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과학과 공학 및 기술의 통합 본성 탐색
Reports NRF is supported by Research Projects( 과학과 공학 및 기술의 통합 본성 탐색 | 2015 Year 신청요강 다운로드 PDF다운로드 | 이영희(단국대학교) ) data is submitted to the NRF Project Results
Researcher who has been awarded a research grant by Humanities and Social Studies Support Program of NRF has to submit an end product within 6 months(* depend on the form of business)
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  • Researchers have entered the information directly to the NRF of Korea research support system
Project Number 2015S1A5A8018322
Year(selected) 2015 Year
the present condition of Project 종료
State of proposition 재단승인
Completion Date 2017년 10월 30일
Year type 결과보고
Year(final report) 2017년
Research Summary
  • Korean
  • 본 연구는 오늘날의 ‘통합교육’이라는 변화된 패러다임 안에서 과학교육의 궁극적 교육목표인 과학적 소양 함양의 핵심 요소인 과학의 본성(Nature of Science:NOS)에 공학(Engineering) 및 과학기술(Technology)의 개념적 통합을 위하여 공학의 본성(Nature of Engineering: NOE) 및 과학기술의 본성(Nature of Technology: NOT)을 탐색하고자 하는 연구이다. 이를 위하여 2차년에 걸친 연구 기간 동안 문헌연구를 통한 공학의 본성(NOE)과 기술의 본성(NOT)에 대한 개념 정리 및 교사, 학생, 그리고 전문가들의 과학의 본성(NOS)와 기술의 본성(NOT)에 대한 인식 조사를 수행하였다.
    1차 년도에는 국내외의 다양한 문헌 연구를 통하여 공학 및 기술의 본성에 대한 개념 연구를 수행하면서, 과학교사들이 인식하고 있는 과학의 본성(NOS)에 대한 인식 조사를 위하여 글쓰기 활동을 통한 탐구과정 수행에서 나타나는 과학의 본성(NOS)에 대한 인식 조사를 수행하였다. 연구 결과로는 먼저 첫 번째 단계인 문헌 분석을 통하여 도출된 공학 및 기술에 대한 개념을 정리하면 공학의 본성(NOE)은 4가지 개념 영역: 1. 지식적 공학, 2. 시스템적 공학, 3. 응용물인 공학, 그리고 4. 사회적 적용의 공학 영역으로 제시되었다. 또한 기술의 본성(NOT) 개념 정리는 6가지 영역인 1. 인공물로서의 기술, 2. 지식으로서의 기술, 3. 인간 실행으로서의 기술, 4. 시스템으로서의 기술, 5. 사회속의 기술의 역할, 그리고 6. 기술의 역사로 제시하였다. 또한 교사들의 과학 탐구 활동의 수행과정에서 나타나는 과학의 본성(NOS)에 대한 인식 조사 결과는 과학교사들은 탐구 활동 과정에서 4가지 영역의 과학의 본성(NOS): 1. 과학의 지식적 본성, 2. 과학의 탐구적 본성, 3. 과학의 사고적 본성, 그리고 4. 과학의 STS적 본성 중에서 2. 과학의 탐구적 본성이 전체 인식 분포의 45. 2%의 비율로 가장 많이 인식되는 것으로 관찰되는데 반하여, STS적인 과학의 본성은 8.1%의 인식 분포로 가장 작은 비율로 인식하고 있음을 발견하였다. 이것은 탐구 활동을 통하여 과학교사들은 과학의 본성 4가지 영역 중에서 탐구적 과학의 본성을 가장 효과적으로 이해하고 상대적으로 STS적인 과학의 본성에 대한 이해에는 한계가 있음을 보여주고 있었다.
    2차 년도에는 1차 년도에서 제안한 기술의 본성(NOT) 6가지 영역을 중심으로 과학, 공학, 과학기술, 과학교육, 교육공학 계열 전문가 30명들을 대상으로 기술에 대한 그들의 개념을 탐구하여 분석하는 연구를 수행하였다. 분석 결과 전문가들이 인식하는 기술에 대한 개념은 기술의 본성(NOT) 6개 영역 중에서 NOT 3. 인간 실행으로서의 기술(Technology as a human practice)에 대한 개념을 30회 빈도로 표현하면서 가장 많은 인식의 분포(43.5%)를 나타냈으며, 다음으로 NOT 4. 시스템으로서의 기술(Technology as system)에 대한 빈도가 19회(27.5%), NOT 5. 사회속의 기술의 역할(The role of technology in society)에 대한 빈도가 13회(18.4%)를 나타내면서 전체의 약 90%(89.4%)의 개념 분포를 보여주었다.
