고등학교 과학과목, 생명과학I 및 생명과학II 교재 사이의 유전영역 연계성 분석

민진욱 연세대학교 교육대학원 2017 국내석사

In Korea, Science Education is a trend to emphasize the cultivation of core competencies through its curriculum, so Science Education through teaching materials is necessary. As a result of examining the application rate of the Scholastic Ability Test in 2017, it was higher to choose the 「Life science I」and「Life science II」application than the Selective subject I and II in the other science area in high school. In this study, it is very important to compare「Life science」textbooks in the scientific field. So, to analyze the textbook, I have started this research based on Bruner's Spiral Curriculum and Gagne's Instructional Design Theory. The textbooks of Kyohak Publishing Company were selected to study High school「Science」, Selective subject-「Life science I」, and「Life science II」. When using these textbooks, I compared「Life sciences I」to「Life sciences II」, which are taught in advanced grade, on the basis of the sub-sections of High school「Science」textbooks. Here, Bruner's point of view was to analyze the linkage between page composition and unit of the sub-section by the chosen textbook. As a result, as you can see, those pages are analyzed and it can be confirmed that a number of textbooks which are learned in the advanced grade are increased. In order to the further analysis of the linkages between these textbooks, I analyzed Bruner's curriculum by identifying the pictures and terms presented in all three volumes. All three cell regions and DNA regions were presented. Moreover, in the cell region, all the same pictures were presented and analyzed for the review of the shear circle or the contents of the study in this unit. On the other hand, in the DNA area, when we see pictures and photographs that are not appeared on the textbooks to be learned in the upper grade, but the cell area is repetition from the viewpoint of Bruner's curriculum, the DNA area can apply the theory in terms of expansion. In Bruner's Spiral Curriculum, cumulative learning and related Gagne's Instructional Design Theory were selected from 6 to 9 of 9 stages, and the research, analysis, and experiment contents were analyzed in the sub-section of each textbooks. As a result of the analysis, there was no inquiry, data room, and experiment in the one unit in High school「Science」(Life Science Part) and in the three units in「Life Science II」. In addition, there was a unit that is encouraging students to cover all the learning contents even if they only studied the inquiry, the data room, and the experiment contents. Therefore, through this study, I confirmed that textbooks apply vertical and horizontal perspectives because they are published by grade level by applying curriculum. In this way, I think that if a teacher applies Bruner's and Gagne's theories by using only the Kyohak Publishing Company Science textbooks and teaches all the high school years, students will learn only a partial rather than an overall understanding of life sciences. The teacher should compare the textbooks prepared by the grades and the series with the experiment, the photographs and other example materials by the unit and the publisher. Therefore, I think the study of textbooks for Science Education should be done pro-actively. 한국의 과학교육은 교과를 통한 핵심 역량함양을 강조하는 추세이므로 교재연구를 통한 과학교육이 필요하다. 2017년도 수학능력시험 응시율을 확인해본 결과 고등학교 다른 과학 영역의 선택과목I 보다「생명과학I」응시율이 높았으며, 선택과목II 영역에서도「생명과학II」응시율이 높았다. 따라서 이번연구는 과학영역 내의 생명과학 교재를 비교 분석해 보는 것은 매우 중요하다는 점에서 출발하였다. 그래서 교재를 분석하기 위해 Bruner의 나선형 교육과정과 Gagne의 교수설계이론을 근간으로 본 연구를 시작하게 되었다. 연구를 위해 선정된 교과서는 고등학교「과학」, 선택과목「생명과학I」,「생명과학II」교과서를 선정했으며, 선정한 출판사는 모두 교학사에서 출판된 것을 활용하였다. 이들 교과서를 활용할 때, 고등학교「과학」교과서의 소단원을 기준으로 상급학년에서 배우는「생명과학I」,「생명과학II」를 비교분석 하였다. 여기서 Bruner의 관점으로 교과서별 소단원의 쪽수 구성 및 단원간의 연관관계를 분석했다. 그 결과 쪽수만 분석하더라도 상급학년에서 배우는 교재일수록 분량이 많아진다는 것을 확인할 수 있다. 이러한 교과서 간의 연계성을 더 자세히 분석하기 위해 3권 모두에서 제시되어 있는 그림자료 및 용어를 확인함으로써, Bruner의 교육과정이 적용되었는지 분석해 보았다. 그 결과 세포 영역과 DNA 영역이 3권 모두 제시되었으며, 세포 영역에서는 모두 같은 그림자료를 제시하면서 전단원의 복습내지는 본 단원에서 학습내용을 설명하기 위한 것으로 분석되었다. 한편 DNA 영역에서는 상급학년에서 배우는 교재일수록 많은 그림 및 사진자료를 제시하는 것을 보고 Bruner의 교육과정의 관점으로 세포 영역은 반복이라고 한다면, DNA 영역은 확장의 관점에서 이론을 적용시킬 수 있다. Bruner의 나선형 교육과정의 누적학습과 연관성이 많은 Gagne의 교수설계이론의 9단계 중 6~9단계를 선정하여 각 교재의 소단원에서 탐구, 자료실 그리고 실험내용만 추려서 분석해 보았다. 분석결과 고등학교「과학」교과서에서 1개 단원, 선택과목「생명과학II」에서 3개 단원은 탐구, 자료실 그리고 실험내용이 없었다. 또한 탐구, 자료실 그리고 실험내용만 학습하더라도 배우는 내용 모두를 터득할 수 있도록 유도한 단원도 있었다. 따라서 이번연구를 통해 교과서는 교육과정을 적용하여 학년별로 출판하기 때문에 수직적, 수평적인 관점을 적용시킨다는 내용을 확인하였다. 이를 통해 만일 교사가 교학사 과학교과서만 활용하여 Bruner와 Gagne의 이론을 적용시켜 고등학교 전 학년을 수업한다면, 학생들이 생명과학에 대한 전반적인 이해보다는 부분적인 것만 학습하게 될 것이라고 생각한다. 따라서 교사는 학년별, 계열별로 실험, 사진 그리고 기타예시자료가 단원별로 균형 있게 구성된 교과서를 출판사 별로 비교 검토해서 선정해야 한다고 본다. 이로써 과학교육을 위한 교재 연구가 활발히 이루어져야 한다고 생각한다.

