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  • : 한국현장과학교육학회
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  • : 2093-7407
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수록정보
수록범위 : 1권1호(2007)~15권2호(2021) |수록논문 수 : 361
현장과학교육
15권2호(2021년 05월) 수록논문
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KCI등재

1텍스톰을 활용한 2015 개정 생명과학Ⅱ 교과서의 네트워크 분석 - 유전자와 생명공학기술의 영역을 중심으로 -

저자 : 정수연 ( Soo Yeon Jeong ) , 장정호 ( Jeong Ho Chang )

발행기관 : 한국현장과학교육학회 간행물 : 현장과학교육 15권 2호 발행 연도 : 2021 페이지 : pp. 99-120 (22 pages)

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본 연구에서는 텍스톰(TEXTOM)을 활용하여 2015 개정 과학과 교육과정에 따른 생명과학Ⅱ 교과서의 유전자와 생명공학기술에 관련한 본문 내용을 대상으로 핵심 개념 네트워크 분석을 하였다. 이 단원 본문 내용의 핵심 개념만을 텍스톰(TEXTOM) 프로그램으로 전사 후 전처리, 정제한 후 매트릭스를 생성하고, UciNet 프로그램으로 중심성과 CONCOR 분석을 하였다. 분석 결과는 다음과 같다. 첫째, 5종 교과서별로 전체 핵심 개념의 수에서는 차이를 보였다. 핵심 개념이 B 교과서가 가장 적었고, E 교과서가 가장 많았다. 이는 교과서별, 단원별 집필자가 다르고 기술하는 핵심 개념의 수와 교과서의 구성이 다르기 때문인 것으로 판단된다. 둘째, 5종 교과서별 단어빈도 5 이상 핵심 개념의 중심성과 네트워크 분석에서는 큰 차이를 보이지 않았다. 셋째, 2015 개정 과학과 교육과정 생명과학Ⅱ에서 강조하고 있는 '생명윤리'에 대한 연결 중심성, 근접 중심성, 매개 중심성, 위세 중심성 값이 모두 낮게 나타났다. 넷째, 유전자와 생명공학기술 관련 CONCOR 분석에서 4개의 그룹으로 나눌 때, A, B, C 교과서에서는 '유전자와 DNA복제'가, D 교과서에서는 '유전자 발현'이, E 교과서에서는 '생명공학기술의 원리와 활용'이 각각 가장 큰 그룹을 형성하였다. 이는 단원별 지면의 수와 집필자, 교과서의 구성 등으로 인한 결과로 판단된다. 생명과학Ⅱ는 진로선택과목으로 선택하지 않는 학생들이 많아, 학생들이 쉽게 학습할 수 있는 유전자와 생명공학기술의 분자생물학 관련 내용에 대해 방과후학교 수업이나 공동교육과정 수업에 활용될 수 있도록 유전자와 생명공학기술 관련 교육 프로그램의 개발이 필요하다.


In this study, using the TEXTOM analysis program, we analysed a core concept network from the main texts related to genes and biotechnologies in life science Ⅱ textbooks according to the 2015 revised science curriculum. The core concepts of only main text of this unit were transcribed, preprocessed and refined using a TEXTOM program, and then a matrix was generated, and centrality and CONCOR analysis were performed with a UciNet program. The results of the analysis are as follows. First, there were differences in the total number of core concepts in each of the 5 textbooks. The core concept was the lowest in B textbook and the largest in E textbook. This is because the authors of each textbook and the units differ, and the number of core concepts and the composition of the textbooks are different. Second, there was no significant difference in the centrality and network analysis of core concepts with a word frequency of 5 or higher for each textbook. Third, the centrality value of 'bioethics' emphasized in the 2015 revised science curriculum life science Ⅱ was low. Fourth, when divided into 4 groups in the CONCOR analysis related to genes and biotechnologies, 'gene and DNA replication' in A, B, and C textbooks, 'gene expression' in D textbook, and 'principles and applications of biotechnology' in E textbook were formed as the largest group. This is judged to be the result by the number of pages per unit, the number of authors, and the composition of textbooks. Many students do not choose life science Ⅱ as a career elective course. Thus it is necessary to develop education programs related to genes and biotechnologies so that students can learn easily and it can be used for after-school or joint curriculum classes.

