본 연구의 목적은 달의 위상 변화 원인에 관한 교과서의 탐구활동과 학습자의 정신 모델을 비교하여 효과적인 교수 설계를 위한 시사점을 찾는 데 있다. 이를 위해 중학교 3학년 교과서 9종과 25명의 학생들을 조사하여 현직 교사를 포함한 9인의 과학교육 전문가들이 교차 분석하였다. 그 결과 탐구활동은 현상을 관측하고 공간 모델을 설정하여 검증하는 활동으로 이루어져 있었고 탐구활동에서 다루는 과학 개념은 달의 공전, 태양광선의 평행과 달의 반사면, 태양-지구-달의 위치관계, 지구에서 보는 달의 위상에 대한 개념이었다. 이 개념들은 모델 설정 및 조작, 시공간 관계의 사용, 추론, 의사소통 기능과 연결되어 있지만 과학자들의 실제 탐구에 필요한 중요 기능이 생략되어 있었다. 한편 학생들의 정신 모델은 과학적 모델, 혼재형 모델, 대안적 모델로 나누어 각 유형별로 논의하였다. 지식 통합의 관점에서는 교수 설계 시 다양한 탐구 경로를 통해 학습자의 선개념과 새로운 개념의 연결을 권장하고 있으나 이상의 결과는 개념 연결을 강화할 기회가 충분하게 제공되지 않음을 보여준다.

수업 중 발화의 대부분을 차지하는 것은 교사의 발화이다. 그러나 교사는 항상 교사의 입장에서만 말하는 것이 아니라 학생 발화와 유사한 발화를 통해 학생들의 수업에 도움을 줄 수 있을 것으로 생각되나 이에 대한 연구는 아직 부족한 것이 현실이다. 따라서 본 논문에서는 이러한 발화 형태를 유사학생발화라 명명하고, 유사학생발화가 다수 관찰될 것으로 예상되는 방송 수업(EBS의 2005학년도 중 1 과학 수업 중 지구과학 부분)을 연구하여 유사학생발화를 '수업 중, 학생 발화와 같은 역할을 하나, 교사를 통해 이루어지는 모든 발화의 통칭'이라 정의하였으며, Lemke(1990)의 학생발화분류를 토대로 연구 대상인 수업 중 나타난 유사학생발화를 교사가 개입하는 형태의 유사학생발화와 교사가 개입하지 않는 유사학생발화로 크게 유사학생발화를 나누고 교사 개입 유사학생발화로 유사 교사-학생 간 협의(Pseudo Teacher-Student Conferences), 유사 삼단계 담화(Pseudo Triadic Dialogue), 유사 교재 활용 담화(Pseudo External Text Dialogue), 유사 학생 질문 담화(Pseudo Student-Questioning Dialogue), 유사 교사-학생 간 담화(Pseudo Teacher-Student Dialogue), 유사 교사-학생 간 토론(Pseudo Teacher-Student Debate), 유사 실 담화(Pseudo True Dialogue), 유사 학생 상호 담화(Pseudo Cross Dialogue), 유사 동료 학생 발화 (Pseudo classmate talk)를, 그리고 교사 미개입 유사학생발화로 유사 학생 독백/유사 수업 중 잡담(Pseudo student monologue/Pseudo side talk)을 분류하였다. 또한 이러한 분류와 함께 각 유사학생발화의 실례를 소개하고 그 특징을 기술하였다.

