학습자의 학습 동기를 고려한 개념변화 수업 모형의 효과 분석

백성혜,김혜경,채우기,권균,노태희 한국교원대학교 과학교육연구소 1999 청람과학교육연구논총 Vol.9 No.1

선행연구에서 조사한 화학 변화에 대한 학습자의 선개념과 이를 근거로 개발한 개념변화 수업 지도안 및 학습자의 학습 동기를 고려한 개념변화 수업 지도안을 학생들에게 투입하였을 때, 학습자의 학습 동기에 따라 개념변화 수업 모형의 효과가 어떻게 나타나는지 알아보았다. 본 연구를 통하여 학습자의 흥미나 태도, 동기 등 정의적인 측면을 고려하지 않고 단지 학습자의 인지구조에만 초점을 맞춘 기존의 개념변화 수업 모형들을 재평가하고자 하였다. 이를 위하여 중학교 2학년 학생들을 대상으로 통제 집단과 실험 집단을 구분하고 수업 전 학습 동기를 조사하였다. 그 후에 ‘화학 변화’ 단원을 전통적인 수업과 개념변화 수업으로 지도하고 사후 학습 동기를 조사하였다. 학습동기를 고려한 개념변화 수업을 받은 집단, 학습자의 인지만을 고려한 개념변화 수업을 받은 집단, 그리고 교과서에 의존한 전통적인 수업을 받은 집단 모두 수업을 받은 후에 학습 동기가 증진된 것으로 나타났다. 특히 학습자의 학습 동기를 고려한 개념변화 수업을 학습자의 인지만을 고려한 개념변화 수업이나 교과서에 의존한 전통적인 수업보다 학습 동기의 증진에 효과적이었다. 이러한 효과는 특히 수업을 받기 전에 학습 동기가 낮았던 학생들에게 더욱 크게 나타났다. 수업에 따른 개념의 이해도 증진의 효과를 분석한 결과에 따르면, 세 종류의 수업을 받은 학생들은 모두 수업 후에 개념의 이해도가 증진된 것으로 타나났다. 그러나 그 중에서도 학습동기를 고려한 개념변화 수업 집단과 학습자의 인지만을 고려한 개념 변화 수업 집단이 교과서에 의존한 전통적인 수업 집단(통제 집단)보다 사후 개념 이해도가 높았다. 특히 수업 전 학습동기가 높았던 학생들은 학습 동기를 고려한 개념변화 수업을 받았을 경우 교과서 중심의 전통적인 수업을 받았을 경우보다 개념의 이해도가 높아진 것으로 나타났다. 또한 수업 전 학습동기가 낮았던 학생들의 경우에는 학습 동기를 고려한 개념변화 수업을 받음으로써 학습동기가 증진하는 것으로 나타났다. The effects of three teaching models were compared in this research. One of those is concept change model, another is concept change model based on students learning motivations, the other is traditional teaching method based on science textbooks. The subjects of this research were the 8th grade students of Korean middle school. They were divided into three groups, and tested learning motivations. All of the three groups improved their learning motivations and concept understanding by the classes. Especially, the group of concept change model based on students learning motivations represented most effective improvement of learning motivations. The concept change teaching model and concept change teaching model based on students learning motivations are more effective in concept understanding than traditional teaching method based on textbooks. The students who have high learning motivations improved their concept understanding by the classes of concept change model based on students learning motivations. The students who have low learning motivations improved their learning motivations by the classes of concept change model based on students learning motivations also.

