이 연구의 목적은 2009 개정 과학과 중학교 교육과정을 효과적으로 실행하기 위해 중학생들의 지구계에 대한 기초적인 인식을 조사하였다. 1219명의 학생들이 설문조사에 참여했으며 학생들의 지구계에 대한 기초적인 이해, 지구계와 관련된 23개의 개념(내용)에 대한 이해 수준과 중요성을 조사하였다. 지구계에 대한 기초적인 이해 결과를 살펴보면 약 67%의 학생들이 지구계에 대한 용어에 대해 잘 모른다고 응답하였다. 지구계의 구성요소 중에서는 대기권과 수권을 가장 잘 인식하고 있었으며, 빙권에 대해서는 지구계의 구성요소로서 낮은 이해 수준을 보였다. 23개 지구계 관련개념(내용)에서는 성별에 따라 통계적으로 유의미한 차이가 나타났으며, ESU#4, 5, 6에 관련된 주요 개념에서 남학생들이 이해 수준과 중요성에 대한 인식 수준이 더 높게 나타났다. 아울러, 학년별로는 23개 중에 10개의 개념에 대한 중요성의 인식 차이를 나타냈다. 교육과정의 실행과 학교 현장을 위한 제언이 논의되었다.

8학년(중학교 2학년)을 대상으로 '지구와 별' 단원의 지구계 수업 모듈을 개발하였다. 그리고 이 수업 모듈 중 태양계 행성을 학습하는 행성 리모델링 활동을 개발하였다. 이 활동의 핵심은 행성에 생명체가 살 수 있도록 행성을 리모델링하는 것이다. 본 연구에서는 쓰기와 그리기로 표현된 학생들의 생각의 시각화와 이를 통해 학생들의 이해를 해석하였다 학생들의 인지구조를 분석하기 위하여 4개로 법주화된 분석틀을 개발하여 적용하였다. 그리고 인지적 내용 특성을 분석하기 위하여 지구계의 구성 요소별 그리고 과학과 기술의 이용별로 분석 요소를 세분화하여 적용하였다. 행성 리모델링 활동을 통해 분석한 학생들의 인지에는 지구 소양과 같은 지구계 수업의 영향이 나타났다.

교육활동에서 교사는 핵심적인 역할을 수행하고 있으며, 교육활동에 대한 교사들의 인식과 지향은 교육의 실천적인 맥락에서 핵심적인 요소로 작동한다. 따라서 과학교사의 지구계 수업에 대한 인식과 지향을 분석하는 것은, 지구계 교육의 목표가 현실에서 어떠한 모습으로 구현될지 가늠할 수 있게끔 한다. 이러한 생각을 바탕으로 이 연구에서는 두 명의 과학교사가 작성한 교수 학습계획안과 심층면담을 통하여 이들이 지구계 교육에 대한 인식을 알아보고, 교사의 지향을 수업에 대한 일반적 관점과 통합의 관점에서 분석하였다. 연구 결과 지구계 교육의 궁극적 겨냥점인 '전지구적 과학소양'에 대한 교사의 충분한 이해가 선행될 때 그 취지가 충분히 반영된 지구계 수업이 실천될 수 있는 것으로 나타났다. 또한 교사가 전 지구적 과학 소양을 함양하기 위해서는 네트워크 통합을 포함한 다양한 통합의 상(像)이 교사에게 구체적으로 제시될 것이 요구되었다. 아울러 현장에서 지구계 수업을 활성화하기 위해서는 지구계 교육 커리큘럼 구성에 대한 제도적인 뒷받침이 필요한 것으로 보인다.

