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.

본 연구는 I B 천문학에 반영된 과학의 본성(Nature of Science, NOS) 요소를 분석하고 요소 간 상호 연결을 살 펴봄으로써 우리나라 지구과학교육에서 NOS 교육에 대한 시사점을 탐색하고자 하였다. NOS의 다양한 측면을 포괄하 는 관점인 재개념화한 가족유사성 접근법 NOS(RFN)를 분석틀로 활용했으며, 요소 간 상호 연결을 시각화하기 위해 인식 연결망 분석(ENA)을 사용했다. 연구 결과, 인지-인식론적 체계에 해당하는 RFN요소의 출현 빈도에 비해 사회-제 도적 체계에 해당하는 RFN요소의 출현 빈도는 상대적으로 낮게 나타났다. 인지-인식론적 체계의 RFN요소 중에서는 ‘과학적 실천’과 ‘과학 지식’이 높은 출현 빈도를 보였다. 사회-제도적 체계의 RFN요소 중에서는 ‘사회적 가치’와 ‘사회 조직과 상호작용’이 높은 출현 빈도를 보였다. 또한, 토픽과 항목에 따라 RFN 요소의 출현 빈도가 다소 다르게 나타났 다. 연구 결과를 바탕으로 천문학 영역의 주제-특이적 요소를 반영한 NOS 교육에 대한 시사점을 도출하고 후속연구를 제안하였다.

최근 과학 교육 분야에서는 체화된 인지 혹은 인지의 체화성 또는 신체성에 대한 관심이 높아지고 있다. 그런데 여러 과학 분야 중에서도 지구과학은 체화된 인지가 중요한 역할을 하는 분야임에도 불구하고, 그동안 지구과학 교육에 서 이에 대한 연구는 상대적으로 미흡한 편이다. 이 점을 고려하여 본 연구에서는 지질 현장에서 이루어지는 탐구를 중심으로 지구과학적 실행의 체화성에 대해 이론적으로 고찰하였다. 이를 위해 체화된 인지와 지구과학적 실행에 관한 문헌들을 고찰하고, 그 내용을 ‘지각하기, 상상하기, 표상하기’라는 현장 기반의 지질학 탐구의 세 단계에 따라 제시하 였다. 지질학 탐구 현장에서 지각하기는 몸의 여러 가지 지각 활동을 토대로 탐구 대상에 대한 정보를 창출하는 과정 이다. 상상하기 과정에서는 신체적 경험이 상상의 내용을 제공하며 신체적 제약이 몸의 한계를 뛰어넘는 상상을 유발한 다는 점에서 체화성이 중요한 역할을 한다. 표상하기는 몸을 사용하여 지질학적 탐구 대상의 특징이나 과정을 재현하는 과정으로서, 지질학 탐구의 체화성을 잘 나타내고 있다. 지구과학적 실행의 체화성에 관한 이러한 고찰이 지구과학 교 육에 시사하는 점을 논의하였다.

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.

2022 개정 과학과 교육과정은 교과 맥락에 따른 지식 정보 처리 역량 및 과학 탐구 능력 함양을 위해 디지털 탐구 도구 활용을 통한 교수·학습 활동을 강조한다. 이에 따라 본 연구에서는 공공 데이터를 활용한 지구과학 탐구 활 동을 개발하였다. 본 탐구 활동은 기상청 날씨누리의 지진 데이터를 노코딩 시각화 도구인 오렌지를 활용하여 시각화하 고 분석하도록 구성되어, 학생들이 지진대와 판의 경계와의 관련성을 과학적으로 이해할 수 있도록 돕는다. 개발한 탐 구 활동을 중학교 학생들에게 적용하였으며, 탐구 활동이 학생들의 지식 정보 처리 역량 함양에 긍정적인 영향을 주었 음을 확인하였다. 또한 탐구 활동이 데이터 활용 범위를 확장시켜 학생들이 새로운 질문을 생성할 수 있도록 하는 데 도움이 되었음을 파악하였다. 본 연구는 공공 데이터와 시각화 도구를 효과적으로 활용할 수 있는 탐구 활동을 제안한 다. 탐구 활동에서 경험하는 다양한 방식의 데이터 처리, 시각화 및 분석 과정은 학생들이 복잡한 자연 현상을 조금 더 쉽게 이해하는 데 도움을 줄 수 있으므로, 이러한 점에서 본 연구의 탐구 활동이 과학 수업에서 유용하게 활용될 수 있을 것으로 기대한다.

