데이터 기반 과학 탐구 사례 연구 = A Case Study of the Data-based Scientific Inquiry

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

This study is aimed to analyze elements of data literacy and scientific inquiry that appear in data-based scientific inquiry. To do this, four data-based scientific inquiry reports conducted autonomously by science high school students were analyzed. The four reports applied different inquiry designs and had different purposes of data utilization. As a result of the analysis, in terms of data literacy elements, there were differences in the factors of data-based questions and responses, data analysis, and data evaluation, but they reflected various elements of data literacy. In terms of scientific inquiry elements, excluding conduct of experiments, all elements were reflected, but different characteristics were shown in the process of recognizing of a problem, interpreting data, and drawing a conclusion. Through this study, it is confirmed that data-based scientific inquiry can supplement temporal and spatial limits of traditional experiment-based scientific inquiry and can develop elaborate and specialized data literacy.

국문 초록 (Abstract)

본 연구는 데이터 기반 과학 탐구에서 나타나는 특성을 데이터 리터러시와 과학 탐구 요소의 측면에서 분석하였다. 이를 위해 D 과학영재학교 학생들을 대상으로 데이터 기반 과학 탐구를 자유 탐구로 진행하였다. 4팀의 학생들이 한 달간 데이터 기반 과학 탐구를 자율적으로 수행하고 탐구보고서를 제출하였으며, 이를 데이터 리터러시와 과학 탐구 요소 측면으로 분석하였다. 연구 결과는 다음과 같다. 첫째, 데이터 기반 과학 탐구의 사례들에서는 전통적인 과학 탐구와 유사하게 가설 연역적, 귀추적, 귀납적 탐구 방식이 나타났다. 둘째, 데이터 리터러시의 측면에서 데이터의 복잡성과 데이터 리터러시 특성이 각 사례의 탐구 방식에 따라 다르게 나타났으며, 탐구 요소의 측면도 각 사례의 탐구 방식의 차이를 반영하고 있었다. 셋째, 각 사례는 탐구 방식에 따라 데이터 처리 능력과 과학 지식의 활용 수준이 다르게 나타났다. 연구 결과를 바탕으로 데이터 리터러시를 과학 교육의 맥락에서 도입할 수 있는 데이터 기반 과학 탐구의 시사점을 도출하였다.

참고문헌 (Reference)

1 Hyunjung Kim ; 김성기, "탐구보고서에 기반한 화학교사의 과학 역량 평가 실태 분석" 대한화학회 65 (65): 209-218, 2021

2 정대홍 ; 손미현, "지식정보화 사회에서의 과학탐구 교육 방향성 탐색" 한국현장과학교육학회 14 (14): 401-414, 2020

3 김용남 ; 성기홍 ; 홍정희 ; 강동일, "자동기상관측시스템을 활용한 실시간 기상 관측 자료 제공 웹 페이지 개발" 한국지구과학회 30 (30): 478-484, 2009

4 구자옥, "실시간 데이터를 활용한 지구과학 탐구학습 자료 및 홈페이지 개발과 적용" 서울대학교 대학원 2006

5 김성기 ; 김현정, "시뮬레이션 기반 과학 탐구 프로그램의 개발 및 현장 적용 가능성 탐색" 한국현장과학교육학회 15 (15): 423-436, 2021

6 권용주 ; 정진수 ; 박윤복 ; 강민정, "선언적 과학 지식의 생성 과정에 대한 과학철학적 연구: 귀납적, 귀추적, 연역적 과정을 중심으로" 한국과학교육학회 23 (23): 215-228, 2003

7 송진웅 ; 강석진 ; 곽영순 ; 김동건 ; 김수환 ; 나지연 ; 도종훈 ; 민병곤 ; 박성춘 ; 배성문 ; 손연아 ; 손정우 ; 오필석 ; 이준기 ; 이현정 ; 임혁 ; 정대홍 ; 정종훈 ; 김진희 ; 정용재, "미래세대를 위한 ‘과학교육표준’의 주요 내용과 특징" 한국과학교육학회 39 (39): 465-478, 2019

8 정용욱, "마이크로비트를 이용한 무선센서 네트워크와 과학탐구교육의 변화" 37-, 2021

9 송유경 ; 임철일, "디자인 씽킹 기반 인공지능 서비스 기획 교육 프로그램 개발 연구" 한국교육정보미디어학회 27 (27): 619-650, 2021

10 국립국어원, "데이터. 표준국어대사전"