사례기반학습을 활용한 초등 실과 교수·학습 방안 : 생명과학 영역을 중심으로

권석정 서울교육대학교 교육전문대학원 2018 국내석사

The purpose of this study is to contribute to the implementation of diverse and efficient practical arts education for problem-solving in elementary school field by developing teaching-learning strategies that utilizes case-based learning with the focus on life science field and by examining the corresponding action plan. In order to achieve the purpose of this study, it analyzed the life science related content of the 5-6th grade textbook that reflects 2009 revised curriculum and 2015 revised curriculum and established teaching-learning methods for the application of case-based learning as well as examining methods for implementation. The conclusions drawn from this study are as follows. Firstly, in order to extract the content that is appropriate for the case-based learning, it organized the life science related content of six government-approved textbooks from 2009 revised curriculum and 2015 revised curriculum. Secondly, it developed cases through case-based analysis framework and suggested teaching-learning methods in the life science field. Based on content of the life science field within the practical arts curriculum, it extracted the content suitable for case-based learning and applied the analysis framework to show how to apply the case in detail. For the tangible plan to implement the teaching-learning methods for elementary practical arts by using case-based learning in the life science field, it selected cases through the analysis of validity, developed activity paper for case studies, and established concrete teaching-learning strategies based on case-based learning which will enable the teachers to prepare and apply the life science lessons for case-based learning more easily. Thirdly, it suggested course plan for teaching-learning methods with regard to case-based learning. It designed teaching-learning course plan that utilizes video materials and text materials. The specific procedures of the teaching-learning model include ‘understanding the case’, ‘analyzing the case (individual exploration)’, ‘exploring the solution (by team)’, ‘determining the solution’, and ‘evaluating the solution’. By applying the case-based learning teaching-learning course plan to the actual field, it will trigger the learner’s interest and motivation in the life science field and contribute to the improvement of accomplishing the goal. This study shows that the education using the case-based learning in the life science field has a meaning in that it raises the learner’s future capability and higher order thinking such as problem-solving ability through the process of communicating with the teammates and independently solving the problems. Therefore, based on the results of this study, further study on the case development that extends further to the other fields in the practical arts education should be continuously carried out so that a system like the case-bank through which teachers can conveniently find the related case is constructed and invigorated. 이 연구는 초등학교 실과 생명과학 영역을 중심으로 사례기반학습을 활용한 교수·학습 구현 전략을 개발하고 실행 방안을 모색함으로써 초등학교 현장에서 문제 해결을 위한 다양하고 효율적인 실과 교육을 구현하는 데에 기여하고자 하였다. 연구의 목적을 달성하기 위하여 2009 개정 교육과정을 반영한 5∼6학년(군) 실과 교과서의 생명과학 영역의 내용 및 2015 개정 교육과정의 실과 생명과학 영역의 내용을 분석하였으며 사례기반학습을 적용하기 위한 교수·학습 구현 전략을 수립하고 실행 방안을 고찰하였다. 본 연구를 통해 얻은 결론은 다음과 같다. 첫째, 사례기반학습에 적합한 내용을 추출하기 위하여 2009 개정 교육과정의 6종의 교육부 검정 교과서와 2015 개정 교육과정의 생명과학 영역의 내용을 추출하여 정리하였다. 둘째, 사례기반분석틀을 통해 사례를 개발하고 실과 생명과학 영역의 교수·학습을 위한 방안을 제시하였다. 실과 교육과정 중 생명과학 영역의 내용을 토대로 사례기반학습에 적합한 내용을 추출하고 이를 분석틀에 적용하여 사례를 어떻게 적용할 것인지 구체적으로 제시하였다. 사례기반학습을 활용한 초등 실과 생명과학 영역 교수·학습의 구체적 실행 방안으로 타당도 분석을 통하여 사례를 선정하고, 사례분석 활동지를 개발하였으며 사례기반학습의 구체적인 교수·학습 구현 전략을 수립하였으며 이 전략은 교사들이 사례기반학습용 실과 생명과학 영역의 수업을 보다 쉽게 준비하고 적용하는데 기여할 것이다. 셋째, 사례기반학습 교수·학습 과정안을 제시하였다. 동영상을 활용한 교수·학습 과정안과 텍스트 자료를 활용한 사례기반학습 교수·학습 과정안을 설계하였다. 구체적인 교수·학습 모형의 절차로는 ‘사례 이해하기’, ‘사례 분석하기(개별탐구)’, ‘해결방안 탐색하기(팀별탐구)’, ‘해결방안 결정하기’, ‘해결방안 평가하기’의 과정으로 구성하였다. 개발된 사례기반학습용 교수·학습 과정안을 현장에서 적용함으로써 학습자의 실과 생명과학영역의 관심과 동기를 유발하고 목표 달성을 향상시키는데 기여할 것이다. 본 연구를 통해 사례기반학습을 활용한 실과 생명과학 영역의 교육은 잘 구조화된 사례를 기초로 학생들이 구성원들과 의사소통하고 주도적으로 문제를 해결해가는 과정을 통해서 문제해결력 등과 같은 고등사고능력과 미래역량을 기른다는 점에서 교육적 의미를 갖는다. 따라서 본 연구 결과를 토대로 후속 연구를 통해 실과의 다른 영역으로까지 확장한 사례 개발에 대한 연구를 지속적으로 실시하여 현장에서 교사들이 쉽게 관련 사례를 찾을 수 있도록 사례은행과 같은 시스템을 구축하고 활성화하는 후속 연구가 이루어져야 할 것이다.