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2인공지능 융합교육을 위한 데이터 기반 교육자료 개발: 감쇠진동을 중심으로

저자 : 이준행 ( Jun Haeng Lee ) , 조정효 ( Junghyo Jo ) , 채승철 ( Seung Chul Chae )

발행기관 : 한국현장과학교육학회 간행물 : 현장과학교육 15권 2호 발행 연도 : 2021 페이지 : pp. 121-136 (16 pages)

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인공지능(AI)에 기반한 자동화 시대를 대비하여 과학·수학·정보 교육과정의 재구조화와 융합교육의 필요성이 대두되고 있다. 그러나 교사들이 학교 과학 수업에 접목할 수 있는 데이터 기반의 교육자료가 아직은 부족한 실정이다. 이 연구에서는 과학 수업에 접목할 수 있도록 감쇠진동을 중심으로 AI 융합교육을 위한 데이터 기반의 교육자료를 개발하였다. 개발된 교육자료는 최근 기계학습 분야에서 많이 사용되고 있는 딥러닝 지도 학습 방법을 이용하였으며, 온라인으로 배포 가능하도록 구글 Colaboratory를 사용하여 작성하였다. 교수학습과정에서 쉽게 사용할 수 있도록 학습 과정과 코드에 대해 자세히 설명하였으며, 직관적인 이해를 돕기 위해 결과를 시각화하였다.


In preparation for the era of automation led by Artificial Intelligence(AI), we need to restruct science · mathematics · informatics curriculum and convergence education. However, data-driven teaching materials that teachers can utilize into school science classes are still insufficient. In this study, we have developed data-driven teaching materials for AI convergence education which can be applied to science classes. The teaching materials were developed by Google Colaboratory, which can be easily distributed online, and used the deep supervised learning method that is widely used in machine learning in recent years. Furthermore, we explained the learning process and code in detail for processes for learning and teaching and visualized the results to help users to understand intuitively.

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3클라우드 앱을 활용한 과학 수업에서 나타난 교사의 발문과 피드백 분석

저자 : 신은혜 ( Eun Hye Shin )

발행기관 : 한국현장과학교육학회 간행물 : 현장과학교육 15권 2호 발행 연도 : 2021 페이지 : pp. 135-148 (14 pages)

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본 연구의 목적은 클라우드 앱을 활용한 과학 수업과 일반 과학 수업에서 나타난 교사의 발문과 피드백을 관찰·분석하여 각각의 특징을 알아보고, 과학 수업에서 클라우드 앱 활용의 효과를 알아보는 것이다. 연구를 위해 과학 교사인 연구자 본인이 경기도의 한 중학교 1, 2학년 5학급 학생을 대상으로 실시한 4차시 수업을 녹화·녹음 하였다. 또한 클라우드 앱을 활용하여 학생의 소집단 토론 결과를 바탕으로 작성한 답변과 사진이나 동영상으로 업로드 된 실험 수행 결과를 실시간으로 확인하였다. 문헌을 참고하여 개발한 분석틀을 바탕으로 교사의 발문과 피드백을 분석한 결과, 클라우드 앱 활용 수업에서는 확인적 피드백의 비율이 높았고, 일반 수업에서는 수렴적 발문의 비율이 높았다. 또한 교사는 클라우드 앱 활용 수업에서 학생의 학습을 실시간으로 진단하고 오개념과 실험 방법의 오류에 대해 피드백을 제시하는 것으로 분석되었다.


The purpose of this study was to find out the characteristics by observing and analyzing the theacher's questions and feedback in science classes using Cloud Apps and general science classes the effect of using Cloud Apps in science education. 20 science classes by a teacher who was the researcher in this study were recorded and all the verbal interactions were transcribed. Using the Cloud Apps, teacher were easily able to see the students' answers based on the discussion and the data of experiment in uploaded as video real time. Analysis criteria for the language patterns of teachers were developed based on the literature review and applied to analyze the collected contents. According to the analysis, teachers had a high percentage of confirmatory feedback in classes using Cloud Apps, and convergent questioning in general classes. In the classes using Cloud App, the teacher diagnosed students' learning in real time. The teacher gave feedback to correct students' theoretical misconceptions and errors in experimental method.

