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.

나주-영암 인근인 영산강 하류 부근의 3개소에서 채취된 시추퇴적물의 수직적인 퇴적환경과 지구화학적 특성의 변화를 알아 보기 위하여 이들 시료를 대상으로 퇴적물의 입도 분포와 금속원소의 함량에 대한 분석을 실시하였다. 시추퇴적물의 심도에 따른 입도는 잔자갈에서 니질에 이르고 상향세립화의 특성을 가진다. 퇴적물의 분급도는 poorly sorted에서 very poorly sorted로 불량하게 나타났으며, 왜도는 대체로 양의 왜도가 우세하였다. 퇴적물의 입도별 분포상에서 연구지역의 퇴적층은 사행천을 이루는 하성층으로 생각된다. 지구화학적 원소들의 거동은 일부 시추퇴적층 입도의 상향세립화에 대한 의존도가 영향을 주기는 하였으나 탄산염 함량변화 등을 포함하는 환경적 변화에 의한 조절을 받은 것으로 보인다. 퇴적물에 함유된 금속원소들의 농축을 알아보기 위한 부화지수의 분석결과는 유의할 정도의 부화가 관찰되지 않아 특정 금속원소에 의한 농집은 이루어지지 않은 것으로 보인다.

이 연구는 전남 광양광산과 그 주변의 하천에 형성되어 있는 부유성 비정질 퇴적물의 지구화학적 특성을 밝히기 위해 수행되었다. 부유성 비정질 퇴적물의 주요성분은 Fe2O3이며, Fe2O3의 함량은 17.9·72.3wt.% 범위로 나타난다. Fe함량이 증가하면 Si, Al, Mg, Na, K, Mn 및 Ti 함량이 감소하며 Te, Au, Ga, Bi, Cd, Hg, Sb, 및 Se등의 함량은 증가한다. 하상 침전물인 비정질 퇴적물에는 As(최대 54.9ppm), Bi(최대 3.77ppm), Cd(최대 3.65ppm), Hg(최대64ppm), Sb(최대 10.1ppm), Cu (최대 37.1ppm), Mo(최대 8.86ppm), Pb(최대 9.45ppm) 및 Zn(최대 29.7ppm) 등의 중금속원소가 농집되어 있다. 황갈색 침전물에는 Au(최대 4.40ppm)와 Ag(최대 0.24ppm) 함량이 매우 높게 나타나며, Au함량은 하천의 상류지역에 높은 함량을 보이다가 하류지역으로 갈수록 그 함량이 감소한다. 반면에 Ag 함량은 상류지역의 하천에 낮은 함량을 보이다가 하류지역으로 갈수록 그 함량이 증가하여 나타난다. XRD분석에서 하상의 황갈색 침전물은 X-선회절선이 뚜렷하지 않은 비정질이거나 결정도가 미약한 철수산화물로 밝혀졌으며, 석영, 침철석, 고령토, 일라이트 등이 관찰된다. IR분석에서 비정질 하상 퇴적물은 OH기, H2O, SO4 및 Fe-O 기에 의한 흡수밴드가 관찰된다.

소백산육괴의 서남부에 위치한 승주-순천 지역에는 화강편마암, 반상변정질편마암, 우백질편마암이 우세하게 분포한다. 이들 정편마암은 연구지역에서 순차적인 관입관계를 보여준다. 이 연구는 이 세 정편마암들의 원암인 화강암질암의 지구화학적특징과 지구조적인 환경을 파악하고자 하였다. 실리카-알칼리 IUGS 분류도에 의하면 반상변정질 편마암은 섬록암에서 화강섬록암 영역에 속하고, 화강편마암과 우백질편마암은 화강섬록암과 화강암 영역에 걸쳐 점시된다. 주성분원소의 여러 특성은 본 편마암류의 원암은 비알칼리암이며, 동시충돌형 구조장에서 형성된 S형의 마그마임을 지시한다. 고장력원소를 이용한 구조장 판별도에서는 본 편마암류의 근원암이 칼크알칼리암계열의 화강암류이며, 동시충돌형 구조장에서 형성되었음을 지시한다.

