Earticle

본 연구는 인공지능을 활용한 융합교육프로그램이 학생들의 과학적 창의성에 어떠한 영향을 미 치는 지를 알아보기 위한 것이다. 본 연구를 위해 인공지능을 활용하여 초등 3학년 과학 ‘동물의 생활’ 단원을 중심으로 STEAM의 학습 준거 틀의 흐름에 맞추어 15차시의 융합교육프로그램을 개 발하였다. 본 연구는 인공지능 융합 프로그램으로 수업을 적용한 연구반(26명)과 전통적인 방법인 교과서 위주의 수업을 적용한 비교반(25명)의 학생을 대상으로 진행하였다. 연구반의 경우 다양한 에듀 테크(Edu-Tech)와 인공지능(AI)을 활용한 교육 프로그램이 그 특징이라고 할 수 있다. 본 연 구의 주요 결과는 다음과 같다. 인공지능 융합프로그램을 적용한 결과 전반적으로 과학적 창의성이 행상 되었으며, 과학적 창의성의 하위 영역 중 실재 영역, 개인 영역, 사회 영역에서 모두 효과가 있는 것으로 나타났다. 자신이 선택한 동물에 대해 조사한 것을 Book Creator 도구를 활용하여 책으로 만들고, 보드게임 및 플랫폼을 활용한 게임을 하고, 동물 분류모델을 만들고 동물 로봇을 설계하는 활동을 하는 과정이 학생들의 과학적 창의성 향상에 영향을 준 것으로 생각된다.

The purpose of this study is to find out how convergence education programs using artificial intelligence affect students' scientific creativity. For this study, 15 convergence education programs were developed in accordance with the flow of STEAM's learning reference framework, centering on the 3rd grade science "Animal Life" unit using artificial intelligence. This study was conducted on the students of the research group (n=26) to which the program was applied and the comparative group (n=25) to which the textbook-oriented general classes were applied, and the main results of this study are as follows. As a result of applying the artificial intelligence convergence program, it was found that overall scientific creativity was improved. Among the sub-areas of scientific creativity, it was found to be effective in real, individual, and social areas. Students participated in the program, internalized the knowledge learned by making a book about the animals they chose using the Book Creator tool, and experienced understanding the characteristics of artificial intelligence and learning principles of artificial intelligence by playing board games and games using platforms. Subsequently, by fusing the knowledge learned the previous time, they created an animal classification model and designed animal robots, which is thought to have affected the improvement of scientific creativity.

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.

본 연구는 초등 저학년 불균형 발달 영재의 특징을 다중지능이론에 따라 알아보기 위하여 실시된 사례 연구 로 불균형 발달 영재 학생의 특징을 분석하여 영재교육 대상자를 재조명하기 위한 시사점을 얻는데 그 목적이 있다. 지능 불균형이 심한 초등학교 1학년 학생의 자료를 수집하여 분석한 결과에 따른 불균형 발달 영재의 특징은 다음과 같다. 첫째, 학생의 관심 및 집중력, 흥미 등은 다중지능 발달 영역 및 학습 상황에 따라 큰 차이를 보였다. 둘째, 창의성을 표현하고 호기심을 해결하고자 하는 욕구와 규범 일탈 행동이 동시에 나타났다. 셋째, 학생의 발달 지능과 학교에서의 평가 대상 지능이 불일치하였다. 이러한 결과를 토대로 도출한 불균형 발달 영재를 위한 시사점은 다음과 같다. 첫째, 불균형 발달 영재에게 잠재력을 계발할 수 있는 기회를 재공해야 한다. 둘째, 불균형 발달 영재 선별 을 위한 매뉴얼 계발이 필요하다. 셋째, 과학 교과를 비롯하여 교과 수업에서 학생의 다양한 지능을 자극하고 발견할 수 있는 수업을 설계하고 평가 도구를 계발해야 한다.

