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Journal of the Korean Association for Research in Science Education

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수록정보
수록범위 : 1권0호(1978)~38권2호(2018) |수록논문 수 : 1,988
한국과학교육학회지
38권2호(2018년) 수록논문
최근 권호 논문
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KCI등재

1공동생성적 대화와 현장연구를 통한 초임교사와 다양한 학습자의 과학 교수학습 증진

저자 : 박창미 ( Changmi Park ) , 마틴산야 ( Sonya N. Martin )

발행기관 : 한국과학교육학회 간행물 : 한국과학교육학회지 38권 2호 발행 연도 : 2018 페이지 : pp. 97-112 (16 pages)

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Conducted within the methodological framework of action research, this study examines the ways in which a beginning science teacher in a Korean elementary classroom engaged in collaborative research with her own students to resolve problems preventing effective science teaching and learning. Specifically, this study uses cogenerative dialogue between teachers and students to develop new teachers' knowledge of how to manage the classroom to be able to more effectively implement inquiry instructional strategies and knowledge of students as learners. Findings from this research suggest that by involving students in cogenerative dialogues, beginning teachers are provided with valuable insights into how elementary students think about school, science, and teaching and learning, which can help expand a beginning teacher's capacity to be an effective science teacher of science for all learners, especially diverse learners. These findings suggest that teacher education programs could better support beginning teachers by placing greater emphasis on how to conduct action research, including how to implement cogenerative dialogues to catalyze positive changes in their own classrooms. We conclude by discussing the important implications this research has for supporting new teachers struggle to effectively teach science and who would benefit from using strategies to foster improved relationships with their students and improved understanding about the challenges faced by diverse learners in their classroom.

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2TIMSS 2015에서 과학 성취도와 흥미에 영향을 주는 교육맥락변인 분석

저자 : 곽영순 ( Youngsun Kwak )

발행기관 : 한국과학교육학회 간행물 : 한국과학교육학회지 38권 2호 발행 연도 : 2018 페이지 : pp. 113-122 (10 pages)

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본 연구의 목적은 TIMSS 2015 결과를 분석하여 성취수준별로 학생들의 과학성취도와 흥미에 영향을 주는 교육맥락변인을 탐색하고 집단 특성에 맞는 교수·학습 방법을 도출하려는 것이다. 과학 성취와 흥미에 미치는 교육맥락변인의 영향력을 비교하기 위해 위계선형 모형에 의한 분석을 실시하였다. 연구결과에 따르면, 4학년 과학성취도의 경우에는 우수수준 이상 학생들의 성취도에 영향을 주는 변인은 도서보유량, 부모학력, 수업에 대한 학생 인식이었고, 보통수준 이하 학생들의 성취도에 영향을 주는 변인은 도서 보유량으로 확인되었다. 8학년 과학성취도의 경우에는 우수수준 이상 학생들의 성취도에 영향을 주는 변인은 도서 보유량, 수업에 대한 학생 인식, 재학생의 경제적 배경으로 확인되었고, 보통수준 이하 학생들의 성취도에 영향을 주는 변인은 도서 보유량과 과학 수업에 대한 학생 인식으로 확인되었다. 학년을 막론하고 도서 보유량과 과학 수업에 대한 학생 인식은 학생의 과학 성취도와 흥미에 주는 영향력이 높은 것으로 확인되었다. 연구결과를 토대로 우리나라 초등학교와 중학교 과학과 교수학습에 주는 시사점을 모든 학생들을 위한 체계적인 독서 프로그램 제공, 중학교 학생참여형 과학 수업을 활성화, 초등학교 보통수준 이하의 학생들을 위한 탐구실험 체험과 개념 연계 수업 등의 측면에서 제안 하였다.