본 연구에서는 달의 위상 변화에 대한 교과서 모델과 중 고등학생이 표현하는 모델의 비교 분석을 통해 보완 모델을 제안하고자 한다. 수도권 지역의 일반계 고등학교 1, 2학년 학생 20명과 중학교 1, 2, 3학년 학생 36명을 무선 표집하고 구두 인터뷰를 통해 달의 위상 변화 모델을 그리도록 하였다. 현행 중 고등학교 교과서의 달의 위상 변화 단원에서 직접적으로 달의 위상 변화를 설명하는 모델은 대체로 한가지로 제시되어 있는 것에 비해, 학생들의 모델은 크게 6가지 유형으로 나타났다. 학생들의 모델을 분석한 결과 낮은 학년의 학생일수록 유년적 개념과 대안적 개념이 많이 포함된 모델을 가지고 있는 것으로 나타났으며, 달의 위상 변화 단원을 배운 후에도 이러한 대안적 모델을 여전히 가지고 있는 학생들이 많은 것으로 나타났다. 이것은 교과서에서 제시하고 있는 과학적 모델의 설명이 학생들의 선개념을 극복하기에 충분치 못하기 때문인 것으로 보인다. 교과서에서는 달의 위상 변화 모델이지고 있는 제한점에 대한 설명 없이 모델이 제시되어 있으며, 이런 부분이 학생들에게 대안적 개념을 유발 할 수 있는 것으로 보인다. 따라서 본 연구에서는 다양한 모델을 사용함으로써, 교과서 모델의 제한점을 보충하고 학생들의 달의 위상 변화에 대한 이해를 도울 수 있도록 보완 모델을 제안하고자 한다.

In this paper, we analyze the scientific inquiries type on Almanac and Historical Astronomy asked through the Q&A service in Korea Astronomy and Science Institute(KASI) webpage with the aid of scientific inquiries analysis methods. We also study the contents of the questions. Specifically, we have created statistics of questions and inquiries, and have developed categories to analyze the characteristics of questions with regard to their cognitive aspects. Each question is categorized as either of the two elements based on their recognitive aspect: science knowledge or science study. Each element also has sub-categories that help the reader understand the characteristics of the questions. For the analysis, we used the sample consisting of questions collected from April, 2005 to June, 2007. Through this study, we achieved a better understanding of the questions in the area of Almanac and Historical Astronomy asked in the Q&A service. Throughout this study, we find that the need of questions in the area of Almanac and Historical Astronomy are increasing with time, and the overall quality of the questions is getting improved. As we expect that the number of people using our Q&A service will increase and that the questions will get more difficult to answer, development of improved contents is required.

이 연구의 목적은 초임 중등 과학 교사들이 과학 수업에서 학생들의 동기 유발과 학생 이해에 대해서 어떠한 지향을 하고 있으며, 그것이 실제 수업에서 어떻게 실행되고 있는지를 분석하는 것이다. 연구 참여자는 수도권 중 고등학교에서 근무하는 경력 1년 미만의 과학 교사 6명이다. 자료 수집은 수업 관찰 및 녹화, 구조화된 심층 면담과 우선순위 면담, 수업 자료를 통해 이루어졌다. 모든 수업과 면담 자료를 전사한 후, 분석틀에 맞추어 분석하였다. 연구 결과, 초임 과학 교사들은 동기 유발과 학생 이해에 관해 '관리 중심 과학 수업'에서부터 '전통적 과학 수업'까지 지향하고 있었으며, '구성주의적 과학 수업'은 지향하지 못하였다. 지향하는 바를 실행하는데 있어서 한명의 교사는 전문 단계의 실행 수준을 보여주었지만, 나머지 교사들은 초보 단계의 실행을 나타냈다. 본 연구를 통해 과학 교사들에게 동기 유발과 학생 이해에 관한 구성주의적 과학 수업의 방향을 제시해 줄 수 있을 것이다.