두뇌 동기보상 시스템 기반 생명과학 학습동기 증진 학습모형 개발

이일선 한국교원대학교 대학원 2012 국내박사

이 연구의 목적은 두뇌 동기보상 시스템에 기반 하여 생명과학 학습동기를 증진시키기 위한 학습모형을 개발하는 것이다. 이러한 연구목적을 위해 우선, 생명과학 학습동기 관련 두뇌 동기보상 시스템을 규명하였다. 규명된 두뇌 동기보상 시스템에 대한 신경학적 분석 결과를 바탕으로 학습동기 증진을 위한 학습모형을 가설적으로 구성하였다. 구성된 학습모형에 대한 신경학적 검증을 통해 최종적으로 생명과학 학습동기 증진을 위한 두뇌 동기보상 시스템 기반 학습모형을 개발하였다. 생명과학 학습동기 관련 두뇌 동기보상 시스템 규명 연구를 위하여 12명의 생물전공 대학생들을 대상으로 예비 연구를 수행하여 학습동기 fMRI 측정 과제의 타당성을 확보하였다. 이후 중학교 3학년 학생 28명을 상대로 fMRI를 측정하였으며, 측정 결과를 바탕으로 생명과학 학습동기와 관련된 두뇌 동기보상 영역을 확인하였다. 이후 영역들 간의 상관관계 분석을 통해 학습동기 관련 네트워크를 밝혀내어 생명과학 학습동기 관련 두뇌 동기보상 시스템을 규명하였다. 규명된 두뇌 동기보상 시스템의 신경학적 기제를 분석하여 학습동기를 증진 시킬 수 있는 학습모형을 구성하였다. 구성된 학습모형의 검증 연구를 위하여, 27명의 중학교 3학년 학생들을 상대로 학습모형을 검증하였다. 실험집단에는 두뇌 동기보상 시스템 기반 학습 모형을 처치하였고, 대조집단에는 5E 순환학습 모형을 처치하였다. 학습모형 처치 전과 후에 학생들의 두뇌 동기보상 시스템 네트워크 연결 정도, 피질 두께, 학습동기, 학업성취도를 측정하여 두뇌 동기보상 시스템 기반 학습모형의 효과를 검증하였다. 연구 결과, 생명과학 학습동기 관련 두뇌 동기보상 시스템은 안와전두피질, 선조체, 중뇌 영역들이 서로 네트워크를 이루며 시스템을 구성하는 것을 규명하였다. 학습모형을 구성하기 위하여 두뇌 동기보상 시스템 영역들의 신경학적인 기제를 분석한 결과, 학습 단계, 학습동기전략, 학습동기 목표 측면에서 구성 요소를 추출하였다. 이를 바탕으로 구성된 학습모형의 단계는 중뇌 중심 동기보상 학습 단계를 시작으로 안와전두피질 중심 동기보상 학습 단계를 거쳐 선조체 중심 동기보상 학습 단계로 이어지는 흐름을 갖는다. 이러한 학습 단계는 두뇌의 신경학적 기제를 바탕으로 구성하였다. 각 단계별 학습목표는 중뇌 단계에서 학습동기 유발, 안와전두피질 단계에서 학습동기 강화, 선조체 단계에서 학습동기 유지로 구성하였다. 각 단계별 학습 전략 역시 동기보상 시스템의 신경학적 기제에 바탕을 두어 제시하였다. 가설적으로 구성된 학습모형의 검증 결과, 학습동기, 학업성취 점수가 증가하는 것을 확인하였으며, 신경학적 검증에서 두뇌 동기보상 시스템 네트워크의 연결이 보다 강화되고, 관련 피질영역의 두께가 증가하는 것을 확인하였다. 본 연구에서 규명한 생명과학 학습동기 관련 두뇌 동기보상 시스템은 생명과학 학습에서 학습동기와 관련하여 실제 동기보상과정이 일어나는 두뇌 수준의 정보를 제공해줄 수 있다. 또한 개발된 학습모형은 생명과학 교육현장에서 학생들의 학습동기를 증진시킬 수 있는 두뇌기반 학습 프로그램 개발의 초석이 될 수 있을 것이다.