오늘날 지구 환경 문제가 크게 부각됨에 따라 환경 교육의 중요성도 점차 강조되고 있다. 과학은 환경에 대한 교육, 환경 안에서의 교육, 환경을 위한 교육 등에 크게 기여할 수 있는 과목이다. 과학의 여러 분야 중에서 지구 과학은 연구의 대상이 지구에서 일어나는 자연적 또는 인위적 변화의 과정이라는 점에서 볼 때, 환경 교육적 차원에서 접근할 수 있는 내용이 상당히 많다. 따라서, 지구 과학 교육은 환경 교육에 큰 역할을 할 수 있음이 분명하다 이는 지구계 교육과 환경 교육의 목표가 거의 일치하고 있고, 지구에 대한 소양을 갖추기 위한 내용이 환경에 대한 소양을 갖추기 위한 내용에서 크게 벗어나지 않음에서도 알 수 있다. 그러나, 우리 나라의 지구 과학 교육 과정에서는 환경 교육적 차원의 관심이 적은 것으로 나타났다. 지구 환경을 전체적으로 고려한 지구 과학 교육이야말로 지구 과학 교육에 대한 새로운 관심을 집중시키는 방법이 될 뿐만 아니라, 인류의 당면 과제인 지구 환경 문제를 해결하고자 하는 환경교육에 적극적으로 참여하게 되는 길이기도 하다.

The geomagnetic measurements on the Korean Territory began in 1918 in the Incheon (Zinsen in Japanese pronunciation) Observatory of which the annual means of total magnetic field intensity, declination, and inclination still remain for 1918-1944. From 1970s, the National Geography Institute (NGI) and the Radio Research Laboratory (RRL) have tried independently to measure the geomagnetic field continuously. The RRL as the result of such efforts has installed 3 geomagnetic observatories, the first in Icheon and the second in Yongin in 1996, and the third in Jeju in 1997. From 1992, the Korea Institute of Geology, Mining and Materials (KIGAM) has tried also to measure the geomagnetism and as the result they have installed 2 geomagnetic observatories, one in Daejeon in 1998 and the other in Gyeongju in 2000. Nowadays, the RRL and the KIGAM collect the measured data into their own main computers by telecommunication in real time. The two institutions will cooperate in near future to link the two geomagnetic data bases so that the whole set of geomagnetic data measured on Korean Territory could be provided to the end users in Korea.

전지구(全地球)에 대한 오존전량과 반사율의 경년(經年) 변화를 조사하기 위하여 1979-92년 기간의 Nimbus-7/TOMS 자료의 월평균과 그 아노말리 값을 사용하였다. 여기서 대기 열적 변화에 따른 오존의 경년 변화를 분석하기 위하여 TOMS 자료 외에 위성관측 MSU채널4(하부성층권) 자기온도와 두 개의 대기대순환 모델(NCEP, GEOS) 재분석 온도를 이용하였다. 또한 대기의 열적 및 강수(구름) 변화에 따른 반사율의 경년 변화를 분석하기 위하여는 MSU 채널1(하부 대류권)밝기온도를 이용하였다. 오존전량의 시계열은 뚜렷한 계절 변화와 함께 전구적으로 감소 경향(-6.3±0.6 DU/decade)을, 그리고 엘니뇨보다는 화산폭발이 있었던 기간에 더 뚜렷한 변동을 보였다. 오존전량과 위성관측 및 모델 재분석의 하부 성층권 온도는 1980-92년 기간의 경년 변화에 있어서 서로 양의 상관(0.2-0.7)을 보였다. 반사율은 같은 기간에 전구적으로 다소 증가 경향(0.20±0.06 %/decade)을 보였으며 1982-83년, 1991-92년의 엘니뇨 특징을 잘 반영하였다. 열대 지역에서의 반사율의 연주기 변동은 양반구의 고위도에 비하여 작게 나타났으며, 이는 아열대 고압대 및 열대 용승 지역에서 대기 침강으로 인하여 구름이 소산되거나 하층운의 발달로 인하여 낮은 반사율과 함께 그 변동도 작기 때문인 것으로 추정되었다. 전구에 대한 반사율과 MSU 하부 대류권 온도는 경년 변화에 있어서 서로 음의 상관(-0.9)을 보였으나, 대류활동이 활발한 열대 해양에서는 낮은 양의 상관(0.2)을 보였다. 이러한 양의 상관은 해양에서 구름 및 강수의 증가에 따라 채널1 밝기온도를 증가하게 하는 마이크로파 방출율의 효과를 반영하였다. 오존과 하부 성층권 온도 사이에, 그리고 반사율과 하부 대류권 온도 사이에 존재하는 유의적인 상관은 오존 및 반사율의 위성관측 자료가 기후변동에서의 피이드백 작용을 이해하는데에 유용하게 사용될수 있음을 본 연구는 제시한다.

