대한민국에서는 교사 중심의 강의식 수업이 주로 이루어진다. 일반적으로 수업은 도입, 전개, 마무리의 세 단계 구조를 따른다. 본 연구는 광합성 수업의 각 단계에서 교사들이 제시하는 개념을 개념적 관점에서 분석하고, 각 단계에 걸쳐 이러한 개념들이 어떻게 연결되는지를 파악하는 것을 목적으로 한다. 이를 위해 각 단계에서 교사가 설명한 개념들의 개념 네트워크와 개념 간 연결 네트워크를 시각화하기 위해 의미 네트워크 분석을 활용하였다. 그 결과 교사들은 도입 단계와 마무리 단계의 활용을 충분히 하지 않는 것으로 나타났다. 또한 각 소주제에 대해 제시되는 개념과 그 개수는 단계 간 유사하였다. 따라서 교수 효과를 높이기 위해서는 교사가 각 소주제별로 사전에 가르칠 개념을 선정할 필요가 있다. 더 나아가 각 단계의 특성을 고려하여 선정된 개념들을 적절히 배치하고 연결하려는 노력이 필요하다.

교실에서의 학습은 주로 언어적 상호작용을 통해 이루어진다. 과학 학습은 학생이 스스로 지식을 습득하기 어려운 교과이므로, 수업에서의 교사 지도는 더욱 중요하다. 본 연구는 대한민국의 고등학교에서 다루는 생태계 관련 내용에 대해 교수 및 학습 개념 네트워크를 비교하는 것을 목적으로 하였다. 해당 내용은 ‘생태계 구성요소’와 ‘생태계 구성요소 간 상호작용’의 두 범주로 나뉜다. 교수 및 학습 개념을 위한 핵심 개념과 연결 네트워크를 분석하였다. 연구 참여자는 고등학교 10학년 학생들과 이를 지도한 교사 3명이다. 교사의 수업 내용은 녹화하였고, 학생들의 학습 개념은 설문지를 통해 조사하였다. 수집된 자료는 NetMiner 4.0을 사용하여 분석하였다. 연구 결과는 다음과 같다. 첫째, 교사와 학생은 전체 생태계에 대한 개념을 주로 공유하였으나, 개념 네트워크의 세부 구조는 서로 달랐다. 둘째, 교사는 ‘생태계 구성요소’ 및 ‘생태계 구성요소 간 상호작용’ 수업의 개념을 명확히 구분하여 가르치지 않았고, 개념을 반복적으로 활용하였다. 셋째, 후속 학습 내용이 선행학습에 영향을 미쳤다. 이러한 결과는 교사가 수업 시 각 주제에 해당하는 개념을 명확히 구분하여 제시할 필요가 있음을 시사한다. 키워드: 생태계 구성, 고등학교, 교수 개념 네트워크, 학습 개념 네트워크, 연결 네트워크

중요한 교육 목표는 학생들이 과학적 개념을 학습하도록 하는 것이다. 수업에서 학습한 과학적 개념은 학생들의 인지 구조 내에서 발전한다. 의미 네트워크 분석(Semantic Network Analysis, SNA)이 이러한 인지 구조를 연구하는 데 성공적으로 적용되어 왔음에도 불구하고, 학생들의 개별 특성에 기초한 개념 네트워크에 대해서는 제한적으로만 검토되었다. 따라서 본 연구의 목적은 학생들의 사고와 행동에 영향을 미치는 그들의 인지 수준에 따라 나타나는 특성의 차이를 평가하는 데 있다. 이러한 차이를 분석하기 위해 본 연구는 이해하기 어려운 생명과학 주제인 광합성을 중심으로, 개념 및 연결 개념 네트워크를 비교하였다. 연구 결과, 학생들은 소주제별로 개념을 명확히 구분하지 못했으나 수업 이후에 개념 네트워크에는 변화가 나타났다. 학생들이 알고 있는 개념의 유형과 개수는 인지 수준에 따라 유사했음에도 불구하고, 개념 네트워크의 구조는 달랐다. 또한 일부 학생들은 유사한 개념들 간의 구분을 하지 못하였다. 따라서 교사들은 수업 중 유사한 개념을 구별하도록 지도하고, 학생들의 인지 수준과 같은 개인 변인을 다루도록 권고된다. 핵심어: cognitive level, concept network, connected concept network, learning concept, photosynthesis

