이 연구의 목적은 예비교사들의 달과 행성 운동의 문제 해결 과정에 대한 연구를 통하여 문제 해결 실패 요인을 파악하고 달과 행성의 운동에 대한 효과적 교수전략을 탐색하는 것을 목적으로 한다. 연구 대상은 초등 예비 교사 40명과 중등 예비 교사 20명이었으며 이들은 지구과학의 천문 분야를 한 학기 수강하였다. 검사도구는 지필 검사와 면담이었다. 연구 결과 예비교사들의 문제 해결 정도는 낮았다. 초등 예비교사들의 문제 해결 정도는 중등 과학 예비교사에 비하여 더 낮았다. 문제 해결 실패 요인을 요약하면 다음과 같다. (1) 선행 지식의 부족 (2) 해결 원리에 의한 문제표상 실패 (3) 배운 지식의 다른 상황(행성)에의 일반화 실패 (4) 일상과 문제 해결 상황의 관점에 대한 변별 부족 (5) 인과적 이해 대신 사실적 지식 암기 학습. 이상의 달과 행성의 운동 문제 해결 실패 요인은 일반적 문제 해결 실패자가 가진 특징과 달과 행성의 운동 과제가 갖는 특징의 결합이라고 해석할 수 있다. 이 연구 결과를 바탕으로 달과 행성의 운동 과제의 특징을 고려하여 문제 해결 능력을 높이기 위한 몇 가지 교수 방안이 제시되었다.
본 연구에서는 간학문적 통합 방식의 주제중심 통합과학 단원을 개발하고 중학교 과학 수업에 적용하여 그 효과를 분석하였다. 관련 선행연구와 교과서 분석을 통하여 ‘상호작용’과 ‘안정성’의 두 가지 통합주제를 선정한 후 과학 네 영역을 포괄하여 주제와 관련된 주개념과 하위개념을 추출하고 해당 학습내용을 통합적으로 구성하였다. 통합주제가 상호작용인 경우 추출된 과학 각 영역별 주개념과 이와 관련되는 하위개념들이 높은 연계성을 가지도록 구성되었으나 통합주제가 안정성인 경우 주개념과 하위개념들을 서로 관련짓는데 어려움이 많았다. 즉 안정성이라는 통합주제는 상호작용이라는 통합주제보다 교과내용을 관통하는 연계성을 마련하기가 어려웠다. 개발된 주제중심 통합과학 단원을 실험집단인 중학교 3학년 2개 학급을 대상으로 운영하고, 전통적인 분과형 수업을 실시한 통제집단과 비교한 결과는 다음과 같다. 첫째, 주제중심 통합과학 수업과 전통적인 분과형 과학수업이 과학 성취도에 미치는 효과를 검증한 결과, 통합과학 수업이 분과형 과학수업에 비해 중학생들의 과학 성취도에 긍정적인 효과를 미친 것으로 나타났다. 둘째, 주제중심 통합과학 수업이 과학에 대한 태도에 미치는 효과를 검증한 결과, 과학수업의 즐거움 범주에서 통합과학 수업의 효과가 나타났으나 과학적 탐구에 대한 태도 범주와 과학적 태도의 적용 범주에서는 효과가 나타나지 않았다. 셋째, 주제중심 통합과학 수업에 대한 인식 조사 결과 전체적으로 긍정적인 것으로 나타났다. 하위 범주별로는 통합과학 수업시 학생의 참여 정도와 통합과학 수업에 대한 학습자의 흥미, 동기유발이 높게 평가되었으며, 학습자들이 통합과학 학습을 하는데 아직 어려움을 겪는 것으로 밝혀졌다.
