영재 개별화 교육에 관한 과학영재 지도교사들의 인식

김수연 한국교원대학교 대학원 2016 국내석사

이 연구의 목적은 과학영재를 위한 개별화 교육과정 및 프로그램의 필요성에 관해 과학영재교육 담당 교사들은 어느 정도 인식하고 있는지를 과학영재 교육기관의 현실에 비추어 심층적으로 탐색하여 문제점들을 짚어보고, 이를 기반으로 하여 앞으로 보다 적극적인 과학영재 개별화 교육과정 및 프로그램의 적용 가능한 방향에 관해 시사점을 도출하는 것이다. 연구 참여자는 과학영재를 지도한 경험이 있고, 영재교육 혹은 과학교과교육 분야로 학위를 가지고 있는 현직 교사를 중심으로 15명을 섭외하여 심층 면담하였다. 면담 시간은 30분에서 1시간 30분 정도였으며, 면담 내용은 연구 참여자들의 동의하에 모두 녹음하였다. 분석 과정에서는 녹음한 면담 내용을 모두 전사한 후, 유의미한 단어를 추출하고, 자료를 수평화 하였다. 이 자료들을 상위 범주와 하위 범주로 구분하고, 범주들 간의 상호 관계 및 위계를 설정하였다. 이때, 각 코드별로 언급 빈도수를 측정하여 기록하고 그 의미를 해석하였다. 연구 문제에 매칭되는 분석틀은 동료 연구자들과 함께 정기적으로 지속된 논의를 통해 설정하고 이에 따라 면담 내용을 분석하였다. 분석한 결과의 신뢰도를 높이기 위해 이메일을 통해 연구 참여자 리뷰 과정을 진행하였으며, 그 내용을 반영하여 최종 결과를 정리하였다. 연구 결과, 연구 참여자 대부분은 과학영재교육에 있어 이상적인 영재교육은 학생의 성향에 따른 개인적 요구를 이해해야 하고, 학생이 스스로 주도하는 연구방향이어야 한다는 내용으로 개별화 교육의 필요성을 인식하고 있었다. 과학영재 개별화와 관련한 과학영재교육 기관 운영의 문제점으로 교사들은 재정적 지원의 감소를 가장 큰 문제로 들었으며, 교사의 소명의식 및 전문성이 매우 중요한 요소로 언급되었다. 시간, 장소의 제약과 함께 대학입시와 관련된 교육환경의 영향도 무시할 수 없다는 의견이 많았다. 영재교육기관 및 대상자의 과도한 확대와 표준화된 측정 도구 및 프로그램이 없다는 것, 교사의 일관된 관찰 시스템이 부족하다는 의견도 많았다. 또한, 영재교육기관들의 획일화된 교육과정이 문제점으로 지적되었고, 이미 진행되고 있는 개별화 프로그램도 단점이 많고 미미하게 진행되고 있음을 지적하였다. 이에 따라 앞으로 과학영재 개별화교육을 적용하기 위한 방향으로 교사들은 최적화된 교육환경과 일관된 정책적 지원을 요구하였으며, 교사의 지속적 관찰이 가능한 시스템이 필요하다는 의견을 피력하였다. 또, 학생 요구에 부합하는 교육과정과 프로그램이 가장 우선시 되어야하며, 협동학습 내에서의 동료학습이 개별화의 대안이 될 수 있다는 응답도 있었다. 이와 함께, 개별화에 따른 열등감을 극복하기 위한 처치가 뒤따라야 한다는 의견도 많았다. 이와 같은 연구 결과를 바탕으로 한 과학영재 지도 교사들이 요구하는 과학영재교육의 개별화 교육과정의 필요성, 실제, 방향에 관한 분석 자료는 과학영재 교육과정의 현재를 돌아보고 향후 지향해야 할 방향을 설정하는 데 기초자료로 활용될 수 있을 것이다.

