도 교육청 초등과학영재교육 프로그램분석

최문희 한국교원대학교 교육대학원 2011 국내석사

이 연구의 목적은 K도에서 개발하여 사용하고 있는 초등 과학영재교육 프로그램을 분석하여 영재 교육의 목적에 부합한 프로그램인지 평가하여 프로그램의 개선 방향 및 질적 향상을 도모하는 데 있다. 이 연구에서는 K도에서 개발하여 사용하고 있는 초등 과학영재교육 프로그램 20개를 대상으로 하였으며 김성원과 허명(2005)의 영재교육 표준안을 5차에 걸쳐 수정ㆍ보완하여 프로그램의 목표, 프로그램의 내용, 과학적 탐구 과정의 종류, 교수 학습 방법, 그리고 평가 영역으로 나누어 분석하였다. K도에서 개발하여 사용하고 있는 초등 과학영재교육 프로그램에는 미래의 지식기반 사회에서 가장 요구되는 기능 중 하나인 창의적 사고 능력의 향상을 위한 발산적 사고는 적절하게 고려하고 있으나 수렴적 사고, 연관적 사고를 촉진 시킬 수 있는 내용은 부족하였다. 또한 의사소통 능력을 향상시키는 내용이 우수하였지만 과학의 본성을 탐구할 수 있는 기회가 주어지지 않은 점은 미흡하였다. 또 K도에서 개발하여 사용하고 있는 초등 과학영재교육 프로그램은 심화교육으로 영재의 특성을 잘 살린 프로그램이 많았으나 진로에 대한 소개가 부족하였다. 50%의 프로그램에서 목표에 부합되는 평가를 실시하고 있었으며 대부분이 수행평가이었다. 그리고 12개의 프로그램에서만 산출물에 대한 평가가 이루어졌으며, 그 중에서 9개의 프로그램에서 실생활 및 학생들과 관련이 있는 문제를 다루고 있었다.

거꾸로 수업의 효율적인 적용을 위한 ALP 모형 개발

하지훈 경인교육대학교 2017 국내박사

사회 변화에 따라 새로운 교육목표가 등장하며, 이를 효과적으로 도달하기 위한 대안적인 교육 방법 역시 제시된다. 하지만 새로운 대안적인 교육 방법의 적용에는 기존 방법에서 나타나지 않은 여러 가지 장애물이 있을 수 있다. 최근 기존 교육목표에는 등장하지 않았던 의사소통능력 등이 포함된 핵심역량이라는 새로운 교육목표의 등장과 이를 효과적으로 향상 시킬 수 있을 것으로 기대되는 거꾸로 수업의 경우가 그러하다. 이러한 문제 인식 속에서 본 연구 목적은 거꾸로 수업의 특징과 한계 등을 분석하여 이를 교실에 효과적으로 적용할 수 있는 ALP 모형을 개발하고 이를 적용한 프로그램의 효과를 확인하는 것이다. 이를 위해 ADDIE 모형에 따라 연구를 진행하였다. 우선 거꾸로 수업의 적용에 장애가 되는 요소를 파악하고자 거꾸로 수업의 경험이 있는 교사와 학생을 대상으로 면담을 진행하고 이를 분석하는 연구를 진행하였다. 이후 거꾸로 수업의 효율적인 적용을 위한 새로운 모형을 개발하기 위해 거꾸로 수업의 어려움 분석을 통해 얻은 정보를 통해 새로운 모형에 반영할 요소를 추출하였다. 이를 바탕으로 새로운 모형에 적용한 구성 요소를 선정하고 이를 배치하여 ALP 모형을 개발하였다. 개발된 모형의 효과를 살피기 위해 ALP 모형이 적용된 초등학교 과학 수업 프로그램을 개발하고 이를 교실 수업에 전개하였다. 검사는 핵심역량 중 거꾸로 수업을 통해 기대되는 효과 중 하나로 제시되면서 2015개정 교육과정에서 새롭게 교육목표로 등장한 의사소통능력에 대한 검사와 2015개정 이전부터 과학과의 교육목표로 제시되어온 과학적 사고력과 탐구 능력에 대해 진행하였고, 추가로 ALP 모형을 적용한 수업에 대한 학생 만족도 조사와 면담도 함께 실시하여 효과에 대한 정확한 해석을 위한 정보를 얻고자 하였다. 위의 연구를 수행한 결과 다음과 같은 결론을 내릴 수 있었다. 거꾸로 수업의 어려움을 분석을 통해 수업 자료 제작에 대한 교사의 어려움과 과제로 인식되는 사전 학습 등 거꾸로 수업의 다양한 문제점을 확인할 수 있었다. 분석된 정보를 바탕으로 새로운 모형에 고려해야할 사항에 대해 정리를 하였고 이를 통해 요약 강의, 갭(gap) 이용 추가 학습, 학생 중심 학습으로 이루어지는 ALP 모형을 개발할 수 있었다. 개발된 ALP 모형의 효과를 확인하기 위해 초등학교 과학 교과 단원에 대한 분석 및 재구성을 실시하였고, 이를 통해 ALP 모형 적용 초등 과학 프로그램을 개발할 수 있었다. 그리고 개발된 프로그램을 실제 수업에 투입하여 오래 전부터 과학과의 주요 목표 중 하나인 사고력과 탐구 능력을 포함하여 최근 핵심역량으로서 그 중요성이 더욱 강조되고 있는 의사소통능력의 측면에서 그 효과를 검증하였다. 그 결과, 과학적 사고력과 과학적 탐구 능력에서의 뚜렷한 효과를 보이지 않았으나, 과학적 의사소통능력의 경우 ALP 모형의 적용 효과를 확인할 수 있었다. 과학적 사고력과 과학적 탐구 능력의 총점 평균의 향상에 대한 집단 간 차이가 없었다. 그러나 면담과 인식 조사를 통해 탐구 능력과 관련한 정의적 측면의 효과에 대한 가능성을 보여주었다. 특히 학생들은 스스로 탐구하는 활동이 주어진다는 것과 이를 위한 시간이 보다 확보된다는 점에 대해 만족하고 있음을 알 수 있었다. 과학적 의사소통능력의 경우, 하위 요소인 표와 그림에서 효과를 확인하였는데, 이는 글이나 수와 같이 인지양식 측면에서 읽기 형태 중심의 의사소통능력보다는 표와 그림과 같은 시각적 형태 중심의 의사소통능력 향상에 효과가 있다고 할 수 있다. 유형에서는 주장형과 그 하위 요소인 정당화에서 효과가 있었고, 이는 ALP 모형의 적용이 학생들에게 기존 수업보다 많은 의사소통 기회를 제공했기 때문이라고 볼 수 있다.