본 연구의 목적은 지구계 교육을 통하여 과학을 공부하는 10학년의 학생들에게 도움이 되고자 하는 것이다. 지구계 교육은 과학 교과 간 구분을 완화하고 조화로운 교수-학습을 이루어감으로써 올바른 자연관과 인간관 육성에 기여할 것이다. 본 연구에서는 지구계 교육 프로그램 중 '화산 폭발과 기후 변화(Volcanic Eruptions and Global Climate Change)'라는 주제를 선정하고 이를 7차 교육 과정의 '과학' 교과에 적합하도록 수정, 보완하여 그 적용가능성을 점검해 보았다. 그 결과 과학에 대한 인식(p=0.003), 과학에 대한 흥미(p〈0.001), 과학적 태도(p〈0.001) 등의 과학에 대한 태도의 변화에 있어서 실험 집단이 통제 집단에 비해 거의 모든 영역에서 긍정적 변화를 보였다. 학업 성취도면에서는 지구계 교육 프로그램을 적용한 실험 집단이 전통적 수업을 진행한 통제 집단보다 높은 학업 성취도를 보였다(p=0.038). 실험 집단의 학생들은 적극적이고 진지한 태도로 수업에 임했으며 자기 주도적으로 학습하였다. 이러한 결과를 토대로 과학 교과에 지구계 교육 프로그램의 적용은 학생들의 과학적 흥미와 호기심 고양 및 과학적 소질과 올바른 자연관 신장에 좋은 영향을 줄 것으로 기대할 수 있다.

통합과학교육으로의 다양한 시도가 이루어짐에 따라, 이 연구에서는 지구계를 중심으로 과학교육을 통합하려는 시도이며 자연을 탐구하는 보다 전체론적인 접근법을 제시하는 지구계 교육 중 그 활동 프로그램의 하나인 '지구 기후게임' 수업 모형을 현장에 적용하여 학생들의 반응을 알아보고자 하였다. 연구의 결과, 교과서 중심의 획일화된 주입식 교수-학습 방법에서 탈피한 학생이 중심이 되는 토의식 협력학습, 역할극 수업모형 등 다양한 수업 모형의 적용을 가능하게 한다. 이 연구에 적용된 ‘지구 기후 게임'은 지구계를 구성하고 있는 기권, 수권, 암권, 생물권의 상호작용에 대한이해를 도모하기에 적합한 주제였다. 지구계 교육에 대한 학생들의 반응은 정의적인 영역에서 긍정적인 변화를 보였고, 지구계 교육 활동 프로그램은 전통적인 수업 방법보다 학생들의 과학에 대해 긍정적인 태도 변화를 보여주었으며, 장기적으로 ESE 활동 프로그램은 과학적 태도 형성에 좋은 영향을 줄 것이라고 생각한다. ESE 활동 프로그램의 적용은 단원에 따라 부분적으로 선택하여 적용되는 것이 바람직하며, 이러한 교수-학습 방법은 과학을 생활에 응용하는데 매우효과가 있을 것으로 기대된다.

본 연구는 지구계 교육을 고찰하고, 내용을 분석한 후, 우리 나라에서 지구계 교육의 적용 가능성을 알아보는 데 그 목적이 있다. 먼저 지구계 교육을 고찰하여 교육적 의의를 알아보았다. 지구계 교육의 현장적용 가능성을 알아보기 위해 우리 나라 현행 중학교 교과서 2종과 지구계 교육의 활동 프로그램과 내용을 비교 · 분석하고, 지구계 교육의 목표, 내용 구성, 수업 전략 등에 관한 교사 설문을 실시하였다. 중학교 1학년 2학급 96명에게 지구계 교육의 활동프로그램을 투입한 후 면담을 실시하여 그 결과를 분석하였다. 본 연구의 결과는 다음과 같다. 1. 지구계 교육은 지구적 소양의 향상에 기여하며, 지구계를 중심으로 과학 과목을 간학문적으로 통합하여, 학생들이 자연을 통합적으로 탐구할 수 있도록 돕는다. 2. 현행 우리 나라 교과서의 내용에서 지구계나 하위계와 같은 관점은 나타나지 않지만, 하위계 간의 상호 작용과 그로 인한 변화에 대해 설명하고 있다. 3. 교사 설문 결과 지구계 교육의 시스템적 접근(system approach)이나 내용 구성, 수업 전략 등에서 긍정적인 반응을 나타내고 있다. 4. 학생 면담결과 지구계를 구성하는 하위계와 각 하위계 간의 상호 작용에 대해 잘 인식하고 있는 것으로 나타나 지구계 교육의 적용이 가능할 것으로 판단된다. 따라서 지구계 교육은 지구와 과학에 대한 새로운 인식을 심어 주는 효과적인 수업으로서, 나아가 통합 과학교육 과정을 구성하기 위한 새로운 방안으로서 우리 나라에 적용될 수 있을 것으로 판단된다.