2015 개정 교육과정의 생명과학Ⅰ,Ⅱ 과목과 연계한 생태환경교육 프로그램 개발

선태규 부산대학교 대학원 2025 국내석사

본 연구는 고등학교에서의 생태환경교육을 위해 2015 개정 교육과정의 생명과학Ⅰ 및 생명과학Ⅱ 과목과 연계한 교육 활동 프로그램을 개발하고 그것을 생태환경교육을 위한 수업과 동아리 활동에 실제 어떻게 활용할 수 있는가를 연구한 것이다. 본 연구의 목적은 생태계의 파괴와 환경오염으로 인해 지구의 안전이 위협받는 전 지구적인 상황에서 자연 친화적 환경과 탄소 중립 문화를 확산할 수 있는 생태환경교육의 중요성을 반영하여 교육 현장에서 생태환경교육과 관련된 활동을 어떻게 계획하고 학생들에게 교육해야 하는지에 대한 안내 자료를 교사들에게 제공하고, 학생들이 생태계와 환경에 대한 과학지식을 배우고 경험하여 실생활에서 환경의 중요성을 배울 수 있는 지속적이며 체계적인 프로그램을 개발하는 것이다. 본 연구의 대상은 부산시의 일반계 B고등학교 2학년 학생 중 생명과학Ⅰ을 이수한 생태환경동아리 학생 32명으로, 이 학생들에게 1차로 개발된 프로그램을 적용한 후 수정 및 보완하여 2차 프로그램을 개발하였다. 이후 다음 학년도에 생명과학 수업을 듣는 2학년 학생 93명, 3학년 학생 65명을 대상으로 적용해 보았다. 이를 통해 2차로 수정 및 보완을 거쳐 개발된 3차 프로그램을 같은 학교 교사 1인과 인근 일반계 고등학교 교사 2인에게 타당성 검증을 거쳐 최종 프로그램을 개발하게 되었다. 프로그램을 개발하기 위해 2015 개정 교육 과정의 고등학교 환경 과목의 내용 체계에서 일반화된 지식과 내용 요소를 분석하고 이를 고등학교 생명과학Ⅰ, 생명과학Ⅱ 과목과 연계하여 생태환경에 대한 지식과 환경 보전의 필요성을 통합적으로 이해하고 이를 통해 환경 문제 해결에 대한 책임감과 실천적 태도를 함양할 수 있는 활동을 고안하였다. 이를 생태환경동아리와 생명과학 수업 시간에 적용하여 고등학교에서 실행할 수 있는 생태 환경 프로그램을 개발하였다. 개발된 생태환경 프로그램을 통한 환경교육의 인식 변화를 알아보기 위해 설문지를 제작하여 생태환경 프로그램을 적용하기 전과 후에 설문조사를 실시하였고 학생들이 응답한 설문지의 분석을 통해 환경교육의 인식 변화를 알아보았다. 본 연구의 결론은 다음과 같다. 첫째, 일회적인 체험 위주의 환경교육에서 벗어나 생명과학Ⅰ과 생명과학Ⅱ 과목과 연계한 지속적이며 체계적인 환경교육을 통해 교과 지식을 활용하여 지속적인 학습과 지속 가능한 실천을 유도하며 통합적 사고력을 함양할 수 있는 생태 환경 프로그램을 13종류를 개발하였다. 생명과학Ⅰ 과목과 연계된 프로그램 6종류와 생명과학Ⅱ 과목과 연계된 프로그램 3종류, 두 과목과 모두 연관성이 높은 프로그램 4종류를 개발하였다. 둘째, 개발된 생태환경 프로그램은 학생들의 환경교육에 대한 인식 변화를 유도하는 데 효과적이었다. 프로그램을 통해 생태환경에 대한 지식과 정보를 얻게 되어 환경 문제에 관한 관심이 증가하였고 이를 통해 환경친화적 행동을 실천하는 빈도가 증가한 것으로 나타났다.

생명과학 학습의 지식 이해, 문제 풀이, 융합 사고에 대한 fMRI 기반 두뇌 활성 연구

오재영 한국교원대학교 2017 국내석사

본 연구의 목적은 학습자들이 생명과학 교과를 학습하는 과정에서 실제적으로 사용하는 중요한 요소인 지식 이해, 문제 풀이, 융합 사고 활동에 대한 두뇌 활성 특성을 fMRI를 기반으로 규명하는 것이다. 이를 위해 지식 이해, 문제 풀이, 융합 사고에 대한 각각의 과제 영향을 고려하여 서로 관련 없는 주제를 선정한 후 정기적인 세미나를 통해 수정·보완을 거치며 fMRI 측정을 위한 과제의 타당도를 점검하였다. 이렇게 개발된 과제는 충남 소재 고등학생들을 대상으로 예비 투입하여 제한된 시간 안에 적절한 난이도를 가지고 사고를 유발할 수 있는 과제를 최종 선정하였다. fMRI 본 측정은 충북 소재 고등학교 학생들을 대상으로 실시되었으며 획득한 데이터에 대한 두뇌 활성 분석과 기능적 연결성 분석을 통해 각 사고를 수행하는 과정에서의 특이적인 활성 영역과 해당 영역간의 상관 관계를 확인하였다. 그 결과 생명과학 학습에서 공통적으로 전전두엽의 중전두이랑(Middle frontal gyrus, BA6)에서 활성이 나타났으며 이는 학습자의 인지 구조에 파지되어 있는 기존에 학습했던 지식이나 경험을 활용하여 학습이 이루어짐을 의미한다. 또한 중전두이랑을 기반으로 각 학습에서의 고유한 두뇌 활성 영역 및 기능적 연결성을 확인하였다. 지식 이해는 전전두엽(Prefrontal lobe)과 해마옆이랑(Parahippocampal gyrus), 후두엽(Occipital lobe)의 활성 및 기능적 연결성을 기반으로 이루어진다. 논리적인 순서로 관련성 있게 제시된 글과 그림에 의해 해마옆이랑이 관여하고 후두엽에 의해 처리된 시각적 정보들은 전전두엽에 의해 기존에 형성된 인지 구조를 기반으로 생명 현상에 대한 의미를 구성한다. 문제 풀이는 시상(Thalamus)을 통한 전전두엽(Prefrontal lobe)과 후측 두정엽(Posterior parietal lobe), 후두엽(Occipital lobe)의 활성 및 기능적 연결성을 기반으로 보기의 진위를 평가한다. 이는 후두엽을 통해 제시된 문제의 글과 그림에 대한 시각적 정보의 처리가 이루어지고 전전두엽과 후측 두정엽에 의해 문제 풀이에 필요한 정보를 작업 기억에 유지함으로써 보기의 옳고 그름을 평가한다. 또한 융합 사고는 양측의 전전두엽(Prefrontal lobe)과 하두정소엽(Inferior parietal lobule), 측두엽(Temporal lobe)의 활성 및 기능적 연결성을 기반으로 생명과학 지식을 통해 공학적으로 문제를 해결한다. 전전두엽에서 문제 해결을 위해 설정한 목표는 하두정소엽에 의해 다양하고 복잡한 생명 과학 지식과 공학적 지식을 인출하여 측두엽과 함께 논리적 사고를 통해 창의적인 산출물을 현실화하고 평가하는데 관여한다. 즉, 생명과학 학습에서 지식 이해, 문제 풀이, 융합 사고 과정은 각각의 신경학적 특성에 따른 두뇌 수준의 시스템이 존재함을 의미한다. 따라서 각 학습은 두뇌 시스템의 차이에 따른다는 실증적인 신경학적 근거를 제시할 수 있을 것이다. 또한 학습자가 어떤 생명과학 학습을 선택하느냐에 따라 두뇌 발달에 차이가 나타날 가능성이 있으므로 두뇌 가소성에 따라 반복적으로 특정 학습만을 위주로 이루어지는 것은 바람직하지 못한 교수-학습 전략임을 제시하고 있다.

