이 연구는 생성형 인공지능(Gen AI) ChatGPT를 활용한 초등과학 모의수업에서 나타나는 실천적 특성 탐색을 목적으로 한다. 비수도권 소재 교육대학교 과학교육과의 예비교사 29명을 대상으로, 태양계와 별, 날씨와 우리 생활, 지 구와 달의 운동, 계절의 변화 등 지구와 우주 영역의 대단원을 중심으로 5주간 한 차시 과학 수업을 준비하였다. 자료 는 수업 지도안, 수업 자료, 활동지, ChatGPT 대화 로그, 모의수업 영상 및 음성녹음, 반구조화된 면담 등을 통해 수집 되었다. 자료 분석은 기술 통합 평가 틀(TIAR)을 수정하여 주제 중심 분석과 반복적 비교 분석을 통해 귀납적으로 진 행되었다. 연구 결과, ChatGPT는 초등과학 수업에서 교육과정과의 연계성, 교수학습 모형, 도구적 활용 측면에서 유의 미하게 작용할 수 있음을 보였다. 특히, ChatGPT는 학습 활동을 촉진하는 도구로 긍정적인 역할 수행의 가능성을 나타냈다. 그러나 ChatGPT 활용 시 정보의 신뢰성 문제, 명령어 입력 한계, 학생들의 Gen AI 의존성, 교사의 역량 요구 증가 등 도전 과제도 확인되었다. 이 연구는 ChatGPT가 과학교육에서 학습 촉진자로 유용하게 활용될 수 있음을 시사 하며, 효과적인 활용을 위해 교사의 비판적 사고와 기술적 역량 강화를 제언하였다.

이 연구의 목적은 Giorigi의 현상학적 연구 방법을 토대로 지구과학 예비교사들이 ChatGPT를 활용한 과학 수업 실행 경험을 탐색하는 것이다. ChatGPT를 활용한 지구과학 모의 수업을 경험한 예비교사 4명(남2, 여2)이 이 연구에 참여하였다. 연구 참여자들을 대상으로 두 차례 걸쳐 면담을 진행하였다. 면담은 통시적인 관점에서 개인적 경험에 대 해 생애사적 이해, 실제 경험, 의미에 대한 성찰 세 단계로 구분되었다. 지구과학 예비교사들이 ChatGPT를 활용한 수 업 실행 경험 분석 결과, ‘기술에 대한 불안에서 자신감으로 Gen AI 활용에 대한 인식 변화’와 ‘Gen AI의 과학 교수 학습적 한계와 도전적 접근’으로 구분하였다. 세부적으로 ‘교수학습 과정에서 수업 설계의 주제 선정 및 탐구 활동의 구체화’, ‘ChatGPT 수업 실행의 도구적 활용 및 과학적 탐구 활동 촉진’, ‘Gen AI의 정보 제공과 그 한계’, ‘교사의 교 수학습 개입의 필요성, 유의점 그리고 향후 과제’로 구체화하였다. 이 연구는 지구과학 예비교사들이 ChatGPT를 활용한 수업을 통해 Gen AI 도구의 교육적 활용과 교사 역량 개발에 대한 기초적인 자료를 제공하는 것으로써 향후 Gen AI 기반 지구과학 학습의 이론적 토대를 마련하는 데 도움이 될 것이라 기대한다.

This study aimed to explore the characteristics and dimensions of of systematic functional gestures employed by pre-service Earth science teachers during instructional sessions. Data were collected from eight students enrolled in a university’s Department of Earth Science Education. The data included lesson plans, activity sheets, and recordings of one class session from participants. The analysis, conducted using the systemic functional multimodal discourse analysis framework, categorized gestures into scientific and social functional dimensions. Further subdivision identified meta gestures, analytical gestures, and interrelated gestures. Additionally, pre-service teachers used gestures to explain scientific concepts, concretely represent ideas and facilitate communication during instruction. This study emphasizes the nonverbal strategies used by pre-service Earth science teachers, highlighting the importance of noverbal communication in teachers’ professional development and the need for its integration into education. It also establishes a systematic conceptual framework for understanding gestures in the instructional context.