초등학교 과학실험에 사용되는 화학약품에 대한 초등교사의 안전의식 조사

이영애 한국교원대학교 교육대학원 2010 국내석사

이 연구의 목적은 초등학교 과학실험에 사용되는 화학약품에 대한 초등교사의 안전의식 정도를 알아보기 위한 것이다. 연구 대상은 H대학교 교육대학원 교사 30명과 U시 소재 초등학교 교사 80명으로 총 110명이다. 연구를 위하여 초등학교 3학년에서 6학년까지의 과학 교과서에 수록된 과학실험에 사용되는 모든 화학약품을 분석한 후 인체에 유해하며, 취급 시 주의를 요하는 화학약품을 추출하였다. 초등학교 과학실험에 사용되는 화학약품 대한 초등교사의 안전의식 정도를 알아보기 위한 문항은 선행 연구들에서 사용한 조사 문항들을 분석하고 수정․보완하여 교사 설문지를 개발하여 사용하였다. 연구결과, 첫째, 초등학교 과학실험에 사용되는 화학약품의 종류는 다양하며, 학년이 올라갈수록 위험한 화학약품을 많이 취급하고 있으며, 5학년에서 18종으로 가장 많은 화학약품을 취급하고 있었다. 취급에 유의해서 사용하여야 하는 화학약품으로는 인화성 용매, 부식성 물질, 산과 염기, 유독성 물질이며, 이에 해당되는 화학약품은 총 17종이었다. 둘째, 초등교사들은 초등학교 과학실험에서 사용되는 화학약품 중에는 위험한 것이 다수 있으며, 화학약품의 취급법이나 주의사항 및 안전한 사용법에 대해서 대부분 알고 있으며, 학생들에게 안전 교육을 해야 한다고 응답한 것으로 보아 화학약품에 대한 안전의식은 대체로 높다고 할 수 있다. 하지만 실제로 화학약품의 취급법이나 성상, 인체 유해성 등의 지식을 묻는 문항의 정답률이 낮게 나타났으며, 심층면담 결과 자신이 알고 있다고 믿는 것과 실제로 알고 있는 내용과는 유의미한 차이가 있는 것으로 보아 화학약품에 대한 지식이 매우 부족한 것으로 나타났다. 이상의 연구 결과로 보아, 초등학교에서 사용하는 화학약품에는 인체에 유해하고 취급 시 주의를 요하는 화학약품이 다수 있으며, 초등교사들은 이러한 화학약품에 대해 위험하다고 인식하고 있으나 그러한 화학약품의 물리적․화학적 성상이나 사용상의 취급 방법, 인체에 미치는 영향, 폐기물 처리법 등에 대한 지식은 부족한 것으로 나타나 실제로는 화학약품에 대한 안전의식이 높다고 할 수 없다. 따라서 화학약품에 대한 기본적인 설명과 안전한 취급을 위한 내용이 교육과정 속에 포함되어야 하며, 각종 과학관련 연수에 화학약품에 대한 올바른 취급법과 안전의식을 고취할 수 있는 내용이 추가되어야 할 것이며, 초등교사는 화학약품에 대한 올바른 지식을 습득하여 바르고, 안전하게 사용하려는 태도를 가져야 할 것이다.