Agriculture plays a critical role in Uganda’s economy, contributing to 24% of the gross domestic product (GDP) and serving as the primary source of livelihood for a large portion of the population. Organic horticulture presents a promising pathway for sustainable development, offering economic opportunities through access to niche markets both locally and internationally. However, effective management for pests and diseases remains a major challenge in organic horticulture. This review addresses pest and disease issues affecting non-traditional export crops in Uganda, such as pepper, bitter gourd, and aubergine. Additionally, it provides an overview of botanical pesticides currently used in Uganda, along with approved organic fungicides (e.g., lime sulfur, copper) and insecticides (e.g., paraffinic oils, pyrethrum). This review explores physical and chemical properties, target pests, benefits, drawbacks, and active ingredients of these substances. The ultimate aim is to offer Ugandan farmers expanded options for managing pests and diseases in organic horticulture.

본 연구는 과학중점고 학생들의 진로 성숙에 관한 질적 사례연구이다. 연구에서는 과학중점고 학생 들의 진로 성숙의 긍정적 조건과 부정적 조건 그리고 진로 성숙의 과정, 맥락, 결과를 분석하여 과학중 점고 학생들의 진로 성숙을 강화할 수 있는 논의와 제언을 하는 목적에서 수행하였다. 연구에는 7명의 과학중점학급 학생이 참여했다. 자료는 연구참여자들과 1대1 심층 면담을 수행하여 구성했다. 원자료는 Yin(2009)이 제시한 단일 사례 다중 분석 단위로 접근하여 분석했다. 본 연구의 분석 결과는 다음과 같 다. 진로 성숙의 조건은 긍정적 요인과 부정적 요인으로 나눌 수 있다. 긍정적 요인은 공부 효능감에서 비전 세우기, 겸손한 노력, 자기 주도적 학습으로 나타났고 부정적 요인은 인간미 없는 편향된 공부하는 기계, 비교 열등감, 선택지 없는 대학 진학에 전념, 경쟁 스트레스, 성적 스트레스, 수행평가의 압력으로 나타났다. 진로 성숙의 과정은 해야만 하는 공부에서 즐기는 공부로, 롤 모델과의 대화, 호기심에서 공 부하는 열정으로 전환으로 나타났다. 진로 성숙에 영향을 미치는 맥락은 과학적 세계의 매력, 친구들과 의 상호지지, 면학 분위기로 충만한 교실, 입시 어드밴티지, 열린 공부로 나타났다. 마지막으로 진로 성 숙의 결과는 이타적 직업윤리, 확고한 방향 설정으로 나타났다. 연구 결과에 근거하여 과학중점고 학생 들의 진로 성숙을 높일 수 있는 교사의 관심과 창의성, 자아존중감, 과학 과목에 대한 호기심과 열정에 대해 논의했고 과학중점고 학생들의 이타적 직업윤리와 함께 공동체 정신에 대해 논의했다. 이러한 논 의에 근거하여 과학중점고 학생들의 진로 성숙을 제고할 수 있는 교육학적 차원의 제언을 하였다.

본 연구의 목적은 유해 해양생물의 고밀도 출현을 조기에 탐지하기 위한 시스템 구축이다. 수중영상 기반 객체탐지 모델의 정 확도와 이미지 처리속도를 고려하여 실시간 적용에 적합한 YOLOv8m을 선정하였다. 영상 데이터를 해양생물 탐지 알고리즘에 적용한 결 과 다수의 어류 및 간헐적인 해파리 출현을 탐지하였다. 학습 모델의 검증 데이터에 대한 평균 정밀도는 0.931, 재현율은 0.881, mAP는 0.948로 산출되었다. 또한, 각 클래스별 mAP는 어류 0.970, 해파리 0.970, 살파 0.910로 모든 클래스에서 0.9(90%) 이상으로 산출되어 우수한 성능을 확인하였다. 과학어탐 시스템을 통해 객체의 탐지 범위와 시간에 따른 수중 객체탐지 결과를 확인할 수 있었으며 에코적분 격자 평균을 적용하여 시공간축으로 스무딩 처리된 결과를 얻을 수 있었다. 또한, 평균체적후방산란강도 값이 분석 도메인 내 객체탐지 여부에 따른 변동성을 반영하는 것을 확인할 수 있었다. 수중영상 기반 객체(해양생물)탐지 알고리즘, 환경조건(야간 포함)에 따른 수중영상 보정 기법, 과학어탐 시스템 기반의 정량화된 탐지결과를 제시하고 향후 다양한 사용처에서의 활용 가능성을 토의하였다.