이 연구는 광물과 암석을 주제로 진행된 야외지질학습에 참여한 초등학생들의 학습 효과를 생소한 경험 공간 (Novelty space) 개념을 중심으로 탐색하는 것을 목적으로 한다. 방과 후 자율 동아리 활동 형식으로 서울의 한 공립 초등학교에서 진행된 본 프로그램에 6학년 학생 총 10명이 참여하였다. 학생들은 교실 학습 환경에서 광물과 암석 표 본을, 야외 학습 환경에서 노두에 노출되었거나 정원석 등으로 쓰이고 있는 광물과 암석을 각각 관찰하였다. 저자들은 각 차시별 연구 참여자들이 작성한 활동지(글, 그림), 연구자 참여 노트, 연구 참여자의 활동이 담긴 영상 및 음성 자료 와 사후 인터뷰 자료를 수집하였다. 인지적 영역에서 학생들의 학습 효과를 분석하기 위해 Remmen and Frøyland (2020)의 암석 분류를 위한 관찰 분석틀과 Oh (2020)의 암석 기술어 분석틀을 활용하였다. 또한 심리 및 지리적 영역 의 학습 효과를 탐색하기 위해 학생들의 그림과 담화 및 면담 자료를 귀납적으로 분석하였다. 연구 결과 학생들은 교 실 학습 환경에서 ‘일상적’, ‘과도기적’ 관찰 양상을 보였으며 야외 학습 환경에서(학교 운동장, 지역사회)는 ‘과도기적’ 및 ‘과학적’ 관찰 단계까지 발전하는 모습을 나타냈다. 덧붙여 과학적 관찰 단계로 갈수록 더 많은 종류의 암석 기술어 가 사용되는 것 또한 확인되었다. 심리, 지리적 측면에서 학생들은 익숙한 야외 학습 환경으로의 답사 장소 선정, 야외 지질학습에 대한 긍정적인 인식, 심미적 감상 등을 표현하였다. 끝으로 이 연구는 학생들의 학습 효과 분석을 위한 도 구로써 생소한 경험 공간 개념이 유용한 도구가 될 수 있음을 강조하며 아울러 가상야외지질학습과 같은 새로운 학습 환경을 고려하는 학술적인 접근이 필요함을 제안하는 바이다.

이 연구의 목적은 학생들이 그린 그림이 야외지질답사와 모델링 기반 순환 학습에서 어떤 의미를 갖는지 질적으로 탐색하는 것이다. 서울의 한 대학 부설 영재교육원에 재학 중인 10명의 학생이 참여하였다. 한탄강 형성과정이라는 것을 주제로 야외지질답사와 3차시 모델링 3차시 수업을 진행하였다. 각 차시별 학생들이 작성했던 모든 기록장(글, 그림), 연구자 필드노트, 학생들이 참여한 모든 영상 자료 및 음성 녹음, 전사한 인터뷰 자료 등을 연구진과 공유하였다. Hatisaru (2020) 그림 표상화를 야외지질학습의 맥락에 맞게 수정하여 그림의 유형을 분류하였다. 학생들의 글(text, memo)을 포함한 그림의 특징을 분석하기 위해 연연적 내용 분석(deductive content analysis)을 사용하였다. 또한, 그림 이 모델링 기반 순환 과정(자료 수집 관찰, 모델 생성, 모델 발달, 자연현상의 구체화) 속에서 어떤 역할을 하는지 분석 하였다. 그 결과 학생들의 그림 유형은 지질학적인 개념을 포함한 상징적 이미지, 지형학적으로 외형을 묘사한 외형적 이미지, 학생들의 심리적인 영역을 표현한 정의적 이미지가 있었다. 특징은 설명, 생산화, 정교화, 증거, 일치, 심상(心狀) 으로 분류하였다. 그림의 유형과 특징은 모델링 기반 순환 학습 과정에서 연속적으로 나타나며 학생들의 모델 발달 과정 속에서 학생들의 인지적인 영역에 관한 특성과 학업에 대한 긍정적인 태도와 감정을 반영하였다. 학생들이 그린 그 림은 야외지질답사와 모델링 과정 모두에 있어서 학생들의 사고와 의사표현을 반영할 수 있는 도구로써 의미를 있음을 밝힘으로써 과학교육 관계자들에게 학생들의 그림 그리기 활동의 중요성을 역설하였다.