The purpose of this study is to investigate the effects of the educational context variables on students' science achievement and interest in TIMSS 2015. TIMSS 2015 science data and questionnaire results were used to fit the Hierarchical Linear Model (HLM) in this study. According to the results, books at home, parents' level of education, and students' views on science lessons have significant influence on science achievement of above-high level 4th-grade students, and books at home on below-intermediate level 4th-grade students. Books at home, students' views on science lessons, and school composition by student economic background have significant influence on science achievement of above-high level 8th-grade students, and books at home and students' views on science lessons on science achievement of below-Intermediate level 8th-grade students. In all grade levels, books at home, and students' views on science lessons have significant influence on science achievement and interest. Discussed in the conclusion are ways to improve science teaching and learning including offering systematic reading programs for all students, reinforcement of student-participation in science classes, connecting science hands-on activities with science concepts for below-Intermediate level elementary students, and so on.

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3왜 과학교사가 되려하는가?-우리나라 예비과학교사들의 교직 선택 동기-

저자 : 이봉우 ( Bongwoo Lee ) , 김희경 ( Heekyong Kim )

발행기관 : 한국과학교육학회 간행물 : 한국과학교육학회지 38권 2호 발행 연도 : 2018 페이지 : pp. 123-133 (11 pages)

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본 연구의 목적은 우리나라 예비 과학 교사들의 교직 선택 동기 요인과 만족도를 조사하는 것이다. 이를 위해 우리나라 11개 대학의 예비과학교사 815명을 대상으로 설문을 수행하였다. 본 연구에 사용 된 교직 선택 동기 설문지는 Richardson과 Watt(2006)의 연구에서 개발된 FIT(Factors Influencing Teaching Choice)를 사용하였다. 분석 결과, 우리나라 예비 과학 교사들의 교직 선택에 가장 크게 영향을 미친 것은 내재적 직업 가치였으며, 그 다음은 과거의 교수학습 경험과 사회적 기여에 대한 동기에 대한 응답 비율이 높아 외재적 가치보다는 내재적 동기와 이타적 동기가 높은 것으로 나타났으나 기존 연구결과에서 나타난 다른 나라들의 평균보다 낮았다. 한편, 자신이 교직에 적합한 능력을 갖고 있다는 응답 비율이 낮거나, 교직은 전문성이 요구되며 어려움이 요구된다는 응답비율이 높아 교직에 대한 자신감은 낮은 것으로 분석되었다. 교직선택에 대한 만족도를 살펴보면, 평균 5.36으로 대체적으로 만족하는 것으로 보이나, 호주, 미국 등의 응답 평균에 비해서는 낮은 것으로 나타났다. 성에 따른 차이로는 교직 선택에 대해 남자 예비 교사들은 자신이 교직에 적합한 능력을 갖고 있기 때문에 택하였다고 응답한 비율이 높은 반면 여자 예비 교사들은 타인의 영향이 더 컸다고 인식하고 있었다. 또한, 여자 예비 교사들은 남자들보다 교사직무의 행정적, 감정적 어려움 등의 직무부담을 크게 느끼고 있었다. 마지막으로 교직 선택에 대한 만족도와 가장 높은 상관관계를 보인 동기는 내재적 직업 가치였다. 따라서 예비교사들의 내재적/이타적 동기를 높일 수 있는 방안이 필요하며 성별 차이에 따른 차별화된 접근이 요청된다.


The purpose of this study is to investigate pre-service science teachers' motivation factor and satisfaction of teaching choice in Korea. For this purpose, we surveyed 815 pre-service science teachers in 11 universities in Korea. The questionnaire used in this study was the FIT-Choice scale (Factors Influencing Teaching-Choice) developed by Richardson and Watt (2006). The most significant factor in choosing teaching science as a profession was 'intrinsic value,' followed by 'social utility value,' but lower than the average of other countries in the previous research results. The confidence in teaching professions was low because the percentage of respondents about 'ability' was low and 'task demand' was high. Satisfaction with teaching choice was 5.36, and it is lower than the average of responses in Australia and USA. As for the differences according to gender, male pre-service teachers responded that they chose teaching because they have the proper ability to teach, while female pre-service teachers perceived that the influence of others was greater. Also, female pre-service teachers felt the burden of job such as hard work and emotional demands more than men. Finally, the motivation which showed the highest correlation with the satisfaction of choosing to teach was the intrinsic value. Therefore, finding ways to increase the intrinsic/social utility motivation for pre-service science teachers and differentiated approach considering gender differences are needed.