본 논문에서는 한국천문연구원에서 2000년부터 운영중인 홈페이지 질문상자의 질문 및 조회 수를 통계적으로 분석하고, 그 질문 내용에 나타난 인지적 측면에서 과학탐구 유형을 분석하였다. 이를 위해 홈페이지 질문상자에 올라온 질문 및 조회 수를 월별/연도별로 통계를 작성하였으며, 질문문항이 과학탐구의 어떠한 인지적 측면이 부각되어 있는가를 분석하기 위하여 과학탐구 분석틀을 개발하였다. 질문유형 분석은 인지적 측면에서 과학지식과 과학탐구로 분류하였다. 과학적 지식의 하위유형으로 내용지식, 방법지식, 지식본성 이해로 분류하였다. 과학탐구의 하위 요소는 과학탐구 수행능력으로 분류하고 각 세부 요소를 고려하였다. 질문유형 분석틀에 따른 과학탐구 유형의 분석은 분석틀을 통해, 2004년 7월부터 12월까지 6개월간 질문상자에 질문한 703개 질문 항목에 대해 질문들의 세부 사항 및 속성들을 세부적으로 살펴서 질문유형 분석틀에 따라 분석을 시행하였다. 이 분석을 통하여 질문상자의 질문에 대한 이해와 잦은 질문들에 대한 응답을 마련하는 등, 앞으로 질문상자의 운영 방안에 대한 방향을 설정할 수 있었다. 이 분석을 통해 질문수의 증가와 함께, 질문의 내용도 일상생활 과학 지식수준을 넘어 해마다 난해해 지고 전문화 되어가고 있음을 알 수 있었다. 앞으로 질문상자의 이용자 수가 계속 증가될 것으로 예상되고, 지적 요구의 증대와 함께, 질문의 내용도 더욱 난해해 질 것으로 예상됨으로 심도 있는 콘텐츠의 개발이 필요하다.

본 연구는 과학 영재 프로그램을 개발하고 개선하는데 반영하고자 2002년도 서울 대학교 과학 영재 교육센터에서 운영된 과학 영재 프로그램의 각 주제에 제시된 학습 목표, 과학적 모형, 과학 탐구의 인지 과정을 분석하였다. 교육 목표와 과학적 모형, 탐구 활동의 세 요소들은 과학 교육 과정의 구성에 있어서 중요하다는 판단 아래 각 요소들이 제시된 정도를 파악한 후 이들의 수준이 영재 학생들의 인지적 요구를 충족시키는지에 초점을 두어 분석 결과를 해석하였다. 이에 따라 교육 목표의 인지 영역 중에서 상위 사고력 영역에 해당하는 종합 영역, 과학적 모형 중에서 상위수준의 추상성과 복잡성 모형인 다 개념-과정 모형, 과학 탐구의 인지 과정 중 창의성 영역에 해당하는 실험 설계의 인지 과정이 과학 영재 학생들을 가르치는 데 중요한 항목임을 전제하였다. 분석 결과 서울 대학교 과학 영재 프로그램의 각 주제에 제시된 교육 목표는 상위사고력 영역과 하위사고력 영역이 비슷한 비율로 나타나며, 그 중에서 종합 영역은 낮게 나타났다. 과학적 모형은 다 개념-과정 모형보다는 단일 개념 모형이 많았으며 추상성 수준은 중간 정도였다. 과학 탐구의 인지 과정은 실제 과학 탐구의 인지 과정을 고르게 다루지는 않았다. 특히 실험 설계의 인지 과정은 적게 다루고 있었다. 따라서 분석한 과학 영재 프로그램이 과학 영재들의 인지적 요구를 충족시키기 위해서는 종합 영역의 교육 목표, 다 개념-과정 모형, 실험 설계의 인지 능력을 더 많이 반영해야 한다.

본 연구에서는 문헌 연구, 설문 조사, 수업관찰 및 교사 면담 등을 통하여 수업평가 기준의 목적, 개발이 필요한 이유, 수업평가 기준의 역할 등을 살펴보았다. 이어서 현장 교사들이 생각하는 수업평가 기준 개발의 바람직한 주체가 누구이며, 수업평가 기준이 개발될 경우 누가 가장 많은 혜택을 받을 것으로 기대하는지를 살펴보고, 나아가 수업평가(기준) 정착을 위한 선결 요건을 고찰하였다. 요약하면, 수업 평가기준은 (1) 초보자를 위한 지침, (2) 숙련된 전문가를 위한 지침서 (3) 개선 노력을 집중할 부분을 파악하는 구조, (4) 교직이외의 다른 공동체들과의 의사소통의 수단이 될 수 있다. 또한, 수업평가는 물론 수업평가 기준 개발의 주체는 교사들이어야 하며, 일반 기준과 차별화 되는 교과별 기준, 즉 과학과 수업평가 기준 개발의 필요성을 논의하였다. 즉, 교과별 수업평가 기준 개발은 교사들의 적극적인 참여와 교육과 관련된 주요 이해당사자들이 폭넓게 참가하지 않고서는 성공하기 어렵다. 이러한 수업 평가기준 개발의 성공 여부는 이러한 평가기준이 일반 공동체, 특히 교육 공동체에 의해 수용되는 수준에 따라 결정될 것이다.