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4지오지브라(GeoGebra)를 활용한 화성의 공전궤도 작도 교육 프로그램 개발

저자 : 엄흥진 ( Heungjin Eom ) , 공민규 ( Minkyu Gong ) , 심현진 ( Hyunjin Shim )

발행기관 : 한국현장과학교육학회 간행물 : 현장과학교육 15권 2호 발행 연도 : 2021 페이지 : pp. 149-163 (15 pages)

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본 연구에서는 지오지브라를 활용하여 화성의 공전궤도를 작도하는 수학-과학 융합 교육 프로그램을 개발하고, 학년과 학습 수준이 다른 3개 집단에 적용한 사례를 소개한다. 교과서에 수록된 화성의 공전궤도 작도 탐구활동은 행성의 공전궤도가 타원임을 확인한 과학사의 중요한 발견이었으며, 학생들이 과학의 본성을 이해할 수 있는 소재이기도 하다. 개발된 교육 프로그램은 교육과정 이수와 학생들의 수준을 고려하여 투입하였고, 탐구활동을 진행하기에 부족한 부분은 추가적인 내용 요소를 첨가하여 진행하였다. 케플러는 화성궤도면에 대해 보정된 경도를 이용하였으나, 본 프로그램에서는 행성의 상대적인 운동을 이해하는 데에 어려움이 있는 두 집단(영재교육원 중2, 영재학급 고1)에 적경을 이용하여 탐구를 수행하도록 하였다. 과학고 2학년 학생의 경우 1~2차시에서 과학사적인 의의를 설명하고, 황경을 이용하여 탐구를 진행하였으며 탐구활동 수행 후 과학의 본성에 대한 태도를 확인하였다. 프로그램에 참여한 학생 대다수는 탐구에 재미를 느끼고 긍정적인 반응을 보였으며, 과학고 학생들은 과학의 가변성을 잘 이해하고 있었다. 그러나 과학의 가변성을 습득한 경위는 추후 연구를 통해 확인할 필요가 있다.


In this study, we developed an educational program that combines mathematics and science to construct the orbit of Mars using GeoGebra, and applied it to three groups of different grades and levels. Construction of Mars' orbit activity included in the textbook introduces students an important discovery in the history of science that confirmed that the planet's orbit is an ellipse, and it also is a subject for students to understand the nature of science. The developed educational program was applied in consideration of the completion of the curriculum and the level of students, and additional content elements were added to the part that was insufficient to conduct inquiry activities. Kepler used the longitudes of Mars based on the ecliptic coordinates corrected to the Mars orbital plane, but in our program, we used the right ascension in the case of two groups (2nd grade in the gifted education center and 1st grade in the gifted class) who had difficulty in understanding the relative motion of the planets. In the case of second-year science high school students, the significance of the history of science was explained in the first and second sessions, and the inquiry was conducted using the ecliptic longitudes. After the class, the students'attitude on the nature of science was investigated. Most of the students who participated in the program had an interest in the program, showing positive responses to inquiry, and science high school students were well aware of the variability of science. However, it needs to be investigated through a further research that how the students' awareness on the variability of science has been obtained.

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5물속에서 미세플라스틱을 제거할 수 있는 탐구 활동의 탐색

저자 : 이혁진 ( Hyuck Jin Lee ) , 김응찬 ( Eungchan Kim ) , 최항 ( Hang Choi ) , 장낙한 ( Nak Han Jang ) , 김현정 ( Hyun Jung Kim )

발행기관 : 한국현장과학교육학회 간행물 : 현장과학교육 15권 2호 발행 연도 : 2021 페이지 : pp. 163-170 (8 pages)

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본 연구는 대학부설 영재원에 재학 중인 중학교 2학년 학생들이 중학교 교육과정에서 접하는 과학 원리를 활용하여 물속의 미세플라스틱을 제거하기 위한 방안을 탐색해보았다. 학생들은 쉽게 접할 수 있는 물질을 활용한 거름 방법을 선택하여, 필터에 따른 미세플라스틱의 제거 효과를 탐색해보았다. 필터로는 거름종이, 커피 필터, 숯을 선택하여 물속의 미세플라스틱을 거르고, 조도계의 광도를 이용한 방법과 여과액을 증발시켜 남은 미세플라스틱의 질량을 측정하여 미세플라스틱의 제거 효과를 분석하였다. 연구결과, 학교실험에서 쉽게 접하는 거름종이가 미세플라스틱을 효과적으로 제거할 수 있었다.


In this study, middle school students (second grade) from an university science education institute for the gifted investigated the elimination of microplatics in water based on their scientific knowledge from science classes in middle school. The students tried to remove microplastics in water. The students chose filtration, that they are familiar with the method, to get rid of microplastics and tried to verify the best material for the filter. Microplastics were filtered through a filter paper (from a science laboratory), a coffee filter, or charcoal. Then, brightness of the solution after filtering and the mass of the penetrated microplastics through the filters were measured to determine the best filter for microplastics. Through multiple experiments, a filter paper, the students can easily apply, was presented as the most effective filter to remove microplastics.