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4과학관련 사회쟁점(SSI) 수업의 소집단 토론과 전체 학급 토론에서 나타나는 특징

저자 : 김민환 ( Minhwan Kim ) , 남혜인 ( Hyein Nam ) , 김성훈 ( Sunghoon Kim ) , 노태희 ( Taehee No

발행기관 : 한국과학교육학회 간행물 : 한국과학교육학회지 38권 2호 발행 연도 : 2018 페이지 : pp. 135-145 (11 pages)

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이 연구에서는 SSI 토론 수업에서 이루어지는 소집단 토론과 전체 학급 토론의 논증활동을 분석하였다. 경기도에 소재한 고등학교에 재학중인 1학년 학생 27명을 대상으로 원자력 발전을 주제로 한 SSI 토론 수업을 진행하였다. 수업을 관찰 및 녹화하였고, 수업을 모두 마친 이후 일부 학생을 대상으로 반구조화된 면담을 실시하였다. SSI 맥락에서 이루어지는 논증활동을 분석하기 위해 개발된 선행 연구의 분석틀을 수정·보완하여 사용하였다. 연구 결과, 다양한 관점의 고려, 증거에 기반한 추론, 지속적인 탐구와 회의적 사고와 관련된 담화요소는 소집단 토론보다 전체 학급 토론에서 더욱 높은 비율로 등장하였고, 도덕·윤리적 민감성을 고려한 담화요소는 토론 전반에서 거의 등장하지 않았다. 전체 학급 토론에서는 새로운 근거와 정보 및 자료가 다양하게 등장하였다. 학생들은 자신의 주장을 관철하는 것에만 집중하여 다른 의견을 공감 및 인정하지 못하였고, 이에 따라 합의를 이루기 위한 담화요소도 거의 나타나지 않았다. 또한 학생들은 전체 학급 토론을 경쟁적인 분위기로 인식하여 상대방의 주장 또는 근거에 적극적으로 반박하였고, 논증활동의 수준 또한 전체 학급 토론이 높은 것으로 나타났다. 소집단 토론은 편안한 분위기에서 이루어져 명료화와 추가정보 및 증거 요구가 활발하게 이루어졌으나 전체 학급 토론은 진지하고 엄숙한 분위기에서 주장 또는 근거의 타당성에 대한 의문제기가 활발히 이루어졌다. 이러한 연구 결과를 바탕으로 SSI 토론 수업을 효과적으로 진행하기 위한 방안을 논의하였다.


In this study, we investigated the argumentations of group and classroom discussions in socioscientific issues (SSI) discussion classes. Twenty-seven high school students participated in the SSI discussion classes on nuclear power generation. We observed and recorded the classes and also conducted semi-structured interviews. For the analyses, we revised a previous framework that was developed to analyze dialogic argumentations in the context of SSI. The analyses of the results indicated that there were more discourse schemes in the classroom discussions than the group discussions which are related to awareness and openness to multiple perspectives, evidence based reasoning, and on-going inquiry and skepticism. And there were few discourse schemes related to moral and ethical sensitivity in the group and classroom discussions. Various grounds, data, and information were presented in the classroom discussions. Students concentrated on carrying their claims and were not able to sympathize with and accept other opinions. Therefore, there were few discourse schemes to reach consensus. In addition, they perceived classroom discussions as competitive and actively rebutted other claims or grounds. The levels of argumentation were also high in the classroom discussions. The group discussions were held in relaxed atmosphere, and they asked the opponents more for clarification or additional information and evidences. However, classroom discussions were held in serious atmosphere, and they actively queried the validity of the claims or grounds. Based on the results, some suggestions to implement SSI discussion classes were discussed.

