Earticle

이 연구의 목적은 국제과학올림피아드 운영 사례를 분석하여, 국제올림피아드 대회들의 운영 및 평가 방식에 서 나타나는 특징을 도출하는 것이다. 이를 위하여 국제물리올림피아드, 국제화학올림피아드, 국제생물올림피아드, 국제지구과학올림피아드 사례들을 운영 목적, 평가 방향 및 운영 방향 세 가지 관점에서 분석하였다. 연구 결과, 국 제과학올림피아드의 운영 목적은 인재 발굴 및 육성, 학문분야의 발전과 확장 도모, 각 분야별 전문가와 인재들 간의 활발한 교류 촉진, 교육 아이디어와 방향 공유로 정리할 수 있었다. 평가 방향의 측면에서 국제과학올림피아드들은 학문의 본질, 특히 과학적 실행 과정을 담고자 노력하였으며, 지식 암기가 아닌 이해를, 테크니컬한 기술보다는 실험 적 창의성을 추구하였다. 운영 방향의 측면에서 각 대회들은 공정한 시스템을 구축하고, 학생들의 신체적, 심리적 안정을 위해 배려하였으며, 학생들이 개인적 성장을 넘어서 학문 공동체의 일원으로 참여할 수 있는 기회를 제공하 고자 하였다. 끝으로 이러한 결과가 국내올림피아드 및 영재교육에 시사하는 바를 논의하였다.

This study investigated the features of operations and evaluation of the International Science Olympiads based on case analysis. For this, we analyzed the cases of the International Physics Olympiad, International Chemistry Olympiad, International Biological Olympiad, and International Earth Science Olympiad from three perspectives: their aims, the directions of operation and evaluation. As a result, firstly, the main aims of the International Science Olympiads can be summarized as follows: discovering the talented and gifted students in science areas, fostering students’ development and interests, expanding the networking between the students and experts in each field, and sharing educational approaches of the participant countries. In terms of the evaluation direction, the competitions have tried to reflect the nature of each discipline, especially the process of scientific practice and to evaluate the students’ understanding and creativity, rather than their memorizing and technical skills. Lastly, as for the direction of operations, each competition built its fair system, cared for students’ physical and psychological stability, and provided opportunities for students to participate as members of the academic community beyond personal growth. Based on these results, educational implications were discussed for the Olympiad competitions and gifted education in Korea.

본 연구는 국제중등과학올림피아드의 실라버스와 한국의 2015개정과학과 교육과정의 생물 영역 관련 내용 요소를 비교함으로써 올림피아드는 준비하는데 있어 기본적인 내용 영역을 제시하는 데 그 목적이 있다. 연구방법은 국제중등과학올림피아드의 실라버스에서 생물관련 내용요소를 추출하고, 그것과 관련된 내용을 한국의 2015개정과 학과 교육과정의 ‘과학’ 교과에서 제시되어 있는 내용요소를 추출하여 서로 비교하는 것이다. 비교하는 방법은 매우 연관이 있음, 연관이 있음, 다소 연관이 있음의 3단계 평가를 기준으로 하는 것이다. 이 분석 결과는 다음과 같다. 첫째, 한국 중학교 과학에서 다루는 내용 요소는 IJSO에서 제시한 내용과 상당한 부분이 학습되지 않거나, 학습하는 내용의 깊이가 부족하다. 둘째, 하위 영역으로 보았을 때, IJSO의 실라버스에 비교하여 한국의 교육과정에서는 학습이 매우 부족한 부분이 많이 나타나고 있다. 셋째, 국제중등과학올림피아드를 준비하려면 내용 요소를 고등학교 ‘생 명과학’에서 다루는 내용까지로 확대하면 대부분의 내용을 다룰 수 있다. 넷째, IJSO와 한국의 교육과정에서 다루는 내용이 같다고 하더라도 출제 경향이나 출제 방식과는 요구하는 역량이 매우 차이가 났다. 다섯째, 한국중등과학올림 피아드 대표단 학습에서는 우선적으로 한국 생명과학 1 수준의 교육과정 내용 전부와 IJSO에서 요구하는 내용 중 한국 교육과정에서 빠진 내용을 추가한 학습 과정을 구성하고, 이후 보다 심화된 내용으로 확장시켜 나갈 필요가 있다. 여섯째, 교과 영역에 구애되지 않는 통합적 영역의 내용에 대해서도 국내 단계에서 전체 교육과정에 반영되어 서 학습 기회가 구체적으로 제공되어야 할 것이다.

