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  • : 한국현장과학교육학회
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  • : 연3회
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수록정보
수록범위 : 1권1호(2007)~13권1호(2019) |수록논문 수 : 273
현장과학교육
13권1호(2019년 02월) 수록논문
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KCI등재

1전자기 유도 법칙을 이용한 단진자의 역학적 에너지 보존 실험

저자 : 서윤경 ( Yun Kyung Seo ) , 장태훈 ( Taehun Jang ) , 손상호 ( Sang Ho Sohn )

발행기관 : 한국현장과학교육학회 간행물 : 현장과학교육 13권 1호 발행 연도 : 2019 페이지 : pp. 1-16 (16 pages)

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전자기 유도 법칙을 이용하여 역학적 에너지 보존에 대한 연구를 이론과 실험으로 수행하였다. 자석 추로 된 단진자가 코일의 폭을 지나가는데 걸리는 시간과 평형점에서 단진자의 평균속도에 대한 관계식을 이론적으로 구하고 실험값과 비교하였다. 실험은 줄의 길이와 각도, 코일의 폭 세 가지 조건을 변화시키면서 유도전류를 측정하였다. 서로 다른 방향으로 나타나는 유도전류 피크 사이의 시간 간격을 측정하여 평형점에서 단진자의 평균속도를 실험적으로 구하고 단진자의 초기 퍼텐셜 에너지가 평형점에서 운동 에너지로 바뀌는 것을 보임으로써 역학적 에너지 보존 법칙을 확인할 수 있었다.


Research on the conservation of the mechanical energy was carried out in theory and experiment using the electromagnetic induction law. The equation for the average velocity of a pendulum at a equilibrium point and the time for the pendulum to pass through the width of the coil was theoretically obtained and compared with the experimental values. In experiment the induced current was measured, changing the length and angle of the string and the width of the coil. By measuring the time interval between induced current peaks appearing in different directions, the average velocity of a simple pendulum at an equilibrium point was obtained experimentally and showing that the initial potential energy of a pendulum was changed from the equilibrium point to kinetic energy, we could confirm the mechanical energy conservation law.

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22015 개정 교육과정에 따른 고등학교 화학Ⅰ 교과서에 사용된 비유의 분석

저자 : 김봉래 ( Bongrae Kim ) , 손연아 ( Yeon-a Son )

발행기관 : 한국현장과학교육학회 간행물 : 현장과학교육 13권 1호 발행 연도 : 2019 페이지 : pp. 17-30 (14 pages)

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이 연구에서는 2015 개정 교육과정에 따른 고등학교 화학Ⅰ 교과서 9권에 사용된 비유의 빈도와 유형을 분석하였다. 비유 분석을 위해 선행 연구에서 제시한 분석틀을 수정ㆍ보완하여 사용하였는데, 이 분석틀은 9개의 분석 영역(공유 속성, 표현 방식, 추상도, 대응 정도, 작위성, '비유' 언급, 제한점 언급, 인과 관계, 활동 주체)으로 분류되어 있다. 연구 결과 화학Ⅰ 교과서에 사용된 비유의 빈도는 총 233개로서 교과서 한 권당 평균 25.9개, 교과서 10쪽당 평균 1.1개로 나타났다. 제6차 교육과정부터 2015 개정 교육과정까지의 화학Ⅰ 교과서 10쪽당 사용된 비유의 빈도수를 비교해본 결과, 제6차 교육과정에서 0.6개, 제7차 교육과정에서 0.1개, 2009 개정 교육과정에서 1.0개, 2015 개정 교육과정에서 1.1개로 분석되어 조금씩 증가하는 경향을 보이고 있다. 다만, 제7차 교육과정의 경우는 교과서 내용 구성이 크게 달라져 비유 사용의 빈도가 크게 감소한 것으로 나타났다. 그리고 2015 교육과정의 화학Ⅰ 교과서에 사용된 비유의 총 종류는 122종이었고 교과서 내에 2번 이상 공통으로 사용된 비유의 종류는 40종이었다. 한편 비유의 유형별로 분석한 결과 기능적 비유, 글과 그림을 모두 사용한 비유, 부연 비유, 일상적 비유, 구체적 비유물로 추상적 목표물을 설명한 비유가 다른 비유의 유형보다 상대적으로 많이 나타났다. 그러나 비유 언급, 제한점 언급, 인과 관계 포함, 학생 활동 중심 비유의 유형은 상대적으로 적은 것으로 분석되었다. 따라서 현장에서 과학 교사들이 비유를 수업에 활용할 때 이러한 점을 잘 인식하고 적절하게 보완하여 적용하는 노력이 필요할 것으로 생각된다.