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5교사학습공동체를 통한 STEAM 수업 사례 연구

저자 : 정경화 ( Kyunghwa Jung ) , 신영준 ( Youngjoon Shin )

발행기관 : 한국과학교육학회 간행물 : 한국과학교육학회지 38권 2호 발행 연도 : 2018 페이지 : pp. 147-160 (14 pages)

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본 연구의 목적은 융합인재교육(STEAM) 수업을 위해 같은 학교에 근무하는 동 학년 교사 3명이 교사학습공동체를 구성하여 공동지도안을 작성하고 수업하는 모습을 살펴 시사점을 도출하는데 있다. 본 연구를 통해 다음과 같은 결론에 도달하였다. 동 학년 교사학습공동체는 STEAM 수업을 실행하는데 도움을 준다. 교사들은 교사학습공동체를 통해 STEAM 수업의 어려움을 극복하고 수업을 실행하였다. 본 연구 참여 교사들이 생각한 STEAM 수업의 어려움은 연구시간 확보의 문제, STEAM 수업 진행이 어려운 문제, 그리고 STEAM 수업 연구가 어렵다는 문제이다. 교사들은 교사학습공동체에서 공동지도안을 작성하면서 수업에 대한 부담을 극복하였고 좋은 수업을 설계하기 위한 아이디어를 공유하고 교차 점검하는 등의 노력을 했다. 아울러 공동지도안으로 실행한 수업을 서로 참관하면 지도안을 작성할 때 미처 생각하지 못했던 수업 진행상의 어려움을 새롭게 발견하였다. 이를 개선하여 수정된 지도안으로 점점 더 좋은 수업을 하게 되었다. 즉, 학생들이 좀 더 학습 목표에 수월하게 도달하고, 수업 안에서 배움이 더 잘 일어나게 되었다. 이러한 과정을 통해 교사들은 스스로 성장하고 있음을 느꼈다.


The purpose of this study is to construct a Teachers' Learning Community (TLC) with three teachers from the same school and to develop a joint teaching plan for students through the TLC. The conclusions from this study are as follows: The TLC with the same grade helps teachers to implement STEAM classes, where teachers overcame difficulties of STEAM lessons and successfully implemented them. Teachers in this study expressed difficulties of STEAM lessons including lack of time, difficulties of STEAM lesson implementation, and difficulties of developing a good STEAM lesson. Teachers worked together to develop a common teaching plan, to overcome the burden of teaching, and to plan better lessons through discussions and cross-checking. In addition, teachers newly discovered difficulties of lesson implementation as they watch each other teaching using a joint lesson plan. Teachers will conduct a better lesson as they improve these difficulties, where a better lesson means having students reach learning goals and learn from the lesson. Teachers in TLC felt that their lesson improved and they themselves growing through a series of courses of watching and learning each other's lessons.

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6과학 교수 학습을 위한 시각적 표상 능력의 교육목표 분류체계 개발 및 타당화

저자 : 윤혜경 ( Hye-gyoung Yoon )

발행기관 : 한국과학교육학회 간행물 : 한국과학교육학회지 38권 2호 발행 연도 : 2018 페이지 : pp. 161-170 (10 pages)

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과학자들은 연구 과정에서 다양한 시각적 표상을 다양한 방식으로 활용한다. 과학 교수 학습 과정에서도 시각적 표상은 과학 개념을 가르치거나 이해하기 위한 수단으로, 또 학생의 과학적 사고를 촉진하고, 탐구 능력을 증진시키기 위한 도구로 활용될 수 있다. 본 연구에서는 과학 교수 학습 과정에서 효과적인 시각적 표상 활용을 촉진하고, 체계적인 과학교육 연구의 기초를 제공하고자 하는 목적으로 시각적 표상 능력의 교육목표 분류체계(visual representation competence taxonomy: VRC-T)를 개발하였다. VRC-T는 시각적 표상 유형과 인지 과정, 2개 차원으로 구성하였고, 선행 연구를 고찰하여 초기 모형을 개발한 뒤 교사 중심의 타당도 검토 결과, 전문가 중심의 타당도 검토 결과를 반영하여 최종 모형을 개발하였다. 최종 모형에서 시각적 표상 유형은 크게 '기술적 표상', '과정적 표상', '설명적 표상'으로 구분하였으며, 시각적 표상의 인지 과정은 크게 '해석하기', '통합하기', '구성하기'로 구분하였다. VRC-T의 타당화 과정과 각 세부 범주의 개요 및 예시를 설명하였고 가능한 활용 방안을 제안하였다.