과학 교육과 학습을 개선하기 위해서는 실제 과학 교육 현장에 대한 분석이 필요하다. 본 연구의 목적은 개념적 측면에서 실제 과학 교육 현장에서 나타나는 ‘가르친 교육과정’과 ‘배운 교육과정’ 간의 차이를 규명하는 데 있다. 이를 위해 수업 중 교사가 제시한 개념과 학생들이 학습하여 형성한 개념 네트워크를 의미론적 네트워크 분석(Semantic Network Analysis)으로 시각화하였다. 배운 개념 네트워크는 기억의 영향을 확인하기 위해 수업 직후와 추후 시점(4주 후)에 분석하였다. 연구 결과, 가르친 교육과정과 배운 교육과정의 개념은 유사하였으나 네트워크 구조는 달랐다. 즉, 개념 간 연결에 차이가 있었다. 가르친 교육과정에서는 하위 주제를 명확히 하기 위해 개념을 구분하여 구조화하였고, 그 결과 배운 교육과정 또한 하위 주제를 구분할 수 없도록 구조화되어 있었다. 가르친 교육과정과 배운 교육과정의 차이를 줄이기 위해서는 의도된 교육과정에서 제시된 개념들 사이의 매개 개념 또는 연결 개념을 활용하여 개념을 연계하고 교수할 필요가 있다. 또한 학생의 선수지식이 배운 교육과정에 영향을 미쳤다. 따라서 향후 연구에서는 그림자 교육(shadow education)이나 학습자 특성과 같은 선수지식에 영향을 미치는 다양한 요인들이 배운 교육과정에 어떻게 영향을 주는지 분석할 필요가 있다.

대한민국에서는 교사 중심의 강의식 수업이 주로 이루어진다. 일반적으로 수업은 도입, 전개, 마무리의 세 단계 구조를 따른다. 본 연구는 광합성 수업의 각 단계에서 교사들이 제시하는 개념을 개념적 관점에서 분석하고, 각 단계에 걸쳐 이러한 개념들이 어떻게 연결되는지를 파악하는 것을 목적으로 한다. 이를 위해 각 단계에서 교사가 설명한 개념들의 개념 네트워크와 개념 간 연결 네트워크를 시각화하기 위해 의미 네트워크 분석을 활용하였다. 그 결과 교사들은 도입 단계와 마무리 단계의 활용을 충분히 하지 않는 것으로 나타났다. 또한 각 소주제에 대해 제시되는 개념과 그 개수는 단계 간 유사하였다. 따라서 교수 효과를 높이기 위해서는 교사가 각 소주제별로 사전에 가르칠 개념을 선정할 필요가 있다. 더 나아가 각 단계의 특성을 고려하여 선정된 개념들을 적절히 배치하고 연결하려는 노력이 필요하다.

교실에서의 학습은 주로 언어적 상호작용을 통해 이루어진다. 과학 학습은 학생이 스스로 지식을 습득하기 어려운 교과이므로, 수업에서의 교사 지도는 더욱 중요하다. 본 연구는 대한민국의 고등학교에서 다루는 생태계 관련 내용에 대해 교수 및 학습 개념 네트워크를 비교하는 것을 목적으로 하였다. 해당 내용은 ‘생태계 구성요소’와 ‘생태계 구성요소 간 상호작용’의 두 범주로 나뉜다. 교수 및 학습 개념을 위한 핵심 개념과 연결 네트워크를 분석하였다. 연구 참여자는 고등학교 10학년 학생들과 이를 지도한 교사 3명이다. 교사의 수업 내용은 녹화하였고, 학생들의 학습 개념은 설문지를 통해 조사하였다. 수집된 자료는 NetMiner 4.0을 사용하여 분석하였다. 연구 결과는 다음과 같다. 첫째, 교사와 학생은 전체 생태계에 대한 개념을 주로 공유하였으나, 개념 네트워크의 세부 구조는 서로 달랐다. 둘째, 교사는 ‘생태계 구성요소’ 및 ‘생태계 구성요소 간 상호작용’ 수업의 개념을 명확히 구분하여 가르치지 않았고, 개념을 반복적으로 활용하였다. 셋째, 후속 학습 내용이 선행학습에 영향을 미쳤다. 이러한 결과는 교사가 수업 시 각 주제에 해당하는 개념을 명확히 구분하여 제시할 필요가 있음을 시사한다. 키워드: 생태계 구성, 고등학교, 교수 개념 네트워크, 학습 개념 네트워크, 연결 네트워크