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6양팔저울의 민감도를 높이는 간단한 방법 제안

저자 : 정용욱 ( Yong Wook Cheong )

발행기관 : 한국현장과학교육학회 간행물 : 현장과학교육 15권 2호 발행 연도 : 2021 페이지 : pp. 171-176 (6 pages)

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양팔저울은 수평잡기의 원리를 이용한 저울로 초등학교에서 널리 활용된다. 양팔저울로 무게를 잴 때, 클립 같은 가벼운 물체를 추로 활용하여 물체의 무게를 추의 개수로 나타내기도 한다. 통상적으로 사용되는 양팔저울은 클립 하나를 추가할 때 저울대의 움직임이 미미하여 수평잡기를 통해 정확한 무게를 파악하기 힘들다. 본 연구에서는 이러한 문제를 해결하고 클립 하나를 추가할 때 저울대가 보다 많이 회전하는 민감한 양팔저울을 만드는 방법을 소개하고자 한다. 양팔저울을 새로 구입할 필요 없이 기존의 양팔저울에 하중을 추가하는 간단한 방법으로 저울의 민감도를 높일 수 있다.


The equal-arm balance is a scale that uses the principle of leveling and is widely used in elementary schools. The equal-arm balance uses a light object such as a clip as a weight to indicate the weight of the other as the number of weights. In a commonly used equal-arm balance, when one clip is added, the movement of the scale is insignificant, so it is difficult to grasp the exact weight through leveling. In this study, we will solve this problem and introduce a method of making more sensitive equal-arm balance that rotates significantly when one clip is added. The sensitivity of the balance can be increased by a simple method of adding a load to an existing balance beam without the need to purchase a new two-arm balance.

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7과학사 교과서의 주관적 텍스트에 대한 분석: 평가어 체계(Appraisal)를 기반으로

저자 : 홍석영 ( Seok Young Hong )

발행기관 : 한국현장과학교육학회 간행물 : 현장과학교육 15권 2호 발행 연도 : 2021 페이지 : pp. 177-192 (16 pages)

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본 연구에서는 2015 개정 교육과정 고등학교 과학사 교과서에서 감정이나 인물, 사물에 대한 주관적 어휘가 포함되어 있는 텍스트를 분석하고자 하였다. 이를 위해 체계기능언어학의 방법 중 하나인 Martin & White의 평가어 체계를 활용하여 2종의 교과서의 '과학과 현대 사회' 단원의 텍스트를 대상으로 분석을 실시하였다. 단원에 따른 평가어 활용 빈도, 평가 주체와 평가 대상에 따른 세부 활용 양상을 확인하였다. 또한 평가어가 사용된 맥락을 활용하여 저자의 서술 의도를 파악하고자 하였다. 두 교과서는 단원에 따라 텍스트의 세부 주제, 어휘 수 등의 요소에서 차이가 있었기에 평가어 활용 양상이 상이한 측면을 보였다. 단, 인물의 감정을 드러내는 유형의 평가어는 두 교과서에서 모두 낮은 빈도를 보였다. 평가 주체 측면에서는 저자에 의한 평가어가 가장 많은 빈도로 서술되었다. 저자는 이러한 언어적 자원을 활용하여 저자가 전달하고자 하는 의도와 태도를 강화하거나, 다른 의견에 대한 공간을 형성하는 등 다양한 방식으로 독자와의 관계를 형성하고자 하는 것을 확인할 수 있었다.


In this study, we tried to analyze texts containing subjective vocabulary for emotions, people, and objects in the high school science history textbooks of 2015 revised curriculum. To this end, the text of the 'Science and Modern Society' section of two textbooks was analyzed using Martin & White's appraisal systems, which is one of the methods of systematic functional linguistics. Based on this, the frequency of use of the appraisal according to the unit, the detailed usage patterns of the appraisal according to the evaluation subject and evaluation target were confirmed. In addition we tried to understand the author's descriptive intention through the context in which the Appraisal was used. The two textbooks showed different aspects of the Appraisal used because there was a difference in elements such as the number of texts and the number of words in the text depending on the section. However, the type of Appraisal that reveal the Affects of a person showed low frequencies in both textbooks. In addition, in terms of the subject of evaluation, the author's evaluation was described with the highest frequency. The author was able to confirm that he wanted to form a relationship with the reader in various ways, such as strengthening the intention to convey by using these resources, or forming a space for other opinions.