초등학교 영재학생과 일반학생의 학업적 자기효능감과 과학적 태도와의 관계

노유현 서울교육대학교 교육전문대학원 2015 국내석사

본 연구는 초등과학 영재학생과 일반학생의 학업적 자기효능감과 과학적 태도 간의 관계를 분석해 보기 위해 진행하였다. 본 연구를 위해 과학영재로 선발된 인천광역시 지역교육청 산하 과학영재교육원의 과학영재학생 80명과 동일 지역 교육청 소속 학교의 일반학급 학생 81명을 대상으로 학업적 자기효능감 검사지와 과학적 태도 검사지를 사용하여 분석한 결과는 다음과 같다. 첫째, 초등과학 영재학생은 일반학생에 비해 학업적 자기효능감이 높다. 학업적 자기효능감의 3가지 하위 요소인 과제난이도선호, 자기조절효능감, 자신감에서 평균으로 비교하였을 때 초등과학영재학생이 일반학생보다 높게 나타났다. 둘째, 초등과학영재학생은 일반학생에 비해 과학적 태도가 더 높다. 특히 과학적 태도의 하위 요인 중 호기심, 비판성, 자진성, 끈기성 영역에서 초등과학 영재학생이 일반학생보다 큰 차이를 나타내며 유의하게 높았다. 과학적 태도의 평균을 비교하였을 때 초등과학영재학생이 일반학생보다 높은 것으로 나타나 과학을 접하는 시간이 과학적 태도와 관련이 있다는 선행연구 결과와 일치하였다. 셋째, 초등과학영재학생은 학업적 자기효능감과 과학적 태도 간에 협동성을 제외하고는 유의한 정적 상관관계가 있다. 일반학생은 학업적 자기효능감과 과학적 태도 간 과제난이도선호-비판성, 자진성, 끈기성과 자기조절효능감-비판성, 끈기성 요인을 제외하고는 유의한 정적 상관관계가 없었다. 본 연구 결과로부터 초등과학 영재학생은 일반학생에 비해 학업적 자기효능감과 과학적 태도가 모두 높다는 것을 알 수 있다. 또한, 초등과학 영재학생은 학업적 자기효능감 하위 요소와 과학적 태도 하위 요소 간 자신감과 호기심, 창의성, 협동성을 제외하고는 정적 상관관계가 있음을 알 수 있다. 초등과학 영재학생과 일반학생이 모두 자신감-호기심의 관계에서 낮은 상관관계를 나타냈다, 이는 기존의 지식으로는 설명되지 않는 새로운 상황을 이해하려고 노력하거나 관찰된 현상에 대해 ‘왜’, ‘어떻게’ 등의 의문을 가지는 호기심의 특성과 특정 현상이나 상황에 대한 자신감의 특성이 상충되며 나타난 결과이다. The purpose of this study is to compare the relationship between academic self-efficacy and scientific attitude of the gifted students and the general students in elementary school. For this study, 80 science-gifted students and 81 general elementary students in Incheon were selected as two sample groups and their data was analyzed by using SPSS Statistics program. The results of analysis are as following: First, gifted students demonstrated higher level than general students of academic self-efficacy in all area. Second, gifted students demonstrated higher level than general students of scientific attitude in all area. Third, according to the result of correlation between academic self-efficacy and scientific attitude of the gifted students and the general students in elementary school, all factors had a significant static correlation. Finally, There is a close correlation between academic self-efficacy and scientific attitude for the gifted students. In addition, when programing education for the gifted students, it should be included affective characteristic such as confidence, curiosity, cooperation factors among the scientific attitude factors.

초임 초등학교 교사의 과학수업 불안 실태 분석

남유섭 한국교원대학교 교육대학원 2012 국내석사

이 연구의 목적은 초임 초등학교 교사의 과학수업 불안 실태를 알아보고, 과학수업 불안 해소를 위해 어떤 노력을 하고 있으며 불안 해소를 위해 교육관련 기관에서 무엇을 지원해야할지를 분석해봄으로써, 초임 초등학교 교사의 과학수업 불안을 줄일 수 있는 방법을 모색해 보고자 하였다. 연구방법은 초임 초등학교 교사의 과학수업 불안 실태를 알아보기 위해 기본정보, 과학수업 불안, 과학수업 불안 해소 방안 등 3개 영역 23문항으로 구성한 설문지를 개발하여 초임 초등학교 교사 294명을 대상으로 설문지를 조사․분석하였고 또한 초임 초등학교 교사의 설문지를 바탕으로 심층면담을 실시하여 조사․분석하였다. 그 결과는 다음과 같다. 첫째, 초임 초등학교 교사의 과학수업 불안 실태를 조사한 결과 교과내용지식, 교수전략지식, 학생이해지식, 평가지식에 불안을 느끼고 있는 교사가 많은 것으로 나타났다. 특히, 교수전략지식에 가장 많이 불안을 느끼는 것으로 나타났다. 초임 초등학교 교사의 배경변인에 따른 과학수업 불안 실태를 조사한 결과 여교사가 교과내용지식에 대하여 남교사보다 불안을 많이 느끼는 것으로 나타났으며 고등학교 때 인문계열이었던 교사가 교과내용지식, 학생이해지식, 평가지식에 있어 자연계열이었던 교사보다 불안을 많이 느끼는 것으로 나타났다. 교육대학교나 교육대학원에서 과학을 전공한 교사가 그렇지 않은 교사보다 교과내용지식, 학생이해지식, 평가지식에 있어 불안이 낮은 것으로 나타났다. 그리고 과학교사 모임에 참여하는 교사가 그렇지 않은 교사보다 교과내용지식, 교수전략지식, 평가지식에 있어 불안이 낮은 것으로 나타났다. 둘째, 초임 초등학교 교사는 과학수업을 하다가 생긴 불안을 해결하기 위해 어떤 방법을 사용하는지 조사한 결과 인터넷을 가장 많이 활용하며 과학수업 불안 해소를 위해 현재와 향후 어떤 노력을 할 것인지 대해 설문 조사한 결과 교육관련 기관에서 실시하는 과학과 연수에 참여하고 싶다는 응답이 가장 높은 비율을 차지하였다. 이러한 결과로 비추어 볼 때 교육관련 기관에서는 초임 초등학교 교사들이 요구하는 양질의 교사연수 프로그램을 개발하여 제공할 필요가 있다. 셋째, 초임 초등학교 교사들을 대상으로 과학수업 불안 해소를 위해 교육관련 기관에서 지원해주었으면 하는 것에 대해 조사한 결과 양방향 교수학습자료 테이터 베이스 구축과 교사들의 연구시간을 확보해줄 것을 요구하였다. 이상의 연구 결과는 초임 초등학교 교사의 과학수업 불안을 해소하기 위한 프로그램 개발 및 지원 방안에 대해 다음과 같은 시사점을 줄 수 있다. 첫째, 초임 초등학교 교사는 과학교수전략지식에 가장 많은 불안을 느끼고 있으므로 교사 재교육을 기획하는 교육관련 기관에서는 과학수업 전문가의 교수학습 전략 노하우를 전수할 수 있는 연수프로그램을 개발하여 제공할 필요하다고 생각한다. 둘째, 교육관련 기관에서 양질의 교수학습자료 데이터 베이스를 구축해 주고, 수업연구시간을 확보해 주는 것이 초임 초등학교 교사의 과학수업 불안을 해소하는데 꼭 필요하다고 생각한다.