중등 생명과학 성취기준에 담긴교육목표의 변화 분석 : 2015와 2022개정 교육과정을 중심으로

윤지훈 경상국립대학교 대학원 2024 국내석사

2022개정 과학과교육과정에 따라 기존 2015개정 과학과교육과정의 생명과학 분야의 내용 체계와 성취기준에 변화가 있었다. 특히 선택 중심 교육과정의 교과목의 변화를 확인할 수 있다. ‘통합과학’이 ‘통합과학1’, ‘통합과학2’로 나누어졌다. 또한 ‘생명과학Ⅰ’, ‘생명과학Ⅱ’이 아닌 ‘생명과학’, ‘세포와 물질대사’, ‘생물의 유전’ 단원으로 구성되어있다. 내용체계의 변화를 확인하기 위해 ‘2022개정 과학교육과정’의 성취기준을 기준으로 ‘내용요소’가 동일한 ‘2015개정 과학교육과정’의 성취기준을 연계하여 비교하였다. 또한 중학교 과학의 생명영역과 고등학교 생명과학의 성취기준에 담긴 교육목표를 분석하였다. 교육목표 분석은 블룸의 신교육목표 분류체계틀을 활용하였다. 중학교의 ‘세포 시스템과 에너지’에서는 ‘개념적 지식’(86%), ‘이해하다’(72%)가 가장 많은 비율을 차지했다. 고등학교의 ‘세포 시스템과 에너지’에서도 ‘개념적 지식’(59%), ‘이해하다’(55%)가 가장 많은 비율을 차지했다. 중학교의 ‘항상성과 몸의 조절’에서는 ‘개념적 지식’(61%), ‘이해하다’(61%)가 가장 많은 비율을 차지했다. 고등학교의 ‘항상성과 몸의 조절’에서도 ‘개념적 지식’(53%), ‘이해하다’(40%)가 가장 많은 비율을 차지했다. 중학교의 ‘생명의 연속성과 다양성’에서는 ‘개념적 지식’(57%), ‘이해하다’(47%)가 가장 많은 비율을 차지했다. 고등학교의 ‘생명의 연속성과 다양성’에도 ‘개념적 지식’(53%), ‘이해하다’(54%)가 가장 많은 비율을 차지했다. 중학교에서는 ‘환경과 생태계’에 해당하는 성취기준이 존재하지 않았다. 고등학교에서 ‘환경과 생태계’는 ‘개념적 지식’(50%)과 ‘이해하다’(47%)가 가장 많은 비율을 차지했다. 이처럼 모든 영역에서 ‘개념적 지식’과 ‘이해하다’의 조합이 가장 많이 나타났으나 전체적으로 중학교보다 고등학교에서 차지하고 있는 비율이 더 적게 나타나는 경향을 볼 수 있다. 중,고등학교를 통합한 자료의 ‘세포 시스템과 에너지’에서는 ‘지식 차원’에서 ‘개념적 지식’(63%)과 ‘메타인지 지식’(30%)이 가장 많은 비율을 차지했다. ‘인지과정 차원’에서는 ‘이해하다’(57%), ‘분석하다’(18%), ‘창안하다’(11%)가 많은 비율을 차지 했다. ‘항상성과 몸의 조절’에서는 ‘지식 차원’에서 ‘개념적 지식’(61%)과 ‘메타인지 지식’(22%)이 가장 많은 비율을 차지했다. ‘인지과정 차원’에서는 ‘이해하다’(61%), ‘분석하다’(13%), ‘평가하다’(9%)가 많은 비율을 차지했다. ‘생명의 연속성과 다양성’에서는 ‘지식 차원’에서 ‘개념적 지식’(57%)과 ‘절차적 지식’(24%)이 가장 많은 비율을 차지했다. ‘인지과정 차원’에서는 ‘이해하다’(47%), ‘적용하다’(33%)가 많은 비율을 차지했다. ‘환경과 생태계’에서는 ‘지식 차원’에서 ‘개념적 지식’(50%)과 ‘메타인지 지식’(25%)이 많은 비율을 차지했다. ‘인지과정 차원’에서는 ‘기억하다’(50%), ‘이해하다’(25%)가 많은 비율을 차지했다. 이를 통해 전제척으로 ‘개념적 지식’과 ‘이해하다’의 조합이 가장 많이 나타나지만 고등학교에서 다양한 지식과 인지과정을 다루고 있음을 알 수 있다. 중학교 영역에서 ‘개념적 지식’과 ‘이해하다’ 뿐 아니라 다양한 지식을 다루는 교육목표가 보완되어야할 것이다. 고등학교에서도 아직 ‘개념적 지식’과 ‘이해하다’의 지식이 대부분이기에 다양한 학습 활동이 나타날 수 있는 ‘메타인지 지식’과 ‘절차적 지식’ 다양한 인지과정의 학습 목표가 보완할 수 있도록 교과서 개발과 수업이 이루어져야할 것이다.