과학교사 학습공동체에서 사회적 합의과정을 통한 구성원의 PCK 변화

차가현 서울교육대학교 교육전문대학원 2014 국내석사

본 연구는 과학교사 학습공동체에서 구성원들의 사회적 합의과정과 PCK 변화를 분석하여 과학교사의 전문성 신장에 시사점을 제공하고 과학교육의 질을 향상시키고자 하였다. 본 연구를 위하여 자발적 참여의사를 밝힌 과학교육 전문가 8인이 과학교사 학습공동체를 구성하였다. 구성원들은 환경 친화적 과학교육 프로그램을 개발하기 위해 약 3개월 동안 10회 모임을 가졌으며, 이 과정에서 나타나는 구성원들의 사회적 합의과정과 PCK 변화를 질적 연구방법을 통해 분석하였다. 본 연구의 결과는 다음과 같다. 첫째, 과학교사 학습공동체에서는 긍정적이거나 부정적인 사회적 합의과정을 관찰할 수 있었다. 긍정적 합의과정은 서로의 의견에 동의하며 우호적이고, 긴장을 완화하는 분위기로 나타났다. 본 연구에서는 각 개인의 지식, 아이디어, 의견 등을 우호적인 분위기 속에서 공유하고 평가하는 것을 관찰할 수 있었는데 이와 같은 긍정적인 합의 과정은 새로운 아이디어를 제시하고 결정하는 과정에서 관찰되었으며, 구성원들은 타인의 의견을 우호적으로 수용하였다. 반대로 다른 구성원의 의견에 반대하며 비우호적이고, 긴장에 노출되는 분위기가 형성되기도 하였다. 이러한 부정적 합의과정은 구성원의 제안을 더 나은 방향으로 개선할 필요가 있을 때에 관찰되었으며, 구성원들은 타인의 의견이나 제안을 수정하거나 보완하기 위해 반대하였다. 비우호적인 분위기 속에서 구성원들 사이에는 갈등이 표출되기도 하였으나, 이들은 교사 학습공동체 공동의 목표를 달성하기 위해 꾸준히 함께 노력하였고 지식과 의견을 나누며 더 나은 프로그램을 개발하기 위한 방법을 모색하였다. 긍정적 합의과정은 새로운 아이디어를 제시하고 수용하여 결정해야 할 때 관찰되었고, 부정적 합의과정은 개선해야할 아이디어를 수정하는 과정에서 구성원 간의 갈등으로 표출되었다. 이는 긍정적 합의과정 뿐만 아니라 부정적 합의과정 역시 공동체의 발전을 위해서는 꼭 필요하다는 것을 시사한다. 이러한 사회적 합의과정을 통하여 과학교사 학습공동체 구성원들은 개인의 지식을 발전시키기도 하였고 공동체 공동의 지식을 형성하기도 하였다. 들째, 과학교사 학습공동체에서 구성원들은 지속적인 상호작용을 통해 각자의 지식과 경험을 공유하며 PCK를 다양하게 변화시켰다. 과학내용지식 측면에서는 교육과정 내용을 이해하고 과학적 개념을 정교화하며 과학과 타교과와의 연계성을 찾아가는 과정을 관찰할 수 있었다. 교사의 오개념을 수정하기 위해 구성원들은 서로의 지식을 공유하였고 타인의 아이디어나 지식을 평가하는 과정을 통해 과학내용지식을 변화시켜갔다. 교수방법 및 평가 측면에서는 학습목표 설정의 필요성을 깨닫고 과학적 사고력 신장방법에 대해 토의하여 보다 과학적인 수업을 위해 노력하는 모습이 나타났다. 학생이해와 수업 상황측면에서는 수업 자료 재구성, 시간 분배 등 교실 상황 및 수업 맥락적 측면에서의 지식 변화가 발견되었다. 이상의 연구결과를 종합해 볼 때, 과학교사 학습공동체는 구성원들의 사회적 합의과정을 통해 개인의 아이디어 생성을 촉진하고 공동의 지식을 형성하였다. 또한 구성원들은 다양한 논의과정을 통하여 개인의 PCK를 형성하였는데 저경력교사 뿐만 아니라 고경력 교사 역시 저경력 교사들의 아이디어와 지식을 제공받아 PCK를 발달시켰다. 이는 고경력 교사에서 저경력 교사로 향하는 일방향적인 멘토링과는 다르게 구성원 모두가 평등한 위치에서 협력적인 관계를 유지하여 상호작용을 하는 것이 교사의 전문성 신장에 도움이 됨을 시사한다. 그러므로 교육현장에서 보다 다양한 과학교사 학습공동체를 구성하여 활용한다면 교사의 전문성 신장과 함께 과학 교육의 질도 향상시킬 수 있을 것이라 기대된다.