국제천문올림피아드(International Astronomy Olympiad, IAO)는 유로-아시안 천문학회에서 청소년들에게 천문학지식의 확산, 교육 분야의 국제교류 증진, 과학과 인간 문화의 모든 분야에서 천문학의 중요성을 인식시키기 위하여 국제천문올림피아드를 설립하고 국제올림피아드 설립에 관한 규정을 공포하였다. 1996년, 제1회 국제천문올림피아드를 러시아 북 코카서스 지방에 잇는 러시아 과학원 전문천체물리천문대(Special Astrophysical Observatory of the Russian Academy of sciences, SAO RAS)에서 시범 개최한 이후, 매년 개최하고 있다. 본 논문에서는 국제천문올림피아드의 역대 결과 및 기구, 조직, 실행에 대한 국제천문올림피아드 규정을 중심으로 논의한다. 또한 국제천문올림피아드 문제에 대한 인지적 측면에서 과학지식과 과학적 사고력으로 분류하였다. 과학적 지식의 하위요소로 내용지식, 방법지식, 지식본성 이해로 분유하고, 과학적 사고력의 하위 요소는 수렴적 사고력과 발산적 사고력으로 분유하고 각 세부 요소를 고려하여 실행하였다. 이 분석을 통하여 국제천문올림피아드에 대한 이해화 한국 천문 올림피아드의 방향을 설정할 수 있었다.

본 연구에서는 항아리 형태 젊은 초신성 잔해의 동력학을 설명하기 위해 분출물의 동력학적 효과를 고려하였다. 분출물과 성간 물질 사이에 존재하는 접촉불연속면에서 레일라-테일러(R-T)불안정에 기인한 자기장의 증폭호과가 고려되었다. 우주선 입자의 가속을 가정함으로서 합성전파 모형을 만들 수 있었으며 관측과의 비교를 위해 방위각을 따른 전파세기의 비(A)를 계산하였다. R-T불안정의 결과로 자란 가지의 경계면에서 압축, 전단, 인장의 결과로 충격파 후면의 자기장은 증폭되었다. 불안정의 시간에 따른 변화는 분출물의 감속에 민감하게 의존하며 초신성 잔해의 진화와 밀접히 관계됨을 볼 수 있었다. 자기장의 세기는 초기에 급격히 증가하며 역 충격파가 분출물의 등밀도지역으로 들어감에 따라 감소되었다. 그러나 이와 같은 초기 자기장 증폭의 효과는 초신성 잔해의 후기까지 남아 있음을 볼 수 있었다. 증폭된 자기장 영역에서 적도지역과 극지역의 자기장의 세기의 비는 최대 7.5까지 이를 수 있었다. 이와 같은 자기장의 증폭은 방위각에 따라 매우 큰 전파세기의 비를 만들 수 있었다(A=15). 증폭된 자기장의 세기는 수치계산의 분해능에 매우 민감함을 알 수 있었다. 본 연구에서는 우주선 입자의 가속효과가 자기장과 충격파 면이 이루는 각도에 의존한다는 가정 없이도 자기장의 증폭효과가 관측된 항아리 형태의 젊은 초신성 잔해를 만들 수 있음을 보였다. 그러나 이와 같은 기작이 효과적이기 위해서는 초신성 잔해 주위의 자기장이 잘 정열되어 있어야 한다. 항아리 형태의 젊은 초신성잔해의 수가 적게 관측되는 것은 이와 같은 조건이 성간에서 잘 이루어지지 않음을 의미한다.