Various forms of visual representations enable scientific discovery and scientific reasoning when scientists conduct research. Similarly, in science education, visual representations are important as a means to promote students' understanding of science concepts and scientific thinking skills. To provide a framework that could facilitate the effective use of visual representations in science classroom and systemic science education research, a visual representation competence taxonomy (VRC-T) was developed in this study. VRC-T includes two dimensions: the type of visual representation, and the cognitive process of visual representation. The initial categories for each dimension were developed based on literature review. Then validation and revision was made by conducting teachers' workshop and survey to experts. The types of visual representations were grouped into 3 categories (descriptive, procedural, and explanative representations) and the cognitive processes were grouped into 3 categories (interpretation, integration, and construction). The sub categories of each dimension and the validation process would be explained in detail.

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7모형 구성 참여 양상에서 나타나는 내성적인 초등학생의 인식적 감정 구성

저자 : 한문현 ( Moonhyun Han ) , 김희백 ( Heui-baik Kim )

발행기관 : 한국과학교육학회 간행물 : 한국과학교육학회지 38권 2호 발행 연도 : 2018 페이지 : pp. 171-186 (16 pages)

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초등학생들은 인식적 실행에서 인식적 감정을 경험할 수 있다. 본 연구는 인식적 실행의 일환인 6차시의 호흡 운동 모형 구성 과정에서 다소 내성적인 성향을 가진 초등학생이 어떠한 인식적 감정을 구성하면서 모형 구성에 참여할 수 있었는지를 탐색한 것이다. 이를 위해 감정 일지, 촬영된 비디오 녹화본, 사후 인터뷰와 같은 여러 데이터 자원을 통해 초등학생이 구성한 인식적 감정이 분석되었으며, 특히 학생이 어떠한 감정을 구성하면서 제한적 참여에 머물렀는지, 어떠한 인식적 감정을 구성하면서 참여했는지가 조사되었다. 연구 결과, 초등학생은 첫째, '아하'라고 불리는 인식적 감정을 구성하게 되면서 모형 생성 과정에 참여할 수 있었다. 둘째, 초등학생은 상대방의 반박을 통해 '추론의 잘못을 느낌' 이라는 인식적 감정을 구성했고, 이 감정 하에서 상대방의 반박을 수용하는 모형 수정 과정에 참여할 수 있었다. 마지막으로, 초등학생은 상대방의 감정적인 연속적인 반박으로 '지침'이라는 인식적 감정을 구성하게 되면서 모형 구성에 제한적으로 참여하였으나, '상대방의 아이디어가 싫음'이라는 인식적 감정을 구성하면서 모형 평가 과정에 참여할 수 있게 되었다. 이러한 인식적 감정의 탐색을 통해, 우리는 내성적인 초등학생의 모형 구성 참여를 위해 학생이 능동적으로 아이디어와 직접적으로 관련된 인식적 감정의 구성을 할 수 있도록 하는 것이 중요하며, 또한 학생이 과거, 현재, 미래 감정을 모두 고려하면서 느낄 수 있는 감정적 부담을 이해하는 것이 필요함을 논의한다.