In this study, the frequency and type of analogies used in 9 textbooks of high school chemistryⅠ according to the 2015 revised curriculum were analyzed. For the analysis of analogies, the analytical framework proposed in the previous study was modified and then used, which is composed of nine analysis domains (shared attribute, way of expression, abstraction, degree of correspondence, unnaturalness, figurative remark, cause-and-effect relationship, limitation, activity subject). The study shows that the frequency of analogies used in the textbooks was 233, which was 25.9 per textbook and 1.1 per 10 pages. As a result of comparing the frequency of the analogies used per 10 pages of chemistryⅠ textbooks from the 6th curriculum to the 2015 revised curriculum, 0.6 in the 6th curriculum, 0.1 in the 7th curriculum, 1.0 in the 2009 revision curriculum, 1.1 in the 2015 revision curriculum, it was found that there was a tendency to increase gradually. However, in the case of the 7th curriculum, the contents of the textbooks varied greatly, indicating that the frequency of using analogies was greatly reduced. And in the chemistry I textbooks of the 2015 revised curriculum the total number of kinds of analogies used was 122, and there were 40 kinds of analogies commonly used more than once in the textbooks. Meanwhile, as a result of analyzing the types of analogies, functional analogies, analogies using both texts and pictures, additional analogies, ordinary analogies, and analogies explaining abstract objectives through concrete objects were relatively more common than other types of analogies. On the other hand, the types of analogies such as reference, limitation, causality, and student activity were analyzed relatively less. Therefore, it is thought that science teachers should keep this in mind and when they use analogies in their classes in the field, they need to make efforts to apply more suitable and appropriate analogies to their teaching.

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3과학사를 활용한 '외부은하' 교육을 위한 탐구기반 과학교육프로그램의 개발 및 적용

저자 : 홍석영 ( Seok Young Hong ) , 손정주 ( Jungjoo Sohn )

발행기관 : 한국현장과학교육학회 간행물 : 현장과학교육 13권 1호 발행 연도 : 2019 페이지 : pp. 31-44 (14 pages)

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본 연구의 목적은 과학사를 활용하여 '외부 은하'에 대한 탐구 기반 과학 교육 프로그램을 개발하고 그 효과를 확인하는 것이다. 19 세기 초반의 과학자, 연구 방법 및 관측 도구가 포함된 에피소드를 조사하고, '외부 은하'에 대한 이해의 시간 순서로 배열하였다. 4 명의 전문가로부터 내용과 절차에 대한 타당성 검토를 바탕으로 '은하의 분류와 다양성', '외부은하의 거리측정', '외부은하의 후퇴속도 측정'의 3개 주제 하에 총 7개의 탐구 활동을 제작하였다. 과학자의 연구 과정, 연구 방법, 활용 도구 등을 활동 요소로 포함하고 학생 주도의 학습 활동으로 능동적으로 지식을 구성할 수 있는 탐구 활동이 되도록 구성했다. 각 33 명의 자율형 공립 고등학생으로 구성된 2 개 학급을 실험 집단과 대조군으로 구분하고 프로그램 적용하였다. 결과적으로 개념 학습 측면에서는 큰 효과가 나타나지 않았지만, 과학의 본성, 과학의 본성 변화, 과학에 대한 태도 변화 결과 모두에서 p < 0.5 수준에서 집단 간 유의미한 차이를 확인하였다.


The purpose of this study is to develop an inquiry - based science education program for 'external galaxy' using history of science and to confirm its effect. In the early nineteenth century, episodes involving scientists, research methods and observation tools were investigated and arranged in time order of understanding of 'external galaxies'. Based on the examination of the validity of the contents and procedures from four experts, we created seven inquiry activities under three themes: 'classification and diversity of galaxies', 'distance measurement of outer galaxy', and 'velocity measurement of outer galaxy'. It is composed of scientific research process, research method, utilization tool, etc. as an activity element, and it is structured to be an inquiry activity that can actively construct knowledge by student-led learning activities. Two groups of 33 autonomous public high school students were divided into experimental group and control group. As a result, we did not see much effect on conceptual learning, but we found significant differences between the groups at the level of nature of science, change of nature of science, and change of attitude toward science.