유아, 초등, 중등 과학교육과정의 연계성 분석을 위한 도구 개발

백성혜,김효남,조부경 한국교원대학교 과학교육연구소 2000 청람과학교육연구논총 Vol.10 No.1

이 연구에서는 과학의 개념 측면에서 유아교육과정, 초등교육과정, 중등교육과정의 연계성 분석에 적절한 도구를 개발하고자 하였다. 교육과정의 개념적 연계성 분석을 위한 도구로 연구의 초기에는 과학의 공통 소재인 ‘물’에 대한 개념도를 개발하였으나, 유치원부터 고등학교까지의 과학교육과정 구성 시각에 큰 차이가 있었기 때문에 통합된 개념도 개발이 어려웠다. 따라서 과학의 한 영역인 화학의 주요 학습 내용이라고 할 수 있는 ‘물질의 성질’에 관한 개념도를 개발하였다. 개발 절차 중에서 유아, 초등, 중등 과학 교육과정에서 다루는 학습 내용의 추출, 학습 내용에 관련된 개념도를 유아, 초등, 중등 과학교육과정 시각에서 개발 및 분석하는 단계는 ‘물’을 중심으로 개념도를 개발하는 초기 단계의 연구에 해당하고, 학습내용에 관련된 유아, 초등, 중등 과학교육과정의 내용 분석, 유아, 초등, 중등 과학교육과정의 개념을 포함하는 개념도 및 분석 표 개발, 개발된 개념도 및 표의수정 및 완성 등 세 단계는 ‘물질의 성질’에 관련된 후기 연구에 해당한다. The purpose of this study was to develop a tool for K-12 science curriculum articulation analysis, especially the concept map of 'properties of matter' and the table of the key concepts of 'properties of matter' by grade. We have 5 steps for the purpose; to extract common subject of K-12 science curriculums, to analyze the contents of K-12 science curriculum related to the common subject, to develop and analyze concept maps of K-12 science curriculums, to develop common concept map and the table of key concepts by grade of K-12 science curriculum, and to modify and clear up the concept map and the table. First two steps are related to the develop of 'water' concept map, and the others are related to the 'properties of matter' concept map.

과학영재교육에 대한 초ㆍ중등 교사의 인식 조사

백성혜,원정애 韓國敎員大學校 敎育硏究院 2007 敎員敎育 Vol.23 No.2

과학 영재의 개념 정의와 과학 영재를 판별하는 방법에 대한 많은 연구가 이루어져왔고,2003년부터 공교육 제도 내에서 과학영재교육이 강화되고 있다. 그러나 과학영재의 정의와 영재교육 의 목적에 기초한 영재 판별 방법에 대한 연구는 드문 편이다. 또한 교사의 역할이 과학영재교육에서 중요한데도 불구하고,과학영재교육에 참여하고 있는 교사들의 인식에 대한 연구는 거의 없는 편이다. 이 연구는 과학영재교육 체제,교육에 참가하는 학생 교육 프로그램 등을 포함하는 과학영재교육에 대한 교사들의 인식을 알아보고자 한다. 전국에서 표집된 55명(여16,남39)의 과학교사들이 이 연구에 참여하였다. 연구 결과는 과학영재들을 열정적으로 가르치고 있고,공교육 제도 내에서 과학영재교육이 필요하다고 인식하였다. 교사들은 과학영재들이 기초탐구능력과 문제해결력은 우수하지만,창의성은 부족하다고 인식하였다. 또한 사용하고 있는 교육 프로그램은 문제해결력 신장에는 적절하지만,창의성 계발에는 부적절하다고 평가하였다. 교사들은 무엇보다도 개인차를 고려한 다양한 교육 프로그램과 행정적· 재정적 지원이 필요하다고 지적하였다. Although the role of teachers is important in education for scientifically gifted students, it is few research related to ideas of teachers who joining in education program for scientifically gifted students. This study aims to understand teachers' ideas about education for scientifically gifted students about gifted education in general, gifted sutdents in programs, and gifted education programs. Fifty five science teachers(16 female, 39 male) who were selected in nationwide participated in this study. Results of this research indicated that teachers educated scientifically gifted students enthusiastically and they thought necessity of education for scientifically gifted students in public education system. Teachers thought that scientifically gifted students were excellent in basic inquiry ability and problem solving ability, but they were lack in creative ability. Also, teachers evaluated that education program was suitable for developing problem solving ability, but it was inadequate for developing creative ability. Teachers recommended necessity of developing diverse education program considered difference among individuals and administrative and financial support above all.