2009 개정 3˜4학년군 과학과 평가 문항의 교육과정 목표 반영도 분석 및 과학 관련 태도 영역의 평가 문항 개발

심예지 서울교육대학교 교육대학원 2014 국내석사

학교 교육에서의 평가는 교육과정에서 요구하는 목표의 달성 정도를 파악하는 것을 그 핵심으로 해야 한다. 따라서 2007 개정 및 2009 개정 교육과정의 과학과 3~4학년의 과학 관련 태도 영역의 평가 문항을 교육과정의 목표 반영 여부와 비교해 본 결과 미흡한 것으로 분석되었다. 그러므로 본 연구에서는 교육과정에서 비교적 반영도가 적었던 영역인 과학 관련 태도 영역의 평가 문항을 개발하고 현장에 적용하였다. 그 결과를 요약하면 다음과 같다. 본 연구에 사용한 목표 분류 틀은 2009 개정 교육과정 과학 학습 평가 영역틀이며 문항개발에 사용한 방법은 리커트식 척도법, 체크리스트법, 의미분석법, 서술형 평가 방법이다. 문항의 신뢰도는 재검사 신뢰도, 채점자간 일치도로 검증하였고 타당도는 안면 타당도와 공인 타탕도로 검증하였다. 첫째, 목표 분류 틀에 의해 2007 개정 및 2009 개정 교육과정의 과학과 교육과정 목표와 학습목표, 평가 문항 목표 사이의 일관성을 비교·분석한 결과 교육과정 상의 목표와 실제 지도서, 교과서에 나와 있는 학습목표 및 평가 문항 목표 사이에 심각한 불균형이 있는 것으로 나타났다. 특히 현재 2009 개정 교육과정 1학기에서 학습목표의 과학 관련 태도 영역, 과학 탐구 능력 영역, 과학 지식 영역별 불균형이 가장 심했던 분야는 에너지 분야였다. 둘째, 교육과정 목표를 수업활동에 충실히 반영하기 위하여 2009 개정 교육과정 3~4학년군 1학기 에너지 분야에서 과학 관련 태도 영역의 평가 문항을 개발하여 현장에 적용하였다. 첫 번째는 리커트식 척도와 의미분석법을 활용해 자기 평가를 실시하고, 같은 항목에 대하여 체크리스트법으로 상호 평가를 동시에 실시하였다. 그 결과 외향적인 학생의 경우 자기 평가와 상호 평가의 일치도가 높게 나왔고, 내향적인 학생의 경우 자기 평가와 상호 평가의 일치도가 낮게 나왔으며 전체적으로는 약 45% 비율로 일치했다. 따라서 3~4학년의 경우 관찰평가의 신뢰도가 높지 않다는 결과가 나왔다. 두 번째 유형으로 과학적 태도 중 창의성, 비판성, 계속성 등을 측정하는 서술형 문항을 개발하고 답안을 유형화하고 점수화 하는 방법을 모색하였다. 기존의 정성적인 관찰평가에 비해서 정량화 할 수 있는 태도 평가지를 활용한다면 학생들의 과학 관련 태도의 변화를 비교하는데 유용하고 태도의 향상을 기대할 수 있을 것으로 조사되었다. 과학 관련 태도 영역의 평가 문항을 개발하고 태도 평가지의 활용의 효과에 대한 객관적 검증이 필요하다.

과학영재교육원의 과학반과 융합반에 지원한 초등학생들의 과학자에 대한 인식 분석

임효선 전북대학교 교육대학원 2013 국내석사

The purpose of this study is to investigate the characteristics of convergence gifted students through the their perception about scientists. Consequently, this article found that range of perception about scientists was distinction between applicants of convergence and science class in science education center for elementary gifted. Science class applicants mainly recognized pure scientists, but convergence class applicants recognized scientist was including mathematician, artist, architect, etc. Also convergence class applicants thought that affective domain is more important than science class such as 'effort', 'patience', 'interest'. In other respects, when they recognized the scientists, science class applicants knew their achievements obviously better than convergence class. And to conclude, the characteristic has difference between convergence and science class applicants in science education center for elementary gifted. Based on the result of this study, this paper suggests the following: Firstly, conceptual study urgent about convergence gifted student that definition and characteristic. Secondly, provide information that characteristic of convergence gifted student for selecting convergence class in gifted science education center. It will be expect that use reference about selecting convergence class. Finally, when teaching convergence class, education should be attach importance to the affective domain.