중요한 교육 목표는 학생들이 과학적 개념을 학습하도록 하는 것이다. 수업에서 학습한 과학적 개념은 학생들의 인지 구조 내에서 발전한다. 의미 네트워크 분석(Semantic Network Analysis, SNA)이 이러한 인지 구조를 연구하는 데 성공적으로 적용되어 왔음에도 불구하고, 학생들의 개별 특성에 기초한 개념 네트워크에 대해서는 제한적으로만 검토되었다. 따라서 본 연구의 목적은 학생들의 사고와 행동에 영향을 미치는 그들의 인지 수준에 따라 나타나는 특성의 차이를 평가하는 데 있다. 이러한 차이를 분석하기 위해 본 연구는 이해하기 어려운 생명과학 주제인 광합성을 중심으로, 개념 및 연결 개념 네트워크를 비교하였다. 연구 결과, 학생들은 소주제별로 개념을 명확히 구분하지 못했으나 수업 이후에 개념 네트워크에는 변화가 나타났다. 학생들이 알고 있는 개념의 유형과 개수는 인지 수준에 따라 유사했음에도 불구하고, 개념 네트워크의 구조는 달랐다. 또한 일부 학생들은 유사한 개념들 간의 구분을 하지 못하였다. 따라서 교사들은 수업 중 유사한 개념을 구별하도록 지도하고, 학생들의 인지 수준과 같은 개인 변인을 다루도록 권고된다. 핵심어: cognitive level, concept network, connected concept network, learning concept, photosynthesis

과학 교육과 학습을 개선하기 위해서는 실제 과학 교육 현장에 대한 분석이 필요하다. 본 연구의 목적은 개념적 측면에서 실제 과학 교육 현장에서 나타나는 ‘가르친 교육과정’과 ‘배운 교육과정’ 간의 차이를 규명하는 데 있다. 이를 위해 수업 중 교사가 제시한 개념과 학생들이 학습하여 형성한 개념 네트워크를 의미론적 네트워크 분석(Semantic Network Analysis)으로 시각화하였다. 배운 개념 네트워크는 기억의 영향을 확인하기 위해 수업 직후와 추후 시점(4주 후)에 분석하였다. 연구 결과, 가르친 교육과정과 배운 교육과정의 개념은 유사하였으나 네트워크 구조는 달랐다. 즉, 개념 간 연결에 차이가 있었다. 가르친 교육과정에서는 하위 주제를 명확히 하기 위해 개념을 구분하여 구조화하였고, 그 결과 배운 교육과정 또한 하위 주제를 구분할 수 없도록 구조화되어 있었다. 가르친 교육과정과 배운 교육과정의 차이를 줄이기 위해서는 의도된 교육과정에서 제시된 개념들 사이의 매개 개념 또는 연결 개념을 활용하여 개념을 연계하고 교수할 필요가 있다. 또한 학생의 선수지식이 배운 교육과정에 영향을 미쳤다. 따라서 향후 연구에서는 그림자 교육(shadow education)이나 학습자 특성과 같은 선수지식에 영향을 미치는 다양한 요인들이 배운 교육과정에 어떻게 영향을 주는지 분석할 필요가 있다.

