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COVID-19로 인해 갑작스럽게 원격 수업이 도입되 고 수업 시수 경감 등의 이유로 성취기준에 제시되어 있지 않은 과학 탐구 기능에 관한 내용을 제대로 학습 하지 않고 중학생이 된 학습자들은 탐구 기능에 대한 이해가 미흡하여 과학 탐구 능력과 과학 태도에 부정 적인 영향을 줄 수 있다. 이에 본 연구에서는 탐구 기 능을 강화한 학습지를 개발하고, 이를 온ㆍ오프라인으 로 체계적인 연계를 강조한 학생 참여형 배움 중심 수 업에 적용함으로써 과학 탐구 능력과 과학 태도에 미 치는 효과를 알아보았으며, 연구 결과 둘 다 통계적으 로 유의미한 긍정적인 차이가 있음을 확인하였다. 이 연구를 토대로 과학 수업 시간에 과학 교과의 기초가 되는 탐구 기능에 관심을 갖고 꾸준히 탐구 기능 요소 를 경험할 수 있는 학생 참여형 배움 중심 수업이 확 산하길 기대해 본다.

In a situation in which online classes were suddenly introduced due to COVID-19, there were many cases where learners did not properly learn science process skills that were not presented in the achievement standards for reasons such as reducing the number of class hours. It is difficult to expect positive science inquiry ability and science attitude from learners who have entered middle school without understanding the process skills. Therefore, in this study, the effect on science inquiry ability and science attitude was investigated by developing worksheets with enhanced process skills and applying it to learner-centered teaching linked online and offline. As a result, it was confirmed that there was a statistically significant positive difference between both. Based on this research, it is expected that students will pay attention to the process skills, which is the basis of science subjects, and continue to experience the process skills through learning-centered classes.

이 연구는 초등 예비교사들이 과학수업을 설계할 때 무엇에 주목하는지 알아보는 것이었다. 초등 예비 교사들의 응답을 분석한 결과, 초등 예비교사들은 과 학탐구를 강조하는 수업, 학생의 흥미, 수준, 오개념 처치를 고려한 수업, 일상생활과 밀접한 수업에 주안 점을 두며 과학수업을 설계하고 있는 것으로 분석되었 다. 특히, 초등 예비교사들은 실험 및 탐구를 강조하는 과학수업 설계에 대해 많은 언급을 한 것으로 보아 탐 구를 강조하는 것이 과학수업 설계에서 중요한 점으로 인식하고 있는 것으로 나타났다. 예비교사들이 탐구를 강조하는 것과 같이 과학교육의 중요한 측면을 인식하 고 있는 점은 매우 긍정적이라고 할 수 있다. 더불어 예비교사들의 교사 전문성 계발을 위해 교사 및 동료 와의 협업을 통한 수업설계 및 실연 기회를 늘려가야 함을 제안한다.

This study was to investigate what pre-service teachers pay attention to when designing science lessons. As a result of analyzing the responses of pre-service teachers, it is analyzed that pre-service teachers are designing science lessons with emphasis on science inquiry, considering students’ interest, level, and treatment of misconceptions, and closely related to daily life. In particular, it was found that elementary school pre-service teachers made a lot of comments on science class design that emphasizes experimentation and inquiry, so it was found that emphasizing inquiry was recognized as an important point in science lesson design. It is very positive that pre-service teachers recognize important aspects of science education, such as emphasizing inquiry. In addition, it is suggested that the opportunities for class design and demonstration through collaboration with teachers and colleagues should be increased for pre-service teachers' professional development of teachers.

이 연구는 초등 및 중등 지구과학 예비교사들을 대 상으로 생소한 경험 공간(Novelty Space)에 대한 인식 조사를 목적으로 하였다. 이를 위해 A 교육대학교의 초등 예비교사 38명과 B 대학교 지구과학교육과에 재 학 중인 31명의 중등 지구과학 예비교사들이 설문에 참여하였다. 또한 연구 참여자 중 추가적인 면담 참여 에 동의한 초등 예비교사 3명과 중등 지구과학 예비교 사 9명, 총 12명을 대상으로 비대면 면담을 실시하였 다. 생소한 경험 공간에 대한 요소를 사전 지식(인지), 사전야외학습 경험(심리), 야외조사지역과의 친숙도 (지리)에 덧붙여, 사회적인(social) 요소과 기술적인 (technical) 요소를 추가하였다. 초등과 중등, 학년를 기 준으로 분류하였을 때 생소한 경험 공간의 요소에 대 해 인지적 영역, 심리적 영역, 지리적 영역, 사회적 영역에서 통계적으로 유의미한 차이를 보였다. 통계적인 차이는 야외학습과 관련된 경험이나 자본이 중등 지구 과학 예비교사들이 초등 예비교사들보다 더 많은 것으 로부터 비롯되었을지도 모른다고 해석하였다. 반-구조 화된 면담에서 초등 예비교사 및 중등 지구과학 예비 교사 모두 가상야외지질학습의 가치나 필요성을 강조 하였으며 특히 기술적인 영역에서의 역량을 강조하였 다. 이 연구는 초등 및 중등 지구과학 예비교사들을 대 상으로 야외지질학습을 실행하기 위한 생소한 경험 공 간에 대해 현재의 교육 맥락적인 상황을 고려하여 새 롭게 정의할 필요성을 제안할 뿐만 아니라 생소한 경 험 공간 요소들을 구체화하였다는 점에서 학술적인 의의를 갖는다.