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4대학생 멘토링을 활용한 과제 연구 수업에 대한 고등학생과 대학생 멘토의 인식

저자 : 김서경 ( Seokyeong Kim ) , 최원호 ( Wonho Choi )

발행기관 : 한국현장과학교육학회 간행물 : 현장과학교육 13권 1호 발행 연도 : 2019 페이지 : pp. 45-62 (18 pages)

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본 연구의 목적은 고등학생 9명을 대상으로 대학생 멘토링을 이용한 고등학생 과제 연구 수업을 실시했을 때 학생들의 과학 탐구 능력과 과학에 대한 태도, 이 수업에 대한 인식, 그리고 멘토들의 이 수업에 대한 인식을 조사하는 것이다. 학생들은 과제 연구 수업을 대체로 긍정적으로 인식하고 있었다. 학생들은 실험에 필요한 개념의 습득, 이미 알던 개념의 정확한 이해와 심화, 호기심 자극 등을 통해 새로운 개념을 학습할 수 있었다고 인식하고 있었다. 학생들은 과학실험 자체에 대한 흥미, 실험에서 예상치 못했던 상황의 경험, 이론으로 배우던 개념의 확인, 하나의 주제에 대한 집중탐색의 기회 등을 통해 과학에 대한 태도가 향상되었다고 인식하고 있었다. 학생들은 새로운 연구 문제의 작성, 토의를 통한 문제해결, 예상하지 못한 결과의 해석, 자율적 실험설계 등을 통해 과학적 태도가 향상되었다고 인식하고 있었다. 학생들은 문제 해결 과정에서 사고의 기회 발생, 실험설계, 새로운 연구문제의 작성 등을 통해 통합적 탐구 능력이 향상되었다고 인식하고 있었다. 멘토들도 학생들과 유사한 이유 등으로 과제 연구를 긍정적으로 인식하였는데, 멘토들은 학생들보다 긍정적 효과를 더 높게 인식하고 있었다. 학생들은 논문을 작성해보는 형식적 경험, 논리적 사고의 경험, 글쓰기의 훈련, 다양한 컴퓨터 프로그램의 사용 등을 통해 과제 연구 수업이 논문 작성 능력 향상에 도움 되었다고 인식하고 있었다. 학생들은 과제 연구 수업에서 자기 주도적인 실험 활동, 협동적 소통 활동을 가장 좋았던 점으로 인식하였으며, 결과의 분석과 결론 작성, 긴 실험시간, 배경 지식의 부족을 가장 어려웠던 점으로 인식하고 있었다. 마지막으로, 학생들은 과제 연구에서 멘토링이 전체 연구 방향의 안내, 어려운 문제의 조언, 인간적 교류 등에서 긍정적이었다고 인식하고 있었다.


In this study, we investigated 9 high school students 'scientific inquiry ability, attitude toward science, perception of this class, and perception of this class by mentors when they conducted high school students' research project using mentoring. The students perceived research project generally positively. They recognized that they could learn new concepts through the acquisition of concepts necessary for experiments, accurate understanding and deepening of already known concepts, and stimulation of curiosity. They recognized that the attitude toward science was improved through the interest in the science experiment itself, the experience of the unexpected situation in the experiment, the identification of concepts learned theoretically, and the opportunity to concentrate on one topic. They recognized that scientific attitudes were improved through writing new research questions, solving problems through discussions, interpreting unexpected results, and autonomous experimental designs. They recognized that the integrated inquiry ability improved through the opportunity of thinking in the problem solving process, the experimental design, and the writing of new research questions. Mentors also positively perceived research project for the reasons similar to students', and mentors perceived more positively than the students. They perceived that research project classes helped to improve their writing skills of research paper through formal experience of writing research papers, experiences of logical thinking, training of writing, and use of various computer programs. They recognized the self-directed experiment activity and the cooperative communication activity in the research project class as the best point, and recognized analysis of results, conclusion writing, long experiment time, lack of background knowledge as the most difficult point. Finally, They recognized that mentoring in the research project was positive in respect of guidance of the whole research direction, advice of difficult problems, and human exchanges.

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5과학과 핵심역량에 대한 통합과학 교과서의 반영 순위 및 학생들의 인식 비교 분석

저자 : 김현섭 ( Hyunsup Kim ) , 이태교 ( Taekyo Lee ) , 방경현 ( Kyeonghyun Bang )

발행기관 : 한국현장과학교육학회 간행물 : 현장과학교육 13권 1호 발행 연도 : 2019 페이지 : pp. 63-77 (15 pages)