11 배화순, "데이터 리터러시의 사회과 교육적 함의" 한국사회과교육학회 51 (51): 95-120, 2019

12 이정미, "데이터 리터러시 개념에 대한 재접근 및 도서관 정보서비스에의 적용" 한국문헌정보학회 53 (53): 159-179, 2019

13 김봉철 ; 김재준 ; 문우종 ; 서영호 ; 김정아 ; 오정철 ; 김용민 ; 김종훈, "데이터 과학 교육이 초등학생의 컴퓨팅 사고력에 미치는 효과: 마이크로비트의 센서 기능을 중심으로" 한국정보교육학회 25 (25): 337-346, 2021

14 교육부, "과학·수학·정보·융합 교육 종합계획"

15 교육부, "‘2022 개정 교육과정’ 총론 주요사항"

16 Gibson P, "The growing importance of data literacy in life science education" 105 (105): 1953-1956, 2018

17 Ridsdale C, "Strategies and best practices for data literacy education: Knowledge Synthesis Report" Dalhousie University 2015

18 Lawson AE, "Science Teaching and the Development of Thinking" Wadsworth 1995

19 American Association for the Advancement of Science(AAAS), "Project 2061 : Benchmarks for Science Literacy" Oxford University Press 1993

20 Lederman JS, "Meaningful assessment of learners’ understandings about scientific inquiry-The views about scientific inquiry(VASI)questionnaire" 51 (51): 65-83, 2014

21 Lehrer R, "Investigating real data in the classroom : Expanding Children’s understanding of Math and Science" Teachers College Press 2002

22 Börner K, "Investigating aspects of data visualization literacy using 20 information visualizations and 273 science museum visitors" 15 (15): 198-213, 2016

23 Shields M, "Information literacy, statistical literacy, data literacy" 28 (28): 6-11, 2005

24 Prado JC, "Incorporating data literacy into information literacy programs : Core competencies and contents" 63 (63): 123-134, 2013

25 과학기술정보통신부, "IT 강국을 넘어 AI 강국으로!범정부 역량을 결집하여 AI 시대 미래 비전과 전략을 담은 AI 국가전략"

26 Lawson AE, "Hypothetico-deductive reasoning and concept acquisition : testing a constructivist hypothesis" 28 (28): 953-970, 1991

27 Oh PS, "How can teachers help students formulate scientific hypotheses? Some strategies found in abductive inquiry activities of earth science" 32 (32): 541-560, 2010

28 Schwartz R, "Grade nine students’ views of nature of science and scientific inquiry: The effects of an inquiryenthusiast’s approach to teaching science as inquiry" 2001

29 Kjelvik MK, "Getting messy with authentic data : Exploring the potential of using data from scientific research to support student data literacy" 18 (18): 1-8, 2019

30 Cox V, "Exploratory data analysis" Apress 47-74, 2017

31 Raffaghelli JE, "Developing a framework for educators’ data literacy in the European context:Proposal, implications and debate" 10520-10530, 2019

32 Carlson J, "Determining data information literacy needs : a study of students and research faculty" 11 (11): 629-657, 2011

33 Mandinach EB, "Data-Driven School Improvement: Linking Data and Learning" Teachers College Press 13-31, 2008

34 Schultheis EH, "Data nuggets : Bringing real data into the classroom to unearth students’ quantitative & inquiry skills" 77 (77): 19-29, 2015

35 Gray J, "Data infrastructure literacy" 5 (5): 1-13, 2018

36 WolffA, "Creating an understanding of data literacy for a data-driven society" 12 (12): 9-26, 2017

37 Kerlin SC, "Complexity of secondary scientific data sources and students’argumentative discourse" 32 (32): 1207-1225, 2010

38 Swan K, "Challenges to cross-disciplinary curricula: Data literacy and divergent disciplinary perspectives" 2009

39 Lewis RW, "Biology : A hypothetico-deductive science" 50 (50): 362-366, 1988

40 Mandinach EB, "A systemic view of implementing data literacy in educator preparation" 42 (42): 30-37, 2013

41 Vahey P, "A crossdisciplinary approach to teaching data literacy and proportionality" 81 (81): 179-205, 2012

42 조헌국, "2015 개정 교육과정에서 나타나는 과학적 탐구 요소 분석: 과학탐구실험을 중심으로" 교과교육연구소 22 (22): 208-218, 2018

43 교육부, "2015 개정 과학과 교육과정"