The purpose of this study was to examine the perceptions of novelty space among pre-service elementary and secondary earth science teachers. We conducted a survey to explore the perceptions of 38 pre-service elementary school teachers at the National University of Education and 31 pre-service secondary earth science teachers at the Department of Earth Science Education at B University. Semi-structured interviews were conducted with 12 participants, including three pre-service elementary teachers and nine pre-service secondary science teachers. In addition to the elements of novelty space, prior knowledge (cognition), prior outdoor learning experience (psychology), familiarity (geography) with outdoor field learning, and social and technical elements were added. When classified based on elementary and secondary levels, there were statistically significant differences in cognitive, psychological, geographic, and social areas for the elements of novelty space. Statistical differences indicated that the experience or capital related to outdoor learning may have resulted from more pre-service secondary earth science teachers than pre-service elementary teachers. In additional interviews, both elementary and secondary pre-service teachers reported that competencies in the technical domain would be emphasized in the future owing to the necessity and the technical development of virtual-reality-based outdoor field learning programs. This study emphasizes the academic significance of novelty space that should be considered to conduct geological field learning for elementary and secondary earth science pre-service teachers while considering the current post-pandemic educational context.

이 연구에서는 한국지질자원연구원에서 제공하는 빅데이터 플랫폼의 지오빅데이터를 토대로 가상현실 지질자료를 개발하고 이 자료를 중심으로 학생들이 직 접 주제를 선정하고, 이에 대한 가상현실 자료를 개발 하는 원격수업을 운영하였으며, 이에 대한 수업의 효 과를 알아보았다. 따라서 지오빅데이터에서 제공하는 지질 주제도는 실제 한국의 지질노두를 가상현실을 바 탕으로 재구성하여 수업자료를 제작하였고, 지형정보 데이터는 원격수업을 위한 자료 제작을 위해 활용하였 다. 연구대상으로 무선표집에 의해 20명의 학생들을 선정하였고 가상현실 지질자료 개발의 원격수업에 대 한 학생들의 인식의 변화 및 수업의 효과를 확인하기 위해 인터뷰를 포함한 설문조사를 실시하여 자료를 수 집하고, 귀납적 범주화를 통해 자료를 분석하였다. 이 연구의 결과는 다음과 같다. 첫째, 가상현실 지질자료 개발 원격수업에 대한 흥미도, 활용도 및 지식활용도 에서 학생들은 긍정적인 수업반응을 나타내었다. 이는 가상현실을 활용한 수업이 학생들에게 동기를 부여하 고, 의사소통을 위한 협력을 유발하여 고정된 틀에서 벗어나 다양하고 융통성 있는 학습의 적응성을 나타낸 결과이다. 둘째, 가상현실 지질자료 개발의 원격수업 에 대해 학생들은 ‘현실감 있는 체험 학습 과정’, ‘동기 유발에 의한 몰입감 있는 학습 과정’, ‘지구과학 분야 지식 습득의 학습 과정’으로 인식하였다.

In this study, We developed VR (Virtual Reality) geological resources based on the Geo Big Data of the Big Data platform that provided by the Korea Institute of Geoscience and Mineral Material (KIGAM). So students selected the theme of lessons by using these resources and we operated Remote classes using the materials that developed as to Virtual Reality. Therefore, the geological theme maps provided by the Geo Big Data Open Platform were reconstructed and produced materials were created for Study about Real Korean geological outcrops grounded in Virtual Reality. And Topographic information data was used to produce class materials for Remote classes. Twenty students were selected by Random sampling, and data were collected by conducting a survey including interviews to confirm the change in students' perception of remote classes in virtual reality geological data development and the effect of the classes, so data were analyzed through inductive categorization. The results of this study are as follows. First, students showed positive responses in terms of interest, utilization, and knowledge utilization as taking remote classes for developing geological data in virtual reality geological data. This is the result of showing the adaptability of diverse and flexible learning getting away from a fixed framework by motivating and encouraging students and inducing cooperation for communication. Second, students recognized distance education in the development of Virtual Reality geological data as 'Realistic hands-on learning process', 'Immersive learning process by motivation', and 'Learning process of acquiring knowledge in the field of earth science'.