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본 연구는 2015 개정 과학과 교육과정에 따라 출판된 고등학교 통합과학 교과서에서 제시하고 있는 과학과 핵심역량의 반영 순위와 고등학생들의 과학과 핵심역량에 대한 인식을 비교 분석하여 효과적인 과학과 핵심역량 함양을 위한 교육과정 운영 및 교수학습 활동에 대한 시사점을 제공하기 위해 수행되었다. 이를 위해 5종의 통합과학 교과서 전체 단원에서 제시하고 있는 과학과 핵심역량을 교과서 및 단원별로 분석하여 그 반영 순위를 알아보았으며, 고등학교 1학년 학생 200명을 대상으로 과학과 핵심역량에 대한 인식 수준을 조사한 다음 이를 바탕으로 교육요구도 순위를 알아보았다. 그 결과, 통합과학 교과서에서 제시하고 있는 과학과 핵심역량은 평균 215.6개였으며, 가장 많은 것은 361개, 가장 적은 것은 116개로 교과서에 따라 많은 차이가 있었다. 단원별로는 4개 단원에 비교적 고르게 제시하고 있어 모든 단원에서 균형 있게 핵심역량 함양 교육을 할 수 있도록 하였다. 5종 교과서 전체에 제시된 핵심역량의 반영 순위는 '사고>탐구>의사>문제>참여' 이었으며, 사고력(30.8 %), 탐구능력(24.1%), 의사소통능력(23.0 %) 등의 3요소의 반영 비율이 총 77.9 %로 대부분을 차지하고 있었다. 과학과 핵심역량에 대한 학생들의 인식을 조사한 결과, 전체 평균이 3.19로 중간 정도의 인식 수준을 보였으며, 남학생이 여학생보다 유의미한 차이(특히, 사고력과 참여 및 평생학습능력)로 높게 나타났다. 교육요구도 순위를 분석한 결과, '사고>탐구>문제>의사>참여' 순으로 나타나 의사소통능력(23.0 %)이 문제해결력(13.7 %)보다 훨씬 더 높은 교과서의 반영 비율과 다르게 의사소통능력(1.09)보다 문제해결력(1.26) 함양 교육을 더 필요로 하는 것으로 나타났다. 이것은 인지적 영역을 중시한 이전 과학과 교육과정에 익숙한 교사 및 학생과 정의적 영역을 중시하는 2015 개정 과학과 교육과정의 차이 때문인 것으로 사료된다. 따라서 통합과학 교육과정의 목표를 충실히 달성하기 위해서는 무엇보다도 의사소통능력과 참여 및 평생학습능력 등과 같은 정의적 영역의 핵심역량을 함양하는 교수학습 활동을 중시하는 교사와 학생의 인식 변화가 요구된다.


This study was to perform for an offer suggestive point for management of curriculum and, teaching and learning activities to cultivate effective science core competencies through to the comparative analysis of high school students' perception and reflection order in Integrated Science textbooks that are published according to 2015 revised science curriculum for science core competencies. For those, we analyzed the reflection order of each textbook and unit for science core competencies that are showed in five different textbooks, and analyzed educational need to confirm the priority order for education of science core competency through to the investigation of perception level for 200 first year student in high school. As a result, there was showed that the average number of science core competency in Integrated Science textbooks is 215.6, and there was many different to each textbook from 361 of the most number to 116 of the fewest. However, there was composed to cultivate core competency almost equally in total unit of textbooks. The reflection order of core competency that are showed in total five textbooks was 'thinking > inquiry > communication > problem > participation', and there was thinking ability(30.8 %), inquiry ability(24.1 %), communication ability (23.0 %). These three core competency almost account for as the total 77.9 %. The survey findings of students' perception for science core competencies was average 3.19, as a middle level, and a male student was significantly higher than a girl student especially, thinking ability, and participation and lifelong study ability. The educational need order for science core competencies was 'thinking > inquiry > problem > communication > participation'. This result was a significant difference as compared with the result of textbook analysis. That is, there was showed that the communication ability(23.0%) was very much higher than the problem solving ability(13.6%) in textbook analysis, but on the contrary the cultivation education to problem solving ability(1.26) was more need than that of communication ability(1.09) in the educational need analysis. We think that it is related to difference between 2015 revised science curriculum focusing affective domain and, teacher and student familiar with the previous science curriculum focusing cognitive domain. Therefore, We think that first of all it is necessary to change the cognition of teacher and student taking a serious view of the teaching and learning activities to cultivate core competency in affective domain like communication ability, and participation and lifelong study ability to faithfully attain the goal of Integrated Science curriculum.