The purpose of this study is to present the basic content area for preparing Olympiad by comparing the content elements related to the biology area of the IJSO with the syllabus of the 2015 revised science curriculum of Korea. The research method is to extract the content elements of biological contents from the syllabus of the IJSO, and to compare the related contents with the contents elements presented in the ‘Science’ subject curriculum of the 2015 revised science curriculum of Korea. The method of comparison is based on a three-step assessment of ‘very relevant’, ‘relevant’, and ‘somewhat relevant’. The results of this analysis are as follows. First, the content elements dealt with in Korean middle school science are not learned much of the contents suggested by IJSO or the depth of the content to be studied is insufficient. Second, in the sub-area, there are a lot of areas where learning is very lacking in the Korean curriculum compared to IJSO’s syllabus. Third, in order to prepare for the International Secondary Science Olympiad, most contents can be covered by extending the content elements to those covered by high school ‘Life Science’. Fourth, even though the contents of IJSO and Korea's curriculum are the same, there are very different competences in terms of the tendency of the questions and the methods of the questions. Fifth, in the learning of the KJSO Delegation, first of all, the contents of the curriculum of the ‘Life Science’ level and the contents required by the IJSO are added to the curriculum that is missing from the Korean curriculum. You need to get it done. Sixth, the contents of the integrated domain that are not bound to the curriculum should be reflected in the entire curriculum at the national level, so that learning opportunities should be provided in detail.

본 연구의 목적은 제16회 국제중등과학올림피아드(IJSO) 물리 이론 문제 및 학생들의 풀이과정을 분석하는 것이다. 문항 분석은 문제에서 요구하는 주요 개념을 중심으로 이루어졌으며, 우리나라의 교육과정과 비교하였다. 학생들의 문제 풀이 과정은 각 문항별 풀이과정에서 나타나는 학생들의 어려움을 중심으로 분석하였다. 연구결과는 다음과 같았다. 첫째, IJSO 물리 이론 문제는 우리나라의 물리Ⅰ, Ⅱ 교육과정에 포함된 개념을 포함한다. 둘째, 자주 접하는 문제 상황이 아닌 경우, 학생들은 자의적 해석을 통해 주요한 효과를 무시하거나, 문제 상황을 변형하여 접근 한다. 셋째, 그래프를 읽는 능력이 부족하였다. 넷째, SI 단위 접두어를 잘 못 알고 있거나, 작은 계산 실수들이 발견 되었다.

The purpose of this study was to analyze the 16th International Junior Science Olympiad (IJSO) physics theory problems and students' problem solving. The item analysis focused on the main concepts required in the problem and compared with the Korean curriculum. The problem solving of students was analyzed focusing on the difficulties of students appearing in solving each problem. The results were as follows. First, the 16th IJSO physics theory problems include the concepts of the Korea's physics I and II curriculum. Second, in the case of problem situations that are not frequently encountered, students use arbitrary interpretations to ignore the main effects or modify the problem situations. Third, some students lacked the ability to read graphs. Fourth, some students did not know the SI unit prefix or made small computational mistakes.

이 연구에서는 11년간 국제중등과학 올림피아드(IJSO)의 화학 실험 문항에 대해 출제 경향, 지식과 탐구 요소를 분석하였다. 화학 실험 주제는 산염기 적정, 산화 환원 적정 등의 정량 분석 비율이 높았으며, 증류나 크로마 토그래피와 같은 혼합물의 분리도 일정 비율을 차지하였다. 화학 실험 문항은 제시된 실험 절차에 따라 실험을 수행 하여 측정값을 얻은 후, 화학양론으로 분석물의 함량을 구하는 특징이 있었다. 화학 실험 문항은 자료 수집 및 자료 처리, 자료 해석에 대한 탐구 요소를 포함하고 있으며, 중고등학교 수준에서의 과학 지식과 탐구 방법을 포함하고 있었다. 자료 수집은 측정 도구의 선택 및 사용에 대해 평가하였고, 자료 처리에서는 측정치를 표로 정리하고, 측정 의 정확성과 정밀성을 평가하고 있었다. 자료 해석은 실험 결과를 비교 및 설명하는 형태의 문항의 출제 비율이 높았 다. 이에 대한 교육적 함의를 논의하였다.