이 연구에서는 2015 개정 과학과 교육과정 중 ‘태 양’에 관한 내용 요소를 중심으로, 3D 프린터를 활용 한 체험형 STEAM(Science, Technology, Engineering, Arts & Mathematics) 프로그램을 개발하고, 이에 대한 효과성을 알아보고자 무선 표집된 2개의 중학교 77명 의 학생들에게 이를 적용하여 창의적 문제해결력, STEAM 태도 및 수업만족도를 분석하였다. 이 연구의 결과는 다음과 같다. 첫째, 3D프린터를 활용하여 태양촉각모델을 제작하고 시각장애 체험을 통해 학생들이 체험 위주의 적극적인 학습이 가능하도 록 프로그램을 개발하였다. 둘째, STEAM 태도 검사의 사전·사후 점수 차에 의한 대응표본 t 검정에서는 ‘소 통’, ‘유용성·가치 인식’ 구인을 제외한 ‘흥미’, ‘배려’, ‘자아 개념’, ‘자아 효능감’, ‘이공계 진로선택’ 구인에서 유의미한 통계적 검정 결과(p< .05)를 얻었다. 셋째, 3D프린터 활용 시각장애 중심의 체험형 STEAM 프로 그램 적용 후에 실시한 만족도 검사에서는 하위구인들 의 평균값의 범위가 3.66 ∼ 3.97로, 전반적으로 수업에 대한 긍정적인 반응을 나타내었다.

In this study, experiential STEAM program using 3D printer was produced focusing on the content elements of ‘solar’ in the 2015 revised science curriculum, and in order to find out the effectiveness of the STEAM program, analyzed creative problem solving, STEAM attitude, and STEAM satisfaction by applying it to two middle school 77 students simple random sampled. The results of this study are as follows. First, a solar tactile model was produced using a 3D printer, and a program was developed to enable students to actively learn experience-oriented activities through visual impairment experiences. Second, in the response sample t-test by the difference in pre- and post-score of STEAM attitude tests, significant statistical test results were shown in ‘interest’, ‘consideration’, ‘self-concept’, ‘self-efficacy’, and ‘science and engineering career choice' sub-factors except ‘consideration’ and ‘usefulness / value recognition’ sub-factors (p<.05). Third,, the STEAM satisfaction test conducted after the application of the 3D printer-based STEAM program showed that the average value range of sub-factors were 3.66∼3.97, which improved students' understanding and interest in science subjects through the 3D printer-based STEAM program.

본 연구에서는 20명의 예비 지구과학 교사들을 대 상으로 논증구조 수업설계 프로그램을 적용한 후, 심 층 면담을 진행하고 자료를 분석하여 과학논증 PCK 발달 모델을 도출하였다. 과학논증 PCK 발달 모델은 과학논증 PCK, PCK 생태계, 반성적 실천 등 세 가지 차원으로 구성된다. 과학논증 PCK는 논증구조를 교수 적 추론 도구로 활용하여 수업을 설계하거나 실행하는 과정에서 발휘된다. PCK 생태계는 과학논증 PCK를 둘러싸고 상호작용하며 발달하는 차원으로, 기존의 통 상적인 PCK 구성요소로 이루어진다. 반성적 실천은 과학논증 PCK와 PCK 생태계, 두 차원을 매개함으로 써 각각의 차원을 조절하고 다양한 양태로 발달시킨 다. 연구 결과를 토대로 도출한 결론은 다음과 같다. 첫째, 예비 과학교사들은 교수적 추론 도구로 논증구 조를 활용하여 수업을 설계하거나 실행하는 과정에서 과학논증 PCK를 발휘할 수 있다. 둘째, 과학논증 PCK 를 통해 다양한 PCK 생태계 구성요소들을 개발할 수 있으므로, 과학교사의 PCK 개발을 위해 과학논증 PCK와 같은 교수적 추론 도구와 관련된 PCK 개발이 선행될 필요가 있다. 끝으로, 과학논증 PCK는 반성적 실천을 유발하여 PCK 생태계 구성요소의 발달을 촉진 하므로, 예비 과학교사의 반성적 실천을 지원하기 위 해 과학논증 PCK를 활용할 필요가 있다.