중간 및 상부 대류권의 전구 온도 경향을 1980-97년 기간의 위성관측 MSU 직하점 채널2-3의 밝기온도와 1981-93년 기간의 세 종류의 대순환모델(NCEP, ECMWT, GEOS) 재분석 자료를 통하여 조사하였다. 전구, 북반구, 남반구, 열대 지역에 대한 이들 자료의 아노말리가 공통 기간에 대하여 다음 지역에서 세부적으로 계산된 후 비교되었다; 해양, 육지, 해양 및 육지, 중간 대류권의 경우에 MSU에 대한 모델들의 상관은 ECMWF에서 가장 높았으며(r=0.81∼0.95), 이러한 경향은 열대에서 현저하였다. 상부 대류권에서의 상관은 MSU 채널3 자료의 부정확성으로 인하여 낮았으며(r=0.06∼0.34), 이는 기존 연구와 일치하였다. 중간 대류권에서의 전구 온도 경향은 위성관측과 모델들에서 0.01∼0.18K decade-1의 온난화를 보였다. 여기서 엘니뇨 기간인 1987, 1991년에 양의 아노말리, 그리고 라니냐 기간인 1993, 1994년에는 음의 아노말리를 보였다. MSU에서 온난화 경향의 세기는 해양과 육지에서 비슷하였다(0.12∼0.13K decade-1). 상부 대류권에서 MSU와 모델들 사이의 가장 큰 불일치는 MSU 채널3 자료의 오차로 인하여 NOAA 9와 10의 교체 기간(1984. 12-1985. 1)에 나타났다. 한반도 부근의 중간 대류권에서 온도 경향은 1981-93년 기간에 위성관측에서 거의 무시할 만하였으나(-0.02K decade-1), 모델들에서 상당한 온난화(0.25∼0.43K decade-1)를 보였다. 이러한 경향들을 Spencer and Christy(1992a, 1992b)의 독립적인 MSU 결과들과 비교 · 토의하였다.

인류사상 가장 위대한 박물학자인 찰스 다윈(1809-82)이 쓴 사상 최고의 과학여행기인 '비글호 항해기'를 지구과학관점에서 검토했다. 항해기에는 지구과학에 관한 여러 가지의 관찰과 해석이 실려있다. 먼저 다윈이 지질시대가 당시 받아들여지던 것보다 훨씬 더 길다는 사실과 조산운동, 융기, 침강, 침식, 퇴적같은 지질현상과 지질과정을 이해했다. 그가 산호초가만들어지는 과정을 완전하게 설명했으며 생물의 진화에 관한 훌륭한 이론을 제안했다. 화석에 바탕을 두고 고환경을 이치에 맞게 복원한 내용이 항해기에 실려있다. 그가 관찰한 기상학에 관련된 내용으로는 대서양을 내려가면서 '비글'호에서 채집한 생물로 된 먼지부터 안데스산맥 능선에서 경험한 공기 움직임과 극도로 맑고 건조한 환경까지 여러 가지에 이른다. 일반 해양에 관한 관찰로는 바다의 변색을 비롯해 해면의 발광, 갈라파고스군도에서 발견된 패류구, 먼 섬에서 발견된 나무와 식물에 관한 것들과 다른 것들이 있다. 그러나 다윈이 육상여행을 상당히 많이 해서인지 천문학에 관한 기록이 거의 없다. 그의 해석과 제안의 대부분이 지금 받아들여진다.