Recent research has shown that elementary school students can experience epistemic affect -emotions and feelings experienced within epistemic practices, such as the enjoyment of having a wonderful idea or uncomfortable feeling of at a cognitive dissonance- during modeling process. This study explores how an introverted elementary student could participate in the modeling process by constructing an epistemic affect. Based on the theory of constructed emotion, we analyzed one elementary student's constructed epistemic affect using data resources such as emotion diaries, video recordings, and post interviews. We selected one introverted student (a fifth grader), showing peripheral and full participation during modeling. Specifically, we explored which emotions were constructed when she participated in modeling peripherally ―and which epistemic affect was constructed when she participated fully― during the construction, evaluation, and revision processes. The research results showed, first, that the introverted elementary student came to participate in the model construction process by constructing the epistemic affect called aha. Second, the results showed that she came to participate in the model revision process by constructing the epistemic affect called feeling that the reasoning was wrong when confronting the rebuttals of the other student. Finally, she came to participate in the model evaluation process by constructing the epistemic affect called dislike of another student's idea. Through our exploration of the constructed epistemic affect of the introverted elementary student, we deduced that it is important to help each student to construct an epistemic affect that facilitates his or her participation in modeling. Also, we discussed that it is important to understand the impact of the emotional load that can occur for each student, depending on the constructed past, present, and future emotions.

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8'모두를 위한 과학교육'을 실현하기 위한 과학 학습 정체성에 대한 사회문화적 접근 연구 동향 분석

저자 : 황세영 ( Seyoung Hwang )

발행기관 : 한국과학교육학회 간행물 : 한국과학교육학회지 38권 2호 발행 연도 : 2018 페이지 : pp. 187-202 (16 pages)

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본 연구에서는 과학교육에서 다양한 학습자를 포용한다는 것은 과학 학습 참여와 소외 현상에 작동하는 사회문화적 기제를 분석하는 것이 전제되어야 한다는 문제의식 하에 관련 연구 동향을 고찰하고자 하였다. 이를 위해 과학 학습 정체성에 대한 사회문화적 접근으로 수행된 해외 학술지 논문 85편을 분석하였다. 논문 분석 결과는 먼저 연도별, 국가별 출판 수와 같은 기본적인 현황과 함께 연구 대상으로 삼은 학습자의 사회문화적 배경, 연구 맥락(상황), 연구 방법에 대한 범주별 현황을 제시하였다. 다음으로는 주요 연구 문제와 주제에 대한 이론적 틀과 구체적인 연구 사례를 제시함으로써 해당 연구 주제에 대한 보다 심층적인 분석을 시도하였다. 분석 결과 해당 분야 연구는 과학 학습을 공동체에서 참여함으로써 정체성을 발달해가는 과정으로 바라본다는 점에서 학습자가 지닌 다양한 사회문화적 정체성을 학습에 긍정적인 자원으로 바라보고자 하며, 이를 억압하는 과학수업의 문화나 사회에서의 담론을 비판함으로써 과학 학습에 있어 정당한 학습자(legitimate learner)의 범위를 확장하는데 기여해 오고 있음을 알 수 있었다. 연구들은 특히 과학교육에서 공정성(equity) 이슈를 강조하며, 전통적인 과학수업에서 소외되어 온 다양한 학습자들을 포용하고 행위주체성의 발달을 촉진하고자 하였다. 이러한 분석 결과를 바탕으로 앞으로 우리나라에서 '모두를 위한 과학교육'의 실현을 위해서는 과학 학습의 참여와 소외 현상을 둘러싼 다양한 사회문화적 기제에 대한 연구의 필요성을 주장하였고 이와 관련된 연구의 방향을 제안하였다.


This study posits that a more equitable science education is possible through analyzing the sociocultural mechanisms that operate in the participation and marginalization in science learning process, and therefore aims to review research trends in this area of science education. To do so, the study analyzed 85 articles that adopted a sociocultural approach to science learning identity in major international journals. The review was organized into 1) overall trends such as the number of articles by year, country, learner's sociocultural background, research context and research methods, and 2) a more in-depth analysis of the main research problems and conceptual frameworks along with concrete research examples. The study found that the current research works in this area have contributed to broadening the idea of legitimate learners in science education by considering learners' various sociocultural identities as the positive resource for learning based on the premise that science learning occurs as identity formation through participating communities of practice, and critiquing the culture or discourses that oppress such identity formation. The studies in this area also brought up the equity issue in science education in ways which embrace various learners that had been marginalized in the traditional science class and facilitate their agency. Based on these findings, the study made a case for analyzing various sociocultural mechanisms relating to the participation and marginalization in science learning to realize 'science education for all Koreans' and proposed future research direction.