In this study, after applying the argument structure class design program for 20 preservice earth science teachers, we conducted individual in-depth interviews, analyzed the data, and derived a scientific argumentation PCK development model. The scientific argumentation PCK development model consists of three dimensions: Scientific argumentation PCK, PCK ecosystem, and reflective practice. Scientific argumentation PCK is demonstrated in the process of designing or executing classes using argumentation structures as an instructional reasoning tool. PCK ecosystem, consisting of the existing conventional PCK components, is a dimension surrounding the scientific argumentation PCK, and these two dimensions develop by interacting with each other. Reflective practice regulates each dimension and develops it in various ways by mediating the two dimensions of the scientific argumentation PCK and the PCK ecosystem. The conclusions drawn based on the results are as follows: First, preservice science teachers can demonstrate scientific argumentation PCK in the process of design and implementation of lessons using argumentation structures as a pedagogical reasoning tool. Second, it is necessary to develop the PCK for pedagogical reasoning tools such as scientific argumentation PCK in advance for the development of science teachers’ PCK, since the scientific argumentation PCK can develop various components of the PCK ecosystem. Finally, it is necessary to use scientific argumentation PCK to support the preservice teacher’s reflective practice, seeing that the scientific argumentation PCK promotes the development of PCK ecosystem components by inducing reflective practice.

남해 해상 국립공원의 신수도는 다양한 형태의 지 질구조와 화성활동, 화석 등을 관찰할 수 있어 지질학 습과 지질관광에 적합한 곳이다. 본 연구에서는 2015 개정 과학과 교육과정의 핵심 요소를 분석하여 신수도 의 8지점 지질명소를 탐색하고 3D 파노라마 야외학습 장을 개발하였다. 신수도의 지질명소 탐색을 통한 3D 파노라마 야외학습장은 3단계 야외학습 모형에 따라 개발하였다. 8차시로 구성된 3D 파노라마 야외학습장 은 모둠별 협동 학습으로 구성하여 자율적인 탐구 활 동이 이루어지도록 하였다. 석회암 단괴, 박리작용, 염 풍화 작용, 천공 조개 구멍, 퇴적구조와 퇴적환경, 공 룡의 서식지, 화산활동을 통한 지질학습과 더불어 창 의와 인성을 학습할 수 있는 융합 교육이 실현될 수 있도록 구성하였다. 5명의 전문가에 의해 델파이 분석 방법을 활용하여 수정 및 보완되었고, 개발 목적과 방 향에 대한 타당성을 검증받았다. 3D 파노라마 야외학 습장에 대한 전반적인 만족도는 4.52로, 전체적으로 야 외학습에 대한 높은 만족도를 나타내었다. 3D 파노라 마 야외학습장과 관련한 학생들의 면담 의견을 반영하 여 개인의 수준을 고려하고 안전교육을 강화하여 신수 도의 야외학습장을 완성하였다. 신수도의 3D 파노라마 야외학습장은 지질학습 및 관광을 하면서 과학적 이해와 더불어 심미적으로 감상하고 추억을 생성할 수 있는 지질학습 및 관광의 좋은 사례가 될 것이다.

Sinsu Island in Korea National Marine Park is suitable for geological learning and geotourism as various geological structures, geological activities, and fossils can be observed. In this study, eight geosites were developed by analyzing 2015 revision science curriculum. The 3D panoramic geological virtual field trips were developed according to the three-step outdoor learning model. The 3D panoramic geological virtual field trips, which consist of 8 classes, are composed of cooperative learning by group, enabling autonomous inquiry activities. It is designed to realize convergence education that can learn not only geology but also creativity and humanity through nodular Limestones, exfoliation, salt weathering, perforated shell holes, sedimentary structures and environments, dinosaurs habitats, and volcanic activity. Five experts revised and supplemented the Delphi analysis method to verify the validity of the development purpose and direction. The satisfaction with the geological field for Sinsu Island course was 4.52, indicating that the overall satisfaction with the field course was high. By reflecting on the opinions of each student and reinforcing safety education, we completed the 3D panoramic geological virtual field trips for Sinsu Island. The 3D panoramic geological virtual field trips in Sinsu Island in Korea National Marine Park will be a good example of geology learning tourism where you can make memories and enjoy while studying geology.