각 학생의 학습에 대한 개별적 경험은 매우 중요하다. 중등학교(하급) 학생들은 과학 교실에서 과학 지식의 습득보다 탐구에 초점을 둔 활동에 참여하고 있다. 따라서 과학 탐구의 단계에서 중등학교(하급) 학생들의 경험과 사고를 분석할 필요가 있다. 이를 위해 촛불 연소 실험을 통해 관찰, 변인 통제, 결론 도출 단계에서 학생들의 내적 및 외적 경험을 분석하였다. 연구에는 6학년 학생 77명이 참여하였다. 주요 활동, 주요 행동, 주요 사고, 그리고 행동, 의식, 감정의 기여를 분석하였다. 각 탐구 활동 단계에서 남학생과 여학생의 외적 및 내적 경험 간 차이는 관찰되지 않았다. 해당 단계에서 주로 수행된 활동 외에도 탐구와 관련된 다른 활동이 함께 수행된 사례가 다수 있었다. 참여자의 약 1/4은 탐구와 무관한 내적 경험을 보고하였다. 결과는 탐구 활동에 변인 통제 단계를 포함시킴으로써 상호작용의 필요성이 증가해야 함을 보여주었다. 남학생과 여학생 간 외적 및 내적 경험의 차이가 없다는 점을 고려하면, 성별에 따른 차별 없이 동일한 탐구 활동을 구현할 수 있다. 키워드: 내적 경험, 외적 경험, 탐구 단계, 성별 차이.

인공지능, 빅데이터, 사물인터넷과 같은 기술의 급속한 발전은 현대 사회를 대규모 정보를 실시간으로 처리해야 하는 환경으로 재구성하였다. 그 결과 학생에게 데이터 리터러시와 정보처리 역량은 필수적인 요소가 되었다. 과학 교육은 탐구 과정—관찰, 데이터 수집, 분석, 해석—이 데이터 분석에 수반되는 단계와 밀접하게 대응되므로 이러한 능력을 함양하는 데 적합한 위치에 있다. 이러한 한계를 보완하기 위해 본 연구는 공개된 COVID-19 데이터셋을 활용하는 과학 탐구 프로그램을 개발하고, 학생들의 일상 경험과 밀접하게 연관된 주제를 적용하여, D 광역시의 2학년 고등학생 125명에게 이를 실행하였다. 3시간에 걸친 수업 프로그램은 (1) 빅데이터 이해, (2) 문제 파악, (3) 데이터 수집 계획 수립, (4) 데이터 분석 및 시각화, (5) 결론 도출 및 결과 발표의 다섯 단계로 구성되었다. 빅데이터 분석 활동은 개별적으로 수행되었으며, 학생들은 Google Classroom을 통해 제출한 Google Slides에서 자신의 작업을 자유롭게 기술하였다. 수업의 효과는 데이터 리터러시 평가와 수업 만족도 설문을 통해 평가되었다. 그 결과, 공개 데이터를 활용한 빅데이터 기반 탐구 활동은 학생들의 데이터 리터러시와 수업에 대한 만족에 긍정적인 영향을 미친 것으로 나타났다. 또한 연구 결과는 탐구 과정 전반에 걸친 교사의 지속적인 안내와 피드백의 중요성을 강조한다. 이러한 결과를 바탕으로 본 연구는 향후 과학 수업이 빅데이터 분석에서 정량적 접근뿐 아니라 정성적 접근도 포함할 필요가 있음을 제시한다.