2009 개정과 2015 개정 과학과 교육과정에 따른 생명과학 Ⅰ 교과서의 개념 관계망 비교 : 생명의 연속성 단원을 중심으로

이주연 서울대학교 대학원 2019 국내석사

본 연구에서는 2009 개정과 2015 개정 과학과 교육과정을 비교하고 2009 개정과 2015 개정 과학과 교육과정에 따른 생명과학Ⅰ 교과서의 생명의 연속성 단원에 대한 개념 관계망을 비교 분석하였다. 2009 개정과 2015 개정 과학과 교육과정에 따른 생명과학Ⅰ 교과서를 3종씩 선정하고 분석 대상 단원에 포함된 내용에 대한 개념 관계망을 만들어 비교 분석함으로써 교육과정 개정에 따른 교과서 내용의 변화를 알아보았다. 연구 결과는 다음과 같다.: 첫째, 2015 개정 과학과 교육과정은 2009 개정 과학과 교육과정에서 일부 내용을 삭제하고 핵심 개념 및 일반화된 지식을 도입하여 생명과학Ⅰ 생명의 연속성 영역에 대한 내용의 집중도를 높였다. 이에 따라 생명과학Ⅰ 교과서의 생명의 연속성 단원 내 개념 수, 개념 간의 연결 수도 감소하여 학생들이 해당 단원을 통해 학습해야 하는 생물학 지식의 양이 감소하였다. 교사는 이러한 학습내용과 학습량의 변화를 인지하고 교수학습활동을 구성해야 한다. 둘째, 교육과정 개정에 따라 교과서의 개념 관계망의 개념군의 종류, 학습 내용 및 허브 개념이 바뀌었다. 교사들은 교과서에서 다루고 있는 생명의 연속성 내용이 어떤 하위 개념군으로 이루어져 있는지 파악하고 교육과정 개정에 따라 개념군을 이동한 개념들, 특히 허브 개념의 이동을 고려한 교수학습활동을 준비할 필요가 있다. 셋째, 교육과정 개정에 따라 교과서의 주요 개념과 주요한 개념 간의 관계가 달라졌다. 주요 개념과 주요 관계는 교사가 생명의 연속성 내용을 설명할 때 반복해서 언급하는 내용이므로 교사는 주요 개념의 빈도 비율과 중심성의 변화를 이해하고 높은 빈도로 등장하는 관계들을 파악할 필요가 있다. 넷째, 교육과정 개정에 따라 2015 개정 과학과 교육과정에서 새롭게 도입된 핵심 개념들의 빈도 비율과 중심성 지수가 증가하였다. 그러나 핵심 개념 중 일부 개념은 빈도 비율과 중심성 지수가 여전히 낮아 주요 개념의 지위를 갖지 못하였다. 교사는 핵심 개념들 중 중요도가 낮아 주요 개념의 지위를 갖지 못한 개념들을 파악하여 교수학습 준비 과정에 반영할 필요가 있다. 본 연구를 통해 얻어진 과학과 교육과정의 개정 내용 분석 결과 및 교육과정에 따른 교과서의 개념 관계망 분석 결과는 교사들에게 생명과학Ⅰ 교과서의 생명의 연속성 단원의 주요 개념, 주요 관계 및 하위 개념군에 대한 개관을 제공함으로써 생명과학 학습 내용의 지식 구조를 보여줄 수 있다. 또한 교수학습 전략을 세우는데 기초 자료로 활용할 수 있으며, 2015 개정 교과서의 생명의 연속성 단원에 대한 연계성 분석의 기초 자료로도 활용될 수 있을 것이다. This research compared the 2009 and the 2015 revised science curriculum and analyzed the conceptual networks focused on continuity of life in biologyⅠ textbooks under the 2009 and the 2015 revised science curriculum. For the research, three biologyⅠ textbooks under each curriculum were chosen and the conceptual networks focused on continuity of life from them were made. Research results are as follows: First, the 2015 revised science curriculum about biologyⅠ sharpened focus on continuity of life by removing some contents and introducing core concepts and generalized learning. Also, many concepts and relations were expurgated through curriculum revision. For these reasons, learning contents about continuity of life were diminished. Second, the characteristics of concept clusters according to the conceptual networks focused on continuity of life in biologyⅠ textbooks were changed. This research found that some concepts, especially hub concepts moved among concept clusters through curriculum revision. Third, main concepts and relations in biologyⅠ textbooks were changed through curriculum revision. Teachers need to understand the change of main concepts and relations in the textbook because they are repeatedly mentioned in class. Fourth, frequency percentage and centrality of core concepts which are introduced under the 2015 revised science curriculum have increased. Some core concepts are main concepts in the textbook. However, other core concepts are not main concepts in the textbook. Teachers need to confirm differences among core concepts. The research results can give directions about a teaching method to biology teachers by providing overview of continuity of life in biologyⅠ textbook. Also, these can be used as a point of reference for a linkage analysis focused on continuity of life in science textbooks under the 2015 revised science curriculum.

