에서 고려했다. 셋째, 교사의 평가에 대한 지식은 수행평가 실행에서의 평가전문성에 영향을 미친다. 특히, 학생의 이해도를 파악하는 방법에 관한 구체적인 지식의 여부는 실제 수행평가도 드러나는 것으로 나타났다. 넷째, 교사의 평가에 대한 생각은 평가의 실행에서의 평가전문성에 영향을 미친다. 두 교사의 PCK의 일관성의 정도는 비슷하였지만 평가에서 드러난 특징은 달랐다. 두 교사 중 한 교사는 평가에 대해 수업과 연계되며 학생의 학습향상을 위한 것이라고 생각하였고, 다른 한 교사는 수업과 분리되며, 선발과 배치를 위한 것이라는 생각으로 달랐다. 이러한 교사의 평가에 대한 생각이 수행평가의 실행에서 보인 차이와 관련이 되었다. 본 연구의 결과는 과학교사의 평가전문성 신장을 위해 교육목표-교수전략-평가의 연계성을 고려한 평가 중심의 연수와 평가에 대한 다양한 관점에 대한 연수가 필요성을 보여준다.

개방적 과제와 Toulmin의 논의요소를 적용한 논의수업이 과학학습접근방식에 미치는 영향 및 논의수업에 대한 인식조사

강명진 한국교원대학교 교육대학원 2014 국내석사

이 연구에서는 개방적 과제와 Toulmin의 논의요소를 적용한 논의수업이 과학 학습 접근 방식에 미치는 영향과 논의수업에 대한 학생들의 인식을 알아보고자 하였다. 이를 위해 남녀공학 중학교 2학년 4개 학급의 학생 128명을 대상으로 한 학기에 걸쳐 1차시의 오리엔테이션과 6차시의 논의수업을 실시하였다. 논의수업은 ‘열과 에너지’ 및 ‘빛과 파동’ 단원에 대해 각 소단원의 내용을 학습한 직후 정규 교육과정 내의 이론을 활용할 수 있도록 논의 활동지를 개발하여 사용하였다. 논의 활동지는 Toulmin의 논의요소를 바탕으로 쓰기와 말하기 논의활동으로 구성하였고 논의 내용은 학생들의 논의활동을 촉진하기 위해 다양한 주장과 근거가 제기될 수 있도록 개방적 과제를 선정하여 제시하였다. 개방적 과제와 Toulmin의 논의요소를 적용한 논의수업이 과학 학습 접근 방식에 어떤 영향을 미치는지 알아보기 위해 과학 학습 접근 방식 검사지로 사전․사후 검사를 실시하였고 논의수업이 과학 학습 접근 방식에 어떤 영향을 미쳤는지 구체적으로 알아보기 위해 8명의 학생을 대상으로 인터뷰를 실시하였다. 그리고 개방적 과제와 Toulmin의 논의요소를 적용한 논의수업에 대한 학생들의 인식을 조사하기 위해 논의수업을 처치한 64명의 학생을 대상으로 학생 설문조사를 실시하여 분석하였다. 연구 결과 학교 현장에서 논의활동은 거의 이루어지지 않고 있으나 개방적 과제와 Toulmin의 논의요소를 적용한 논의수업이 학생들의 과학 학습 방법을 개선하는 효과가 있고 학생들은 논의수업을 통해 심층적 학습 방식을 경험하는 것으로 나타났다. 그러므로 정규 교육과정을 통해 학생들에게 논의활동을 할 수 있는 기회가 보다 폭넓게 보장될 수 있도록 학생 및 교사 활동지 개발에 대한 지속적인 연구가 이루어져야 할 것이며 연구 결과물들의 보급이 병행되어야 할 것이다.

