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.

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.

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.

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.

학교 밖 과학체험행사 경험에 따른 중학생들의 과학 및 과학학습 흥미 변화

채명원 한국교원대학교 교육대학원 2015 국내석사

이 연구는 중학생들의 학교 밖 과학체험행사 후 과학 및 과학학습 흥미가 시간이 지남에 따라 어떻게 변하는지 확인하고 어떤 연계 경험이 이루어졌는지 알아보는데 있다. 연구 대상은 K시의 K여중학생 235명이다. 학교 밖 과학체험행사 후 과학 및 과학학습의 흥미 변화에 대한 설문과 관련 경험에 대해 면담조사를 하였다. 흥미에 대한 설문지는 과학 교육 전문가 3인 등과 협의하여 내용의 적절성을 검토 후 수정 보완하여 사용하였고, 과학체험행사 직후와 3개월 뒤 두 번에 걸쳐 설문을 하였다. 또, 과학체험행사 후 3개월 동안 그 내용과 관련된 연계경험에 대해 조사하였으며 연계경험을 어떻게 활용할지 알아보았다. 연구 결과를 요약하면 다음과 같다. 첫째, 과학체험행사 직후 과학 및 과학학습 흥미가 크게 증가하였고 과학체험행사 3개월 후 과학 및 과학학습 흥미가 과학체험행사 전으로 다시 돌아오는 것을 알 수 있었다. 둘째, 과학체험행사 직후 대부분의 학습자들이 연계된 경험을 계획하였으나 그 중 32% 학습자들만 TV시청, 인터넷검색, 수업시간, 주위 사람들과 대화, 과학 물품 작동, 체험활동을 통해 연계된 경험을 하였다. 연구 결과에 기초하여 학생들의 학교 밖 과학체험이 지속적인 효과를 가져오게 하기위한 방안을 제시하였다.

2009 개정 중학교 과학 교과서의 창의성에 대한 과학 교사의 인식 조사 및 문항 분석

차상현 한국교원대학교 대학원 2017 국내석사

오늘날과 같이 급진적으로 변화가 일어나는 사회에서는 단순히 지식을 습득하고 응용하는 능력보다는 알고 있는 지식을 토대로 새로운 지식과 문화를 창출해 내는 능력이 더 중요시 되고 있다. 2009 개정 교육과정에서도 미래를 살아갈 학생들에게 창의성을 키워줘야 함을 강조하고 있다. 이를 실현하는데 중요한 역할을 할 수 있는 사람이 바로 교사이고, 교사가 창의성 교육을 원활히 할 수 있게 도움을 주는 방법 중 하나가 교과서를 통한 창의성 교육이라 생각한다. 이러한 이유에서 과학 교과서를 통한 창의성에 대한 중학교 과학 교사의 인식을 조사하고, 과학 교과서 물리영역의 창의성 문항을 분석하였다. 인식 조사와 창의성 문항 분석을 통해 과학 교과서가 창의성에 도움을 주는 정도, 창의성 구성 요소(독창성, 유창성, 융통성, 정교성)의 포함 정도, 창의성 좋은 과학 교과서 구성 요소에 대해 알아보았고, 학생들의 창의성을 위한 과학 교과서의 구성에 대해 과학 교사의 의견을 들어보았다. 연구 결과 과학 교사는 과학 교과서가 과학 수업 시간에 주로 사용하는 자료이나 창의성에 보통 정도의 도움을 주는 것으로 생각하고 있었으며, 과학 교과서 분석 결과 전체 문항 중 창의성 문항이 적게 포함되어 있었다. 창의성을 위해서는 보다 많은 창의성 문항이 포함될 필요가 있었다. 창의성 구성 요소의 포함 정도에서는 각 구성 요소들이 보통 정도 포함되어 있다고 생각하고 있었고, 과학 교과서 분석 결과에서는 융통성 문항이 가장 많았고, 독창성 문항이 가장 적었다. 창의성 구성 요소가 균형 있게 구성될 필요가 있었다. 창의성에 가장 좋은 과학 교과서의 구성 요소는 탐구활동과 자유탐구이었으나, 과학 교과서의 분석 결과 탐구 영역에 매우 적은 수의 창의성 문항이 제시되어 있었다. 탐구에 창의성 문항이 더 많이 포함되어야 하며 이에 대한 연구도 지속되어야 할 것이다. 끝으로, 학생들의 창의성을 위한 과학 교과서의 구성에 대한 과학 교사의 의견에서 실생활과 관련된 내용이나 실험, 첨단 과학과 관련된 읽을거리, 창의성이 필요한 퀴즈, 과학 교과서 내용의 축소 등이 있었다. 실험과 탐구 활동이 창의성에 도움을 많이 줄 것으로 생각하는 것으로 보이며, 실생활과 관련되어 실재로 경험할 수 있는 내용으로 과학 교과서를 구성하기 바라는 것으로 생각된다.

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.

