This study aimed to verify the validity of a measurement tool for Vietnamese high school students’ systems thinking abilities. Two quantitative assessment tools, the Systems Thinking Measuring Instrument (Lee et al., 2013) and the Systems Thinking Scale (Dolansky et al., 2020), were used to measure students’ systems thinking after translation into Vietnamese. As a result, it was revealed that Cronbach-α for each tool (i.e., STMI and STS) was .917 and .950, respectively, indicating high reliability for both. To validate the construct validity of the translated questionnaire, exploratory factor analysis was performed using SPSS 26.0, and confirmatory factor analysis was performed using AMOS 21.0. For concurrent validity, correlation analysis using structural equation modeling was performed to validate the translated questionnaire. Exploratory factor analysis revealed that 10 items from the STMI and 12 items from the STS loaded on the intended factors and appropriate factor loading values were obtained. For confirmatory factor analysis, a structural equation model organized with 10 items from the STMI and 12 items from the STS was used. The result of this showed that the convergent validity values of the model were all appropriate, and the model fit indices were analyzed to be χ 2 /df of 1.892, CFI of .928, TLI of .919, SRMR of .047, and RMSEA of .063, indicating that the model consisting of the 22 items of the two questionnaires was appropriate. Analysis of the concurrent validity of the two tools indicated a high correlation coefficient (.903) and high correlation (.571-.846) among the subfactors. In conclusion, both the STMI and STS are valid quantitative measures of systems thinking, and it can be inferred that the systems thinking of Vietnamese high-school students can be quantitatively measured using the 22 items identified in our analysis. Using the tool validated in this study with other tools (e.g., qualitative assessment) can help accurately measure Vietnamese high school students’ systems thinking abilities. Furthermore, these tools can be used to collect evidence and support effective education in ODA projects and volunteer programs.

이 연구의 목적은 중학생을 위한 시스템 사고 향상에 적합한 사전 교육 및 STEAM 교육 프로그램을 개발하고 중학생에게 적용하여 프로그램의 효과를 분석하는 것이다. 이 연구는 중학생을 대상으로 시스템 사고에 대한 사전 교육 프로그램과 시스템 사고를 향상시키기 위한 STEAM 교육 프로그램을 개발하는 것이다. 개발된 프로그램은 경상북도에 위치한 소규모 중학교 1학년 4명, 3학년 4명을 대상으로 투입하여 효과를 분석하였다. 시스템 사고의 분석은 Hung(2008)에 의해 개발된 루브릭이 활용되었다. 학생들의 시스템 사고에 대한 신뢰도와 루브릭의 타당도를 확인하기 위해 전문가들이 연구 결과를 검토하였다. 시스템 사고의 효과를 확인하기 위해 루브릭, 시스템 사고에 대한 학생들의 인지, 단어 간 관계 분석, 인과 지도의 검사를 체계적으로 적용하였다. 연구 결과를 정리하면 다음과 같다. 첫째, 시스템 사고 사전 교육 프로그램과 교사용 지도서를 개발하였다. 이는 학생의 시스템 사고에 대한 개념과 인과 지도 작성법에 대한 기초 지식을 학습시키기 위한 것이다. 개발된 사전 교육 프로그램은 ‘지구 온난화’를 주제로 한 무한도전이라는 친숙한 예능 프로그램을 이용하여 인과 지도 작성 방법을 학습하도록 구성되었다. 사전 교육프로그램은 대상 학생들이 친숙하게 접근할 수 있도록 지구 온난화를 주제로 한 예능 프로그램을 기반으로 하였으며, 이를 통해 인과 지도 작성 방법을 학습할 수 있도록 구성하였다. 효과성 검사를 적용한 결과, 학생들의 시스템 사고 향상을 위한 사전 교육 프로그램은 효과적인 것으로 분석되었다. 둘째, ‘분석-설계-제작-평가-시스템 사고’의 5단계로 구성된 ADBAS 모형을 적용하여 ‘공기 소화기’ 주제의 시스템 사고 기반 STEAM 교육 프로그램을 개발하였다. 개발된 프로그램은 시스템의 이해 능력, 시스템 내 관계 파악 능력, 시스템 일반화 능력에 긍정적인 효과가 있는 것으로 나타났다. 이 연구를 통해 개발된 사전교육 프로그램 및 STEAM 교육 프로그램은 학생의 시스템 사고 향상을 돕는데 적합하며, 시스템 사고와 STEAM 교육의 접목이라는 점에서 중요한 의미를 가진다. 또한 시스템 사고 향상을 위해 이 프로그램을 투입하기에 적절한 것으로 판단되어 ‘창의융합인재’를 양성하는데 기여할 것이다. 또한 시스템 사고 향상을 위한 위 프로그램의 적절한 투입은 창의융합형 인재를 양성하는 교육 목표를 달성하는 데 있어 기여를 할 것으로 판단된다.