이 연구의 목적은 공학기반 파력발전소 주제의 STEAM 수업을 통해서 지구과학전공 예비교사들의 컴퓨팅 사고 에 대한 인식형성 및 개선이 있는지를 탐색하는 것이다. STEAM 수업은 가장 효율적인 파력발전소 모형을 제작해보는 내용으로 구성되었다. 컴퓨팅 사고 실천 인식을 알아보는 설문지는 연구자가 기존의 연구를 중심으로 설문 문항을 개발 하여 15명의 예비교사들에게 투입하였다. STEAM 수업은 파도를 이용해서 터빈이 돌아가는 과학적 원리 이해를 바탕 으로 모둠별로 효율적인 파력발전소 모형을 개발하도록 하였으며 수업 중에 문제를 인식하고(문제해결), 코딩작업을 해 서(코딩 및 프로그래밍) 3D 프린터로 파력발전소를 제작하였으며(모델 설계 및 구축), 제작된 산출물을 평가하여 오류를 수정하는(문제 오류 수정) 동안에 ‘논리적 사고’를 통한 높은 수준의 컴퓨팅 사고 실천 인식이 파악되었다(14개 중 에 앞의 5개 실천은 평균 5점). 하지만 용어에 대한 정확한 정의를 알지 못하고 실시한 수업에서 ‘추상화’. ‘문제분해’, 및 ‘빅 데이터 활용’에 대한 인식은 오히려 수업 후의 인식은 더 낮아졌다(3개의 실천). STEAM 수업 후에는 컴퓨팅 사고 실천은 ‘온라인 게임하기’는 아니라는 것에 인식개선이 있었지만(4.06→0.86; 역문항) 아직도 컴퓨터를 이용해서 해야 하는 컴퓨팅 사고 실천으로 인식하고 있어 개선되지 않음이 확인되었다(컴퓨터처럼 생각하기, 컴퓨터를 사용하여 통계하기). 문제 인식에 해당하는 ‘문제해결’(3.73→4.33), ‘패턴 인식’(3.53→3.66), 그리고 ‘최상의 도구 선택’(4.26→ 4.66)의 3개 실천은 인식이 약하게 개선되었다. 컴퓨팅 사고 실천과 같은 역량 함양을 위해서는 실습위주의 교육양성과 정이 개설되어야 하며, 특히 본 연구에서는 다른 주제의 추가적인 STEAM 수업을 했다면 개선이 일어나지 않거나 약 하게 인식되었던 컴퓨팅 사고 실천에 대해서는 확실한 개선이 있을 수 있다는 결론을 내릴 수 있다. 다회적인 상황학 습의 교육실습 교육과정이 개설되어야 한다.