    한편 학생들의 기술의 본성(NOT)에 대한 인식을 조사하기 위하여 특성화고 학생 약 290명을 대상으로 과학기술사 수업을 개발하고 적용하여 학생들이 수업을 통하여 이해하는 기술의 본성(NOT) 개념을 조사한 결과 학생들은 과학기술사 수업을 통하여 Liou(2015)의 6개 영역의 기술의 본성 영역 전반에 걸쳐 인식의 변화를 갖었으며, 특히 ‘과학기반 형태로서의 기술’에 대한 이해에 효과적이었다는 것이 발견되었다. 또한 이와 같은 기술의 본성에 대한 인식 변화는 학생들의 성별에는 관계가 없었으며 전공별 차이는 있다고 분석되었다.
    이와 같이 지난 2년 동안의 본 연구에서는 본 연구의 궁극적인 목표인 과학공학기술의 본성(NOSTE)의 정립을 위하여 공학 및 기술의 본성(NOTE) 개념의 통합을 시도하기 위하여 기초 연구 단계로서의 다양한 연구를 수행하여 소정의 수준의 성과를 얻을 수 있었다. 그러나 과학의 본성(NOS) 개념이 추상적이고 복잡한 과학철학의 인식론적인 개념인 것처럼 기술의 본성(NOT) 및 공학의 본성(NOE) 개념 정리 또한 복잡하고 쉽지 않은 과정이라는 부분을 확인하였다. 제 4차 산업혁명시대를 살아갈 미래 세대를 위한 과학교육의 궁극적 목표로서 과학의 본성(NOS) 개념의 확장 및 진화적 차원에서의 과학기술공학(NOTSTE) 개념의 정립은 반드시 필요하다고 할 수 있으며 이을 위하여 앞으로 지속적인 추가 연구가 수행되어야 함을 강조하고 싶다.
  • English
  • This research project was to explore the nature of science, technology, and engineering(NOSTE) in order to integrate the concepts of the NOSTE into the nature of science(NOS) as a key component of scientific literacy, which is the eventual goals of science education. For doing this, the extensive literature review regarding to the NOE and NOT and investigation for the teachers and students’ concepts about the NOS as well as NOT were conducted in some different research design for the past 2 years.
    For the first round of year, a variety of literature was reviewed to investigate the concepts of technology and engineering as a first step of project. The results of literature review were presented the four domains of NOE, which are 1. Engineering as Knowledge, 2. Engineering as system, 3. Engineering as an applied object, and 4. Engineering as a social application. Also, the six domains of the NOT that were deduced from the literature review are 1. Technology as Artifacts, 2. Technology as Knowledge, 3. Technology as a Human Practice, 4. Technology as System, 5. The Role of Technology in Society, and 6. History of Technology. Another research conducted for the first year of project was to explore the understanding of the Nature of Science(NOS) for five science teachers while they participated in the biology lab activities using the strategy of Science Writing Heuristic (SWH). The findings are science teachers presented greatly their understandings about the nature of scientific inquiry and scientific thinking while they hardly presented the understandings about the nature of interaction among science, technology and society.
    For the second round of year of the project, the study was conducted to investigate the 30 experts’ concepts of NOT based on the six domains of NOT that were presented from the first round of project year. The findings are that the experts’ ideas of NOT emphasized on the NOT 3. Technology as a human practice with approximately 43.5% frequencies of their understandings among the six domains of the NOT. And the experts presented their ideas about the NOT in the domain of 4. Technology as system as well as the NOT 5. The role of Technology in Society with reasonable attentions.
    Meanwhile, another research in the second year of project was conducted to explore the conceptions of the Nature of Technology (NOT) of the technical high school students after implementing the history of science and technology course in the classrooms. The results of the study was followed. First, the technical high school students posses a variety of views of the NOT reasonably and in particular, they have a good understanding for the domains of 2. technology as an innovative change and 5. history of technology. Second, overall participating in the course of history of science and technology was effective in understanding the NOT for the technical high school students based on the results of t-test statistic analysis for the survey(<0.05). Third, there is no significant gender differences in the understanding of the NOT among technical high school students(<0.05) but there is significant different among the types of majors of students for the NOT(<0.05).
    As such, the research project was quite successful to explore the ideas of the NOE and NOT in order to integrate the findings into the NOS for expanding of the NOS concepts as the NOSTE. However, as the ideas of NOS is complex and abstract as an epistemology of philosophy of science, the concepts of NOT and NOE are also complicated and it was very time consuming for developing the ideas of NOT and NOE. Therefore, more future research in this area should be conducted in a vareity of approaches to come up with the consensus views of the NOSTE as a expanding of NOS concepts, which is the eventual goals of science education for the future generations.