This study is a case study conducted to investigate the characteristics of the gifted student with the imbalanced intelligence based on the theory of multiple intelligence. The purpose of this study is to obtain suggestions through the characteristics that are exposed by the analysis of the overall environment in the classroom. This case study was carried out with a gifted first grade elementary student who had excellent abilities to manipulation and operate machineries but showed difficulties in school social life. Data collection to analyze research subject was conducted in combination with classroom observation, video analysis, one-to-one expert tuition and interviews with his surroundings. Collected date was analyzed and processed in accordance to Gardner’s multiple intelligence theory. The results of the analysis are as follows. First, according to the learning situation and development area of intelligences, it showed a significant difference of concerns and interests, and concentration of students. Thus, the deficit problem situation may occur in the learning process, such as receiving a low evaluation occurs, the effect of stigma from fellow teachers and was feared. Second, it is shown norms deviant behavior accompanying the desire to solve the curiosity and represent the creative thinking. Became the norm deviant behavior, such as stick to his thoughts in violation of norms of the population to express greed or devised a new way, and trying to deformation. Third, the main intelligences of school evaluation and the intelligences that the student develops intelligence are inconsistent. he developed intelligences of student are difficult to expose in the items to be evaluated by the school. And if the main intelligences of school evaluation represented by logical mathematical intelligence and linguistic intelligence are not developed it is supposed to receive a lower evaluation compared student's actual ability. Suggestions based upon the results derived from this case study are as follows. First, a sufficient opportunity to develop gifted students’ full potential must be provided. Second, it is necessary to form an individual manual to differentiate various multiple intelligences. Third, specific assessment tools in combination with instructional design should be implemented in order to stimulate and discover students with multiple intelligence.

본 연구의 목적은 효과적인 과학영재 독서 지도방안을 마련하기 위해서 과학 독서 과정에서 과학영재가 생성한 질문을 분석하여 유형을 찾고 그 특징을 알아보는 것이다. 이를 위해 서울 소재의 대학교 부설 초등과학영 재들을 대상으로 과학 독서 후 질문을 세 가지 유형(수렴적 질문, 생산적 질문, 평가적 질문)으로 나누어 생성하도 록 했다. 각각의 유형별 질문의 세부 유형을 파악 후 주제가 다른 과학 도서별로도 질문 유형 양상의 차이점이 발생하는지 살펴보았다. 그 결과, 수렴적 질문, 생산적 질문, 평가적 질문 모두에서 다양한 수준과 유형의 질문이 나타났다. 또한, 과학 도서의 주제에 따라 질문의 세부 유형 및 빈도가 다르게 나타났다. 본 연구의 결과는 질문생 성전략을 활용하여 과학 독서활동을 진행하면 초등과학영재들이 다양한 수준의 사고를 유발하는 질문을 형성해 냄을 시사하며, 향후 보다 깊은 사고를 유발하는 효과적 과학 독서교육이 이루어지도록 독서 지도방안을 개선 및 개발하는데 토대가 될 것이다.

The purpose of this study is to analyze the questions generated by science-gifted students in the course of science reading to find out the types and characteristics of the questions in order to prepare effective teaching plans for science-gifted students. To this end, elementary science-gifted students affiliated with universities in Seoul were asked to generate questions by dividing the types of questions after reading science into three types (convergent questions, productive questions, and evaluative questions). After grasping the detailed types of questions for each type, we examined whether differences in question types occurred even for science books with different subjects. As a result, various levels and types of questions appeared in the convergent question, productive question, and evaluative question. Also, the detailed types and frequencies of questions differed depending on the subject of the science book. The results of this study suggest that elementary science-gifted students form questions that cause various levels of thinking in the science reading process, and will serve as the basis for improving and developing reading instruction plans for effective science reading education in the future.

본 연구의 목적은 과학독서지도에서 질문유형을 통해 독서과정에서 나타나는 질문의 양상을 분석하고, 효과 적인 교육 방향을 모색하는 것이다. 이를 위해 초등 영재 학생들의 과학 관련 도서에 대한 독서록을 질문중심으로 분석하였다. 서울교육대학교 영재원에 재학 중인 학생들에게 과학 관련 도서를 읽고 독서록을 제출하도록 과제를 내준 후, 가장 많이 읽은 책 중 2권을 선정하여 이 책들을 모두 읽은 학생 60명의 독서록, 총 120편을 분석 대상으로 하였다. 독서록의 양식에 따라 학생들이 읽은 도서에 관련된 질문을 작성하도록 하였고, 학생들이 적은 질문들을 3가지 유형의 질문(수렴적 질문, 생산적 질문, 평가적 질문)으로 나누어 분석하였다. 그리고 독서록은 내용이해, 사고 의 깊이, 논리성, 독창성을 토대로 독서록을 평가하였으며, 평가점수별로 상중하로 분류하였다. 그 결과, 영재 학생들 이 생성한 질문의 유형 중 가장 많은 것은 생산적 질문으로 나타났다. 이것은 독서록 평가점수별로 나뉜 상중하 3개 의 그룹에서도 동일한 결과로 나타났다. 또한, 독서록 평가에서 높은 점수를 받은 그룹일수록 생산적 질문의 비율이 높았으며, 하위 그룹일수록 생산적 질문의 비율이 낮았다. 이는 과학독서를 통한 질문의 유형과 학생들의 과학적 능력 간의 상관관계가 있음을 시사하며, 향후 독서록에 좋은 수준의 과학적 질문을 적고, 효과적인 독서교육이 이루 어지도록 독서록을 개선 및 개발하는 데에 토대가 될 것이다.