한국과 미국의 생명과학 교사 양성 교육과정 비교 : 부산대학교와 University of North Alabama를 중심으로

황선욱 부산대학교 대학원 2025 국내석사

본 연구는 미래 사회가 요구하는 생명과학 교사의 전문성 함양을 위한 한국과 미국의 생명과학 교사 양성 교육과정을 심층적으로 비교 분석하는 것을 목적으로 하였다. 구체적으로 한국 부산대학교와 미국 앨라배마 주 소재 University of North Alabama(UNA)의 중등 생명과학 교사 양성 교육과정을 사례로 선정하였다. 본 연구는 두 대학의 공식 교육과정 자료와 교과목 안내서, 수강신청 가이드 등을 수집하여 문헌 분석을 수행하였다. 자료 분석 시 전공과목(SMK, PCK), 교직과목(PCK, GPK, 교육실습), 교양과목 영역으로 구분하고, 각 영역의 교과목 구성과 특성 및 학점 비율을 상세히 분석하였다. 연구 결과, 부산대는 교과내용학(SMK)의 비중이 매우 높고 이론 중심의 교육과정을 구성한 반면, UNA는 교과교육학(PCK) 및 일반교육학(GPK)의 비중이 높고 실습 및 현장 중심의 교육과정을 운영하고 있었다. 특히, UNA는 장기적인 현장실습과 포트폴리오 평가 방식을 통해 실제 교수 역량을 체계적으로 검증하였다. 교양과목 영역에서도 부산대는 일반적이고 광범위한 내용을 제공하는 데 반해, UNA는 교사로서의 역할 수행에 보다 직접적으로 연계된 교과목을 제공하고 있었다. 결론적으로, 본 연구는 한국 생명과학 교사 양성 교육과정의 발전을 위해 교과교육학 영역 강화와 장기적인 교육실습 및 포트폴리오 평가 방식 도입의 필요성을 제안한다. 본 연구는 한국의 생명과학 교사 양성 교육과정 개선에 실증적인 근거를 제공한다는 점에서 의의가 있다.

서울시립과학관을 활용한 생명과학 체험학습 학습지도안 개발 : 고2 생명과학Ⅰ 1단원 생명과학의 이해를 중심으로

이해인 연세대학교 교육대학원 2023 국내석사

생명과학Ⅰ 교육과정은 사람의 몸을 중심으로 우리 주변에 나타나는 생명현상에 대한 이해와 이에 대해 나타나는 의문점을 창의적으로 해결하는 것에 목표를 두고 있다. 또한 생명과학, 생명체 및 다양한 탐구 방법에 대해 학습하며 탐구 중심의 활동과 탐구 학습을 강조한다. 하지만 실제 학교 현장에서는 교과서의 글과 그림만을 이용한 강의식 형태의 수업이 주를 이루고 있어 학생들로 하여금 과목에 대한 흥미 유발과 심도있는 이해가 어려운 실정이다. 과학관의 전시물을 통한 체험학습은 실물을 통해 전시물을 관람·체험하며 보다 폭넓은 배경 지식을 습득할 수 있고, 오감을 이용한 체험과 과학 실험 등을 통해 탐구 중심의 활동이 가능하여 과학 지식에 대한 흥미 및 동기 부여가 가능하다. 따라서 과학관의 전시물을 이용한 체험학습은 교육적 효과 면에서 매우 유용하며 유의미할 것이다. 또한 서울시 노원구에 소재한 서울시립과학관은 대한민국 최초의 청소년 과학관으로 대부분의 전시물을 직접 조작하거나 체험할 수 있도록 하였다. 또한 전시관 관람 뿐 아니라 실험 수업과 강연 등의 다양한 콘텐츠를 보유하고 있어 교육적 가치가 높을 것으로 사료된다. 이에 본 연구에서는 고2 생명과학Ⅰ의 1단원 ‘생명과학의 이해’와 서울시립과학관의 전시물의 연계성을 파악한 체험학습 학습지도안 및 활동지를 개발하였다. 본 연구에서 선택한 2015 개정 생명과학Ⅰ 교과서의 ‘생명과학의 이해’는 생물의 특성, 과학적 탐구 방법 등을 주요 개념으로 가지고 있으며, 탐구 기능이 강조되어 있는 단원이다. 또한 생명과학Ⅰ 전체의 개괄적인 개념을 모두 포함하고 있어 해당 단원에 대한 학습이 온전하게 이루어질 때 후속 단원에 대한 유연한 연계가 가능할 것이다. 더욱이 고등학교 1학년 과학 교과과정인 통합과학 및 고등학교 3학년 생명과학Ⅱ의 과학 지식과도 긴밀한 연계가 되어 있어 해당 단원에 대한 심도있는 이해 및 탐구 중심의 학습이 반드시 필요하다고 판단하였다. 이에 본 연구에서는 심규철(2006)이 제안한 실험관찰(EO), 모의활동(SM), 조사토의(IN), 자료해석(DI), 토의·토론(DE), 과학 글쓰기(SW), 읽기(R)의 7가지 탐구활동 유형을 참조하여 2015 개정 생명과학Ⅰ‘생명과학의 이해’ 단원의 개념과 서울시립과학관의 전시물 및 교육 프로그램을 분석한 후 그 연계성을 파악하였다. 생명과학Ⅰ ‘생명과학의 이해’단원 내 탐구 활동에서는 실험관찰(EO), 토의·토론(DE), 과학 글쓰기(SW), 읽기(R) 유형이 3회 이내로 나타났으며 서울시립과학관의 전시물 및 프로그램 내에서는 조사토의(IN), 토의·토론(DE), 과학 글쓰기(SW), 읽기(R)이 3회 이내로 나타났다. 서울시립과학관의 전시물 및 교육 프로그램은 실험 관찰(EO), 모의 활동(SM)이 각 12회, 13회로 기록되어 생명과학Ⅰ 교과과정에서 부족한 탐구 중심 학습을 보완하여 반영할 수 있는 적합한 장소임을 확인할 수 있었다. 또한 공통적으로 부족했던 과학 글쓰기(SW), 읽기(R), 토의·토론(DE)의 활용 유형은 학습지도안과 활동지를 통해 이를 보완하고자 하였다. 본 연구에서 개발한 학습지도안은 체험학습 전시, 본시, 종료의 총 세 차시의 지도안으로 체험학습에 대한 준비 과정부터 체험학습을 의미있게 마무리하는 과정까지 정교하게 설계하였다. 체험학습 전 차시에서는 서울시립과학관의 전시물을 체험 하기 전, 학습해야 할 과학 지식과 태도를 갖추어 체험활동을 진행할 수 있고 개인·모둠별 토론과 발표에 대한 구성으로 체험학습을 유기적으로 연결하여 과학적 사고력을 증진시킬 수 있는 정교화된 프로그램을 설계하였다. 또한 활동 중에 스스로 작성하는 활동지를 개발하여 학습한 과정에 대해 자신의 생각을 과학적으로 서술할 수 있는 과학적 글쓰기를 강조하였고 수업 종료 후, 토의 활동과 과학 지식 및 학습 태도에 대한 평가를 통해 학습에 대한 점검을 하여 자아성찰을 할 수 있도록 하였다. 이에 서울시립과학관에서의 체험학습에서 과학적 글쓰기와 읽기 활동을 강조한 학습 지도안과 학생용 활동지를 통해 심도있는 탐구 중심의 교육과 이로 인한 긍정적인 교육 효과가 나타날 것으로 기대한다.