Research result report
  • Abstract
  • 본 연구는 오늘날의 ‘통합교육’이라는 변화된 패러다임 안에서 과학교육의 궁극적 교육목표인 과학적 소양 함양의 핵심 요소인 과학의 본성(Nature of Science:NOS)에 공학(Engineering) 및 과학기술(Technology)의 개념적 통합을 위하여 공학의 본성(Nature of Engineering: NOE) 및 과학기술의 본성(Nature of Technology: NOT)을 탐색하고자 하는 연구이다. 이를 위하여 2차년에 걸친 연구 기간 동안 문헌연구를 통한 공학의 본성(NOE)과 기술의 본성(NOT)에 대한 개념 정리 및 교사, 학생, 그리고 전문가들의 과학의 본성(NOS)와 기술의 본성(NOT)에 대한 인식 조사를 수행하였다. 구체적으로 1차 년도에는 국내외의 다양한 문헌 연구를 통하여 공학 및 기술의 본성에 대한 개념 연구를 수행하였다. 문헌 분석으로 도출된 공학 및 기술에 대한 개념을 정리하여 공학의 본성(NOE)에 대하여 4가지 개념 영역: 지식적 공학, 시스템적 공학, 응용물인 공학, 그리고 사회적 적용의 공학으로 제시하고, 기술의 본성(NOT)에 관하여는 6가지 개념 영역: 인공물로서의 기술, 지식으로서의 기술, 인간 실행으로서의 기술, 시스템으로서의 기술, 사회속의 기술의 역할, 그리고 기술의 역사로 제시하였다. 또한 공학 및 기술의 본성(NOTE)에 대한 문헌 연구와 함께 교사들의 과학 탐구 활동의 수행과정에서 나타나는 과학의 본성(NOS)에 대한 인식 조사를 수행하여, 교사들의 탐구 활동 과정에서 4가지 영역의 과학의 본성(NOS): 과학의 지식적 본성, 과학의 탐구적 본성, 과학의 사고적 본성, 그리고 과학의 STS적 본성 중에서 과학의 탐구적 본성이 가장 많이 인식되는 것으로 관찰되었다. 2차 년도에는 1차 년도에서 제안한 기술의 본성(NOT) 6가지 영역을 중심으로 과학, 공학, 과학기술, 과학교육, 교육공학 계열 전문가 30명들을 대상으로 기술에 대한 그들의 개념을 탐구하여 분석하는 연구를 수행하였다. 분석 결과 연구 대상 전문가들은 6가지 기술의 본성(NOT) 영역 중에서 ‘인간 실행으로서의 기술’ 영역을 가장 많이 인식하고 있는 것으로 분석되었고 그 다음으로 ‘시스템으로서의 기술’ 및 ‘사회속의 기술의 역할’에 대한 인식을 그 다음으로 하고 있는 것으로 관찰되었다. 또한 학생들의 기술의 본성(NOT)에 대한 인식을 조사하기 위하여 특성화고 학생 약 290명을 대상으로 과학기술사 수업을 개발하고 적용하여 학생들이 수업을 통하여 이해하는 기술의 본성(NOT)을 조사한 결과 Liou(2015)의 기술의 본성(NOT) 6가지 영역 전반에 걸쳐 기술의 본성에 대한 인식 변화가 나타난 것으로 분석되었다. 이와 같이 지난 2년 동안의 본 연구에서는 본 연구의 궁극적인 목표인 과학공학기술의 본성(NOSTE)의 정립을 위하여 공학 및 기술의 본성(NOTE) 개념의 통합을 시도하기 위하여 기초 연구 단계로서의 다양한 연구를 수행하여 소정의 수준의 성과를 얻을 수 있었다. 그러나 과학의 본성(NOS) 개념이 추상적이고 복잡한 과학철학의 인식론적인 개념인 것처럼 기술의 본성(NOT) 및 공학의 본성(NOE) 개념 정리 또한 복잡하고 쉽지 않은 과정이라는 부분을 확인하였다. 제 4차 산업혁명시대를 살아갈 미래 세대를 위한 과학교육의 궁극적 목표로서 과학의 본성(NOS) 개념의 확장 및 진화적 차원에서의 과학기술공학(NOTSTE) 개념의 정립은 반드시 필요하다고 할 수 있으며 이을 위하여 앞으로 지속적인 추가 연구가 수행되어야 함을 강조하고 싶다.
  • Research result and Utilization method
  • 과학의 본성(NOS)의 진화적 및 확장적 개념으로서 과학기술공학(NOSTE)의 본성에 대한 개념 정립 및 이론적 배경 제시를 위하여 수행된 2년간 수행된 본 연구의 결과는 다음과 같다.
