본 연구에서는 문제중심학습(Problem Based Learning)을 과학 수업에 적용하기 위한 지도전략과 '문제상황'을 설계하고 이를 적용한 후 학습자의 학습과정과 문제중심학습에 대한 인식을 밝히고자 하였다. 본 연구에서 적용한 문제중심학습의 단계는 문제상황 제시-문제 만나기-알고 있는 것과 알아야 할 것에 대한 확인(Know/Need to Know)-문제의 진술-정보의 수집과 공유-가능한 문제해결책 형성-최적 문제해결책 결정-문제해결책 발표이고, 소집단 토론 전략과 학습자 주도적 문제해결 전략 등의 단계별 지도전략을 설계하였다. '온실효과를 줄이기 위한 미래의 에너지로 무엇이 좋을까?'라는 문제상황으로, 과학고등학교 2학년 지구과학 수업시간에 문제중심학습을 실시하였고, 학습과정과 문제중심학습에 대한 인식을 밝혔다. 연구결과, 문제의 진술 단계에서는 초기에는 광범위한 문제 진술이 많았으나, 토론을 거듭할수록 문제해결책을 찾기 용이한 좁은 범위의 문제 진술로 정교화되었다. 그리고 K/NK단계에서 알고 있는 것과 알아야할 것에 대하여 명료하게 진술하는 활동이 해결책을 찾는 과정에서 학습자에게 가장 도움이 되는 활동으로 분석되었다. 소감문 분석결과 학습자들은 문제상황에서 문제를 찾아내는 과정을 가장 어려워하면서도 또한 흥미있는 활동으로 인식하는 것으로 나타났다. 이러한 연구 결과로부터, 내실있는 문제중심학습의 적용을 위하여, 다각도의 문제인식이 가능한 간학문적이고 현실적인 문제 상황의 개발이 우선되어야함을 알 수 있다.
본 연구에서는 현행 제7차 교육과정의 중학교 과학교과에서 제시된 대기압 개념을 분석하여 무게의 측면으로 대기압을 설명하는 교과서를 이용한 수업(수업방안 A)과 기체 분자운동과 무게의 양쪽 측면에서 설명하는 교과서를 이용한 수업(수업방안 B)의 두 가지 수업방안을 선정한 후 수업방안이 중학생들의 대기압 개념변화에 미치는 영향에 대하여 알아보았다. 이를 위하여 중학교 3학년 4개 학급을 대상으로 2개 학급씩 나누어 각각 수업을 실시하였다. 이 때 수업 전-후에 나타나는 학업 성취도와 대기압의 개념변화를 조사해본 결과는 다음과 같다. 첫째, 학업 성취도에 미치는 효과는 '수업방안 B'가 '수업방안 A'에 비해서 효과가 있는 것으로 나타났다. 둘째, 개념변화에 미치는 효과는 개념 검사의 사후 점수를 각 하위척도별로 효과를 검증한 결과, 개념의 요소 4개 중 3개의 요소인 '대기압이 작용하는 원리'와·대기압이 작용하는 방향과 이유', '지표면의 온도 상승에 따른 기압 변화와 그 이유'에서는 개념 변화에 유의미한 향상이 있는 것으로 나타났으나 '고도에 따른 대기압의 분포와 그 이유'에서는 개념 변화에 있어 유사한 것으로 나타났다. 셋째, 대기압 개념의 올바른 수업방안으로는 대기압을 기체 분자 운동론의 입장에서 정의하고 높이에 따른 대기업의 크기 분포는 공기의 무게로 정의한 것과 결과가 같게 나타남을 강조할 필요가 있다.
본 연구에서는 제7차 교육과정에 의해 편찬된 21종의 과학 교과서와 지도서에 나타난 섭입경계에서의 마그마 형성 관련 내용에 대한 본문 진술과 제시된 그림들을 분석하여 문제점을 지적하고 그 개선방안을 모색하였다. 분석 결과 교과서간 마그마의 정의에 일관성이 없었으며, 대부분의 교과서에서 마그마의 생성기원에 관한 과학적 개념 진술이 정확하지 않거나 기재되지 않았다. 또한 교과서에 제시된 그림들은 본문 내용과 일치하지 않았으며, 판구조론과 섭입경계에서의 화성활동에 대한 학생들의 과학적 개념형성에 부족하고 잘못된 내용을 포함하고 있다. 이들은 주로 마그마의 생성기작(형성과정), 기원물질, 생성위치와 관련된 것들로서, 본 연구에서는 최근에 발표된 연구결과들을 바탕으로 섭입경계에서 분출되는 대부분의 중성마그마가 쐐기맨틀의 부분용융에 의해 형성된다는 사실을 종합적으로 이해할 수 있는 적절한 개념도를 제시하였다.