본 연구에서는 문헌을 통해 과학 창의성의 구성요소를 밝히고 창의성 계발 교육에 중요성을 두고 있는 영재 교육과정을 분석하여 과학 창의성 계발을 위한 프로그램을 개발하였다. 문헌연구를 통하여 본 연구에서는 과학 창의성을 특수한 문제(특히 잘 정의되지 않은 문제) 해결의 과정 또는 새로운 문제의 발견으로 보았다. 과학 창의성이 발현되는 중요 요소로서 과학지식, 과정지식, 확산적/비판적 사고, 문제의 종류, 문제의 발견력을 제시하였다. 과학 창의성 계발을 위해 3단계의 구분된 교수-학습 모형을 제시하였다. 1단계는 주제의 도입단계, 2단계는 소규모 과정 훈련단계 그리고 3단계는 실제문제를 해결하는 독립연구단계로 구성된다. 본 연구에서 개발된 프로그램은 지구과학영역에서 4개 주제 15차시 분량이다. 본 연구의 프로그램 개발과정과 산출물뿐만 아니라 프로그램의 특징, 운영 시 문제점들이 논의되었다.

최근의 연구들은 과학영역에서 남학생이 여학생에 비해 훨씬 더 높은 학업 성취도를 보인다고 주장하고, 과학영역에서의 창의성 측면에서도 남학생이 여학생에 비해 더 높은 창의적 성취를 보일 것이라는 것이 일반적인 통념이다. 과학영재교육이 본격화되고 남·여 과학영재들의 창의적 특성에 대한 이해의 중요성이 부각되고 있지만, 이를 뒷받침할 연구들은 거의 부재한 상황이다. 본 연구에서는 135명의 과학영재학생들을 대상으로 창의성의 다양한 영역에서, 특히 확산적 사고라는 영역 보편적 입장과 과학에서의 창의적 행동특성과 문제해결 및 발견이라는 영역 특수적 입장에서, 남학생과 여학생간의 창의성의 차이를 살피고 창의성의 본성에 대한 이해를 돕고자 했다. 본 연구의 결과는 과학 영재여학생들이 남학생들에 비해 모든 영역에서 유의미하게 큰 차이를 보이지는 않았지만, 전반적으로 창의성의 세 영역 모두에서 상대적으로 높은 성취를 보이는 것으로 나타났다. 구체적으로 살펴보면 확산적 사고의 융통성, 제목의 추상성, 정교성 영역에서, 과학에서의 창의적 문제 해결력 및 문제 발견력을 측정하는 CPSF의 가설 설정 능력의 유창성과 독창성 영역에서, 그리고 과학에서의 창의적 행동 특성을 측정하는 CBCS에서 개방성, 심미안에서 과학 영재 여학생이 남학생보다 유의미하게 창의성이 높은 것으로 나타났다. 남학생은 여학생에 비해 CBCS에서의 '과학적 호기심' 문항에서만 유의미하게 더 높은 창의성 점수를 보임으로 본 연구 결과는 '남학생이 여학생보다 더 창의적이다'라는 사회의 일반적인 통념과 상반된 결과를 보였다.