과학노트를 활용한 정리활동이 초등과학영재에게 미치는 영향

조영석 경인교육대학교 2014 국내석사

The purpose of this study is to analyze the writing style and features of elementary school student gifted for science and understand effect of them on students’ ability of creative problem-solving. Writing style and features of elementary school students are revealed in organization activity which uses science note. This study is based on 37 elementary school students who are 6th grade at education institute for gifted which is affiliated organization of P, Gyeonggi-do Office of Education Support. To develop the science note, science note is organized by comparing and analyzing the science note which is used for the previous researches. One hour-long prior education, which teaches the instruction of using science note, is provided to elementary school student. Elementary school students took science classes and wrote 8 different notes. Each of the science classes lasted 4 hours. Students learn various topics in each four fours of science class. Recorded notes are analyzed as internal and external expression types and features of science writing. To test the effect of writing style and features on ability of creative problem-solving of elementary school student gifted for science, questionnaire which tests creative ability of problem-solving in science is used. As the result of study, in the organization activity which uses science note, external expression types and features of science writing which the elementary school student gifted for science wrote. “The content which is learned today(main learning content)” which is one of components of science note took the most part of the writing. “The content which is learned today” appears the most frequently in the writing, followed by writing+ drawing, drawing, cartoon, writing+cartoon, mind map, table. Science writing which uses inductive thinking appears the most frequently in internal expression types and features of scientific writing, followed by deductive thinking, creative thinking. Since the critical thinking did not appear, it is excluded from type and feature of scientific writing. Among the components of science note, ‘thinking and feeling’, ‘question,’ ‘one’s own thinking of question’ which are the components of science note promote the reflective thinking of elementary school student gifted for science. Students could reflect and looked back at their learning through the process of reorganizing the content learned in the science class into their own language. This shows that organization activity which uses science has an effective effect on ability of creative problem-solving of elementary school student gifted for science. 본 연구의 목적은 과학 노트를 활용한 정리활동에 나타난 초등과학영재의 글쓰기 유형 및 특징을 분석하고 과학 노트를 활용한 정리활동이 그들의 창의적 문제해결력에 미치는 효과를 알아보고자 하는 것이다. 이 연구는 경기도 P시 교육지원청 부설 영재교육원에 재학하는 초등학생 6학년 37명을 대상으로 하였다. 과학 노트를 개발하기 위해 선행 연구의 과학 노트를 비교∙분석하여 재구성하였다. 과학 노트를 활용하기 위해 과학 노트 사용법을 1시간 사전교육을 실시한 후, 다양한 주제에 따라 각각 4시간의 과학 수업 후 20분씩 과학 노트를 총 8회 기록하였다. 기록된 것을 과학 글쓰기의 외형적 표현 유형 및 특징과 내용적 표현 유형 및 특징으로 분석하였다. 그리고 초등과학영재의 창의적 문제해결력에 미치는 효과를 검증하기 위해 과학 창의적 문제해결력 검사지를 활용하였다. 연구 결과, 과학 노트를 활용한 정리활동에서 초등과학영재가 과학 노트 구성요소 중 ‘오늘 배운 내용(주요 학습 내용)’에 작성한 과학 글쓰기의 외형적 표현 유형 및 특징은 글이 가장 많은 비중을 차지했고 글+그림, 그림, 만화, 글+만화, 마인드맵, 표의 순으로 나타났다. 과학 글쓰기의 내용적 표현 유형 및 특징은 귀납적 사고력을 활용한 과학 글쓰기가 가장 높았으며 연역적 사고력, 창의적 사고력 순으로 나타났다. 비판적 사고력은 나타나지 않아서 제외시켰다. 과학 노트 구성요소 중 ‘생각과 느낌’, ‘궁금한 점’, ‘궁금한 점에 대한 자신의 생각’을 작성하면서 초등과학영재의 반성적 사고력을 촉진하였다. 과학 수업을 통해 배운 내용을 되새기며 다시 한 번 자신의 언어로 재구성하는 과정을 통해 자신의 학습을 되돌아보고 반성할 수 있었다. 이를 통해 과학 노트를 활용한 정리활동이 초등과학영재의 창의적 문제해결력에 효과적인 영향을 주었음을 알게 되었다.