이 연구의 목적은 초등 예비교사를 대상으로 비대 면 수업 자료 만들기 활동을 실시한 후 영상 자료 제 작에 대한 인식과 과학 교수 능력에 미치는 효과를 알 아보는 것이다. 이 활동은 초등 예비교사들이 탐구를 수행하고 관련 과학 개념을 이해하고, 교과서를 분석 한 후 영상 자료를 제작하는 과정과 동료들이 제작한 영상을 시청하는 과정으로 구성되었고, 8주 동안 89명 의 예비교사들에게 실시되었다. 이 활동이 종료된 후 초등 예비교사들에게 영상 자료 제작에 대한 인식과 과학 교수 능력에 미치는 효과를 알아본 후 그 결과를 분석하였다. 비대면 수업 자료 제작과 시청 과정에서 초등 예비교사들은 영상 자료 제작에 대해 교수-학습, 영상 제작, 정서 및 태도 측면에서 긍정적으로 인식하 는 것으로 나타났다. 그리고 초등 예비교사들은 이 활 동을 통해 과학 교수 역량이 향상되었고, 이 활동에 대 해 매우 만족하는 것으로 나타났다. 그러나 학습자의 자기 결정권 배제, 다양한 의사소통 통로 부족, 자료 내용의 오류 등 아쉬운 점도 언급하였다. 이러한 문제 점을 해결한다면 비대면 수업도 하나의 좋은 수업 형 태가 될 수 있음을 시사한다.

The purpose of this study is to investigate the perception on video material making and the effect on science teaching ability after conducting non-face-to-face teaching material making activity for elementary pre-service teachers. This activity consisted two processes. One is that elementary pre-service teachers conduct inquiry, understand related science concepts, analyze science textbooks and then make video material. The other is that they watch video materials produced by colleagues. This study was conducted on 89 elementary pre-service teachers for 8 weeks. After this activity was completed, the perception on video material making and the effect on science teaching ability of elementary pre-service teachers were investigated, and the results were analyzed. In the process of making and watching non-face-to-face teaching materials, elementary pre-service teachers showed positive results in teaching-learning, video production, and emotion and attitude toward video material making. In addition, it was found that they improved their science teaching ability through this activity and were very satisfied with this activity. However, they also mentioned several disappointments such as exclusion of learners' right to self-determination, lack of various communication channels, and errors in content of materials. This suggests that if these problems are solved, non-face-to-face classes can also be a good form of class.

본 연구는 환경교육용 보드게임 디자인 활동을 개 발하고, 이 활동이 고등학생들의 환경 개념적 지식, 환 경 소양 및 창의 공학적 문제해결성향에 미치는 영향 을 조사한 것이다. 환경동아리에 소속된 25명의 고등 학고 1, 2 학년 학생들이 연구에 참여 하였다. 보드게 임 디자인 활동은 총 10차시 수업으로 공학적 설계에 기반하여 개발되었다. 연구의 주요 데이터는 환경 주 제(기후온난화와 생태계 파괴)에 관한 학생들의 지식 을 측정하기 위해 실시된 사전-사후 개념도와 환경 소 양 측정지 및 창의적 공학적 문제해결성향 측정지이 다. 연구 결과 환경교육용 보드게임 디자인 활동을 수 행한 후 학생들이 제시한 개념도의 환경관련 단어의 개수가 지식 영역에서 증가한 것을 알 수 있었다. 또한 환경 소양측정지와 창의공학적 문제해결성향 측정지 의 평균도 사전에 비해 사후에 유의미하게 증가하였 다. 이러한 결과를 통해 보드게임을 활용한 수업 방법 이 학생들이 다양한 역량을 기를 수 있도록 돕는다는 것을 알 수 있다. 이와 같이 보드게임과 중등 교육을 접목한 연구는 활성화되어야 하며 이를 현장에 적용하 기 위해 현직 교사들의 새로운 교육 방식에 대한 교육과 지원이 필요하다.

The purpose of this study is to develop a board game design activity for environmental education and to investigate how it affects high school students’ environmental knowledge, environmental literacy, and creative engineering problem solving propensity. Twenty-five freshman and sophomore students belonging to the environmental club participated in this study. The board game activity was designed as 10 class hours lessons based on the engineering design process. The main data source of this study was pre-post students’ conceptual maps of the environmental topics (global warming or ecosystem destruction) to measure the background knowledge on the topic. In addition, the environmental literacy measurement questionnaire and the creative engineering problem solving propensity questionnaire were collected before and after the activity. The result shows that the number of environment-related words described by the students on the post-concept map increased compared to the pre-concept map. In addition, the environmental literacy score and the creative engineering problem-solving propensity score increased significantly after performing the board game design activity. The results show that environmental lessons using board game design activities can help student develop various competencies in a good way. As above, research that combines board games and secondary education must be activated, and a new educational method and systemic support for in-service teachers who want to apply it to science classroom is required.