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6시스템 사고력 평가를 위한 활동지와 루브릭 개발 -통합과학 지구 시스템 단원을 중심으로

저자 : 손미현 ( Mi Hyun Son ) , 정대홍 ( Dae Hong Jeong )

발행기관 : 한국현장과학교육학회 간행물 : 현장과학교육 13권 1호 발행 연도 : 2019 페이지 : pp. 78-94 (17 pages)

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2015 개정 교육과정에서 추구하는 창의융합형 인재는 융합적 사고력을 갖춘 사람으로, 융합적 사고는 시스템 사고를 바탕으로 한다. 시스템 사고는 부분과 전체를 넘나들면서 문제를 통합적으로 살펴보고 분석하며 지식을 통합할 수 있는 능력의 바탕이 된다. 통합과학 교육과정의 '시스템과 상호작용' 영역의 목표는 시스템과 시스템 상호작용을 파악하는데 있으며, 이를 위해서는 시스템 사고가 수반된다. 따라서 시스템과 상호작용의 학습 목표 달성을 위해서는 시스템 사고의 함양이 필요하며, 시스템 사고는 구체적 학습 상황을 통해 함양되므로, 본 연구에서는 수업시간에 활용할 수 있는 활동지와 평가도구를 개발하였다. Assaraf and Orion(2005)의 시스템 요소를 바탕으로 6가지 요소를 선정하였으며, 각 요소를 평가할 수 있도록 활동을 구성하였다. 시스템 사고를 확인할 수 있는 다양한 측정 도구 중 학교에서 쉽게 사용하고 정량적인 평가가 가능한 개념도를 활용하였고 교수학습과 평가가 동시에 이루어질 수 있도록 구성하였다. 문항 1은 학습 내용의 핵심 단어를 나열하는 것, 문항 2는 나열한 단어를 이용해 개념도를 그리는 것, 문항 3은 인간의 활동이 지구 시스템 변화에 미치는 영향을 개념도로 그리는 것이다. 평가기준은 문헌연구를 바탕으로 요소별 1차 루브릭을 개발한 후 고등학교 1학년 13명에게 적용한 산출물 결과와 과학교사 및 과학교육 전문가의 타당도 검증 과정을 거쳐 수정하였다. 적용 학생들의 수가 적고 학업성취 수준이 높다는 한계가 있으나 시스템 사고를 정규 교육과정과 연계하여 현장에서 교사가 평가할 수 있는 실용성 높은 도구를 개발했다는 점에서 의미가 있다.


Talents with creativity-integrated pursued in the 2015 revision curriculum are those who have Integrated thinking abilities, and the fusion thinking is based on system thinking. System thinking is the ability to look at, analyze, and integrate knowledge. System thinking can be improved in learning situations, and the 'Earth System' unit of 'System and Interaction' aims to cultivate system thinking. Assessment in terms of student's growth through feedback is very important and we have developed a tool to evaluate the system thinking of the Earth system unit. Based on the eight elements of system thinking presented by Assaraf and Orion(2005), we reduced and merged them into six, and organized activities to evaluate each element. We used a concept map that can be used easily and quantitatively in school, and structured the class so that the assessment and lessons are interacted. Item 1 lists the key words of the contents. Item 2 draws a concept map using the words listed. Item 3 is a concept map of the effects of human activities on changes in the Earth system. We developed the first rubrics through literature review. and then After applying to high school students and validation process of science teachers and science education experts. we modified the rubric. This study is meaningful in that it developed a practical tool to assess system thinking in school.

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7고등학생을 위한 광합성 탐구 활동 자료 개발

저자 : 김미정 ( Mi Jung Kim )

발행기관 : 한국현장과학교육학회 간행물 : 현장과학교육 13권 1호 발행 연도 : 2019 페이지 : pp. 95-102 (8 pages)

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고등학교 교육과정에서 광합성을 학습할 때 학생들이 수행할 수 있는 광합성 관련 실험이 소개되고 있지 않다. 광합성의 기작을 밝히는 과정에 사용된 실험이 다소 복잡하고 전문화 되어있기 때문이다. 이에 본 연구에서는 명반응을 밝힌 Hill Reaction 실험을 수정하여 학교 현장에서 구현할 수 있도록 교육자료를 개발하였다. 또한, Hill Reaction 실험의 구성을 접목한 인공광합성 기술 소개를 포함하여 구성하였다. 이 교육자료를 활용함으로써 탐구 활동을 수행하고, 첨단과학기술의 기저에 있는 지식과 학교에서 배우는 지식을 연결해보면서 과학에 관한 관심과 소양이 커질 수 있을 것이다.


In the high school curriculum, experiments that students can perform are not introduced when they are studying photosynthesis. This is because the experiments used to identify the mechanisms of photosynthesis are somewhat complicated and specialized. In this study, I modified the Hill Reaction experiment to clarify the Light-dependent reaction and developed educational materials to be implemented at the school site. In addition, It is included an introduction of artificial photosynthesis technology which applied the Hill Reaction experiment process. By using these educational materials, students can promote interest and scientific literacy by linking knowledge based on advanced science technology with knowledge learned in school and carrying out inquiry activities.

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