2007년 개정 초등 과학교과서에 제시된 기초탐구과정 분석

김예진 서울교육대학교 교육대학원 2013 국내석사

과학을 가르치는 목적은 개념 습득보다는 과학적으로 탐구하는 능력을 키워 주는 것에 있다. 과학 개념을 ‘행’으로, 과학적 탐구능력을 ‘열’로 놓고 본다면, 현재까지의 과학교과서는 행을 기준으로 짜져 있기 때문에 열을 기준으로 보았을 때 학생들이 경험하게 될 탐구활동이 어떻게 제시되어 있는지 알기 어렵다. 따라서 본 연구의 목적은 2007년 개정 교육과정에 따른 과학교과서가 제시하는 기초탐구기능의 수준이 학년의 위계와 학생의 탐구 능력 발달 수준에 따라 구성되어 있는지를 살펴보고, 7차 교육과정에 따른 교과서와 어떠한 차이를 보이고 있는지를 알아보는 것이다. 이를 위해 선행 연구를 조사하여 기초 탐구 기능 분석틀을 선정하고 이에 따라 본 연구자와 2인의 초등과학 전공자가 2007 개정 교육과정에 따른 초등학교 3∼6학년 과학교과서 모든 단원의 탐구활동과 실험 관찰의 지문을 분석하고, 7차 교육과정에 따른 과학 교과서를 분석한 선행 연구 자료를 인용하여 두 교육과정에 따른 교과서를 비교 분석하였다. 그 연구 결과는 다음과 같다. 첫째, 2007 개정 교육과정에 따른 교과서에 제시된 관찰, 측정 등의 기초탐구기능은 대체로 학년이 올라감에 따라 수준이 높아지도록 구성되어 있었다. 다만, 측정 대상의 제시 순서가 학생의 과학적 사고 발달 단계에 대한 기존 연구와 일치하지 않는 부분이 있고, 분류 단계의 유형, 예상 단계의 유형 측면에서는 학년에 따라 수준이 올라가도록 구성되지 않았다. 둘째, 7차 교육과정에 따른 교과서와 비교하여 2007년 개정 교육과정에 따른 교과서는 측정값 어림하기와 측정 설계하기의 빈도가 많이 줄었으며, 간단한 도구 제작 빈도도 줄어 측정활동의 간편성을 추구했음을 알 수 있다. 또한, 분류의 수준은 좀 더 심화되어 제시되었고, 실험 전 예상하기 활동이 크게 강조되었으며, 학년에 따라 이차적 추리의 비율이 더욱 높아졌다. 결론적으로 2007년 개정 교육과정에 따른 과학교과서는 기초탐구기능을 학년의 수준과 학생들의 과학적 사고 발달 단계에 맞추어 대체로 적절하게 제시하고 있으나, 현재 학생들의 과학적 사고 발달 단계에 대한 추가 연구를 통해 탐구기능에 대한 학년별 성취 기준을 마련할 필요가 있다. The purpose of teaching science is to improve the ability of scientific inquiry rather than the acquirement of concept. Considering that scientific concept is 'line' and scientific inquiry ability is 'row', because science textbooks of Korea is organized based on 'line', it is difficult to know how inquiry ability is composed based on 'row'. The purpose of this study is to examine the composition of basic inquiry processes in the revised 2007 elementary science textbooks in accordance with appropriateness of students’ grade and developmental level of inquiry abilities. Also, it aims to find out differences between elementary science textbooks based on 7th national curriculum and on revised 2007 curriculum in presenting the basic inquiry processes. In order to compare the revised textbook to the 7th national curriculum, revised elementary science textbooks from third to sixth grade are analyzed according to the type of basic inquiry abilities. The exploration activities in all chapters and contents in workbooks are used as bases of the analysis. The results of this analysis are then compared to the previous 7th national curriculum, leading to the following observations; Firstly, the inquiry process of observation and measurement is mostly organized in accordance with grade level. The order of grade level in introducing measurement scale does not match previous researches regarding the stages of the scientific development thinking. The type of classification and prediction does not show escalation in accordance with grade level in the textbooks. Secondly, the comparison between revised 2007 textbooks and the 7th textbooks reveal the followings; 'measurement estimation' and 'measurement design' are less frequently shown after the curriculum revision; 'making simple tools' is also reduced to put more weight on simplicity in the measurement activities; on the other hand, classification is more emphasized in the revised 2007 curriculum and so is the prediction, stressing prediction on the result before an actual experiment activity; in addition, inference is composed along with grade level in that the secondary inference is more frequently required than the 7th national curriculum. In conclusion, the textbooks based on the revised 2007 curriculum comprehends the usage of various basic inquiry processes more properly than the 7th national curriculum, in accordance with student's scientific developmental stages and grade level. But student achievement standards on the inquiry abilities should be set in each grade through more comprehensive research on scientific development stages of elementary school students.