초등학교 교사들의 실험실 활용 실태 및 인식 연구 : 활성화 방안을 중심으로

임차미 한국교원대학교 교육대학원 2022 국내석사

이 연구는 초등학교 교사들이 과학 수업을 할 때의 실험실 활용 실태를 알아보고 이와 관련하여 실험실 활용 수업과 활성화 방안에 대하여 어떠한 인식을 지니고 있는지 분석함으로써 초등학교 교사들의 실험실 활용 수업과 관련된 자료를 제공하는 데에 목적을 두고 있다. 이를 위해 실험 수업 및 실험실 활용과 관련된 문헌 조사와 선행연구를 바탕으로 설문지를 개발하였다. 설문지는 초등학교 교사들의 실험실 활용 실태와 실험실 활용 수업에 대한 인식을 알아보기 위한 문항으로 구성되었으며, 초등학교 교사 163명을 대상으로 온라인 설문조사를 실시하였다. 유의미한 자료 분석을 위해 과학 교과 지도 경력이 없는 10명은 제외하여 실질 연구대상은 153명으로 하였다. 대부분의 초등학교 교사들이 과학 수업을 할 때 실험 수업의 중요성을 인식하고 있으며 이에 따라 실험 수업을 자주 하고 있다. 그러나 이와 비교하였을 때 실험실 활용 정도는 적게 나타났다. 많은 교사들이 ‘부족한 실험실 배정 시간’, ‘학생 통제 문제’, ‘교실 이동 문제’, ‘실험실 준비 및 정리’, ‘안전 문제’ 등의 이유로 실험실 활용 수업에 대한 필요성은 인식하고 있으나 실제로는 실험실 활용 수업을 충분히 하지 못하고 있다. 또한 실험실을 활용해야 할 필요성을 크게 느끼지 못하여 실험실을 잘 활용하지 않는 집단도 있는 것으로 나타났다. 교사들은 실험실의 테이블 배치와 넓은 공간의 특성 등으로 실험실에서의 학생 통제나 집중력과 관련해 부담을 지니고 있었다. 이러한 경우 한 차시의 수업에서 이론적인 부분은 교실, 실험을 할 때에만 실험실로 이동하여 수업을 하는 형태로 과학 수업이 이루어지기도 하였다. 교사들이 실험실을 활용할 때 가장 중요하게 생각하는 요소는 안전으로 나타났다. 이와 관련하여 대부분의 교사들이 불과 다양한 시약을 활용하는 실험이 많은 ‘물질’ 분야의 수업을 할 때 실험실을 활용하는 것을 선호하고 있었다. 많은 교사들이 ‘학습 환경’, ‘학생 참여율’, ‘동기 유발’, ‘탐구능력 향상’ 부분에서 실험실 활용 수업에 대하여 긍정적인 인식을 지니고 있지만 ‘핵심 개념 이해’ 분야에서는 실험실의 선호도가 가장 낮아 과학 수업에서 이에 초점을 맞춘다면 실험실 활용 정도가 낮아질 수 있을 것이다. 특히 교실과 실험실의 장단점이 다르고 교사들에게 장소보다도 다른 요소들이 과학 학습에 더 중요하다는 인식이 많아 학습 주제나 내용, 상황 등에 따라 실험실보다 교실에서의 실험을 선호하는 경우가 있어 실험실에 대한 긍정적인 인식과 비교하였을 때 실험실 활용 정도는 낮게 나타났다. 실험실 활용 수업을 활성화시키기 위해서 과학 전담 교사의 증원은 ‘필요하다’는 의견이 일반적이나 과학 보조 교사의 증원과 관련해서는 ‘보통이다’의 의견이 일반적이었다. 하지만 과학 보조 교사의 역할과 관련해서는 준비물 관리 및 실험 준비, 정리로 제한해야 한다는 의견이 일반적이었다. 과학 전담 교사의 증원은 필요하지만, 이는 각 학교의 사정을 고려하여 결정해야 하고 전담 교사의 과학 관련 전문성을 고려해야 할 것이다. 과학 전담 교사를 배정할 수 없는 경우, 과학 보조 교사를 배치할 필요가 있으나 과학 보조 교사의 경우 준비물 관리 및 실험 준비, 정리 부분만 보조할 수 있도록 역할을 제한해야 할 것이다. ‘수업 환경’, ‘안전 문제’, ‘수업 진도 문제’와 관련하여 많은 교사들이 실험실 개선이 필요하다는 인식을 지니고 있었다. 실험실 활용 수업을 활성화시키기 위해 실험실을 충분히 활용할 수 있는 시간과 공간 확보, 노후화된 실험실의 현대화와 충분한 실험 기구 및 교수학습기기의 마련 등 다양한 방법을 강구할 필요가 있다. 이러한 연구 결과를 바탕으로 과학 교과에서 실험실 활용 수업을 활성화시키기 위해서는 안전 문제에 대한 교원 연수 및 학생 교육을 꾸준히 실시하여 실험실 안전에 대한 교사들의 부담감을 줄여주는 것이 필요하다는 것을 알 수 있다. 또한 노후화된 실험실을 현대화하고 충분한 실험 기구 및 교수학습기기가 마련되어야 할 것이며 실험실을 충분히 활용할 수 있는 시간과 공간을 확보해야 할 것이다. 이 외에도 학교 사정이나 전문성 등을 고려하여 과학 전담 교사나 보조 교사를 적절히 배치하고 이들의 역할을 명확히 해야 할 것이다.