동영상 운동 분석 프로그램을 활용한 시범실험이 과학 분야에 대한 흥미에 미치는 영향

서경지 한국교원대학교 2014 국내석사

동영상 운동 분석 프로그램인 MOTION-KNUE를 활용한 시범실험이 과학 분야에 대한 학생들의 흥미에 어떤 영향을 미치는 지에 대해 알아보는 것이다. 연구를 위하여 울산광역시에 위치한 G고등학교 2학년 자연계열 학생들 160명을 대상으로 선정하였다. 160명 학생 중 40명은 통제집단, 120명은 실험집단으로 선정하였다. 이 중 실험집단의 역학을 배우지 않은 학생들에게 3주 동안 9차시를 동영상 운동 분석 프로그램을 이용한 시범 실험 수업을 진행하였다. 그리고 나머지 통제집단의 역학을 배우지 않은 학생들에게는 강의식 수업을 같은 시간 동안 진행하였다. 예비연구로는 동영상 운동 분석 프로그램으로 수업할 수 있는 역학 단원과 물리 Ⅰ 내용을 비교하여 수업할 내용을 선정하고, 수업 전과 후에 학생들에게 과학흥미도의 변화를 알아보기 위한 과학흥미도 검사지를 이용해 사전•사후 검사를 실시하여 검사결과를 분석하였다. 동영상 운동 분석 프로그램을 이용한 시범실험 수업은 실험 동영상을 통해 물체의 운동을 설명한 후 분석되는 자료를 통해 물체의 운동과 연관을 짓고, 물체의 운동에 대해 탐구 분석하고 보고서를 작성하는 과정으로 진행하였다. 연구결과로는 첫째, 동영상 운동 분석 프로그램을 활용한 시범실험 수업이 강의식 수업보다 학생들의 흥미에 효과적인 것으로 나타났다. 강의식 수업과 시범실험을 한 학생들의 흥미를 비교한 결과 유의미한 차이가 있는 것으로 나타났다. 둘째, 동영상을 활용한 시범실험 수업에서 수업에 참여한 학생들의 성별에 따라 유의미한 차이가 나타났으며 여학생들의 경우 흥미도에 더 큰 변화를 보였다. 셋째로 동영상을 활용한 시범실험 수업에서 선택과목 중 물리I을 선택한 학생의 과학 흥미도 분석에서 학생의 가치 인식면과 과학 인식면에서 유의미한 차이를 보였다. 이상의 결과로 고등학생들의 물리I 역학단원에서 동영상 운동 분석 프로그램을 활용한 시범실험 수업을 받은 학생들의 과학에 대한 흥미도가 증가하는 것을 볼 수 있었고, 이는 학교현장에서 학생들의 과학에 대한 흥미를 증가시키는 수업 형태의 한가지로 활용될 수 있을 것이다.

예비과학교사의 학습관과 교육실습시 나타난 담화의 연관성

박효주 한국교원대학교 대학원 2024 국내석사

본 연구는 예비과학교사의 학습관이 교육실습 중에 나타나는 담화와 어떠한 연관성을 가지는지 분석하고, 학습관 이외에 담화와 관련된 요소들을 확인하고자 하였다. 이를 위해 충청북도에 위치한 교육대학원과 사범대학에 재학 중인 예비과학교사 4명을 대상으로 연구를 진행하였다. 수집한 자료는 수업 촬영, 학습관 설문지, 반구조화된 면담, 수업 계획서, 지도안, 활동지 등이며, 수업과 면담은 모두 전사하였다. 다양한 자료들을 반복적으로 읽어보고 예비교사들의 수업에서 나타난 담화 유형을 분류하였으며, 대화적 담화에 관련되는 요소를 분석하였다. 연구 결과, 예비과학교사들은 모두 구성주의적 관점의 학습관을 가지고 있지만, 수업 중 나타나는 담화는 예비교사 E를 제외하고 나머지 예비교사들은 권위주의적 담화가 많았다. 이를 통해 대부분의 예비교사들은 구성주의적 학습관을 가지고 있지만, 실제 수업에서는 대화적 담화가 많이 나타나지 않음을 확인할 수 있었다. 학습관 이외에 담화와 관련된 요소로는 예비교사 P의 경우 교수내용지식(PCK) 중 내용 지식의 부족이, 예비교사 C와 B의 경우 시간 부족이 대화적 담화를 감소시키는 공통적인 요소로 나타났다. 반면, 예비교사 E는 다른 예비교사와 달리 대화적 담화가 많이 나타났는데, 이는 학생과의 라포(Rapport) 형성 및 동기부여가 중요한 요소로 작용했기 때문으로 해석된다. 예비교사 E의 사례는 구성주의적 학습관이 실제 수업에서 대화적 담화를 통해 구현될 수 있음을 보여주는 중요한 예시로 볼 수 있다. 대화적 담화는 학습자 중심의 수업을 촉진하고, 학생들의 적극적인 참여를 유도하여 학습 성과를 극대화할 수 있다. 예비교사 E의 라포형성과 동기부여를 통해 학생과 대화에 접근하는 방식은 교실에서 대화적 담화를 효과적으로 활용하는 방법을 모색하는 데 있어 유익한 참고자료가 될 수 있다. 본 연구에서 대부분의 예비과학교사들은 구성주의적 학습관을 가지고 있지만, 교육실습 수업에서는 대화적 담화보다 권위적 담화가 많이 나타났다. 과학 수업은 권위적 담화와 대화적 담화가 적절히 사용될 때 학생들의 능동적인 학습이 촉진될 수 있다. 따라서 교원 양성 과정에서는 예비교사들이 자신의 담화를 반성적으로 성찰할 수 있도록 하고, 대화적 담화에 대한 교육을 포함할 필요가 있음을 제안한다.