PCK관점에서 본 중등물리교사 양성과정과 물리 교수 실제에서의 PCK 실천 성격 분석

이창현 한국교원대학교 대학원 2014 국내석사

이 연구는 PCK 관점에서 중등물리교사 양성과정과 교사면담 및 교수 실제에서 드러난 PCK 실천 성격을 분석하여, 교사 전문성 발달 프로그램 구성에 관한 시사점을 얻는 데 있다. 중등물리교사 양성과정을 사범대학 교과과정, 중등물리교사 임용시험, 1급 정교사 자격연수로 구분하여 각 과정에서 다루는 PCK 관련 영역의 비율과 PCK 구성요소를 분석하였다. 그리고 1급 정교사 자격 연수를 이수한 교사를 대상으로 교사양성과정의 PCK 적정 비율에 관한 설문을 실시하였고, 그 중 3명의 교사를 대상으로 교사양성과정에서 다루는 PCK 구성요소에 관한 면담을 실시하였다. 그리고 4명의 교사를 대상으로 물리 교수 실제에서 드러난 PCK 실천 성격을 분석하였다. 연구 결과로 첫째, 중등물리교사 양성과정의 교과내용학 대비 PCK 영역 비율은 사범대학 교과과정, 중등물리교사 임용시험, 물리 1급 정교사 자격연수 각각 26.9%, 30~50%, 30~40% 정도였다. 교사양성과정을 PCK 구성요소로 분석한 결과 물리 교과에 관한 지식(S), 교수방법에 관한 지식(T)이 강조되었고, 평가에 관한 지식(A), 물리 교수 지향(O)과 관련된 과정은 상대적으로 소홀히 다루어졌다. 둘째, 물리 교사들은 현재 교사양성과정에서 다루는 PCK 영역의 비율에 대해 대체로 만족하는 편이었다. 그리고 예비교사교육 과정보다 현직교사교육 과정에서 PCK를 더 강조해야 하며, 현재 특정 PCK 구성요소만 비중 있게 다루고 있는 것을 지적하면서 다양한 PCK 구성요소를 균형 있게 발달시킬 수 있는 교사교육과정이 필요하다고 하였다. 셋째, 물리 교수 실제에서 교사들은 PCK의 여러 범주에서 부족함을 드러냈다. 수업자원 지식은 교수 경험을 공유하기 때문에 이를 적극적으로 발달시키는 것과 달리 교사의 물리교수지향이 수업에 적절히 발현되지 않았고, 물리 교과 내용 지식의 부족으로 개념 설명 과정에서 오류가 발생하였으며 교육과정 변화에 관성적인 태도를 나타냈다. 또한 수업계획과 수업실천 사이에 큰 간극이 나타났다. 이 연구 결과는 중등물리교사 양성과정에서 PCK의 여러 요소가 균형 있게 발달될 수 있도록 구성되어야 함을 시사한다. 그리고 교사양성과정에 교수경험을 공유하고 이를 반성적 성찰을 통해 내면화하는 과정의 물리 교사 전문성 발달 프로그램 도입의 필요성을 제기한다.

2009 개정 교육과정 중학교 1학년 과학교과서에 제시된 STEAM 비교분석

백경화 한국교원대학교 교육대학원 2014 국내석사

본 연구는 2009 개정 교육과정에 따라 편찬된 중학교 1학년 과학 교과서에 제시된 STEAM 자료가 학생들의 융합적 사고력 배양에 적절하게 구성되었는지 다각적으로 분석하고자 한다. 이를 위해 STEAM 교육의 이론적 구조를 기반으로 분석 준거를 선정한 후, 교과서에 적용하여 비교 분석하였다. 선정된 분석 준거는 STEAM 교과 요소, 자료 제시 방법, 주제 선정 유형, 활동 유형, 상황, 맥락 등이며 분석 결과는 다음과 같다. 첫째, STEAM 교과 요소를 분석한 결과 과학과 기술공학을 융합한 경우가 대부분을 차지하고 있다. 하지만 기술공학, 수학, 예술 등 다른 교과 요소가 전혀 포함되지 않고 과학 교과 요소만으로 구성되어 있음에도 불구하고 STEAM 자료로써 교과서에 제시된 경우도 존재한다. 표면적으로는 STEAM 교육을 표방하고 있지만 실제는 기존의 과학 수업과 다르지 않은 것이다. 둘째, STEAM 제시 방법을 분석한 결과 대부분의 교과서가 설명식보다는 탐구와 참여를 유도하는 탐구식으로 자료를 제시하고 있다. 셋째, STEAM 주제 선정 유형 중 생활주변제품 활용형이 높은 비중을 차지하고 있음은 개정된 교과서가 자료 준비 및 활용 부분에 있어서 2009 개정 교육과정에 부합하고 있음을 알 수 있다. 넷째, STEAM 활동 유형을 분석한 결과 대부분의 교과서가 주제 중심 활동을 선호하고 있다. 따라서 문제 중심 활동과 설계 중심 활동의 필요성을 인식하고 교과서 내에서의 비중을 좀 더 높여 학생들에게 스스로 프로젝트를 구상하고 실행하여 창의적인 결과물을 산출할 수 있도록 해야 한다. 다섯째, 상황을 분석한 결과 대부분의 교과서가 학생들의 활동에 부담이 덜 되는 일상적 상황을 많이 사용함으로써 학생들의 참여도를 향상시키고자 하는 의도가 보인다. 여섯째, 맥락을 분석한 결과 모든 교과서가 개인적 맥락에 편중된 STEAM 자료를 제시하고 있다. STEAM 교육은 21세기 미래 사회에서 당면하게 되는 세계적 차원의 거대한 문제들을 해결하기 위해 창의적으로 사고할 줄 아는 융합적인 인재를 양성하기 위해 출현하였다. 따라서 글로벌 사회에서의 융합은 개인적 맥락을 넘어 지역사회, 나아가 세계적인 맥락과 연결이 필요함을 알 수 있다. 이와 같은 연구결과를 토대로 과학기술에 대한 흥미와 이해를 높이고 융합적 사고와 문제해결 능력을 배양할 수 있는 STEAM 자료를 개발할 것을 제언한다.