본 정성적 연구는 협동학습에 대한 현직 과학교사들의 인식과 교실 현장에서 협동학습의 실천에 따른 장애요소들을 조사하였다. 구성주의 인식론을 배경으로 하고 있는 협동학습은 내용의 단순암기와 경쟁을 통한 학업성취를 조장하는 현재의 교육체계에 대한 하나의 대안적 틀로서 제시되었다. 2001년 여름 1급 정교사 자격연수에 등록한 18명의 현직교사들과의 심층 인터뷰를 통하여 수집한 면접자료는 ‘협동학습에 대한 교사들의 정의, 교실에서의 협동학습의 실천과 관련된 이슈들, 교사 및 학생들의 협동학습에 대한 반응’ 등의 세 가지 측면에서 분류, 분석되었다. 이 영역들은 다시 10개의 주제들로 다시 세분되었다: 교사들이 느낀 협동학습의 의미, 학습에서 대화의 중요성, 협동학습이(부)적절한 상황, 협동학습 수업의 마무리 방법들, 협동학습시의 조편성 방법, 협동학습의 실행에 있어서의 장애요소들, 협동학습에 대한 학생들의 반응, 교사들이 밝힌 학습중심 교수/학습 방법 선택(또는 거부)의 이유, 협동학습법을 선호하는 교사들의 특성, 교사들이 현장에서 협동학습을 거부하는 이유. 각 주제별로 교사들의 반응을 상술하고 토의를 제시하였다. 보다 많은 교실에서의 협동학습의 개발과 실행을 위해서는 (1) 교사들의 인식 전환의 필요성, (2)교사 재교육 기회의 제공, (3) 학생들의 새로운 역할에 대한 적응, (4) 교육과정 및 학습자료 측면의 지원 및 (5) 행정적, 시설적지원 등이 필요함을 주장하는 바이다. 한편, 협동학습이 모든 수업상황이나 교수/학습적 문제들에 있어서 만병통치약이 아니라는 것을 기억해야 한다. 협동학습은 단지 하나의 수업방법 또는 도구로서 가르치고자 하는 특정한 교수목표를 위해 유용하며, 특히 다양한 학습능력을 가진 학생들이 함께 섞여있는 교실에 적절한 방법이다. 후속 연구과제도 제안되었다.
한반도 서해 중부지역의 대륙붕과 연안의 경계인 근·외해의 퇴적환경과 퇴적작용을 연구하기 위하여 1996년 부터 1999년 사이에 연속적으로 84개의 표층퇴적물을 채취하여 분석하였다. 연구지역 표층퇴적물은 역질 사(gravelly Sand), 사(Sand), 실트질 사(silty Sand) 그리고 사질 실트(sandy Silt)의 퇴적상을 보이고 있다. 조직변수는 표준입도 -0.39∼7.82φ, 분급도 0.36∼4.68φ, 왜도 -0.38∼0.86, 첨도 -1.56∼3.43로서 다양한 분포를 보이며 중앙지역의 조립하고 분급도가 좋은 사질 퇴적물을 중심으로 연안, 북과 남쪽으로 갈수록 세립해지고 분급도가 나빠지는 경향을 나타내며, 조석우세환경을 나타내는 양의 왜도를 나타내고 있다. 퇴적기작은 3가지(밑짐이동, 점이부유, 지속적 부유) 양상에 의하여 3지역으로 구분된다. 파랑, 조류의 영향으로 밑짐이동(mode A)으로 운반, 재분포된 북부지역, 상대적으로 지속적 부유(mode C)에 의한 이동, 운반, 퇴적된 남부지역 그리고 3가지 양상이 복합(mode B)되어 나타나는 중앙지역으로 구분된다. 따라서, 연구지역인 근·외해지역 퇴적환경은 강의 공급, 잔류퇴적물 그리고 수리학적 작용에 의해서 중앙, 남, 북부 지역으로 구별된다. 결론적으로 서해 중부 근·외해지역은 복잡한 수리학적 작용에 의한 다양한 퇴적기작으로 재배치된 연안의 육성기원퇴적물과 대륙붕의 잔류퇴적물이 특징적이며, 이런 퇴적작용으로 인해 연안에서 대륙붕으로 연결시켜주는 전이지역으로서의 퇴적환경을 보여주고 있다.