이 연구는 시스템 사고 기반 과학 탐구 수업을 진행한 초등학교 교사들의 경험을 현상학적 연구 방법을 사용하 여 이해하는 것이다. 4명의 초등 교사가 참여했으며, 심층 면담을 실시하였다. 사용한 질문은 Seidman(1998)과 Schuman(1982)이 제시한 면담법을 재구성하였으며, Giorgi(1985)의 현상학적 체험 연구 방법 4단계를 적용하였다. 연구의 결과를 정리하면 다음과 같다. 첫째, 교사들은 수업 중에 시스템 사고를 증진시키는 확산적 발문을 많이 하였고, 학생 중심의 물리적, 심리적인 환경을 조성하여 시스템 사고를 향상시켰다. 둘째, 교사들은 시스템 사고 기반 과학 탐구 수업을 진행하는 과정에서 교수학습 예시 자료의 부족과 수업 주제 선정의 어려움을 언급하였다. 또한, 평가 도구와 측정 방법이 부족하여 학생들의 학습 내용과 과정을 올바르게 평가하는 것이 어렵다고 지적하였다. 초등학생들의 탐구 활동 능력 부족으로 시스템 사고를 기반으로 한 과학 탐구 수업의 효과를 극대화 시키는 데 한계가 있는 것으로 나타났 다. 이 연구를 통해 초등학교 교사들은 시스템 사고 기반 과학 탐구 수업을 진행하는 과정에서 여러 역할을 수행하고, 어려움을 겪으면서도 더 나은 수업의 방향을 찾고 있었다. 이 연구 결과는 앞으로 초등학교 수업 현장에서 시스템 사고를 적용하는 데에 가치 있게 활용될 것으로 기대된다.

이 연구의 목적은 사범 대학 과학교육학부에 재학 중인 예비 과학 교사들을 대상으로 고등학교에서의 지구과학 선택 과목의 이수 여부와 대학 전공이 일반지구과학 수업에 대한 태도, 학업 성취도에 미치는 영향을 분석하는 것이다. 이 연구의 대상은 광역시 소재 대학교 과학교육학부 소속의 학생들 중 2012년 2학기부터 2015년 2학기까지 총 4개 학 기 동안 일반지구과학 강의를 수강한 273명의 학생들이다. 현재 전공과 고등학교 지구과학 교과목 이수 여부가 일반지 구과학 수업에 대한 태도 및 시험 체감 난이도, 학업 성취도에 미치는 영향을 SPSS 23.0을 활용하여 이원분산분석 (two-way ANOVA)을 실시하였다. 연구 결과에 따르면, 지구과학교육 전공 학생들과 타 과학교육전공 학생들 사이에는 일반지구과학 수업에 대한 태도와 시험 체감 난이도에 대해서 차이가 없었지만, 고등학교에서 지구과학의 이수 여부는 학생들의 태도와 성취도에 영향을 미쳤다. 즉, 고등학교에서 지구과학 I과 지구과학 II를 모두 이수한 학생은 지구과학 I만 이수한 학생 또는 지구과학을 전혀 선택하지 않은 학생들보다 일반지구과학 수업 태도가 더 좋았으며 높은 성취 수 준을 보이는 것으로 분석되었다. 과학 교사를 양성하는 사범 대학의 교육에서는 학생들의 요구와 수준을 반영한 교수학습적 접근이 필요하며, 과학 교사로서 필요한 교과 지식을 효과적으로 학습할 수 있도록 사범 대학 과학과 교육과정의 지속적인 보완이 있어야 할 것이다.