본 연구에서는 지구과학 교육 연구 논문들을 대상으로 질적 메타 분석을 통해 집단적 PCK (cPCK) 중 ‘특정 과 학 주제(온실 효과, 지구 온난화, 기후변화)에 대한 학생 이해 지식’을 도출하고자 하였다. 이를 위해 온실 효과, 지구 온난화, 기후변화에 대한 학생 대체 개념(오개념)과 관련된 지구과학 교육 연구 논문 22편을 선정하여 각각의 정의, 원 인(매커니즘), 그리고 영향에 대하여 분석하였다. 분석 결과를 종합하기 위해 언어 네트워크 분석, 정신모형틀을 적용하 였다. 연구 결과는 다음과 같다; (1) 온실 효과에 대한 학생들의 개념 이해를 메타 분석한 결과, 온실 효과와 지구 온난 화를 같은 의미로 사용하는 것으로 분석되었으며, 온실 기체의 종류를 제한적으로 알고 있고, 온실 기체의 역할을 이해 하지 못하는 것으로 나타났다. 또한 온실 효과의 발생을 환경오염이나 오존층의 변화와 관련지어 생각하고, 지표-대기의 열수지 평형과 온실 효과를 관련짓지 못하는 것으로 분석되었다. (2) 지구 온난화에 대한 학생들의 개념 이해를 메타 분석한 결과, 지구 온난화를 해수면 상승과 같은 의미로 사용하는 것으로 분석되었으며, 지구 온난화의 발생을 환경오 염, 오존층의 변화, 빙하의 융해와 관련지어 생각하고, 지표-대기의 열수지 평형이 깨져 지구 온난화가 나타나는 것으로 이해하고 있었다. 또한 지구 온난화가 환경에 미치는 영향을 잘못 알고 있는 것으로 분석되었다. (3) 기후변화에 대한 학생들의 개념 이해를 메타 분석한 결과, 기후변화를 지구 온난화, 기상 변화, 기상 이변과 같은 의미로 사용하는 것으 로 분석되었으며, 기후변화의 발생을 대기오염, 오존층의 파괴와 관련지어 생각하는 것으로 분석되었다. 또한 기후변화 가 우리 생활과 환경에 미치는 영향을 잘못 알고 있는 것으로 분석되었다. 이에 대한 분석 결과를 언어 네트워크 분석 을 통해 종합한 결과, 집단적 PCK로서 3가지 정신모형(범주적 오해, 기제적 오해, 위계적 오해)을 표현할 수 있었다. 이 와 같은 연구 결과를 바탕으로 지구과학 교사 PCK 개발을 위한 함의를 논의하였다.

Recently, domestic fishing production of Japanese horse mackerel has been continuously decreasing. To achieve sustainable fishing of this species, it is essential to acquire its target strength (TS) for accurate biomass estimation and to study its ecological characteristics. To date, there has been no TS research using a broadband echosounder targeting Japanese horse mackerel. In this study, for the first time, we synchronized an underwater camera with a broadband frequency (nominal center frequency of 200 kHz, range: 160-260 kHz) to measure the TS according to the body size (16.8-35.5 cm) and swimming angle of the species. The relationship between Japanese horse mackerel length and body weight showed a general tendency for body weight to increase as length increased. The pattern of the frequency spectra (average values) by body length exhibited a similar trend regardless of body length, with no significant fluctuations in frequency observed. The lowest TS value was observed at 243 kHz while the highest TS values were recorded at 180 and 257.5 kHz. The frequency spectra for the swimming angles appeared to be flat at angles of –5, 0, 30, 60, 75, and 80° while detecting more general trends of frequency spectra for swimming angle proved challenging. The results of this study can serve as fundamental data for Japanese horse mackerel biomass estimation and ecological research.

Purpose: This study aims to explore the in-depth experiences of participating in a parent education program at the H Science Institute and understand the meaning and essence of their experiences. Methods: This study employed qualitative content analysis. Data were collected from June 20 to 30, 2023. Participants were a total of 28 people who could provide detailed experiences of participation in the parent education program at the H Science Institute. Focus-group interviews were conducted with 28 participants. Results: The qualitative content analysis revealed six themes: “Exploring the genuine path to become a parent”, “Precious experiences acquired through education that is not easily accessible”, “Discovering the transformed self through education”, “I believe that there had been a change in family relationships”, “Improvements are required in a few contents”, and “I look forward to the program with more extended outreach”. Conclusion: Efforts are required to understand the current status of parent education, verify its empirical effectiveness, and provide parents with awareness of the necessity to observe and control their minds.

In this study, we estimated the distribution density of giant jellyfish in coastal waters of Korea in 2023 and compared the occurrence of giant jellyfish over four years. In May, the giant jellyfish were mainly distributed in the waters of the Yangtze River outflow, and in July, they were highly distributed in the west of Jeju Island and near the south coast of Korea. In addition, when comparing the distribution densities of giant jellyfish in Korea over four years, both acoustic and sighting surveys showed that the highest density of jellyfish occurred in 2021.

