Oceanic current maps introduced in science and earth science textbooks can offer a valuable opportunity for students to learn about rapid climate change and the role of currents associated with the global energy balance problem. Previously developed oceanic current maps in middle and high school textbooks under the 2007 and 2009-revised national curriculum contained various errors in terms of scientific accuracy. To resolve these problems, marine experts have constructed a unified oceanographic map of the oceans surrounding the Korean Peninsula. Since 2010, this process has involved a continuous, long-term consultation procedure. By extensively gathering opinions and through verification process, a representative and scientific oceanic current map was eventually constructed. Based on this, the educational oceanic current maps, targeting the comprehension of middle and high school students, were developed. These maps were incorporated into middle and high school textbooks in accordance with the revised 2015 curriculum. In this study, we analyzed the oceanic current maps of five middle school science textbooks and six earth science textbooks that were published in high school in 2019. Although all the oceanic current maps in the textbooks were unified based on the proposed scientific oceanic current maps, there were problems such as the omission of certain oceanic currents or the use of a combination of dotted and solid lines. Moreover, several textbooks were found to be using incorrect names for oceanic currents. This study suggests that oceanic current maps, produced by integrating scientific knowledge, should be visually accurate and utilized appropriately to avoid students’ misconception.

이 연구의 목적은 집단중심 추세모형을 적용하여 과학고 학생들이 탐구를 수행하는 과정에서 나타난 통합 탐구 기능 변화의 양상과 특징을 분석하는 것이다. 이를 위해 3개의 가설-연역적 탐구 과제를 이용하였으며, 이를 59명의 과학고 학생들에게 순차적으로 수행하게 하고 그 과정을 보고서로 작성하게 하였다. 작성된 보고서는 Lee and Park (2017)에 의해 개발된 평가 준거틀에 따라 통합 탐구 기능 4개 요소별로 평가하였으며, 이를 집단중심 추세모형에 적용하여 탐구 과제를 수행한 3개 시점에 따른 탐구 기능 수준의 변화 양상을 요소별로 분석하였다. 또한, 탐구 기능 변화에서 나타난 특징을 몇 가지 관점에서 분석하였다. 연구 결과는 다음과 같다: 첫째, 집단중심 추세모형을 적용하여 학생들의 통합 탐구 기능 변화 양상을 분석한 결과, 4개 요소 모두에서 2개 집단으로 분류되었으나 그 변화 양상은 요소별로 많은 차이가 있었다. 둘째, 학생들의 통합 탐구 기능 변화에서 나타난 특징을 분석한 결과, 탐구 기능의 맥락의존성, 탐구 기능 발달 경로의 변이성, 탐구 기능 요소별 수준의 들쭉날쭉성을 발견할 수 있었다. 연구 결과를 토대로 과학고 학생들의 통합 탐구 기능 발달을 위한 제언을 하였다.

본 연구는 과학공학 융합 수업을 통해 학생들의 공학과 공학자에 대한 인식이 어떻게 변화되었는지 알아보기 위 한 연구이다. 본 연구에서 사용한 과학공학 융합 수업은 제한된 예산과 시간동안 공학적 문제를 해결하는 24차시 수업으로 설계되었으며 20명의 초등 과학 영재 학생들에게 적용하였다. 본 연구의 주요데이터는 공학자 그림 그리기와 설명문 항, 그리고 이에 대한 개별 인터뷰와 초점 집단 면접을 통해 수집되었으며, 공학자 그리기에 대한 설명과 인터뷰는 전사 내용을 토대로 양적(빈도분석과 대응표본 t-검증), 질적 분석 방법을 모두 사용하여 분석하였다. 과학공학 융합 수업은 과학 영재 학생들의 공학 설계에 대한 이해에 긍정적인 영향을 미치는 것으로 나타났다. 또한 공학과 공학자, 그리고 공학 과 사회의 관계에 대한 인식도 바람직한 방향으로 변화하였다. 공학은 여러명이 협력하는 사회적인 활동이라는 인식, 그리고 공학자의 윤리의식, 공학의 사회적 가치 등 공학과 사회의 관계에 대한 인식도 바람직하게 변화하였다.