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9신문기사 읽기를 활용한 소집단 의사결정 과정 양상-기후변화 관련 사회적 논쟁 활동을 중심으로-

저자 : 김종욱 ( Jong-uk Kim ) , 곽제연 ( Je-yeon Gwak ) , 권지연 ( Ji-yeon Kwon ) , 하윤희 ( Yoon-h

발행기관 : 한국과학교육학회 간행물 : 한국과학교육학회지 38권 2호 발행 연도 : 2018 페이지 : pp. 203-217 (15 pages)

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본 연구의 목적은 기후변화 관련 사회적 논쟁 활동에서 신문기사 읽기에 따른 고등학생들의 소집단 의사결정 과정의 양상을 분석하는 것이다. 과학과 관련된 사회적 논쟁(SSI) 관련 수업 맥락에서 학생들이 접하는 정보는 절대적으로 신문이나 TV 등의 미디어 텍스트라는 점에서 텍스트와 의사결정 과정간의 관계를 밝히는 것은 중요한 문제라 할 수 있다. 연구에는 경기도 소재 고등학교에 재학 중인 1, 2학년 학생 22명이 참여하였다. 학생들에게는 유엔 기후변화협약 당사국 총회에 대해 보도한 두 편의 신문기사가 제공되었으며, 파리기후변화협정에 우리나라가 가입하는 것에 동의하는지에 대한 개인 및 소집단 의사결정을 요구하였다. 신문기사는 비판적 담화분석에 근거해 분석 하였으며, 소집단 의사결정 과정은 문제인식과 대안 평가 및 선택에서 드러나는 특징에 주목했다. 신문기사 분석을 통해 기후변화협정은 각국의 경제적 이권과 패권의 추구라는 복잡한 이데올로기가 자리잡고 있음을 확인할 수 있었다. 한편 소집단의 문제인식 단계에서 기후변화협정에 대해 학생들이 지니는 상이한 프레임과 신문기사가 전경화한 주요 담론은 소집단이 논쟁점을 인식하는 데 주요한 변인이 됨을 알 수 있었다. 대안평가 및 선택 단계에서는 공정성과 공평성이 소집단 토의의 주요한 준거로 작용했는데, 이 역시 신문기사에서 강조된 담론과 일치하는 것이었다. 본 연구는 SSI 맥락에서 타당하고 합리적인 판단을 위해 텍스트를 비판적으로 읽을 수 있는 능력을 길러 줄 과학적 소양 교육의 필요성을 함의한다.


The research objective of this study is to analyze the aspects of small group decision-making process based on reading news reports in the context of the socio-scientific issues (SSI) activity related to climate change. Twenty-two high school students from Gyeonggi Province, South Korea, were asked to read two news reports on the UN climate change conferences and take a stance on joining the Paris Agreement both as an individual and as a small group. The news reports were analyzed in terms of genre, discourse, and style adapting the critical discourse analysis (CDA) and the decision-making processes of the small groups were examined on recognizing a problem and evaluating alternatives and decisions. The results from analyzing the news reports denoted that the Paris agreement is not only related to finding ideal solutions to climate change, but rather, connected to political or economic interests and power relationship. In the stage of recognizing a problem, meanwhile, different frames which students recognize the Paris agreement and discourses in the foreground of the news reports were the critical causes in terms of identifying the problem. In the stage of evaluating alternatives and decisions, the equity and fairness were the criteria for the small group discussions. This study implies the necessity of the scientific literacy instruction to develop the ability to critical reading in the context of the SSI.