과학교사들이 가르치기 어려워하는 중학교 생명과학 내용 분석

김대윤 경북대학교 교육대학원 2017 국내석사

이 연구는 중학교에 근무하는 과학 교사들이 생명과학 영역 중 어떤 내용을 가르치기 어려워하며 그 이유가 무엇인지, 그리고 교사의 변인에 따라 어려워하는 정도에 어떤 차이가 있는지를 확인하여 현재의 상황을 개선하기 위한 시사점을 얻고자 함에 목적이 있다. 대구·경북 소재 25개 중학교의 과학교사 105명을 대상으로 가르치기 어려운 중학교 생명과학 내용에 대한 설문 및 면담을 시행하였다. 연구 결과는 다음과 같았다. 첫째, 과학교사들이 가르치기 어려워하는 중학교 생명과학 단원은 ‘유전과 진화’, ‘생식과 발생’, ‘자극과 반응’, ‘소화·순환·호흡·배설’, ‘광합성’의 순으로 나타났다. 특히 진화, 분류, 유전, 세포분열에 대한 내용을 가르치기 어려워하였다. 둘째, 과학교사들이 가르치기 어려워하는 주된 이유는 ‘학습자의 낮은 이해도와 흥미’, ‘학습자의 실물경험 부재’, ‘학습자의 실물경험 부재’, ‘다양한 수업방법 적용의 어려움’, ‘내용지식 및 관련 배경지식 부족’으로 나타났다. 생명과학전공 교사들은 내용교수지식(PCK) 측면에서의 주된 어려움이 있었고 타전공 교사들은 교과내용지식 측면에서의 주된 어려움이 있었다. 셋째, 교직 경력이 오래될수록 가르치기 어려워하는 정도가 감소하였다. 수능시험에 생명과학 과목을 선택한 예비교사집단은 선택하지 않은 예비교사집단에 비해 관련 내용에 대한 이해 수준이 높은 것으로 나타났다. 결과적으로, 과학교사들이 가르치기 어려워하는 내용과 그 이유를 고려한 교사연수 및 예비교사교육이 이루어져야 할 것이다. 또한 초임교사와 타전공 교사의 교사 전문성 수준을 향상시키기 위한 보다 구체적이고 실제적인 기준이 확립되어야 할 것이다. The purpose of this study was to find out which contents in life science is difficult for middle school science teachers to teach, and what are the reasons of the difficulties, and what are the differences in the level of difficulty depending on the teacher’s factors. Survey and interview were conducted to 105 science teachers in 25 middle schools in Daegu-Kyungpook area about the contents in middle school life science which are difficult to teach. Results of this study were as in following. First, the chapters in middle school life science which science teachers had difficulties in teaching were ‘heredity and evolution’, ‘reproduction and development’, ‘stimulus and response’, ‘digestion, circulation, breathing, excretion’, ‘photosynthesis’ in order. Especially, they had some difficulties in teaching evolution, classification, heredity and cell divisions. Second, the main reasons for the difficulties in teaching middle school life science were ‘low understanding and interest of the students’, ‘absence of student’s actual experience’, ‘difficulty in applying various teaching methods’, ‘deficient background knowledge about life science’. Teachers majored in life science mainly had difficulties in pedagogical content knowledge(PCK), but teachers majored in other science subjects mainly had difficulties in subject matter knowledge(SMK). Third, the difficulties in teaching middle school life science were reduced for teachers who had longer teaching experience. Pre-service science teachers who had chosen life science subject in the college scholastic ability test tended to have higher understanding about relevant contents compared to the pre-service science teachers who did not. Consequently, teacher training and pre-service teacher education should be conducted considering the contents and reasons that are difficult for the teachers to teach. Also, to improve the expertise in teaching middle school life science, the detailed and actual standards should be established for newly appointed teachers and teachers majored in other science subjects.