In this study, the chemistry experiment questions for the 11 years of the International Junior Science Olympiad(IJSO) were analyzed based on trend, knowledge and inquiry elements. The topic of chemistry experiment had a high proportion of quantitative analyses such as acid-base titration and oxidation- reduction titration, and separation of the mixture also had a certain percentage. The chemistry experiment question is characterized by obtaining the measurement by experimenting in accordance with experimental procedures, and then calculating the mass of material using stoichiometry. Chemistry experiment questions include inquiry elements, such as data collection, processing, and interpretation, along with scientific knowledge and methods of inquiry at the level of middle and high schools. Data collection evaluates the selection and use of measurement tools, and data processing organizes data into tables and evaluates measurement accuracy and precision. The data interpretation had a high percentage of the questions in the form of comparing and explaining the results of the experiment. The educational implications are discussed.

본 연구에서는 2019년도 International Junior Science Olympiade(IJSO)에서 출제된 객관식 및 이론 시험 문항을 행동 영역(문제 유형)과 내용 영역(평가내용요소)을 준거로 분석하였다. 또한 객관식, 이론, 실험 시험에서 학생들의 오답 원인을 분석하였다. 객관식 문항에서는 이전 10년간에 비해 지식 영역의 비율이 줄고, 적용 영역의 비율이 높았으며, 이론 문항에서는 지식 영역, 추론 영역의 비율이 증가하였다. 내용 영역에서는 생태학 분야의 비율 이 증가하였으며, 유전과 진화, 식물의 구조와 기능 분야가 크게 줄어들었다. 객관식과 이론 문항을 통틀어 오답 선 택의 원인들 중, 지식 부족이 가장 큰 원인이었으며, 추론 능력의 부족이 그 다음으로 많은 비율을 차지하였다. 실험 문항은 난이도가 높지 않았고, 학생들이 실험 수행도 잘 해내었으나, 문항 제시대로 따르지 않거나 기초적인 그림과 표시를 놓치는 등, 기본에 충실하지 못했다.

In this study, multiple-choice and theoretical test questions presented at the International Junior Science Olympiade (IJSO) in 2019 were analyzed based on the behavior area (problem type) and content area (evaluation content element). We also analyzed the causes of the students' incorrect answers in multiple choice, theory, and experimental tests. In the multiple-choice questions, the proportion of knowledge area was lower and application area was higher compared to the previous decade. In the theoretical question, the ratio of knowledge area and reasoning area increased. In the content area, the proportion of ecology has increased, and the fields of heredity, evolution, and plant structure and function have been greatly reduced. Lack of knowledge was the leading cause of incorrect choices across multiple choice and theoretical questions, and the lack of reasoning ability was the second largest. The experimental tests were not difficult and the students performed well, but they were not faithful to the basics, such as not following the questions or missing basic pictures and signs.