The purpose of this study was to explore the question types of reading process in science reading instruction, and find effective education direction. For this purpose, elementary school gifted students’ science book reports were analyzed in focusing questions. 60 students in Seoul National University of Education Gifted Education Center submitted the book reports after reading science books. Researchers selected 2 books and 120 book reports which were the most read. In the format of book report, students make questions about the book, and the questions were categorized in 3 types (convergent question, productive question, evaluative question). Also the book reports were evaluated in 4 criteria (contents understanding, depth of thinking, logicality, creativity), and divided in good, average, poor. As a result, productive questions were the most and it was the same result in the group of good, average, poor. Moreover, the higher score group in evaluating the book reports, the more ratio of productive question. In contrast, the lower score group in evaluating the book reports, the less ratio of productive question. It shows that the question types are related to students’ science abilities, and will be base to improve making better questions and develop effective reading education.

This paper suggested a scientific research based mentoring model(SRMM) for the gifted in scienceeducation. SRMM for the gifted focused on experiment-based scientific proceses in laboratory andresearch experiences of scientists. The SRMM has six phases such as introducing, exploring, planning,performing, verifying and concluding, which is final phase and includes discussing about results,presenting its implications and writing paper. The model can facilitate scientifically gifted students toconstruct scientific knowledges and comprehension of laboratory practice through concrete experimentalexperiences. It can motivate them to be able to use and extend scientific knowledges and laboratoryexperiences. Challenging tasks and feedback at the requisite stage of each phases can improveinstructional effectiveness. The educational potentials of SRMM were examined by applying to thegifted and talented students of Science Education Institute for the Gifted, Kongju National University,Korea. The educational program using SRMM was applied in biology and its topic was “The Effectsof Aqueous Extracts from Eupatorium rugosum Houtt. on Early Protein Pattern of Lettuces andRadishes”. Its application suggested that the educational program using SRMM can be effective for thescientifically gifted students.

The objective of this study is to analyze questioning type of teachers and to examine the response of students and the feedback of teachers in elementary science class for the gifted as a case study. Two teachers were selected, who are different in careers, understanding of characteristics of students, and usual questioning preferences. They taught the class with the same science program. The teacher with many years’ standing preferred interactive type of questionnaires focused on the students’ response rather than following questionnaires presented by the class program, while the teacher with few years’ standing preferred open type of questionnaires presented by the class program and knowledge-based teaching. Even though there might be some limits to generalize the results of this case study, the questioning preference of teachers could influence students regarding the process of thinking and response of the students. Further study is needed to develop a elementary science class for the gifted by better understanding of the characteristics of questionnaires of teachers by observing science classes of different subjects and contents

본 연구의 목적은 컴퓨터 활용 과학실험수업에서 나타나는 초등과학영재들의 학습특성을 분석하여 컴퓨터 활용 과학실험수업의 장점을 효과적으로 나타낼 수 있는 교수학습전략을 탐색하는데 있다. 연구의 목적을 달성하기 위해 서울교육대학교 영재교육원에 속한 초등과학영재들 중 컴퓨터 활용 실험수업 참여를 희망하는 학생 8명을 대상 으로 4차시에 걸친 컴퓨터 활용 과학실험수업을 실시하였다. 수업을 마치고는 선행연구에서 언급하는 컴퓨터 활용 실험수업의 장점과 관련된 학습특성과, 변경되는 교수학습전략에 따라 나타나는 학습특성을 질적으로 분석하였다. 그 결과, 학생들이 화면에 비하여 실험기구, 실험상황 관찰을 비교적 적게 하며, 결과예측과 그래프 만들기 활동을 교사의 과제제시에 따라 더 빈번하게 수행함을 확인하였다. 그리고 교사의 설명시간이 길거나 교재에 지나치게 의존 하는 수업에서는 학생들이 나타내는 장점 관련 담화의 빈도가 줄어든다는 것을 확인하였다. 연구에서 탐색한 컴퓨터 활용 실험수업의 장점을 효과적으로 나타내는 교수학습전략은 다음과 같다. 첫째, 실험기구 관찰, 다른 모둠의 결과를 공유하는 시간을 최대한 확보하고, 실험을 구성하는 것에 자율성을 부여해야 한다. 둘째, 피드백, 개념이해, 데이터와 그래프 처리, 토론을 하도록 적절한 과제를 제시하고, 학생의 활동에 개입해야 한다. 셋째, 교사의 설명과 안내를 토의와 실험결과 공유시간으로 대체하여 학생들이 다양한 관찰기회와 실험결과에 대한 해석의 기회를 가지도록 해야 한다.