Odor is a type of air pollution where irritating substances enter through the olfactory system, causing discomfort. At present, the government is formulating various measures and policies to address this type of pollution. This paper seeks to analyze major research cases from both domestic and overseas settings in relation to odor management. In addition, it reviews the potential of addressing environmental issues using a living lab approach in conjunction with community mapping and citizen science. For example, in one domestic case, the Magok smart city living lab project, citizens’ data on community mapping of odor were collected for analysis using artificial intelligence (AI) to derive results. Additionally, in an overseas case in California, citizens directly participated in monitoring air quality using the Community-based monitoring (CBM) method, and both CBM and existing methods were used to assess the level of pollutants for effective data collection. In both of these cases, the potential to address environmental issues was seen to manifest through the development of citizens’ determination and ability to independently solve local problems. However, there are still problems in implementing citizen science, such as the lack of infrastructure and resources available, issues with data collection methodology, questions of objectivity regarding collected data, and concerns about sustainability and expertise in relation to civic participation. Addressing these problems would require an institutional foundation and systematic civic education. This study highlights the potential of addressing environmental problems inherent in the living lab system based on citizen science by analyzing two cases. In addition, this study suggests that if systematic civic education measures are introduced to address issues within existing citizen science research approaches, such measures would be valuable within the educational living lab framework in that they would become effective in tackling not only environmental problems but also social problems as well.

Carbon is not only an essential element for life but also a key player in climate change. The radiocarbon (14C) analysis using accelerator mass spectrometry (AMS) is a powerful tool not only to understand the carbon cycle but also to track pollutants derived from fossil carbon, which have a distinct radiocarbon isotope ratio (Δ14C). Many studies have reported Δ14C of carbon compounds in streams, rivers, rain, snow, throughfall, fine particulate matter (PM2.5), and wastewater treatment plant effluents in South Korea, which are reviewed in this manuscript. In summary, (1) stream and river carbon in South Korea are largely derived from the chemical weathering of soils and rocks, and organic compounds in plants and soils, strongly influenced by precipitation, wastewater treatment effluents, agricultural land use, soil water, and groundwater. (2) Unprecedentedly high Δ14C of precipitation during winter has been reported, which can directly and indirectly influence stream and river carbon. Although we cannot exclude the possibility of local contamination sources of high Δ14C, the results suggest that stream dissolved organic carbon could be older than previously thought, warranting future studies. (3) The 14C analysis has also been applied to quantify the sources of forest throughfall and PM2.5, providing new insights. The 14C data on a variety of ecosystems will be valuable not only to track the pollutants derived from fossil carbon but also to improve our understanding of climate change and provide solutions.

This study investigates the integration of astronomy-related topics in the Korean national science curricula spanning from 1945 to 2023. We analyze the placement and extent of astronomy content across different school levels. Astronomy contents in the science curricula have changed in response to social needs (e.g., practical knowledge required for agriculture and fishery) and advancement in astronomical research (e.g., the discovery of exoplanets and the suggestion of new cosmological parameters). Contents addressing the motions of celestial objects and stellar physical properties have remained relatively consistent. In the latest 2022 revised national curriculum, scheduled for implementation in 2024, several elements, such as coordinate systems, have been removed, while the inquiry activities using digital tools are emphasized. The incorporation of the cosmic perspectives in the national curriculum, as well as astronomy education within the context of education for sustainable development, remains limited even in the most recent curriculum. For future life revisions, the active participation of researchers is needed to reflect the latest astronomical research progress and scientific characteristics in the field of astronomy.

In this study, complaints from visitors in the science museum satisfaction survey were categorized into four primary factors and ten sub-factors. This categorization aimed to provide recommendations for enhancing the Geochang Wolseong Space Creative Science Museum as an illustrative case study. Futhermore, the study examimed the relative importance of each factor by surveying 90 science museum visitors. The following results are obtained. Firstly, it was evident that the Geochang Wolseong Space Creative Science Museum requires urgent improvement. Certainly, in the primary factors, issues related to the utilization environment emerged as the most significant sources of dissatisfaction, while in the sub-factors, the adequacy of fees was identified as the most prominent concern. Secondly, through the result of the IPA (Importance-Performance Analysis) of the complaint factors, four primary issues were identified as top priorities for consideration: fare adequacy, lack of convenient facilities, in sufficient publicity, and a lack of distinctiveness compared to similar facilities. Lastly, when analyzing the relationship between complaints and overall satisfaction, factors related to human service, environment, and educational content had negative effects. In contrast, factors associated with science museum operation exhibited a different trend, suggestinga structural impact relationship with the overall impact of complaints.