과학 탐구실험에 대한 중학생의 인식 조사 및 의미 재고찰

빈나영 충남대학교 교육대학원 2006 국내석사

이 연구의 목적은 과학 탐구실험에 대한 중학생들의 인식을 조사하고 그 결과를 바탕으로 탐구실험의 교육적인 의미를 재고찰해 보는 것이었다. 이를 위하여 대전에 소재한 남녀공학 중학교 2학년 137명을 대상으로 과학 탐구실험에 대한 설문 조사를 실시하였고, 연구결과는 다음과 같다. 첫째, 학생들은 설명식 수업보다 탐구실험 수업을 더 선호하는 것으로 나타났다. 과학을 공부하면서 부딪치는 어려움은 혼자서 해결하는 것보다 친구의 도움을 받는 것이 좋으며 친구들과의 상호작용에도 긍정적인 효과가 있는 것으로 생각하고 있었다. 탐구실험을 통해 과학에 더욱 흥미를 느끼게 되었고 과학 개념을 이해하는데 도움이 되었다고 답하였다. 또한 학생들에게 스스로 수업을 이끌어갈 수 있는 자율적인 기회를 제공함으로써 수업에 더욱 적극적으로 참여하게 되었으며, 앞으로 탐구실험 활동을 경험할 수 있는 기회가 많았으면 좋겠다는 의견을 제시하였다. 둘째, 학생들은 전반적으로 탐구실험에 대해 긍정적인 반응을 보였지만 실험을 통해 과학 탐구능력과 창의적·과학적 사고를 키우기 보다는 과학지식을 습득하는데 중점을 두고 있는 것으로 나타났다. 앞으로 과학 탐구실험이 교육현장에 올바르게 정착되고 학생들의 과학탐구능력과 과학적 태도를 신장시키기 위해 현실적으로 적용 가능한 체계적인 연구가 필요할 것으로 사료된다. The goal of this study was to investigate the awareness of middle school students regarding scientific inquiry experiment and re-evaluate educational significance of the experiment with the result. We surveyed 137 8th grade students in Daejon city for scientific inquiry experiment. As a result of the research, first, it showed that the most of students prefer to take a class of inquiry demonstration rather than take a descriptive lesson. Solving the problems from studying science with help of their friends or them is far more efficacious than working out difficult problems by themselves and brings positive effectiveness for relationship with their friends. They answered that they started having more interest in science through inquiry experiment and it can be help to understand a general idea of science. They wished they could have had a lot of scientific inquiry activities. Second, although the most of students has positive for inquiry experiment, they just focus on learning scientific knowledge than enhancing scientific inquiry ability and scientific and logical thinking. A systematic research is need to apply scientific inquiry experiment to educational activities and to develop their scientific inquiry ability and attitude.

중학교 과학과 연계한 고등학교 1학년 함수 지도

이설 한국교원대학교 대학원 2013 국내석사

본 연구의 목적은 중학교 과학과 연계한 고등학교 1학년 함수단원의 교수·학습을 구성하여 학생들에게 적용하였을 때 나타나는 학습의 과정을 살펴보고 그 과정에서 학생들의 수학에 대한 흥미와 가치인식이 어떻게 나타나는지 알아보는 데 있다. 이러한 목적을 달성하기 위하여 다음과 같은 연구문제를 설정하였다. 1. 중학교 과학과 연계하여 구성한 고등학교 1학년 함수 단원의 교수·학습 과정은 어떠한가? 2. 중학교 과학과 연계한 고등학교 1학년 함수 단원 교수·학습에서 학생들의 수학에 대한 흥미와 가치인식은 어떻게 나타나는가? 연구문제 1과 2의 답을 얻기 위해 먼저 문헌검토를 통하여 중학교 과학과 연계한 고등학교 1학년 함수 단원의 5차시 교수·학습을 계획하고 전문가의 검토를 받았다. 그 후 질적 사례연구를 수행하기 위해 연구대상으로 전주시에 소재한 G여자고등학교 중·상위권의 학생들 중에서 지원을 받아 연구에 끝까지 참여할 수 있다고 동의한 3명의 학생을 선발하였다. 연구를 위한 수업은 2012년 7월과 8월에 걸쳐 2주 동안 5차시의 수업을 실시하면서 학생들의 학습과정을 한 대의 캠코더로 녹화하였으며 학생들의 활동지와 과제, 면담자료 등을 수집·분석하였다. 자료를 분석하여 얻어진 결과를 토대로 다음과 같은 결론을 내렸다. 첫째, 중학교 과학만으로도 고등학교 1학년 함수(함수의 뜻, 함수의 그래프, 항등함수, 상수함수, 일대일대응, 합성함수, 역함수)의 교수·학습이 효과적으로 이루어질 수 있다. 본 연구에서는 중학교 과학교과서를 분석하여 함수와 과학의 관련성을 밝힌 선행연구들을 토대로 수업을 구성하여 실제 학생들에게 적용하였다. 학생들은 처음에는 연구자가 제공하는 과학의 소재에서조차 함수를 찾기 어려워하였다. 그러나 차시가 진행되어감에 따라 연구자가 개념을 소개하기 전에 주어진 예를 통해 스스로 개념과 조건을 찾아내는 모습까지 보였다. 또한 과학에서 함수의 예를 찾아오는 과제를 수행하는 과정에서 단순히 예를 찾는 것이 아니라 자신이 찾은 예가 왜 함수의 예가 되는지 설명해보고 서로 피드백하는 과정을 통해 개념이 더욱 정교해졌다. 둘째, 학생들도 과학과 함수의 관련성에 대해 인식하게 되었다. 수업 전 개별 면담에서 가영이는 수학과 과학은 전혀 관련이 되어있지 않다고 하였는데, 수업을 모두 마친 후 개별 면담에서는 과학을 학습하는데 함수적 사고능력이 필요하다고 생각하느냐는 질문에 배워보니 관련된 것이 많다고 대답하는 것을 볼 수 있었다. 또한 나머지 학생들도 과학과 함수가 관련성이 있다고 답하였다. 이는 수업에서 소재로서 과학을 활용하여서라기보다는 학생들이 직접 과학에서 함수를 찾아보는 활동을 수행했기 때문인 것으로 볼 수 있다. 셋째, 본 연구에서 구성하여 적용한 학생활동중심의 타교과와의 연계 수업은 학생들의 수학에 대한 흥미와 가치인식에 긍정적인 영향을 미친다. 학생들은 수학이 다른 교과의 학습에도 도움이 되며 수학 이외의 것에서 수학을 찾을 수 있다는 점에서 수학이 가치 있는 학문이라는 인식을 하게 되었다. 또한 본 연구에서의 과제는 열린 발문으로 볼 수 있는데, 학생들은 자유롭게 자신이 배운 기본적인 수학 개념의 예를 과학이라는 수학적으로 가공되지 않은 현상에서 찾아보는 활동을 함으로서 수학 학습에 흥미를 보였다.