화학 변화 개념에 대한 중학교 2학년 학생들의 선개념 조사 및 선개념 갈등상황 제시를 통한 개념변화 학습이론의 효과 분석

白盛惠,강대훈,金惠敬,蔡禹基,權鈞 한국교원대학교 과학교육연구소 1999 청람과학교육연구논총 Vol.9 No.1

본 연구에서는 중학교 2학년 학생들의 선개념을 조사하고, 개념변화 학습이론을 적용한 과학 수업을 제공함으로써 학습자의 학습 동기가 잘못된 선개념을 올바른 과학 개념으로 바꾸는데 어떠한 역할을 하는지 알아보았다. 이를 위하여 개념변화 학습이론에 근거한 수업을 받은 학습자의 선개념의 변화를 전통적인 수업을 받은 학습자의 선개념 변화와 비교하여 보았다. 연구 결과, 학생들은 중학교 1학년때 배운 물리 변화를 화학 변화의 개념과 혼동하여 화학 변화를 단순히 물리적 변화인 상태 변화로 인식하거나, 이와 관련된 잘못된 선개념들을 많이 가지고 있는 것으로 나타났다. 또한 화학 변화의 한 예인 연소 현상에 대해서는 초등학교 6학년부터 학습한 내용임에도 불구하고 눈에 보이지 않는 산소의 결합을 인식하지 못하였으며, 많은 문제의 상황에서 질량 보존의 법칙을 기계적으로 적용하는 특징도 보였다. 수업의 효과로는 개념변화 수업을 받은 학생들이 과학적 개념을 부분적으로 또는 완벽하게 이해를 한 비율은 50%를 넘지 못하였다. 그러나 이 비율은 교과서에 의존한 전통적인 수업을 받은 학생들의 과학적 개념 이해 비율인 39% 보다는 높은 비율이라고 할 수 있다. 개념변화 수업을 받은 학생들의 올바른 과학 개념 습득 비율이 전통적 수업을 받은 학생들의 비율보다 통계적으로 유의미하게 높은 것으로 나타났다. 따라서 본 연구에서 개발하여 실시한 개념변화 수업은 학습자의 올바른 과학 개념 습득에 효과적이라고 할 수 있다. Preconceptions of middle school students related to chemical change the students are surveyed. The students are divided into experimental group that are learned by concept change theory teaching model, and control group that are learned by traditional teaching method based on science textbooks. After the planned classes, the tendencies of concept change of the two groups according to students learning motivations are analyzed. New teaching methods, which based on concept change learning model and students learning motivations, developed by this research. And the effects of the new teaching method are testified. As a result, it is proved that most of the students have a lot of preconceptions, and persist the wrong conceptions after the classes. This tendency is same in the control group and in the experimental group.

유치원, 초등, 중등학교 과학 교재의 '물질의 성질' 관련 학습 내용 전개에 대한 특징 분석

백성혜,조부경,김효남 한국교원대학교 과학교육연구소 2000 청람과학교육연구논총 Vol.10 No.1

이 연구에서는 유치원 제 5차 교육과정과 초등학교부터 고등학교까지의 제 6차 과학교육과정에 근거한 교재들을 분석하고, 제시된 학습 내용의 전개 유형을 파악하고자 하였다. 구체적으로는 유치원부터 고등학교까지의 과학 교재에 제시된 ‘물질의 성질’에 관련된 학습 내용을 분석하였으며, 그 결과 학습 내용 전개 유형을 크게 5가지로 구분하였다. 즉, 개념의 확장 유형, 개념 수준의 심화 유형, 동일한 개념 수준 제시 유형, 다른 과학 개념과 뒤엉킨 유형, 학년간 혹은 학년 내 연계의 단절 유형으로 구분하였다. 이 중에서 ‘개념의 확장 유형’과 ‘개념 수준의 심화 유형’은 학습 내용 전개가 바람직한 것이라고 판단할 수 있지만, 나머지 유형들은 부적절하다고 할 수 있다. 유치원부터 초등, 중등 과학 교재에서 공통적으로 다루는 ‘물질의 성질’에 관련된 7개의 개념을 중심으로 학습 내용 전개 유형을 분석한 결과, 바람직한 유형보다는 부적절한 유형이 더 많이 나타났다. 특히 ‘동일한 개념 수준 제시 유형’은 유치원과 초등학교 전반에 걸쳐서 광범위하게 나타났다. 그리고 바람직한 유형 중에서는 ‘개념의 심화 유형’보다는 ‘개념의 확장 유형’이 더 많은 것으로 분석되었다. 또한 ‘물질의 성질’에 관련하여 유치원부터 제시되는 많은 학습 개념이 중학교 1학년 이상에서 거의 다루지 않는 것으로 나타났다. 특히 이러한 특성을 가지는 개념들은 ‘개념의 심화 유형’으로 내용이 전개되지 않는 공통점이 있었다. 이러한 문제점들을 해결하기 위하여 과학 교재의 내용 구성에 대한 재고찰이 필요하다고 본다. The purpose of this study was to find out the characteristics of learning contents structure of K-12 science textbooks. The characteristics are related to 7 main concepts of matter properties; reaction rate, other reaction, density, solution, state change, absorption, and surface property. The contects are analyzed into 5 types of characteristics; type of concept extension, type of concept deepness, type of same level concept, type of confusion with other concepts, and type of concept interruption. First two types are positive content structures, but the others are negative structures. The findings are as follows. First, a lot of learning contents have the characteristic of 'type of same level concept'. There are few which have the characteristic of 'type of concept deepness'. Second, there are a lot of concepts related to 'properties of matter' which are not represented any more in middle and high school science textbooks. Those concepts are importantly taught in early childhood education and elementary school science. Most of the learning contents don't represent 'type of concept deepness'. Therefore the science textbooks needs to be restructuring.