월엄범오위(月掩犯五緯)의 사례에 나타난 전통적인 천문관(天文觀)에 관하여 중학생(164명), 고등학생(157명), 대학생(172명) 및 일반인(139명)의 판단 유형과 판단 이유를 조사, 비교하였다. 연구를 통해 얻은 결론은 다음과 같다. 첫째 , 월엄범오위에 대한 전통적인 해석 방식에 동의하는 응답자들이 15.7%, 동의하지 않는 응답자들이 38.1%, 분명히 말할 수 없다는 응답자들이 46.2%이었다. 상대적으로 많은 수의 대학생들이 전통적인 천문관에 동의하지 않는다고 하여 과학적으로 옳은 판단을 내린 반면, 그와 같이 판단한 중학생들의 비율이 가장 적었다. 둘째 , 전통적인 천문관을 판단하는 데에는, 응답자들의 집단이나 판단 유형과는 관계없이, 자연관과 과학관이 공통적으로 중요한 판단 이유가 되었다. 특히, 우리 나라의 전통적인 자연관과 유사한 관념을 지니고 있는 응답자들이 많았으며, 대부분의 응답자들은 다수의 경험적 자료와 실험을 통한 증명을 중요하게 생각하였다. 셋째, 고등학생들과 대학생들이 다른 집단에 비해 자연관이나 과학관과 같은 형이상학적인 믿음을 더욱 중요하게 고려하는 반면, 중학생들과 일반인들은 자신들의 개인적 경험을 상대적으로 보다 중요하게 생각하였다. 넷째, 응답자들의 사회적 경험과 과학 지식 또한 전통적인 천문관을 판단하는 중요한 이유가 되었다. 하지만, 응답자들의 과학 지식의 차이가 판단 과정에 서로 다른 영향을 미치는 것으로 나타났다. 이와 같은 결론들은 개인의 사고 과정에 영향을 미치는 요인들이 다양하며, 그들이 속한 집단이 공유하고 있는 사고의 방식 또한 서로 다르다는 것을 잘 말해 준다. 따라서, 다문화적인 환경을 고려한 과학 교육과 연구가 필요하다. 또, 학생들의 자연관과 과학관과 같은 형이상학적인 믿음에도 주목할 필요가 있다.

We present the results of one-dimensional numerical simulations of SNR evolution in the in­homogeneous medium considering the effects of the evaporation of the cloud and the thermal conduction. We have included the effects of changing evaporation rate as a function of cloud size and the ambient temperature so that the clouds could be evaporated completely before they reach the center of the SNR. The heat conduction markedly changes the density distribution in the remnant interior. To explain the observed morphologies of the centrally peaked X-ray SNRs(for example W44), the maximal thermal conduction is required. However, this is unlikely due to the magnetic field and the turbulent motion. The effects of the evaporation of the cloud and the thermal conduction described here may explain the class of remnants observed to have centrally peaked X-ray emmision.

We have simulated the interaction of supernova remnants with constant ambient medium to explore the dynamics of Type Ia supernova remnant. We assumed the supernova ejecta density distribution of the central constant and the outer power-law density distribution(ρ∝γ−n) (ρ∝γ−n) . We have calculated four different cases with different n. By scaling the length and time scales from the initial parameters-ejecta mass, ejecta energy, the ambient density, we could compare effects of the different density distribution of the ejecta on the dynamics of the SNRs. The radius of the outer forward shock converges the Sedov-Talyor solution at t' = 2.3 when the swept-up mass is 8 times of the ejecta mass. On the other hand, the motion of the reverse shock are largely affected by n. The ejecta with smaller n takes comparably long time to thermalize the whole ejecta at t′≃5.3,Msw≃18Mej t′≃5.3,Msw≃18Mej . We have applied our calculated results to obtain the ejecta density distributions of Tycho and SN1006 with n≃6 n≃6 .

We determine analytically the onset of thin-shell formation time of fast wind bubble with power-law energy injection Ein=E0ts Ein=E0ts , and power-law ambient density structure, ρ0(r)= ¯ ρ(r/ ¯ r)−ω ρ0(r)=ρ¯(r/r¯)−ω . Thin-shell formation time, tsf tsf can be estimated by minimizing the total time elapsed before the complete cooling of shocked gas. For uniform medium (ω=0 ω=0 ) and constant energy injection (s = 1), the onset of shell formation is found to be at tsf=5.2×103yr tsf=5.2×103yr , which agrees Quite well with the results of FCT 1D numerical calculation. We solve the line transfer problem with previous result derived by numerical calculation in order to calculate line profile of [OIII] (λ=5007\AA) forbidden line. In general, radiative outer shell causes the formation of double peaked line profile. Each peak corresponds to approaching and receeding shells with large velocities. Our line profiles show good agreements with observation of expanding shell structure.