초등학생의 열 현상 이해와 관련된 일상경험의 역할과 특징

나지연 서울대학교 대학원 2014 국내박사

학생들은 학교에서 과학을 배우고 또 일상의 경험 속에서 그것을 확인하거나 적용한다. 반대로 일상의 경험 속에서 체득한 것을 학교로 가져오기도 한다. 선언적 수준에서 학생의 일상경험이 과학학습에 영향을 미친다는 의견을 제시한 연구물은 많이 있었다. 그러나 일상경험과 과학학습을 연결 짓고, 구체적으로 이 둘이 어떻게 관계를 맺는지에 대한 실제적인 연구는 거의 이루어지지 않았다. 이에 본 연구는 학생 설문조사 및 담화관찰, 교과용도서 분석을 통해 초등학생의 열 현상 이해에 대한 일상경험의 역할과 그 특징을 밝히는 것을 목적으로 설정하였다. 본 연구는 총 3 개의 하위 연구들로 구성되어 있다. 연구 1에서는 전국 4개 지역의 초등학교 4학년 298명을 대상으로 학생 개인이 열 현상을 이해하는 데 있어서 일상경험의 역할과 특징을 탐색해보고, 과학수업에서 일상경험을 도입하는 것에 대한 학생들의 생각을 조사하였다. 연구 2에서는 초등학생의 열 현상 이해에서 일상경험의 역할을 개인의 학습이 아닌 사회문화적 관점에서 살펴보기 위해 초등학교 4학년 학생 6명이 실시하는 과학담화를 관찰하였다. 6명의 학생이 동료와 사회적 상호작용을 하면서 일상경험을 어떻게 사용하고 서로 어떠한 영향을 주고 받는지 조사하였다. 그리고 연구 1과 2의 분석결과를 Dewey의 경험론 측면에서 논의하였다. 연구 3은 열개념 학습에 대한 보다 구체적 시사점을 얻기 위해 초등학교 과학과 교과용도서(4학년, 3단원 열전달과 우리 생활)에 담긴 일상경험에 대한 내용을 분석하였다. 연구 1의 결과를 살펴보면, 일상경험은 과학 현상을 이해하는 근거로서의 역할을 수행하며 이는 다른 경험들보다 비중이 있고, 긍정적일 뿐만 아니라 부정적 역할도 수행하였다. 학생들이 열 현상과 관련이 있다고 떠올린 경험은 일상직접경험(비의도적 체험, 의도적 체험), 타인이나 영상매체•책•인터넷 등에 의한 일상간접경험, 학교과학수업에 의한 형식교육경험, 방과후 교육활동에 의한 비형식교육경험으로 나눌 수 있었다. 해당 과학내용이 형식교육에서 경험한 것일지라도 자신이 경험한 일상직접경험을 바탕으로 문제를 해결하려는 경향이 있었다. 학생들이 일상경험과 과학 현상을 연결 지을 때, 이 둘을 연결하는 소재, 감각, 현상, 물리적 조건, 과학용어와 같은 직접연결고리와 유사소재, 유사현상, 유사 물리적 조건과 같은 간접연결고리가 있음을 발견하였다. 또한 이 연결고리들을 학생의 사고 단계에 따라 즉각적 연결고리와 해석적 연결고리로 구분할 수 있었다. 학생들이 열 현상과 관련짓는 전형적인 일상경험들을 확인할 수 있었는데, 요리나 주방에서 이루어지는 경험이 주를 이루었다. 학생들은 과학시간에 일상경험을 도입하는 것에 긍정적 반응을 보였으며 자신의 직접 경험을 가장 신뢰할 수 있는 근거로 꼽았다. 연구 2에 따르면, 일상경험은 학생들이 과학담화에서 자신의 의견을 바꾸는 데 영향을 미치는 것으로 나타났다. 또한 일상경험은 과학담화에서 동료를 반박하거나, 뒷받침할 때 사용하였으며, 동료의 경험을 상기시키고 자신의 의견을 확신하거나 변화시키는 근거로서의 역할을 수행하였다. 이러한 과정을 통해 학생들은 열 현상에 대한 잘못된 이해를 바르게 수정하거나 잘못된 추론에 이르기도 하였다. 또한 학생들은 연결고리를 확장하기도 하고 연결고리를 바탕으로 새로운 일상경험을 제시하기도 하였다. 이 담화 사례들은 Dewey의 계속성과 교변작용의 확장된 예를 보여주었다. 이것이 Dewey가 말한 교육적 경험으로 가는 시발점을 보여준다고 할 수 있다. 연구 3에 따르면, 교과용도서는 일상생활과 과학학습을 연계시키기 위해 학생의 일상경험 관련 내용을 제시하고 있으나, 학생 간에 일상경험을 공유하고 교환할 수 있는 시간이나 지도 방법은 제시되지 않았다. 일상생활에서 겪을 만한 사례들을 교과서에 도입하였으나 학생이 사용하는 연결고리가 교과서 예에서는 활발하게 확인되지 않았으며, 학생의 전형적 일상경험과 교과서의 예 간에 차이가 있었다. 이것은 교과서 집필자의 관점에서 개념 중심의 연결을 통해 예를 선정하고 제시하였기 때문이다. 종합해보면, 본 연구를 통해 학생들이 일상경험을 신뢰하고 과학 현상에 대한 자신의 이해를 뒷받침하는 근거로 사용하고 있음을 알 수 있었다. 학생들은 과학담화 중에 일상경험을 공유하고, 서로 교환하며, 일상경험을 통해 동료의 의견을 평가하고 이를 통해 상호 소통하면서 과학 현상을 이해하고 과학 개념을 형성해갔다. 또한 열 현상과 일상경험을 연결시키는 연결고리와 학생의 전형적 일상경험을 확인하였다. 본 연구는 Dewey의 경험론과 관련지어 학생의 일상경험에 대해 논의하였으며, 일상경험과 열 현상 간의 연결고리를 밝힘으로써 교사와 교과용도서 개발자들이 과학교육에 일상경험을 도입할 수 있는 실마리를 제시한 것에서 본 연구의 의의를 찾을 수 있겠다.