이 연구는 최근에 사회적 이슈가 되고 있는 교육방송의 과학 교육적 효율성과 목적 타당성을 알아보기 위한 것이다. 본 연구에서는 과학교육의 목적이 과학 지식의 습득뿐만 아니라 과학에 대한 상위인지의 향상에 있다고 보고 교육방송이 학습자의 과학에 관한 상위인지를 고차원화할 수 있는지를 2002년, 2003년에 걸쳐 학교의 행정적 차원에서 EBS교육방송을 1, 2학년 수업에 활용했던 ㅂ 고등학교를 통해 고찰하였다. 더 고등학교에서는 자료형 방송 활용 수업모형과 학습자 중심의 모형을 주로 활용하였으며, 따라서 학습자들은 수업을 통해 과학적 지식만을 습득할 뿐 상위인지를 고무시킬 수 있는 자극을 받지 못한다는 결과를 도출하였다. 교육방송이 과학교육에 효율적이고 타당하게 활용되기 위해서는 상위인지에 해당하는 상위지식, 경험. 모니터링이 적극적으로 수반되어야 한다. 이를 위해서 과학의 학습을 위한 교육방송에 매개되어야 하는 것은 첫째, 학습자들이 상위지식을 적극적으로 활성화할 수 있도록 교사가 자극하거나 관련 자료를 간헐적으로 상기시키는 조정이다. 둘째, 학습자들이 학습과정에서 자신의 개별 체험을 발동시킬 수 있도록 학습 내용을 유추할 수 있는 관련 실험을 실시해야 한다. 셋째, 학습자들이 자신의 학습을 모니터링할 수 있도록 교사는 적절한 질의를 제시하거나 피드백하고 학습자들의 대화의 장도 마련해야 한다.
본 연구의 목적은 '날씨와 기후' 단원에 대한 수업 후, 수업방법(설명식 수업과 발견식 수업)과 학습자의 인지양식에 따른 학업파지 효과를 조사하는 것이다. 연구대상은 광주에 있는 남자고등학교의 1학년 185명과 남여공학고등학교의 1학년 189명을 대상으로 하였다. 연구대상 학생들 중 남자고등학교의 92명과 남여공학고등학교의 95명을 설명식수업집단으로, 그리고 남자고등학교의 93명과 남여공학고등학교의 94명을 발견식 수업집단으로 선정하였다. 모든 학생들은 그들의 인지양식에 따라 장 독립적 학습자, 중간적 학습자, 장 의존적 학습자로 분류되었다. 연구 결과는 다음과 같이 요약할 수 있다. 첫째, 지구과학 학습내용의 수업 3주일 후 학업파지검사에서 발견식 수업방법이 설명식 수업방법에 비해 이해와 적용영역에서 더 효과적인 것으로 나타났다. 그러나 지식영역에 있어서는 유의미한 차이가 없었다. 둘째, 학업파지검사에서 장 독립적 인지양식의 학습자들이 장 의존적 인지양식의 학습자들에 비해 이해와 적용영역에서 더 효과적인 것으로 나타났다. 셋째, 학업파지검사에서 수업방법과 학습자의 인지양식 간의 상호연관성에 대한 유의미한 차이는 없었다.