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8TPOX 유전자 STR 서열 분석에 관한 분자생물학 실험 프로그램 개발 및 적용

저자 : 노정욱 ( Jungwook Roh ) , 조재형 ( Jaehyoung Jo ) , 서단비 ( Danbi Seo ) , 김완연 ( Wanyeon Kim )

발행기관 : 한국현장과학교육학회 간행물 : 현장과학교육 15권 2호 발행 연도 : 2021 페이지 : pp. 193-208 (16 pages)

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일반 고등학교 현장에서 적용 가능한 분자생물학 실험 프로그램을 개발하고자 법의학에 주로 이용하는 유전자 지문을 소재로 선정하였다. 프로그램은 학생들이 자신의 구강상피 속 DNA를 추출하여 TPOX 유전자의 STR 서열을 증폭시키는 과정과 그 결과를 다른 학생들과 비교하는 과정으로 이루어졌다. 수업 프로그램에 대한 효과를 분석하기 위해 분자생물학 실험 프로그램을 수강 신청한 10명을 대상으로 사전·사후 검사가 이루어졌으며 추가적으로 면담조사도 이루어졌다. 연구 결과, 프로그램 만족도 측면에서 연구 집단 모두 만족해하고 있으며 수업 내용을 이해하는 데 어려움이 없는 것으로 나타났다. 또 유전자 검사에 대한 이해도와 신뢰도, DNA와 유전자의 관계에 대한 지식, 분자생물학 실험에 대한 흥미 및 진로에 대한 관심 모두 향상된 것으로 나타났으며 이에 대한 추가 면담조사에서도 매우 긍정적인 반응을 보였다. 따라서 개발된 본 프로그램이 일반고 학생들의 분자생물학 관련 지식 및 흥미 향상과 진로 선택에 도움이 될 것이라 기대한다.


In order to develop a molecular biology experiment program that can be applied in the field of general high schools, genetic fingerprints, which are mainly used in forensics, were selected as the material. The program consisted of students extracting DNA from their oral epithelium and amplifying the STR sequence of the TPOX gene and comparing the results with other students. In order to analyze the effects of the class program, pre- and post-tests were conducted on 10 students who applied for the molecular biology experiment program, and additional interviews were also conducted. As a result of the study, it was found that both the research group were satisfied with the program satisfaction and there was no difficulty in understanding the course content. In addition, the understanding and reliability of genetic testing, knowledge of the relationship between DNA and genes, interest in molecular biology experiments, and areas of interest in careers all improved, and further interviews showed a very positive response. Therefore, it is expected that this developed program will help general high school students to improve their knowledge and interest, and to select career path in molecular biology.

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9빛을 이용한 맥박신호 측정 실험 개발

저자 : 정평강 ( Pyung Kang Jung ) , 진우 ( Yu Chen ) , 김중복 ( Jung Bog Kim )

발행기관 : 한국현장과학교육학회 간행물 : 현장과학교육 15권 2호 발행 연도 : 2021 페이지 : pp. 209-218 (10 pages)

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이 연구에서는 광혈량 측정기(PPG) 회로를 통한 맥박신호 측정 실험을 개발하였다. 오피 앰프를 제외한 모든 소자들은 아두이노 키트에서 저렴하게 구할 수 있는 포토다이오드와 포토레지스터를 감광센서로 이용하였으며, 축전기와 저항을 이용한 패시브 대역 통과 필터 회로와 오피앰프를 사용한 액티브 대역 통과 필터를 제작하여 증폭된 신호를 측정할 수 있었다. 광센서의 기능과 PPG 회로의 원리를 이해하며 생물과 물리를 융합하여 학습한 지식을 학교 실험 상황에서 적용할 수 있도록 개발하였다.


In this study, a heartbeat pulse signal measurement experiment was developed through a photoplethysmography(PPG) circuit. All devices except the op-amp used a photodiode and photoresistor, which can be obtained inexpensively from the Arduino kit, and amplified signals were measured using an active band pass filter manufactured with a passive band pass filter circuit using capacitors and resistors and an op-amp. It was developed to understand the function of the optical sensor and the principle of the PPG circuit, and to apply the knowledge learned by fusion of biology and physics in a school experiment.

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