이 연구의 목적은 과학 글쓰기를 통해 고등학생의 지구 시스템에 대한 이해와 시스템 사고 과정을 분석하는 것 이다. 글쓰기 활동에 활용한 자료는 지구과학 I 교과 내용 중 지구환경 변화에 관련된 3가지 주제(지구 온난화, 화산 분출, 사막화)이며 이와 관련된 과제를 개발하였다. 개발한 자료는 고등학교 2학년 학생 8명을 대상으로 투입하였으며 작성한 과학 글쓰기 내용을 바탕으로 DAET-C 체크리스트와 지구 시스템에 관련된 개념을 구성요소로 하여 인과지도 를 작성한 후, 이를 근거로 하여 시스템 사고의 관점에서 분석하였다. 그 결과로 첫째, 학생들은 지구 시스템의 구성, 지구 시스템의 상호작용, 지구과학적 소양, 시스템 순으로 지구 시스템을 이해하는 것으로 조사되었다. 둘째, 학생들의 과학 글쓰기 내용을 바탕으로 각각의 주제별로 인과지도를 작성한 결과 피드백 순환 고리가 나타난 학생은 연구에 참 여한 8명 중 지구 온난화 관련 주제에서는 4명, 화산 분출 관련 주제에서는 1명, 사막화 관련 주제에서는 4명의 학생 이 지구 시스템에서 하위 요소 간의 상호작용을 고려하는 시스템 사고를 하고 있는 것으로 조사되었다. 결론적으로 연 구에 참여한 학생들은 지구환경 변화가 지구계 하위 요소 사이의 상호작용을 통해 복잡한 과정 속에서 복합적으로 이 루어지고 있다는 사고를 하고 있었으나, 지구 시스템의 순환에 대한 과정에서 시스템 사고는 미흡한 것으로 나타났다. 과학 글쓰기 활동을 활용하여 지구 시스템 교육과 시스템 사고를 향상 시킬 수 있는 다양한 연구가 필요할 것이다.

이 연구의 목적은 과학 탐구 기반의 융합인재교육(STEAM) 프로그램을 개발하고 적용하여 중학생의 과학 자기 효능감, 진로 인식, STEM에 대한 태도 변화를 검증하는데 있다. 과학 탐구 기반의 STEAM 교육 프로그램은 ‘지진’을 주제로 ADBA 모형에 적용하여 총 6차시 분량으로 개발하였다. 중학생을 대상으로 예비적용을 거쳐 수정·보완하여 최 종적으로 개발된 프로그램은 광역시 소재의 H 중학교 3학년 학생 105명을 대상으로 효과성을 검증하였다. 자료 분석은 단일집단 사전·사후 대응표본 t-검증을 실시하여 수업 전·후의 과학 자기효능감, 진로 인식, 과학·기술·공학·수학 에 대한 태도의 변화에 대하여 효과성을 분석하였다. 결론적으로, ‘지진’을 주제로 한 과학 탐구 기반의 융합인재교육 프로그램은 학생들의 과학 자기효능감과 과학 관련 진로 인식의 향상에 효과가 있었다. 그리고 과학, 기술, 공학, 수학 에 대한 태도의 인식, 능력, 가치, 흥미의 지속 영역에서 고르게 유의미한 효과가 나타났다. 개발된 과학 탐구 기반의 융합인재교육 프로그램은 학교 현장에서 충분하게 적용될 수 있으며, 이를 통해 과학적 탐구 능력의 향상과 창의·융합 적 사고를 지닌 인재를 기르는데 도움이 될 것이다.