학생의 수학 성취도에 따른 과학 학습과정 분석 - 초등학교 과학과 ‘물체의 속력’ 단원을 중심으로

이경미 서울교육대학교 교육전문대학원 2014 국내석사

본 연구는 ‘물체의 속력’ 단원과 관련된 학생의 수학 성취도가 과학 성취도에 어떠한 영향을 미치는지 관련성을 알아보고 학생의 수학 성취도에 따라 과학 학습과정이 어떠한 특징을 보이는지를 심도 있게 분석하는데 연구의 목적이 있다. 과학과 ‘물체의 속력’ 단원과 연관된 수학적 요소를 추출하여 수학 성취도 검사도구, ‘물체의 속력’ 단원 차시별 성취도 검사지, 학생 심층 면담용 면담도구를 제작, 투입하였다. 이 두 결과를 이용하여 상관관계 계수를 구하고 심층 면담을 통해 학생의 수학 성취도에 따라 과학 학습 과정이 어떤 특징을 보이고 있는지 파악하였으며, 결론은 다음과 같다. 첫째, ‘물체의 속력’ 단원 총 10개의 차시 중 ‘물체의 빠르기를 속력으로 나타내어 비교’, ‘단위가 다른 물체의 속력 비교’, ‘물체의 빠르기를 그래프로 나타내어 비교’ 그리고 ‘관찰자에 따른 물체의 속력’ 차시의 경우 과학 성취도와 수학 성취도와의 관련성이 매우 높은 것으로 나타났다. 둘째, ‘상’ 수준의 수학 성취도 학생들은 물체의 속력을 구하거나 단위를 바꾸기 위해 다양한 수학적 개념을 적용하여 해결 전략을 세우며 계산 실수를 적게 보이는 반면, ‘중’, ‘하’ 수준의 수학 성취도 학생들은 물체의 속력을 표현하거나 비교하는 과정에서 수학 계산 능력이 부족하여 어려움을 보이는 경우가 많았다. 셋째, 비와 비율의 상위개념으로서 비례 개념을 활용하면 속력의 개념과 단위 변환을 이해하는데 도움이 되므로 수학교과와 과학교과의 지도 시기 조절을 논의해볼 필요가 있다. 넷째, 수학적 요소와의 관련성을 고려하여 선수학습으로서의 수학 학습이 병행되어 하는지, 수학적인 요소의 비중을 최소화하여 속력의 개념을 과학적으로 이해하는 교수와 교육과정 중심으로 가야할지 논의할 필요가 있다. 다섯째, 수학 성취도와 무관하게 과학적 개념을 이해하지 못하고 기계적 절차에 따라 물체의 속력을 구하고 물체의 단위를 바꾸는 해결전략을 활용하는 학생이 많았다. 여섯째, 학습자는 물체의 빠르기를 그래프로 나타내어 비교해 보는 학습이 불필요하다고 느끼고 있음을 보였다. 일곱째, 수학 성취도와의 높은 연관성이 학생들의 속력 학습에 어려움을 주지만, 속력을 잘 이해하면 수학 개념 이해와 사고력 신장에 도움이 될 수 있다는 시사점을 준다. 본 연구의 결과로부터 수학과 과학의 연계성을 확장하는 측면에서 학년과 단원을 달리하는 연구가 필요하며 수학 이외의 다른 교과에서도 과학과의 연계성을 연구해 볼 가치가 있다. 또한 과학과 수학 교과 간의 상관관계를 적용한 교수 학습안의 개발과 교사 연수가 필요하다. 이 연구의 결과를 바탕으로 하여 교육 방법을 확장하는 차원에서 수업에 적용 가능한 교수 학습 자료를 개발할 수 있는 가능성이 있고 이를 잘 활용한다면 높은 이해도의 교육을 제공해 줄 수 있을 것이다.