하부 성층권 온도의 추세에 대한 위성관측과 모델 결과들의 상대적인 정확성을 평가하기 위하여 두 종류의 위성관측 MSU 채널 4(57.95GHz) 밝기온도 자료들과 1981∼1993년 기간의 두 종류의 대순환 모델(ECMWF and GEOS) 재분석 자료들을 시계열 회귀분석으로 상호 비교하였다. 1980∼1999년 기간의 위성자료는 이 연구에서 유도된 직하점 MSU4와 여러 주사각에서 유도된 SC4(Spencer and Christy, 1993)이다. 위 기간에 전지구에 대한 MSU 하부 성층권 온도는 화산폭발과 관련된 냉각화 경향(-0.35K/decade)을 보였으며, 이러한 경향은 육지보다 해양에서 1.2배 컸다. 자료들의 공통 기간(1981∼1993년)에 대한 하부 성층권 온도의 아노말리는 두 종류 관측자료와 GEOS에서 전지구적으로 냉각화 경향(-0.14∼-0.42K/decade)을 보였으나, ECMWF는 북반구를 제외하고 온난화(0.06K/decade)를 보였다. 온도 연주기는 SC4를 제외하고 다른 세 종류 자료에서 유사한 위상과 함께 현저하였다. 온도 추세에 대한 95%신뢰도 조사에서 MSU 채널 4의 하부 성층권 온도에 대한 신뢰도가 채널 2(53.74GHz)의 중간 대류권 온도보다 더 낮았다. 또한 두 기층 사이의 온도 추세 감율이 북반구 육지에서 가장 컸다. MSU4에 대한 SC4 및 모델 재분석 결과들의 상관은 전지구의 경우에 SC4(r=0.96)에서 가장 높았고, ECMWF(r=0.61)에서 가장 낮았다. 한반도의 경우에는 GEOS에서 가장 높았고(r=0.88), ECMWF에서 가장 낮았다(r=0.73). MSU4에 대한 SC4, ECMWF의 상관은 아열대 제트류가 위치하는 30˚ 위도대에서 낮았으나(r〈0.6) 그 외의 지역에서는 대체로 높았다(r〉0.6). 한반도 부근에서 하부 성층권 온도의 냉각화 경향은 모든 자료에서 공통적으로 나타났다. 이러한 추세는 SC4(-0.82K/decade)에서 가장 컸으며, MSU4(-0.38K/decade), GEOS(-0.28K/decade), ECMWF(-0.07K/decade) 순으로 나타났다.
대류권과 성층권의 대기대순환에 관한 연구는 전지구 규모의 기후변동에 대한 인간활동의 영향을 이해하는 데에 있어서 매우 중요하다. 최근, 상부대류권과 성층권의 대기대순환에 있어서의 일년주기의 존재가 많은 연구에 의하여 보고되어졌다. 이 연구에서는 10년간(1985년 12월∼1995년 11월)의 자료에 대하여, 변형오일러평균방정식계의 운동방정식과 연속방정식을 이용하여 잔차평균자오면순환을 구하고, 그 순환과 100hPa면을 가로지르는 질량 플럭스들의 장기변동을 조사한다. 그 장기변동을 정량적으로 파악하기 위하여 중회귀통계모델을 사용한다. 특히, 이 연구에서는 이상기상과 전지구 규모의 기후변동의 원인으로서 알려진 엘니뇨현상과 관련한 대류권과 성층권의 평균자오면순환에 초점을 맞춘다. 연구의 결과는, 전지구 규모의 대류권-성층권 평균자오면순환은 엘니뇨현상과 준2년주기진동의 동풍 위상 동안에 강화되어지고, 라니냐현상과 준2년주기진동의 서풍 위상 동안에 약화되어진다는 사실을 보인다. 그리고, 1991년 6월에 있었던 피나투보 화산 폭발의 신호가 얻어진다. 그 화산 폭발 때문에 전지구 규모의 대류권-성층권 평균자오면순환은 급격히 강화되어진다.
과학교사들은 과학에 대하여, 학습자의 학습방법에 대하여, 과학을 가르치기 위한 효과적인 교수방법에 대하여 알아야 할 뿐만 아니라, 그들이 취하고 있는 교수방법이 배경하고 있는 이론적 근거(rationale)를 이해해야만 한다. 이러한 이유로 본 글에서는 전통적 교수/학습관에 대한 대안으로 제시되고 있는 구성주의 학습관, 나아가 다양한 형태의 구성주의의 유래를 논의하였다. 과학교육에서 구성주의는 철학적 구성주의, 구성주의 연구 패러다임, 사회학적 구성주의 및 교육학적 구성주의 등 여러 가지 의미로 광범위한 상황들에서 사용되고 있다. 이 가운데 교육학적(또는 심리학적) 구성주의는 각 형태가 취하고 있는 존재론적, 인식론적 신념에 따라 다시 개인적 구성주의, 급진적 구성주의 및 사회적 구성주의의 세 가지 유형으로 나누어진다. 나아가, 각 교육학적 구성주의는 각각이 취하고 있는 존재론 및 인식론적 관점에 바탕하고 다른 교수/학습관을 지지하고 있다. 이에 본고에서는 각각의 교육학적 구성주의가 채택하고 있는 존재론적, 인식론적, 과학교수/학습적 관점을 논의한다. 끝으로 구성주의 교수/학습관에 대한 두 가지의 주된 비판에 대하여 살펴보고, 각 형태의 교육학적 구성주의가 취하고 있는 연구방법에 대한 시사점도 간단히 제시한다.