이 연구의 목적은 지구과학 탐구에서 통합 탐구 기능에 대한 학생들의 학습발달과정을 탐색하는 것이다. 이를 위해 과학 탐구 기능 발달과정 관련 문헌의 조사를 통해 ‘탐구 설계’, ‘자료 수집’, ‘자료 해석’, 그리고 ‘결론 도출’을 발달 변인으로 설정하고, 각각에 대한 가설적 학습발달과정(HLP)을 4개 수준으로 개발하였다. 또한, 통합 탐구 기능에 대한 학생들의 학습발달과정을 조사하기 위한 도구로 3가지 지구과학 탐구 과제를 개발하였는데, 이들은 학생들이 주어 진 문제 인식에서 출발하여 결론 도출에 이르기까지의 통합 탐구 기능을 포함하는 가설-연역적 탐구이다. 중학생, 고등 학생, 대학생 총 126명을 대상으로 각각 개발된 지구과학 탐구 과제를 수행하게 한 후 HLP를 토대로 개별 학생들의 통합 탐구 기능을 요소별로 평가하였다. 또한, 학생들의 평가 자료를 Rasch 모델에 적용하여 HLP에 대한 타당화 과정 을 거쳤다. 마지막으로, 분석 결과를 근거로 HLP를 수정 보완하여 경험적 학습발달과정을 개발하였다. 이 연구는 학생 들의 통합 탐구 기능의 발달에 영향을 주는 요인들을 규명함으로써 지구과학 탐구 수업에서 학생들의 통합 탐구 기능 을 효과적으로 향상시키기 위한 스캐폴딩 방안을 찾는데 도움을 줄 수 있을 뿐만 아니라, 지구과학 탐구 수업에 대한 교사들의 PCK를 향상시키는데 필요한 시사점을 제공한다.

This study explores the impact of a STEM integration teacher professional development program focusing on teachers’ perception of engineering and their attitudes toward integrating engineering into teaching. A total of sixty-eight teachers from ten schools participated in the program for five days. Data are collected from three main sources including (1) pre and post concept maps probing teachers’ perceptions about the engineering discipline, (2) a pre and post survey measuring teachers’ self-efficacy of teaching science/mathematics within the engineering context, and (3) engineering integrated science and (or) mathematics lesson plans and teaching reflections. This study utilizes both qualitative and quantitative research methods depending on the data we have collected. The results show that both science and math teachers thought that integrating engineering into teaching provided valuable outcomes, i.e., promoting students’ learning about engineering and improving their interest in science or math through real-world problem solving exercises. Participants also felt more comfortable about integrating engineering in their teaching after the program. The results also imply that the teachers’ understandings of engineering become more concrete after the program. This study also provides an overview of the challenges and advantages of teaching engineering in K-12 science and mathematics classrooms.

본 연구에서는 통합교과적 접근이 필요한 지구과학 개념에 대한 예비 교사들의 이해를 알아보기 위하여 식 현상에 대한 예비 교사들의 정신 모형을 탐색하였다. 본 연구에는 30명의 중등 예비 지구과학 교사와 36명의 초등 예비교사들이 참여하였다. 정신 모형의 분석을 위해서 서로 다른 맥락의 질문지에 대한 예비 교사들의 응답 및 질문지를 토대로 한 심층 면담 과정에서 나타난 현상론적 초안과 전략적 국면을 분석하였다. 연구 결과, 식 현상에 대해 예비 교사들은 4개의 서로 다른 수준의 정신 모형을 가진 것으로 분석되었다: (1) 차폐 모형, (2) 공전궤도면 모형, (3) 혼성모형, 그리고 (4) 그림자 모형, 차폐 모형은 결함이 있는 모형이며, 공전궤도면 모형은 불완전한 모형, 그림자 모형은 과학적으로 옳은 모형이다. 혼성 모형은 두 개 이상의 정신 모형을 동시에 사용한다. 중등 예비 교사의 경우는 공전궤도면 모형이 40%로 가장 우세한 반면, 초등 예비 교사의 경우는 차폐 모형이 67%로 가장 많았다. 국면의 수준이 정신모형의 수준을 결정하며, 국면의 수준은 현상론적 초안에 의해 결정되는 것으로 분석되었다. 이 연구를 통해 정신 모형의 상황 의존성을 확인하였으며, 식 현상에 대한 낮은 수준의 정신 모형들이 개념적 모형으로 바뀌기 위해서는 광학과 기하학이 통합된 새로운 접근이 필요함을 알 수 있었다. 또한 정신 모형의 규명을 통한 예비 과학 교사의 주제 특정적 교과교육학 지식의 향상 가능성을 시사하였다.