과학을 잘 하는 모습에 대한 초등학교 학생과 교사의 인식

이선경 한국교원대학교 교육대학원 2010 국내석사

과학의 이미지에 대한 연구는 과학 교육의 주요 연구 분야 중 하나이다. 과학의 이미지는 과학의 본성에 대한 이미지와 과학의 본성을 제외한 이미지로 나눌 수 있는데, 본 연구에서는 과학의 본성을 제외한 과학의 이미지로 ‘과학을 잘 하는 모습’에 대한 초등학생과 교사의 인식을 살펴보고자 한다. ‘과학을 잘 하는 모습’에 대한 초등학생과 교사의 인식을 알아보기 위해 개방형 설문과 더불어 선다형 설문을 실시하였다. 학생의 경우 D시 초등학교 한 개 반(N=29)을 대상으로 ‘과학을 잘 하는 모습’ 그리기와 함께 개방형 설문을 실시하였고, 보다 일반적인 인식을 알아보기 위해 D시에 소재하는 초등학교 5, 6학년 311명을 대상으로 선다형 설문을 실시하였다. 교사의 경우 H대학교 교육대학원 초등교사 7명과 D시 소재 초등교사 3명을 대상으로 개방형 설문 및 반구조화된 면담을 실시하였고, D시 소재하는 초등학교 교사 70명을 대상으로 선다형 설문을 실시하였다. 본 연구를 바탕으로 다음과 같은 결론을 얻을 수 있었다. 첫째, 학생들이 인식하는 ‘과학을 잘 하는 모습’에는 수업 활동에 열심히 참여하는 것, 실험 수행을 잘 하는 것, 생활에 필요한 물건을 발명하는 것이 있었다. 특히 학생들은 학교 수업이나 실험실과 같은 과학적 상황과 자신이 하지 못한 것을 할 때와 자신과 다른 성격이나 태도를 가지고 있을 때와 같은 심리적 상황에서 ‘과학을 잘 하는 모습’을 판단하고 있었다. 둘째, 교사들이 인식하는 ‘과학을 잘 하는 모습’에는 풍부한 과학적 지식을 가지고 있는 것, 과학 개념이나 원리를 잘 설명하는 것, 과학적 지식을 활용하여 문제를 해결하는 것이 있었다. 학생들이 주로 ‘과학을 잘 하는 모습’을 과학적 상황에서 판단하는 것과 달리 교사들을 주로 일상생활 상황에서 ‘과학을 잘 하는 모습’을 판단하였고, 역시 학생과 같이 자신이 잘 하지 못한 것을 했을 때, 자신과 다른 태도나 성격을 가졌을 때와 같은 심리적 상황에서 ‘과학을 잘 하는 모습’을 판단하고 있었다. 본 연구는 ‘과학을 잘 하는 모습’에 대한 초등학교 학생과 교사들의 인식의 차를 알아봄으로써 학생과 교사가 주목하고 있는 과학적 재능 및 ‘과학을 잘 하는 모습’을 판단할 때의 상황에 대한 정보를 알아보고자 하였다. 본 연구를 통해 교사와 달리 많은 수의 학생들은 과학성적으로 ‘과학을 잘 하는 모습’을 판단하고 있으며, 학교 밖에서 이루어지는 과학 활동에 대해서는 잘 인식하지 못하고 있어, 이런 학생들의 인식을 개선할 수 있는 연구들이 더 필요하다. The image of science is a recurring topic in science education research. The image of science can be divided into the image including the nature of science and the image excluding the nature of science. This study investigates the image of 'doing-science-well' in the latter field. There have been few discussions about how students understand and use the image of doing-science-well. The image of science is important in science education research since its perception by students and teachers is related to their individual goals of learning science and to their opinion about scientific talent. Twenty-nine students of an elementary school in D city, Korea, seven teachers in H University of Education and three teachers in D city, Korea are interviewed and answered to the questionnaire. And 311 students of an elementary school in D city, Korea and 70 teachers in D city, Korea are answered to the multiple-choice questionnaire. The main results of the study are as follows: First, students' images of doing-science-well were 'attending eagerly in classroom activities,' 'conducting an experiment well,' and 'inventing necessities of life.' Students tend to realize that somebody is doing science well in scientific context such as laboratory and classroom. Also students tend to realize that somebody is doing science well when somebody is doing what they can not do. Second, teachers' images of doing-science-well were 'having scientific knowledge,' 'accounting for scientific concepts and principles well,' and 'solving problem scientifically.' And teachers tend to realize that somebody is doing science well in everyday context. Also as students' case, teachers tend to realize that somebody is doing science well when somebody is doing what they can not do. This study proposes the image of doing-science-well as image of science and shows its educational possibility.