The purpose of this research is to analyze the learning characteristics of elementary science gifted students in computer based science experiment(CBE) class and explore teaching and learning strategies that can effectively represent the advantages of computer based science experiment(CBE). In the research, CBE lesson with 4 classes were given to the eight elementary school students attending the Science Gifted Institute affiliated with the university. At the end of the class, the learning characteristics of students that appeared in relation to the advantages of CBE mentioned in the preceding study were analyzed qualitatively. As a result, it was confirmed that students performed less monitoring of experiment conditions, more frequent result prediction and graph-making activities in accordance with the teacher's assignment. And it was confirmed that the frequency of students' discourse decreases in classes where teachers' explanation time is long or relying heavily on textbooks. The effective teaching and learning strategies explored in research are as follows. First, the time to observation of laboratory instruments and share the results of other groups should be secured as much as possible and autonomy should be given to organizing experiments. Second, presenting appropriate tasks and intervening in student activities. for graph processing, feedback and discussion. Third, the teacher's explanation and guidance should be replaced with discussion and experiment result sharing time so that students have various observational opportunities and opportunities to interpret experimental results.

이 연구의 목적은 초등 과학영재학생들이 선정한 자유탐구활동 주제의 분석을 통해 학생들이 선호하는 탐구 활동 주제의 경향을 알아보고, 학생들의 성공적인 자유탐구활동을 위해 탐구주제 탐색 단계에서 교사가 어떤 역할을 해야 하는지 도움을 주기 위함이다. 이번 연구를 위해 S교육대학교 과학영재교육원에 다니고 있는 초등 과학영재학 생들이 제출한 과학탐구노트를 분석 대상으로 하였으며, 학생들이 선정한 탐구주제를 탐구 영역, 탐구 목적, 탐구 적합 여부로 나누어 분석하였다.

The purpose of this study is to explore the trends of students’ preferred themes through the analysis of the open inquiry activities theme, and find out what role teachers should play in the exploratory phase for students’ successful inquiry activities. For this study, scientific research notes submitted by scientifically gifted elementary school students were investigated. The theme selected by the students were analyzed based on type, the purpose of exploration, and the suitability of open inquiry activity.

본 연구에서는 INTERNATIONAL JUNIOR SCIENCE OLYMPIAD(IJSO) 10개년 간 객관식 및 이론 출제 문항을 행동 영역(문제 유형)과 내용 영역(평가내용요소)을 준거로 분석하였다. 행동 영역을 지식, 적용, 추론으 로 나누어 빈도를 산출한 결과, 객관식 문항에서는 지식 영역의 비율이 가장 높았다. 이론 문항에서는 적용 영역의 비율이 가장 높았다. 내용 영역별로 가장 많은 문제가 출제된 분야는 동물의 구조와 기능이었고, 그 다음이 세포와 물질대사가 많이 출제되었으며, 생태학, 유전과 진화, 식물의 구조와 기능이 비슷한 비율로 출제되었다. KJSO 선발 문항과 비교했을 때 IJSO에서 추론 영역의 비율이 다소 높았고, 내용 영역별로 큰 차이는 없었다. 2017년과 2018년 IJSO 실험 문항에서는 실험 수행과 데이터 해석에 관한 질문이 가장 많은 비율을 차지하였고 그 다음이 실험의 원리 를 이해하고 있는지 묻는 것이었다. 그 외에는 데이터를 변환하는 능력, 특정한 상황에서 어떤 결과가 나올지 묻는 질문이었다. 이를 종합해 보면 IJSO에서 요구하는 것은 생물학 전 범위의 지식과 실험 수행 능력 및 추론 능력이다.

In this study, multiple choice and theoretical questions during the 10-year period of INTERNATIONAL JUNIOR SCIENCE OLYMPIADE(IJSO) were analyzed based on the behavioral area (problem type) and content area (evaluation content factor). As a result of dividing the behavior area into knowledge, application, and reasoning and calculating frequency, the ratio of knowledge area was highest in multiple-choice questions. In the theoretical items, the ratio of application area was the highest. Categories with the most frequency in the content area was animal structure and function, followed by cell and metabolism, ecology, genetics and evolution, and structure and function of plants. Compared with KJSO selection test, IJSO had a somewhat higher proportion of reasoning areas and no significant differences in content areas. In the 2017 and 2018 IJSO experimental questions, questions about conducting experiment and interpreting data were the most common, followed by questions about whether or not they understood the principles of experimentation. Other questions were to ask the ability to transform the data, and what results would come out under certain circumstances. Taken together, what IJSO calls for is knowledge of full range of biology, ability to perform experiments and reasoning skills.