    먼저 1년차 연구의 첫 번째 단계로 수행된 과학의 본성(NOS)의 통합적 시도를 위하여 공학의 본성(NOE)와 기술의 본성(NOT)의 개념에 대한 정리를 위한 문헌 연구 결과는 다음과 같다. 공학의 본성(NOE)의 4가지 영역은 지식적 공학, 시스템적 공학, 응용물인 공학, 그리고 사회적 적용의 공학 영역이었으며, 6가지 영역의 기술의 본성(NOT) 영역은 1. 인공물로서의 기술(Technology as artifacts), 2. 지식으로서의 기술(Technology as knowledge), 3. 실행으로서의 기술(Technology as practice), 4. 시스템으로서의 기술(Technology as system), 5. 사회적 역할의 기술(The role of technology in society), 6. 기술의 역사(History of technology) 영역이다.
    또 따른 연구 주제인 과학교사들의 탐구 활동에서 나타나는 과학의 본성(NOS)에 대한 인식 조사로 4가지 영역의 과학의 본성 빈도수 분포 결과는 교사들이 인식하는 탐구 활동 중의 과학의 본성은 과학의 탐구적 본성이 가장 많았으며(45.17%), 그 다음으로는 지식의 본성(23.94%)과 사고적 본성(22.78%)이 비슷한 빈도로 관찰되었고, STS적인 과학의 본성이 가장 적은 비율(8.11%)로 나타났다.
    2년차 연구로 수행된 기술의 본성(NOT) 6가지 개념 틀을 중심으로 조사한 전문가들의 기술의 본성(NOT) 인식 조사 결과는 다음과 같다. 전문가들이 인식하는 기술에 대한 개념은 기술의 본성(NOT) 6개 영역 중에서 NOT 3. 인간 실행으로서의 기술(Technology as a human practice)에 대한 개념을 30회 빈도로 표현하면서 가장 많은 인식의 분포(43.5%)를 나타냈으며, 다음으로 NOT 4. 시스템으로서의 기술(Technology as system)에 대한 빈도가 19회(27.5%), NOT 5. 사회속의 기술의 역할(The role of technology in society)에 대한 빈도가 13회(18.4%)를 나타내면서 전체의 약 90%(89.4%)의 개념 분포를 보여주었다.
    한편 학생들의 기술의 본성(NOT) 인식 조사를 위한 과학기술사 프로그램 개발 및 적용을 통한 특성화고 학생들의 기술의 본성(NOT) 인식 조사 결과는 학생들은 과학기술사 수업을 통하여 Liou(2015)의 6개 영역의 기술의 본성 영역 전반에 걸쳐 인식의 변화를 갖었으며, 특히 ‘과학기반 형태로서의 기술’에 대한 이해에 효과적이었다는 것이 발견되었다.
    본 연구 결과의 활용 방안으로는 첫째, 본 연구에서 수행된 연구 결과가 우리 과학교육의 궁극적 목표인 과학적 소양의 핵심 요소인 과학의 본성(NOS)에 대한 통합적이고 진화적인 차원의 개념으로서의 과학기술공학의 본성(NOSTE)에 대한 이론적 배경을 제안할 수 있다는 것이다. 둘째는 본 연구에서 제시된 공학의 본성(NOE) 4가지 영역과 기술의 본성(NOT) 6가지 개념 영역은 과학교육의 과학기술공학의 본성(NOSTE)에 대한 이론적 정립을 위한 과정에서 필요한 학생들과 교사들의 공학의 본성(NOE) 또는 기술의 본성(NOT)에 대한 개념 연구의 도구로 활용될 수 있다고 본다. 셋째, 이를 통하여 현재 우리 학생들이나 교사들의 공학 및 기술의 본성에 대한 인식조사를 수행하고 앞으로 요구되는 과학적 소양 함양을 위한 과학교육과정의 개발의근거로 활용할 수 있다. 마지막으로 궁극적으로 과학기술 시대에서 요구되는 과학기술공학의 본성(NOSTE)의 개념 정립에 본 연구의 결과가 기초 자료로 활용될 수 있기를 기대한다. 그러나 그 개념적 광범위함과 추상적인 과학철학의 분야로서의 과학기술공학의 본성(NOSTE)의 정립을 위해서는 관련 분야의 지속적이고 다양한 추가 연구 수행이 필수적이라고 말할 수 있다.
  • Index terms
  • 과학의 본성(NOS), 기술의 본성(NOT), 공학의 본성(NOE), 과학기술의 본성(NOST), 과학기술공학의 본성(NOSTE), 과학글쓰기(SWH), 과학교사들의 과학의 본성 인식, 과학탐구와 과학의 본성, 전문가들의 기술의 본성(NOT) 인식, 과학기술사 수업, 과학 프로그램 개발, 학생들의 기술의 본성(NOT) 인식
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