이 연구의 목적은 과학 흥미가 발달한 초등학생의 특성을 심층적으로 탐색하는 것이다. 서울 소재 2개의 초등학교 201명을 대상으로 1년 동안 3차례에 걸쳐서 흥미 변화, 과학과 관련된 활동의 선호도와 참여도에 대한 설문조사를 실시하였다. 3차례의 설문조사에서 과학 흥미에 유의미한 변화를 보인 학생들을 대상으로 사례연구 참여 대상자를 모집하였다. 사례연구 참여에 동의한 7명의 학생들에게 12주에 걸쳐서 매일 과학관련 활동 포토저널을 작성해 줄 것을 요구하였다. 또한 연구 참여자는 2주에 한 번씩 연구자 중 한 명을 만나 총 6차례 반-구조화된 인터뷰에 참여하였다. 7명의 사례연구 참여자 중에서 과학 흥미가 상황적 흥미 II 수준까지 발달한 학생 1인과 개인적 흥미 I 수준까지 발달한 학생 1인, 총 2명(TK와 QQ)을 대표 사례로 선정하여 심층 분석을 실시하였다. 분석대상 자료는 설문조사 결과와 포토저널과 면담내용이었다. TK 학생은 상황적 흥미 II 수준에서 개인적 흥미 I 수준까지 발달한 사례로서 주로 집에서 직접 실험하기, 수학 활동하기, 동식물 기르기, 관찰하기 등을 하였으며, 비형식 교육기관을 방문하는 활동에도 참여하였다. 이 학생은 과학과 관련된 활동 장소로 학교 밖 환경을 주로 선택하였으며, 스스로 자유로운 형태로 활동에 참여하는 경향을 보였다. QQ 학생은 상황적 흥미 I 수준에서 상황적 흥미 II 수준까지 발달한 사례로서 사진 찍는 것을 자신의 대표 활동으로 하였다. 이 학생은 학생의 아버지 또는 연구자 중 1인과 함께 활동에 참여하는 경향을 보였다. 두 학생에게서는 장소 기반 활동, 타인과의 상호작용, 활동의 주체성이라고 하는 개인적 특성을 볼 수 있었다. TK 학생은 다양한 장소를 기반으로 활동에 참여하였으며 타인과 상호작용의 목적이 인지적인 영역에 도움을 받는 것이었다. 반면 에 QQ 학생은 특정 장소를 기반으로 활동에 참여하였고 타인과 상호작용의 목적은 정서적인 교감이었다. 이 연구는 과학 흥미가 발달한 학생의 사례에서 학교 안과 밖 활동 및 함께하는 사람까지 포함한 특성을 밝혀내었다.

이번 연구는 예비 중등 지구과학 교사의 야외지질학습에 관한 인식을 조사하여 야외지질학습을 활성화하기 위 한 기초자료로 활용하는 것을 목적으로 한다. 서울 소재 대학교 예비 중등 지구과학교사 39명을 대상으로 야외지질학습의 필요성, 교육적 가치, 야외지질학습을 위한 교육적 경험, 야외지질학습을 교수하기 위한 지도방법, 예비교사 단계에서 필요로 하는 교육에 관해 인식조사를 실시하였다. 4명의 예비 중등 지구과학교사와는 추가로 인터뷰를 진행하였다. 이번 연구의 결과는 다음과 같다. 연구 참여자는 성별과 학년에 유의미한 차이 없이 야외지질학습이 필요하다고 인식하고 있었다. 또한 야외지질학습에 대한 교육적 가치도 긍정적으로 인식하고 있음을 확인하였다. 야외지질학습을 위한 교육적 경험에 관한 문항에서는 모든 예비교사들이 야외지질답사 경험이 있다고 하였으며 학년이 올라갈수록 경험의 횟 수가 증가하였다. 그리고 야외지질학습 지도 방법에 관한 문항에서는 야외지질학습의 목적에 대해서 학년 간 유의미한 차이가 있음을 볼 수 있었고, 새로운 수업 모듈을 개발해야한다는 문항에서는 남녀 간의 유의미한 차이가 있었다. 야외 지질학습을 실행하기 위해 예비교사 과정에서 필요로 하는 교육은 지질학적인 지식, 야외답사 경험, 야외지질학습을 지도하기 위한 새로운 교수법에 관한 것이다. 이번 연구는 야외지질학습을 실행하기 위해 교사 양성단계에서 필요로 교육을 포함하여 야외지질학습에 대한 인식을 탐색하였다는 점에서 의의가 있다.