초등학생의 과학적 문제발견 모둠활동 분석 : 자원 활용 및 집단지성 발현을 중심으로

오기철 한국교원대학교 대학원 2022 국내박사

이 연구는 초등학생이 과학적 문제발견을 위한 모둠활동을 수행하면서 다양한 사고 요구 질문을 통해 자신들의 개념적 자원과 과학적 실천 자원들이 인식론적 프레이밍과 위치 짓기를 통해 활성화되어 탐구문제 발견에까지 이르는 과정과 맥락을 분석하였다. 또한, 모둠으로 진행되는 문제발견 활동에서 초등학생들의 집단지성 발현이 학생 개개인의 인식론적 프레이밍과 위치 짓기에 어떤 영향을 주는지 탐색하였다. 이를 위해 문제발견 활동 중에 학생들이 사용하는 사고 요구 질문과 그에 대한 반응을 통해 질문의 역할을 살펴보고, 그에 따른 개념적 자원과 과학적 실천 자원의 활성화 과정을 확인하였다. 또한, 모둠 내 초등학생들의 집단지성 발현에 따라 문제발견 활동의 생산성이 어떤 차이를 드러내는지를 탐색함으로써 일선 과학교육 현장에서의 시사점을 얻고자 하였다. 연구 대상은 지역의 인터넷 커뮤니티 공지로 모집한 5학년 10명, 6학년 7명, 총 17명이다. 학생들은 학년별로 모둠을 구성하여 COVID-19 전염병 감염 예방 수칙을 준수하면서, 연구를 위해 개발된 문제발견 활동 프로그램에 참여하였다. 문제발견 활동 프로그램은 총 3개 모듈로 첫 번째 모듈에서는 문제발견 활동의 의미와 과정, 그리고 수행을 위해 알아야 할 내용들을 탐색하였다. 두 번째 모듈에서는 초등학교 과학교육과정의 물리 영역 핵심 개념과 관련된 10개의 그림 자료로 구성된 낮게 구조화된 문제상황을 통해 탐구문제를 발견하는 활동으로 구성하였다. 세 번째 모듈에서는 두 번째 모듈을 빠르게 다시 한번 수행한 뒤, 발견한 탐구문제를 바탕으로 정교화와 가설 구성 및 실험설계 활동을 진행하였다. 본 논문에서는 두 번째와 세 번째 모듈을 수행한 학생들의 활동을 분석한 결과를 제시한다. 분석 결과 초등학생의 문제발견 모둠활동이 다양한 사고 요구 질문을 통해 학생들이 가지고 있는 자원들을 활성화시킨다는 것과 학생들의 인식론적 프레이밍과 위치 짓기에 따라 그 활성화 정도가 달라진다는 점, 그리고 활동 중 집단지성의 발현으로 학생 간 서로 상이했던 인식론적 프레이밍과 위치 짓기가 생산적인 방향으로 일치됨을 고찰하였다. 구체적인 연구 결과는 다음과 같다. 첫째, 초등학생들은 문제발견 활동을 진행하면서 서로 다양한 질문을 주고받는 과정으로 진행이 되었고, 그중 사고 요구 질문의 역할이 중요한 것으로 드러났다. 또한, 사고 요구 질문은 다른 다양한 사고 요구 질문을 유도함으로써 메타사고를 촉진시켰다. 학생들은 사고 요구 질문을 통해 문제상황과 관련된 지식을 표상하고, 그것들을 바탕으로 추가 논의를 생산적으로 전개하였다. 둘째, 문제발견 모둠활동 과정에서 학생들은 문제상황에서 도출한 소재들을 가지고 상호 질문의 과정을 통해 이해와 추론이 가능한 다양한 개념적 자원들을 활성화시켰다. 하지만 논의 중 상호 감정적인 문제를 해결하지 못했을 때, 모든 활동을 자신의 생각대로 하려는 인식적 권위자(epistemic authority)에 의해 논의 활동이 주도되었을 때, 활동 진행 전반에 관련된 인지적인 어려움에 관해 교사로부터 안내를 받지 못했을 경우에는 출현한 개념적 자원 중 일부가 활성화되지 않는 것으로 드러났다. 셋째, 과학적 실천 자원의 활성화와 관련하여 7가지 과학적 실천으로 분석한 결과, 학생들은 과학적 실천 자원을 지속적으로 활성화시키는 것으로 확인되었다. 특히 사고 요구 질문들에 답을 하는 과정 속에서 ‘설명 구성하기’ 실천 자원이 많이 활성화되었다. 한편 모둠 상호 작용 중에 특정 학생이 ‘지시자’로 스스로를 위치 짓기 하여 상대방을 다그치는 상황이 전개되면 모둠원들의 과학적 실천 자원들이 상대적으로 적게 활성화되는 것으로 드러났다. 넷째, 집단지성의 발현 정도를 분석한 결과, 집단지성 발현 요소가 모둠별 생산적 활동의 정도와 관련되는 것으로 드러났다. 일부 모둠은 발현 요소에 부합하게 논의를 진행함으로써 탐구문제 발견과 탐구 실험설계까지 성공적으로 실시하였다. 이들 모둠은 집단지성이 발현되지 않은 모둠과 달리, 공동의 목표가 지속적으로 제시됐음이 분석되었다. 또한, 공동 목표의 지속적인 공유는 문제발견 활동 초기에 학생별로 상이했던 인식론적 프레이밍과 위치 짓기를 생산적인 방향으로 일치되도록 이끄는 것으로 확인되었다. 문제발견 활동 교육 프로그램 개발의 필요성을 바탕으로 문제발견 활동의 과정을 분석한 본 연구의 결과는 초등학생의 문제발견 모둠활동을 일선 과학교육 현장에서 활용하는 방안에 대한 시사점을 제시한다.