본 연구는 과학영재를 위한 국제경진대회 중 하나인 국제청소년물리토너먼트의 특징과 현황을 살펴보고, 관련 참여 경험과 근거를 토대로 우리나라의 과학영재교육에 대한 시사점을 도출하는 데에 목적이 있다. 이에 따라 국제청소년물리토너먼트 및 한국청소년물리토너먼트에 대해 살펴보고, 국내 학생들이 대회 준비 및 발표 과정을 통 해 드러나는 문제점을 대회 구성요소인 발표와 반론, 평론을 중심으로 분석하였다. 학생들의 발표 과정에서 나타나는 문제점은 주어진 현상을 중심으로 관찰하고, 문제를 발견하기 보다는 검색을 통해 나타난 참고문헌의 이론과 수학적 접근에 의존하는 경향이 있었고, 이론과 실험의 불일치 상황에서 결과를 중심으로 이론을 수정하거나 재해석하기보 다는 이론을 중요하게 여기는 특징을 보였다. 반론에서도 이론 자체에 대한 반박과 논박이 중심이 되며, 주어진 실험 결과에 관심을 두고, 이를 해석하기 위한 노력이 부족하였다. 평론의 관점에서는 다양한 문제점을 지적하나 실제 각 변인이 얼마나 실험 결과에 영향을 미치는지 고려하지 않았고, 제기한 문제를 해결하기 위해 어떻게 현실적으로 실천 가능한지 해답을 제시하지 못하였다. 이러한 문제점은 장기적이고 반복적인 실험 수행과 관찰 경험이 부족하고, 증거와 자료를 기반으로 한 사고가 익숙하지 않기 때문으로 여겨진다. 또한, 팀보다는 역할 분담 중심의 개인 활동에 익숙하기 때문에 개방적 문제 해결을 위한 창의성이나 문제해결 능력 향상이 필요함을 뜻한다. 이에 따라 본 연구에 서는 실험 및 탐구 중심의 과학영재교육을 위한 여러 개선 방안을 제시하였다.

This study introduces the international young physicists’ tournament (IYPT), which is one of the biggest competitions for the science gifted, and gives implications for gifted education in Korea. Thus, this study provides a brief summary of KYPT(domestic competition) and IYPT with historical backgrounds and shares problems of Korean gifted students with a focus on three stages: report, opposition and review. In terms of the report, students tend to rely on theories found in the previous studies rather than to focus on observing actual phenomena. When they face anomalous situation between theoretical and experimental data, they are inclined to calibrate experimental data, rather than revising the hypotheses. In the opposition, students do not put much attention to experimental results and concentrate on theoretical debates. In the review, they do not have practical advice to solve the fallacies of the given reports even though they provide many parameters influencing the results of the research. Such problems may be linked to insufficient learning opportunities about empiricism and evidence-based reasoning, and thus this study suggests several ways to solve these problems.

본 연구의 목적은 과학 독서록과 창의적 문제해결력의 관계를 파악하고, 새로운 창의적 문제해결력 평가 도구를 개발하는 것이다. 이를 위해 초등 영재 학생들이 과학 관련 도서를 읽고 제출한 독서록에서 생성한 질문을 중심으로 창의적으로 문제를 해결하는 과정을 분석하였고, 그 결과를 토대로 정리하여 평가 기준을 작성하였다. 서울 교육대학교 영재교육원에 재학 중인 초등 과학 영재 학생 30명이 「E=mc²」라는 과학 도서를 읽고 제출한 독서록에 서 생성한 질문을 바탕으로 하고, 창의적 문제해결력의 5가지 요소인 동기, 일반 지식과 기능, 확산적 사고, 특정 영역의 지식과 기능, 비판적 사고 등을 중심으로 새로운 평가 도구를 개발하였다. 새로운 평가 도구의 장점은 기존의 평가 도구가 결과의 평가나 단편적 지식의 측정에 국한되었다는 문제를 보완할 수 있는, 학생이 실제 문제를 해결하 는 과정에서 어떤 창의적인 능력이 있는지에 대한 평가가 가능하며, 이 도구의 활용은 현재 학생의 창의적 문제해결 력 정도를 파악하여 향후 교육에 있어서 어떤 유형의 보완 및 발전이 필요하고, 어떤 교수 학습 방법을 적용하는 것이 효과적인 지에 대한 지표가 될 수 있다.

The purpose of this study is to explore relationship of Creative Problem Solving and science book report, and develop a new assessment tool for Creative Problem Solving. For this purpose, we analyzed the process of creative problem solving using created questions in science book reports reported by gifted elementary school students, and made assessment standards. The developed assessment tool based on the created questions in the science book report on 「E=mc²」 by 30 students attending Seoul National University of Education Gifted Education Center is focused on the five creative problem solving components (Motivation, General knowledge, Divergent thinking, Domain-specific knowledge, Critical thinking). The positive effects of new assessment tool are to complement the previous result evaluation’s fragmented knowledge measurement, and to check students’ real creative problem solving process. This assessment tool will be indicator of figuring out current students’ creative solving problem abilities, and which teaching methods is more effective.