초등학교와 중등학교 과학과의 수준별 수업 유형 분석

백성혜,김미선 한국교원대학교 과학교육연구소 2001 청람과학교육연구논총 Vol.11 No.1

In this study, we analyzed teaching patterns of 41 elementary and middle schools which tried to adopt Different Level Curriculum in science courses. The results of this study are as follows. First, the organization criterions of groups of different levels were set on the basis of scholarly attainment level (57.1%), inquiry ability level (21.4%), and students or parents desire (21.4%). Second, in all the 41 schools, students' scholarly attaintment level is predetermined before basic courses and then the teaching and learning is implemented. But there are no schools that determine the students level after basic courses. Third, in the analysis of organizing methods of the groups of different levels, 15 schools of 41 schools (36.6%) implemented methods which students have to move to other classrooms and 26 schools (63.4%) implemented methods which they stay in the same classroom. Fourth, there are many different levels in learning contents and learning styles.

입자와 에너지 관점에서 분석한 초등학교와 중학교 전류와 전지 단원의 문제점

유성이,백성혜 한국교원대학교 과학교육연구소 2000 청람과학교육연구논총 Vol.10 No.1

초등학교 자연 교과서와 중학교 8종 과학 교과서에서 다루어지는 ‘전류’와 전지에 관련된 내용을 분석한 결과, 교과서 진술이나 교육과정 구성에서 현재까지 이루어진 학습자의 오개념 연구 결과와 관련지을 수 있는 문제점이 많이 발견되었다. 이 단원의 내용은 물리학과 화학 분야에서 모두 다루고 있는데, 특히 물리학 분야에서는 입자 관점의 부족으로 인해, 그리고 화학 영역에서는 에너지 관점의 부족으로 인해 전체적인 개념 획득이 어렵도록 내용이 구성되어 있었다. 물리와 화학에서 제시하는 개념의 시각 차이뿐 아니라, 같은 학문 안에서도 단원에 따라 다른 시각을 제시하는 경우가 많았다. 이러한 문제를 해결하기 위해서 현대적 입자와 에너지 관점으로 통합하여 전류와 전지 단원의 교육과정과 교과서의 진술 방식을 재구성할 필요가 있다. 이를 통해 학문간의 괴리를 줄이고 조화를 이루기 위한 노력이 매우 필요하다. In this study, the contents of 'electric current' and 'battery' units in elementary and middle school science textbooks were analyzed on the basis of particle and energy concepts. Many problems, reported previously on students' misconceptions about those area, were found in science textbooks. Electric current and battery were covered in both physics and chemistry parts of science textbooks. However, the lack of particle concept in physics units and the lack of energy concept in chemistry units seemed to make it difficult for students to learn those concepts. The descriptions about the two concepts were also not consistent even in the same discipline units. In order to solve these problems, the integration of the views on the particulate nature of matter and energy in the science curriculum and reconstruction of science textbooks were needed.