초등 과학영재를 위한 과학의 본성 교육 프로그램 개발 및 교육적 효과 분석

박재현 서울교육대학교 교육전문대학원 2023 국내석사

The purpose of this study is to explore the educational effects of NOS education program developed to raise the perception level of elementary school science gifted students on NOS. Also, Prior to the development of NOS training programs, the NOS instrument for elementary school students in the form of open questionnaires was developed to specifically reveal elementary school students’ perceptions of the nature of science (NOS), and its validity and effectiveness were investigated. First, In order to develop a NOS instrument for elementary school students, problems that may occur when applying the existing NOS instruments to elementary school students were analyzed, and based on this, the development direction of the NOS instrument was established. In addition, after selecting 7 NOS types suitable for the level of elementary school students, the preliminary instrument was produced by modifying and supplementing the items in the existing instruments for each type or by developing new items. Finally, the NOS instrument consisting of eight questions was developed by adding one question asking for a comprehensive understanding of science to seven questions related to each type of NOS after content validity test of the science education expert group. In order to verify the practical effect of the developed instrument, pre- and post-tests were conducted on 50 students in two classes of 6th grade at two elementary schools in Seoul: ‘existing instrument → development instrument’ in one clsss, and ‘development instrument → existing instrument’ in the other class. The collected data were then compared and evaluated through summary content analysis and analyzed by executing Wilcoxon signed rank test. As a result of comparing and analyzing students’ responses to the existing NOS instrument and the developed NOS instrument, students’ perspectives on NOS were more diverse when using the developed instrument, and the error in the response caused by misinterpreting the intention of the question was reduced. In addition, when using the developed instrument, the responses of the majority of students at a statistically significant level changed more specifically. Meanwhile, To develop NOS education programs for elementary science gifted students, 7 NOS types suitable for the level of science gifted students were selected and an online NOS education program (On-NOS) was developed for a total of 7 sessions, one for each type. Afterwards, the On-NOS education program was applied to 32 science gifted students belonging to the university-affiliated science education institute for gifted, and using the previously developed 'NOS instrument for elementary school students' pre- and post-tests were conducted to examine the educational effects of the program. Changes in students’ perceptions of NOS types were compared through Wrightmap produced by analyzing with Rasch model, and specific changes were examined by summarizing the changes in the level of perception by NOS types in a diagram. As a result of the study, the On-NOS education program has been effective in raising the overall perception level of elementary school science gifted students about NOS. In particular, students’ perception of the empirical evidence-based characteristics of scientific knowledge and the diversity of scientific methods in the NOS type showed a clear transition to a high level. Based on these results, this study discussed the implications for the development of NOS instruments suitable for elementary school students and ways to increase the perception level of elementary science gifted students on NOS and to activate NOS education. 이 연구의 목적은 과학의 본성(Nature of Science, NOS)에 대한 초등 과학영재 학생들의 인식 수준을 높이기 위하여 NOS 교육 프로그램을 개발하고 그 교육적 효과를 탐색하는 것이다. 또한 NOS 교육 프로그램의 개발에 앞서 NOS에 대한 초등학생들의 인식을 구체적으로 드러내기 위해 개방형 질문지 형식의 '초등학생용 NOS 검사 도구'를 개발하고, 그 타당도와 효과를 조사하는 것을 목적으로 하였다. 먼저 초등학생용 NOS 검사 도구를 개발하기 위해 기존 NOS 검사 도구를 초등학생들에게 적용할 때 발생할 수 있는 문제점을 분석하였고, 이를 토대로 검사 도구의 개발 방향을 설정하였다. 또한 초등학생의 수준에 적합한 7가지 NOS 유형을 선정한 후, 유형별로 기존의 검사 도구 문항을 수정․보완하거나 새로운 문항을 개발하여 예비 검사 도구를 제작하였으며, 과학교육 전문가 그룹의 내용 타당도 검증을 거쳐 최종적으로 NOS의 각 유형과 관련된 7개 문항에 ‘과학에 대한 포괄적 인식’을 묻는 1개 문항을 추가하여 총 8개 문항으로 구성된 NOS 검사 도구를 개발하였다. 개발한 검사 도구의 실질적 효과를 검증하기 위해 서울에 있는 두 초등학교에서 6학년 2개 학급 50명의 학생을 대상으로, 한 학급에서는 ‘기존 검사 도구→개발 검사 도구’, 다른 학급에서는 ‘개발 검사 도구→기존 검사 도구’의 순서로 사전·사후 검사를 실행하였고, 수집된 자료는 요약적 내용분석을 통해 비교 평가하고 Wilcoxon 부호 순위 검정을 실행하여 분석하였다. 기존 NOS 검사 도구와 개발한 NOS 검사 도구에 대해 학생들이 응답한 내용을 비교․분석한 결과, 개발한 검사 도구를 사용할 때 NOS에 대한 학생들의 관점이 더 다양하게 나타났고, 문항의 의도를 잘못 해석하여 발생했던 응답의 오류가 줄어들었다. 또한 개발한 검사 도구를 사용할 때 통계적으로 유의미한 수준에서 과반 정도 학생들의 응답 내용이 더 구체적으로 변화하였다. 한편, 초등 과학영재를 위한 NOS 교육 프로그램을 개발하기 위하여 초등 과학영재들이 학습하기에 적합한 7가지 NOS 유형을 선정하였고, 유형별로 1차시씩 총 7차시의 온라인 교육용 NOS 교육 프로그램(On-NOS)을 개발하였다. 이후 대학부설 과학영재교육원에 소속된 과학영재 학생 32명을 대상으로 On-NOS 교육 프로그램을 적용하였고, 프로그램의 교육적 효과를 살펴보기 위하여 앞서 개발한 ‘초등학생용 NOS 검사 도구’를 사용하여 사전·사후 검사를 실행하였다. NOS 유형에 대한 학생들의 인식 수준 변화를 Rasch 모형으로 분석하여 산출한 Wrightmap을 통해 비교하였고, NOS 유형별 인식 수준의 변화 양상을 도표로 요약하여 구체적인 변화 양상을 살펴보았다. 분석 결과, On-NOS 교육 프로그램은 NOS에 대한 초등 과학영재 학생들의 전반적인 인식 수준을 높이는 데 효과가 있었으며, 특히 과학 지식의 경험적 증거 기반 특성과 과학적 방법의 다양성에 관한 NOS 유형에서 학생들의 인식이 높은 수준으로 뚜렷하게 이행하는 모습이 나타났다. 이 연구에서는 이러한 결과들을 바탕으로 초등학생들에게 적합한 NOS 검사 도구의 개발을 위한 시사점과 NOS에 대한 초등 과학영재 학생들의 인식 수준을 높이고 NOS 교육을 활성화하는 방안을 논의하였다.