본 연구의 목적은 야외지질답사 장소를 개발하고 과학적 모델의 사회적 구성을 야외지질학습에 적용하는 것이다. Orion(1993)의 가상의 공간(Novelty Space)과 2015 개정 교육과정 성취기준을 고려하고 답사 장소를 개발하였다. G 영재 교육원 과학과 8명 학생을 대상으로 ‘관악산 형성과정’이라는 것을 주제로 하여 총 5차시 분량의 과학적 모델의 사회적 구성을 활용한 야외지질학습을 실시하였다. 야외지질학습 전후로 1차시 분량의 설문 검사를 통해 학생들의 개념 이해 정도를 파악하고, 심층 면담에서는 개념 확인과 야외지질학습의 정의적인 면을 다루었다. 연구 결과는 다음과 같다. 첫 번째, 야외 답사 장소는 계곡 하류와 상류로 각각 명명하였고 변성암, 화강암, 절리, 포획암, 광물 입자를 관찰하도록 구성하였다. 두 번째, 사전 조사에서 관악산은 화산으로 만들어졌다고 응답한 학생이 7명이었다. 반면, 야외지질학습이 종료된 이후에는 7명 학생이 화강암의 형성과정을 설명하고 변성암을 예시로 지질시대를 이야기 하는 것으로 시간적인 스케일을 이해했음을 보여주었다. 더욱이 심층면담에서 지질학에 대한 낮은 성취를 보여주는 학생이 야외지질학습에 대해 긍정적인 답변을 주었다. 즉, 학습의 정의적인 면을 고려하였을 때 야외지질학습에 과학적 모델의 사회적 구성 활용이 효과적일 수 있다는 것을 보여준다. 이번 연구는 지질교육에 모델을 적용한 사례이고 동시에 교사에게 야외답사 장소를 제공할 수 있을 뿐만 아니라 야외지질학습에 과학적 모델의 사회적 구성을 적용한 사례로서 의의가 있다.

본 연구의 목적은 과학적 모델의 사회적 구성 수업을 적용한 야외지질학습에서 학생들이 만드는 조별 모델 구 성 과정에 대해 제약조건을 중심으로 이해하는 것이다. S 영재원 지구과학분과 3조, 12명의 학생들을 대상으로 진행하 였다. ‘관악산은 어떻게 형성되었을까?’를 주제로 야외지질답사 2차시, 과학적 모델의 사회적 구성 수업 3차시로 진행하 였다. 조별 모델 구성과정에 관해서는 Nersessian (2008)이 제시한 제약조건을 이론적 근거로 하여 반-구조화된 인터뷰, 야외지질답사, ‘과학적 모델의 사회적 구성 수업’의 모든 담화, 활동지를 분석하였다. 연구결과는 다음과 같다. 첫 번째 야외지질학습에 적용한 과학적 모델의 사회적 구성 수업에 나타난 제약조건의 출처는 과학 이론, 야외지질답사에서 관 찰한 내용, 과학적 모델의 사회적 구성 수업에서 추가로 제공된 것이 있었다. 두 번째 조별 모델링에 영향을 미치는 3 가지 종류의 제약조건이 있다. 조별 모델에는 조별 구성원 모두가 동일하게 가지고 있던 것으로 ‘공통적인 제약조건’,조별 구성원 일부가 가지고 있던 것 중 조별 모델에 반영된 ‘채택된 제약조건’, 마지막으로 초기 모델에는 없었으나 조 별 모델 구성과정에서 새롭게 나타난 ‘생성된 제약조건’이 있었다. 이번 연구는 학교 과학에서 제약조건을 기반으로 조 별 모델이 만들어지는 과정을 이해할 수 있을 뿐만 아니라 야외지질학습이라는 수업 사례를 보여줌으로서 실제 적용하 는데 이바지 하고자 하였다는 점에서 의의가 있다.