중학생들의 용해 현상 이해에 대한 연구

강대훈,白盛惠,朴國泰 한국교원대학교 과학교육연구소 2001 청람과학교육연구논총 Vol.11 No.1

이 연구에서는 중학생들의 용해 현상 및 그와 관련된 내용에 대한 이해 실태를 알아보았다. 연구 결과 75% 이상의 학생들이 용해를 입자의 크기 차이로 인하여 한 물질이 다른 물질 사이로 들어가는 현상으로 이해하고 있었으며, 일부 학생들은 용해가 일어나면 용질이 없어지거나 용매에 포함되는 것으로 이해하고 있었다. 또한, 학생들은 용해 현상을 큰 입자 사이로 작은 입자가 들어가는 것으로 이해함으로써 정작 용해가 될 때 부피가 감소하는 이유를 제대로 설명하지 못하였다. 그리고 용해도에 미치는 용질 상호간의 영향에 대한 이해는 매우 낮은 것으로 나타났다. 이와 같은 결과는 중학교 과학 교과서의 용해 관련 개념의 설명이 불충분하고 과학 교사들의 부적절한 모형 사용에 의한 설명 때문으로 생각된다. 따라서, 중학생의 이해 수준에 알맞은 교과서의 설명과 용해 현상을 입자적 관점에서 시각적으로 보여줄 수 있는 적절한 모형의 개발이 요구된다. This study was to examine middle school students' understanding of dissolution. More than 75% students understood that dissolution was caused by small particles' filling the space between large particles due to the difference of size among particles. Some other students responded that solute disappeared or was absorbed in a solvent as the result of dissolution. Besides, they didn't know that space between particles was the reason of the volume's decreasing after the process of dissolution. Instead, they explained that space between particles caused dissolution. And they hardly understood the fact that solutes affect solubility. Students' misunderstanding about the concept of dissolution resulted from the lack of the explanation on the right concept of dissolution in science textbooks and the inappropriate use of the dissolution model by teachers. In conclusion, we need the appropriate explanation in middle school science textbooks that consider the students' level and the development of the appropriate model that demonstrates dissolution in the perspective of particles.

초등학생들의 자연에 대한 관점

원정애,백성혜 한국과학교육학회 2003 한국과학교육학회지 Vol.23 No.1

이 연구는 초등학생들이 가지고 있는 자연에 대한 관점을 알아보고자 수행되었다. 초등학교 5, 6학년 18명의 학생이 연구에 참여하였고, 일련의 정교화된 도구들을 이용한 반구조화된 면담을 통해 학생들의 자연에 대한 관점을 도출하였다. 연구 결과, 학생들의 자연에 대한 관점은 공통적인 특징을 보이기도 하지만, 각기 다른 관점을 가지고 있었다. 또한 종교, 심미적인 측면, 과학, 사회 등 여러 가지 요인이 자연에 대한 관점 형성에 관련되어 있는 것으로 나타났다. 따라서 과학교육과정을 구성할 때, 과학교육자들이 학생들의 자연에 대한 다양한 관점을 이해하는 것이 필요하다고 본다. 또한 과학교육과정과 다른 교과의 교육과정과의 관계도 고려될 필요가 있다. In this study, elementary school students' views about nature were searched. The participants were 18 students of fifth grade and sixth grade. Data were collected via semi-structured interviews involving a set of elicitation devices used to encourage students to talk about their views about nature. The results showed as follows; (1) Elementary school students had diverse views. and common views about nature. (2) Their views about nature were affected by various factors, such as religion, aesthetical aspect, science, society, and so on. So when science educators construct science curriculum, they must consider these factors. (3) It is necessary to be concerned about the relations between science curriculum and others.

과학 실험 수업에 대한 중등 과학 교사의 신념 사례 연구

팽애진,백성혜 한국과학교육학회 2005 한국과학교육학회지 Vol.25 No.2

이 사례 연구는 두 명의 중학교 과학 교사들의 실험 수업에 대한 신념에 관한 것이다. 이를 위하여 척도형 설문지와 개방형 설문지, 구조화된 면담과 반구조화된 면담을 실시하였으며, 수업을 관찰하고 수업 계획서와 수업 자료들을 수집하였다. 그리고 각 교사의 수업을 듣는 학생들을 대상으로 수업에 대한 이들의 생각을 알아보기 위한 면담을 하였다. 자료는 귀납적인 방법으로 분석되었다. 삼각측정법과 동료검증의 방법으로 타당성을 확보하였다. 연구 결과, 교사들의 실험 수업에 대한 신념은 구성주의 적이었으나, 이러한 교사들의 신념은 실제 수업과 일치하지 않았다. 결론적으로 학생들의 탐구 수준에 대한 부적절한 판단과 그로 인한 탐구 활동의 부적절한 재구성 등이 교사의 신념과 실제 수업 사이에 발생하는 괴리의 원인으로 판단되었다. This case study searched two secondary school science teachers' faiths on experiments in science classes. For this study, scaled questionnaires, open-ended questionnaires, structured and semi-structured interviews were conducted. Classroom activities were observed, and instructional plans and materials were collected. In addition, students of the two teachers' classes were interviewed with respect to their thoughts on the lessons. Data sources were analyzed inductively. The triangulation and the member checking guaranteed the validity of this study. As the results, the teachers' faiths on experiments were related to the constructivism, but the faiths were not in accord with their classroom practices. From these results, it was concluded that the teachers' misjudgments about the students' inquiry levels and unfit reorganizations of the experimental activities were the causes of the gap between the teachers' faiths on experiments and classroom practices.