과학영재의 물리 사사교육 중 나타나는 감성과 탐구과정의 상호작용

이소연 한국교원대학교 대학원 2015 국내석사

이 연구에서는 과학 영재들의 탐구과정에서 발생하는 감성이 무엇이고 발생한 감성은 탐구과정과 어떠한 상호작용을 하는지 알아보고자 하였다. 이를 위해 물리 사사교육 중 과학영재들이 탐구하는 과정과 발생하는 감성을 수집하고 분석하여 탐구와의 상호작용을 미시적으로 살펴보았다. 연구에 참여한 과학영재들은 중학교 3학년 5명의 학생으로 두 팀으로 나누어 다른 주제를 설정하여 탐구하였다. 탐구는 4시간 1단위로 총 10회에 걸쳐 약 5개월간 진행되었다. 연구자는 녹음자료, 관찰, 연구노트를 활용하여 두 팀의 탐구과정을 기록하였고 이모티콘 감성 기록지, 언어 보고 기록지를 활용하여 참여자의 감성을 수집하였다. 감성 자료를 보강하고 탐구과정과 감성의 상호작용을 정밀히 알아보기 위해 탐구의 마지막 단계에서 반구조화된 면담을 진행하였다. 수집 자료들을 종합하여 감성과 탐구과정이 어떻게 상호작용하는지 분석하였다. 연구결과를 통해 다음과 같은 결론을 정리할 수 있다. 첫째, 발생한 부정 감성의 비율은 탐구의 초반부보다 중․후반부에 더 높게 나타났다. 이는 긍정 감성에 영향을 미치는 탐구 초반의 새로움(novelty)효과가 사라졌고 탐구를 하면서 다양한 문제(problem)들과 대면하면서 나타난 결과였다. 둘째, 긍정 감성과 부정 감성은 모두 탐구에 긍정적 영향을 미칠 수 있다. 지식적으로 이해 수준이 비슷했던 참여자 중 긍정적 감성이 더 강하게 발생한 참여자가 탐구에 더 적극적이었다. 따라서 긍정 감성이 탐구에 대한 적극성에 영향을 미쳤을 것이라 판단된다. 반면 다량의 긍정 감성을 발생시킨 참여자에 비해 긍정 감성과 부정 감성의 발생 비율이 비슷한 참여자들이 문제를 해결을 위한 적절한 시도들을 많이 한 것으로 보아 부정 감성도 탐구에 긍정적 영향을 미친다고 여겨진다. 즉, 긍정 감성과 부정 감성의 균형적 발생이 가장 효과적인 탐구활동을 하는데 도움이 된다. 셋째, 긍정 감성 중 흥미, 수용, 기대는 모든 탐구과정과 상호작용하였다. 과학탐구에서 가장 중요하다고 여겨졌던 흥미뿐만 아니라 수용, 기대도 강하게 발생하였으며 흥미, 수용, 기대는 전 과정에서 탐구를 지속하고 의사 결정의 방향을 결정하는 요인이 되었다. 넷째, 부정 감성 중 공포, 후회, 거부는 모든 탐구과정과 상호작용하였다. 기존 연구에서 부정 감성 중 거부가 가장 많이 발생한 것과 달리 공포와 후회가 많이 발생하였다. 적절한 공포는 탐구를 진행하여 문제를 해결하도록 재촉하는 역할을 하였으며 후회는 탐구를 개선하는데 영향을 미쳤다. 또한 거부도 거부를 해소하기 위해 다양한 의사 결정이나 시도를 하도록 만듦으로써 탐구과정에 영향을 미쳤다. 실제적인 탐구활동에서는 긍정 감성과 부정 감성이 함께 발생하며 양쪽 모두 탐구 활동을 하는데 필요하다. 또한 학생의 인지적 측면 뿐 만 아니라 감성적 측면이 탐구 활동의 차이를 만들 수 있다. 따라서 탐구활동 지도 시 교사는 감성적 측면을 고려하여 지도할 필요가 있다.