본 연구에서는 간학문적 통합 방식의 주제중심 통합과학 단원을 개발하고 중학교 과학 수업에 적용하여 그 효과를 분석하였다. 관련 선행연구와 교과서 분석을 통하여 ‘상호작용’과 ‘안정성’의 두 가지 통합주제를 선정한 후 과학 네 영역을 포괄하여 주제와 관련된 주개념과 하위개념을 추출하고 해당 학습내용을 통합적으로 구성하였다. 통합주제가 상호작용인 경우 추출된 과학 각 영역별 주개념과 이와 관련되는 하위개념들이 높은 연계성을 가지도록 구성되었으나 통합주제가 안정성인 경우 주개념과 하위개념들을 서로 관련짓는데 어려움이 많았다. 즉 안정성이라는 통합주제는 상호작용이라는 통합주제보다 교과내용을 관통하는 연계성을 마련하기가 어려웠다. 개발된 주제중심 통합과학 단원을 실험집단인 중학교 3학년 2개 학급을 대상으로 운영하고, 전통적인 분과형 수업을 실시한 통제집단과 비교한 결과는 다음과 같다. 첫째, 주제중심 통합과학 수업과 전통적인 분과형 과학수업이 과학 성취도에 미치는 효과를 검증한 결과, 통합과학 수업이 분과형 과학수업에 비해 중학생들의 과학 성취도에 긍정적인 효과를 미친 것으로 나타났다. 둘째, 주제중심 통합과학 수업이 과학에 대한 태도에 미치는 효과를 검증한 결과, 과학수업의 즐거움 범주에서 통합과학 수업의 효과가 나타났으나 과학적 탐구에 대한 태도 범주와 과학적 태도의 적용 범주에서는 효과가 나타나지 않았다. 셋째, 주제중심 통합과학 수업에 대한 인식 조사 결과 전체적으로 긍정적인 것으로 나타났다. 하위 범주별로는 통합과학 수업시 학생의 참여 정도와 통합과학 수업에 대한 학습자의 흥미, 동기유발이 높게 평가되었으며, 학습자들이 통합과학 학습을 하는데 아직 어려움을 겪는 것으로 밝혀졌다.

본 연구는 초등학교 과학교과에 기초하여 작물 재배 중심으로 개발된 초등 원예-과학 통합 프로그램이 초등학생 6학년의 과학능력, 정서조절에 미치는 영향을 알아보고자 수행되었다. 실험군은 서울에 위치한 Y초등학교 6학년 1개 반을 대상으로 2011년 4월 8일부터 6월 24일까지 매주 1회 오후 12시 50분부터 2시까지 50시간에서 1시간 10분씩 재량활동 시간을 이용하여 총 12회에 걸쳐 초등 원예-과학 프로그램을 실행하였다. 대조군은 동일 초등학교 6학년 1개 반을 대상으로 하였다. 본 연구에서 실시한 프로그램은 초등학교 과학교과의 과학탐구기능과 원예활동을 통합하여 실내･외, 개별 및 집단으로 활동할 수 있도록 개발되었다. 과학능력을 측정하기 위하여 과학탐구능력과 과학적 태도를 프로그램 실행 전, 후에 조사하였고, 정서조절은 프로그램 실행 전 후에 자가보고형으로 조사되었다. 초등 원예-과학 통합 프로그램에 의한 과학탐구능력의 사전･사후변화는 실험군에 있어 사후총점이 유의하게 증가하였고, 대조군은 유의한 변화가 나타나지 않았다. 과학적 태도는 실험군에 있어 사후 협동성 점수가 유의하게 증가하였고, 대조군에서는 끈기성에서 유의한 감소를 나타냈다. 정서조절능력은 실험군에서 자신정서조절점수가 유의하게 증가하였고 반면 대조군의 자신정서조절점수는 유의한 감소를 나타냈다.

In this paper, I designed the development theory and teaching model for integrated science curriculum by analyzing a diversity of educational curricula and integrated science education practices. There are the results of this paper as follows: 1. After analyzing the curriculum-developing theories presented by Tyler, Johnson, and Posner, I have drawn indispensable factors to develop the integrated science education. Based upon these factors, I have set a whole framework for the integrated science curriculum and design overall curriculum-developing model. I based knowledge-centered integrated science education upon discipline-centered curriculum, social problem-centered integrated science education upon experience-centered curriculum and individual interest-centered integrated science education upon human-centered curriculum. 2. In setting up an overall framework for the integrated science education I sorted out teaching plan from curriculum developing. As I have designed curriculum-developing models, I have designed teaching models in three different directions of integrated science education; To the knowledge-centered teaching model I applied concept-related and exploration-related development method in order to integrate the knowledge of physics, chemistry, biology, and earth science. To the social problem-centered teaching model I applied process-centered development method such as a role-play in order to solve science-related social problems. To the individual interest-centered teaching model I applied the project method which gives the students an opportunity to achieve self-realization through the process of letting them choose the learning contents and conduct investigation for themselves. This study, as a preparation of the new science curriculum, will be applicable to the development of the science curriculum models and can be referenced as the direction of the integrated science education in school.