이 연구의 목적은 고등학생의 시스템 사고가 과학 자기 효능감을 구성하는 요인인 자기 조절 효능감과 과학에 대한 자신감에 어떤 영향을 미치는가를 분석하는 것이다. 고등학생의 과학 자기 효능감에 영향을 미치는 요인으로 시스 템 사고를 설정하고, 시스템 사고가 자기 조절 효능감을 매개로 과학에 대한 자신감에 영향을 미친다는 가설을 설정하 였다. 광역시 소재 일반계 고등학교 2학년 중 이공계열로 진학하고자 하는 학생 210명을 대상으로 시스템 사고 검사 도구 20문항과 과학 자기 효능감 검사 도구 중에서 자기 조절 효능감을 알아보는 11문항과 자신감을 알아보는 8문항, 총 39문항을 투입하였으며 성실하지 못한 응답지 22부를 제외한 188부를 분석하였다. 탐색적 요인 분석 결과 시스템 사고 검사 도구는 20문항이 모두 의도한 요인에 적합한 결과가 나왔으며, 자기 조절 효능감은 8문항이, 자신감은 4문항 이 적합한 결과가 나왔다. 구조 방정식 모델을 통한 모델 적합도를 살펴본 결과 시스템 사고 5개 요인 중 학생 개인의 사고과정을 살펴보는 시스템 분석, 개인숙련, 정신모델 3개 요인이 자기 조절 효능감 및 자신감에 영향을 주는 모델의 적합도가 가장 높은 적합도를 보여주었다(χ 2 =344.498, df=242, TLI= .921, RMSEA= .044). 또한 시스템 분석, 개인숙 련, 정신모델 중 시스템 분석과 정신모델이 직·간접적으로 과학에 대한 자신감에 영향을 미치고 있었으며, 정신모델의 경우 자기 조절 효능감을 매개로 하여 자신감에 영향을 미친다는 결과를 도출할 수 있었다. 연구에서 도출된 결과를 토대로 시스템 사고가 과학 학습의 정의적 영역에 미치는 영향을 알 수 있었으며, 또한 시스템 사고를 활용한 과학 학 습에 대하여 구체적인 이론적 근거를 제시할 수 있을 것이다.

이 연구는 과학 영재 학생들의 지구계에 대한 지식, 중요성, 과학 동기 사이에 상관 관계를 분석하고 시사점을 얻는데 그 목적을 두고 있으며, 기존에 수행되지 않았던 내용을 다루는 탐색적 연구이다. 연구는 K 대학 부설 과학영 재교육원 소속 중등 융합과학반 학생 93명을 대상으로 지구계에 대한 지식과 중요성, 과학 동기를 분석할 수 있는 설 문지를 투입하고 지구계에 대한 지식과 중요성이 과학 동기에 미치는 영향을 상관분석과 회귀분석을 통해 결과를 도출 하였다. 그 결과, 지구계에 대한 지식은 과학 동기에 상관계수 .656으로 높은 상관을 보여주었다. 반면 지구계에 대한 중요성은 과학 동기와 .387로 다소 낮은 상관이 나왔다. 높은 상관을 보여준 지구계에 대한 지식과 과학 동기의 회귀분석을 통해 그 설명력을 분석한 결과, 과학 동기의 총 변화량의 43%를 지구계에 대한 지식이 설명함을 나타내었다. 분 석 결과를 토대로 지구계에 대한 체계적인 교육 프로그램을 개발하여 과학 영재 학생들의 수업에 적극적으로 활용한다 면 과학 동기의 유발과 함께 학습 동기와 관련된 다양한 시사점을 얻을 수 있을 것이다.