연구지역의 차노카이트는 일반 화강암질암에 비해 암색을 띠고 사방휘석과 석류석을 함유하는 석영장석질암이다. 일부 지역에서 엽리가 발달하나 대체로 미약한 편이며 산상의 특징, 구성광물의 종류와 암석의 변형 정도 등에 의해 암상의 변화를 보인다. 주 구성광물은 석영, 사장석, K-장석, 사방휘석이며, 흑운모, 석류석, 앤쏘필라이트 등을 부분적으로 포함한다. 암석화힉적 분석 결과, SiO2의 함량이 61∼65%에 해당되었으며, 주위의 규장질 화성암 조성의 편마암류들과 연속적인 변화 경향성을 보인다. 주성분 산화물들의 변화 경향을 살펴본 결과, 각섬석 편마암, 회장질암을 제외한 주위의 편마암류들과 거의 동일한 체계성을 보였다. 차노카이트의 변성조건을 고찰하기 위하여 사방휘석-석류석 지온계와 사장석-석류석 지압계를 적용해 본 결과 석류석의 중심부의 경우 761˚C내외의 온도와 약 7 kbar의 압력 조건, 주변부의 경우 653˚C내외의 온도와 약 6.4 kbar의 압력조건을 지시하였다. 이는 차노카이트가 초기의 고변성작용을 받은 후 보다 후기의 저 변성작용에 의해 재평형이 이루졌음을 암시한다.
본 연구에서는 대기 중 황성분을 채취하는데 가장 널리 활용되는 방법 중의 하나인 테들러 백 방식의 채취와 관련된 오차요인을 여러 가지 관점에서 검정하고자 하였다. 이를 위해, 표준시료를 백과 백간에 이동시켜 주므로서, 백의 벽면을 통해 초래될 수 있는 성분별 손실율을 비교하였다. 상대습도 0 %, 실온 조건에서 실험한 결과, 황화수소와 멀캡턴과 같은 성분들은 백과의 접촉이 일어나면서, 20 %에 가까운 손실율이 확인되었다. 반면, 상대적으로 이들에 비해 반응성이 높지 않은 DMS, DMDS와 같은 성분들도 10 %내외의 손실율이 확인되었다. 이들 성분의 정확한 정량을 위해서는 테들러 백의 흡착손실 등에 대한 특성을 정확하게 파악하는 것이 중요하다. 특히, 습도나 온도와 같은 환경조건의 변화에 대한 고려도 동시에 수반되어야 할 것이란 점을 확인할 수 있었다.
지반의 횡파 속도 단면은 주로 다운흘 탄성파 탐사에 의존해 왔으나 최근에 MASW와 같은 표면파 탐사방법과 SCPT와 같은 탄성파 콘 관입시험법 등이 개발되어 사용되고 있다. 본 연구에서는 비고결 퇴적물에서 다운홀 탄성파 탐사, MASW, SCPT 등을 사용하여 횡파 속도 단면을 구하고 이들을 시추조사 결과와 비교하였다. 그 결과 퇴적물상의변화와 횡파 속도 변화는 밀접한 관계가 있음을 알 수 있었으며, 세 가지 횡파 속도 단면 중 SCPT가 퇴적물상의 변화에 가장 민감하게 반응하는 것을 알 수 있었다. SCPT 결과 퇴적층 내 약 8∼l2m 깊이에 주로 점토질 모래로 구성되어 있는 저속도 층이 있음을 알 수 있었다.
서해 상에서 저기압과 태풍 통과 시 해상상태를 비교 분석을 하였다. 1999년 4월 9일∼12일에 강한 저기압이 화중지방에서 발생하여 서해를 지나 한반도에 영향을 미친 경우의 9905호 태풍 NEIL과 9907호 태풍 OLGA가 서해를 통과하면서 서해 연안에 영향을 미친 사례이다. 봄철 이동성 저기압 발생 시 에는 저기압 중심부의 풍속이 주변 지역에 비해 위상이 빠르고 강하게 나타나며, 이에 수반되어 발생하는 파고는 주변의 지형적 영향으로 다르게 나타날 수 있다. 이에 비해 두 태풍에 의해 발생한 파고는 태풍 Olga가 서해 남부해역에서 북상할 시기에 칠발도 근해상에서 5m이상의 높은 유의파고를 발생한 것 이외에는 저기압 통과 시보다 파고가 낮다. 해일도 태풍보다 저기압 통과 시에 더 크게 나타나는데, 이러한 결과는 강하지만 국지적이고 빠르게 이동하는 태풍보다 종관적이고 느리게 이동하는 기압장에 의해 발생한 파도와 해일이 더 클 수 있음을 보여준다.