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10머신 러닝을 활용한 과학 논변 구성 요소 코딩 자동화 가능성 탐색 연구

저자 : 이경건 ( Gyeong-geon Lee ) , 하희수 ( Heesoo Ha ) , 홍훈기 ( Hun-gi Hong ) , 김희백 ( Heui-b

발행기관 : 한국과학교육학회 간행물 : 한국과학교육학회지 38권 2호 발행 연도 : 2018 페이지 : pp. 219-234 (16 pages)

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본 연구에서는 국내 교육학 연구에서 거의 사용되지 않던 머신 러닝 기술을 과학 교육 연구에 접목하여, 학생들의 과학 논변 활동에서 나타나는 논변의 구성 요소를 분석하는 과정을 자동화할 수 있는 가능성을 탐색해보았다. 학습 데이터로는 Toulmin이 제안하였던 틀에 따라 학생들의 과학 논변 구성 요소를 코딩한 국내 선행 문헌 18건을 수합하고 정리하여 990개의 문장을 추출하였으며, 테스트 데이터로는 실제 교실 환경에서 발화된 과학 논변 전사 데이터를 사용하여 483개의 문장을 추출하고 연구자들이 사전 코딩을 수행하였다. Python의 'KoNLPy' 패키지와 '꼬꼬마(Kkma)' 모듈을 사용한 한국어 자연어 처리(Natural Language Processing, NLP)를 통해 개별 논변을 구성하는 단어와 형태소를 분석하였으며, 연구자 2인과 국어교육 석사학위 소지자 1인의 검토 과정을 거쳤다. 총 1,473개의 문장에 대한 논변―형태소:품사 행렬을 만든 후에 다섯 가지 방법으로 머신 러닝을 수행하고 생성된 예측 모델과 연구자의 사전 코딩을 비교한 결과, 개별 문장의 형태소만을 고려하였을 때에는 k-최근접 이웃 알고리즘(KNN)이 약 54%의 일치도(κ = 0.22)를 보임으로써 가장 우수하였다. 직전 문장이 어떻게 코딩되어 있는지에 관한 정보가 주어졌을 때, k-최근접 이웃 알고리즘(KNN)이 약 55%의 일치도(κ = 0.24)를 보였으며 다른 머신 러닝 기법에서도 전반적으로 일치도가 상승하였다. 더 나아가, 본 연구의 결과는 과학 논변 활동의 분석에서 개별 문장을 고려하는 단순한 방법이 어느 정도 유용함과 동시에, 담화의 맥락을 고려하는 것 또한 필요함을 데이터에 기반하여 보여주었다. 또한 머신 러닝을 통해 교실에서 한국어로 이루어진 과학 논변 활동을 분석하여 연구자와 교사들에게 유용하게 사용될 수 있는 가능성을 보여준다.


In this study, we explored the possibility of automating the process of analyzing elements of scientific argument in the context of a Korean classroom. To gather training data, we collected 990 sentences from science education journals that illustrate the results of coding elements of argumentation according to Toulmin's argumentation structure framework. We extracted 483 sentences as a test data set from the transcription of students' discourse in scientific argumentation activities. The words and morphemes of each argument were analyzed using the Python 'KoNLPy' package and the 'Kkma' module for Korean Natural Language Processing. After constructing the 'argument―morpheme:class' matrix for 1,473 sentences, five machine learning techniques were applied to generate predictive models relating each sentences to the element of argument with which it corresponded. The accuracy of the predictive models was investigated by comparing them with the results of pre-coding by researchers and confirming the degree of agreement. The predictive model generated by the k-nearest neighbor algorithm (KNN) demonstrated the highest degree of agreement [54.04% (κ = 0.22)] when machine learning was performed with the consideration of morpheme of each sentence. The predictive model generated by the KNN exhibited higher agreement [55.07% (κ = 0.24)] when the coding results of the previous sentence were added to the prediction process. In addition, the results indicated importance of considering context of discourse by reflecting the codes of previous sentences to the analysis. The results have significance in that, it showed the possibility of automating the analysis of students' argumentation activities in Korean language by applying machine learning.

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