교과서는 교육과정에 기반하여 편찬되며, 교육과정을 구현하기 위한 도구로서, 현장에서 교사가 교육과정을 실행하는 데 사용하는 핵심 교수 자료이다. 특히 과학 교과는 개념 위계 수준이 높으므로, 과학 교과서에는 학습자의 원활한 이해를 위한 연결성(connectivity)이 확보되어야 한다. 과학적 개념의 구조가 어떻게 서술되는지 이해하기 위해서는 한국 교과서와 외국 교과서를 비교할 필요가 있다. 21세기에 들어서 생명공학은 전 세계적 경제적 가치를 지닌 산업으로서 주목을 받고 있으며, 많은 생명공학 기술이 상업화됨에 따라 일상생활과 밀접하게 연관되어 왔다. 이에 따라 생명공학의 중요성이 강조되고 있다. 따라서 본 연구는 한국과 이란의 생명과학 교과서에서 생명공학 개념이 어떻게 서술되는지를 비교하였다. 생명공학 단원은 ‘유전 및 생명공학’과 ‘생명공학의 활용’ 영역으로 나누어 분석하였다. 교과서를 비교하기 위해 한국의 승인 교과서 3종과 이란의 국가 교과서 1종을 선정하였다. 개념 네트워크는 NetMiner 4.0 프로그램을 사용하여 개념 네트워크 및 연결된 개념 네트워크(connected concept network)로서 분석하였다. 연구 결과로서 개념 네트워크와 주요 개념 네트워크를 비교·분석한 결과, 한국 교과서는 이란 교과서보다 더 많은 개념을 포함하고 더 복잡한 네트워크를 가지고 있는 것으로 나타났다. 또한 연결된 개념 네트워크의 분석을 통해 한국과 이란 모두에서 공통으로 사용되는 많은 개념이 있음을 확인하였다. 본 연구를 바탕으로, 교과서에 서술된 개념 네트워크와 학생들의 개념 네트워크를 비교하기 위한 추가 연구가 수행되어야 한다.

과학 교육의 핵심 목표 중 하나는 학생들이 과학적 개념을 습득할 수 있도록 하는 것이다. 대부분의 과학 개념은 수업에서 교사를 통해 학습된다. 따라서 본 연구는 교사가 학생들에게 새로운 개념을 가르칠 때 사용하는 개념의 구조와, 학습 과정에서 학생들이 실제로 형성하는 개념의 구조를 분석한다. 구체적으로, 중학교 과정의 광합성 주제를 대상으로 교사가 학생을 가르치기 위해 사용하는 개념 틀과 학생이 실제로 습득하는 개념 네트워크 간의 차이를 살펴보았다. 광합성 영역 내에서 개념을 광합성 반응물, 광합성 생성물, 환경 요인으로 범주화하였다. 본 연구는 수업에서 교사가 사용하는 개념의 유형과 학생이 습득하는 개념의 유형이 유사하나, 네트워크 구조는 다르다는 점을 밝혀냈다. 교사는 소주제를 명확히 구분하여 설명하지 않으며, 학생 또한 습득한 개념에서 소주제를 구분하지 못한다. 교사는 개념 설명에 초점을 두는 반면, 학생의 개념 네트워크는 이후 학습의 영향도 받는다. 이러한 결과에 기초하여, 교사가 학생이 형성하는 개념 구조를 이해하고 학습을 효과적으로 안내하기 위해 하위 개념을 명확하게 제시하는 것이 중요하다. 또한 향후 연구에서는 학습자의 특성에 따라 습득된 개념 네트워크에 차이가 있는지 탐색할 필요가 있다.

본 연구의 목적은 중학생의 듣기 양식에 따라 수업 집중도, 수업 만족도, 학업 성취 간의 관계를 분석하는 데 있다. 이를 위해 K도에 소재한 2개 중학교에 재학 중이며 자료 수집에 동의한 8학년 학생 156명을 대상으로 연구를 수행하였다. 이때 일부 검사 미실시 또는 결측치가 있는 경우를 제외하고, 분석에는 130명(남학생 66명, 여학생 64명)을 사용하였다. 연구 결과는 다음과 같다. 첫째, 듣기 양식 수준에 따른 학업 성취에는 차이가 없었다. 둘째, 듣기 양식에 따른 수업 만족도에도 차이가 없었다. 그러나 관계적(relational) 및 분석적(analytical) 듣기 양식의 경우, 교수 방법에 대한 만족도와의 관련성이 나타났다. 셋째, 듣기 양식 중에서는 관계적 및 분석적 듣기 양식만이 수업 집중도와의 긍정적 상관관계를 보였다. 이를 통해 관계적·분석적 듣기 양식을 활용할 수 있도록 과학 수업을 지도할 필요가 있으며, 학업 성취를 향상시키기 위해서는 듣기 양식 자체가 아니라 수업 집중도를 높일 수 있는 방향으로 수업을 진행해야 한다. 향후 연구에서는 학교를 수준별로 구분하여 비교 분석이 이루어질 것으로 기대된다.