『한국지구과학회지』가 발간된 지 20년이 지난 이 시점에 우리 나라 지구 과학 연구의 과거와 현재를 살펴보고 이를 근거로 나아갈 방향을 알아보기 위하여 『한국지구과학회지』에 게재된 106편의 지구 과학 교육 연구 논문을 분석하였다. 양적 측면의 분석 결과, 지구 과학 교육 관련 연구가 최근 2년 동안 증가 추세에 있는 것으로 나타났다, 연구의 주제 측면에서 보면, 지구 과학 교육 내용에 관한 연구가 가장 많았으나, 우주 과학, 지질 과학, 대기 과학, 해양 과학 등의 ,세부 영역별 연구가 동일한 비중으로 이루어지지는 않았다. 연구의 대상 측면에서 보면, 교사보다는 학생 , 특히 고등 학생을 대상으로 하는 연구가 많았다. 연구의 방법 측면에서 보면, 교과서나 교육 과정을 분석하거나 검사 문항 등을 활용한 조사 연구가 가장 많았고, 문헌 연구는 거의 이루어지지 않았다. 연구의 내용 측면에서 보면, 교수/학습과 관련된 연구가 가장 많이 이루어진 반면 평가나 교사 양성에 관한 연구는 거의 이루어지지 않았다.

1999년 10월 강원대학교에서 열렸던 한국지구과학회 추계학술발표회에서 발표되었던 한글 요약문들을 훑어보았다. 요약문에는 외국어표현과 분명치 않은 말들과 너무 긴 문장들이 섞여있다. 외국말 표현은 일본어, 영어, 중국어 표현 방법들과 단어들이다. 지구과학 요약문과 논문을 한글로 잘 쓰는 방안을 제안한다. 그 방안에는 일반교양 과학책을 많이 읽고 한 문장이 20 어절이 넘지 않도록 하며 지도교수나 동료들에게 요약문의 비평을 부탁하고 그들의 비평을 받아들일 열린 마음이 포함된다. 저자들이 이 논문 표 2에 있는 여러 가지 잘못을 범하지 않도록 관심을 가져야 한다.

지하의 공동탐사에 효과적인 지구물리탐사 기법에 대해서 연구하기 위하여 제주도 만장굴을 대상으로 복합적인 지구물리탐사를 수행하였다. 이번에 사용한 방법은 탐사장비나 야외작업이 비교적 경제적이면서도 지하 공동에 의한 반응을 잘 보여줄 것으로 기대되는 중력, 자력, 전기 비저항, GPR(지하레이더) 탐사 등이다. 현지의 탐사여건을 고려하여 7개의 측선을 선정하고, 각 측선별로 몇 종류의 탐사를 복합적으로 실시하였다. 자력탐사의 경우는 2차원 격자형탐사도 함께 수행하였다. 각 탐사자료상에는 탐사법에 따른 여러 특징들이 잘 나타나고 있어, 그 효용성을 비교 분석할 수 있었다. 이번에 사용한 방법 중 동굴 탐사에 가장 효과적인 탐사법은 전기비저항탐사로 나타났으며, 쌍극자-쌍극자 배열법은 2차원적인 고비저항대로 나타나는 동굴의 존재를 잘 보여준다. 중력, 자력 탐사의 결과는 화산암 지역에서 나타나는 다양한 잡음의 영향으로 동굴의 위치나 규모를 해석해 내기가 쉽지 않지만, 전기비저항탐사 자료에서 인지되는 동굴의 위치와 규모가 적절한지를 검증하는 데에 효과적으로 이용될 수 있었다. 한편, 2차원 격자형 자력탐사 자료는 동굴의 경향성을 잘 보여주므로, 정밀 탐사측선을 결정하는데 유용하다. GPR탐사 자료에는 천부에 존재하는 미세한 틈새들과 소규모 공동들에 의한 반응이 강하게 나타나 상대적으로 심부에 위치하는 주동굴의 존재를 확인하기는 힘들었다. 이번 연구의 결과는 제한 된 수의 탐사법만을 적용하였기 때문에 어떤 결정적인 결론을 내리기는 어렵지만, 지하 동굴의 경우는 복합적인 탐사를 수행하고 그 자료들을 상호보완적으로 사용함으로써 해석결과의 신뢰도를 높일 수 있는 것으로 나타났다.

충남 일원에 분포하는 초염기성 암석과 이에 수반되는 각섬암, 편암, 편마암에 대해 탄성파 및 밀도가 실험실에서 측정되었다. 밀도측정 결과 사문암은 2.6∼2.86g/cm3, 활석은 2.25∼2.81g/cm3, 변성암류는 2.74∼3.07g/cm3의 범위를 갖는다. 이 결과 활석은 사문암으로부터의 변성과정으로 사문암 및 각섬암보다 넓은 범위를 보였다. P파와 S파의 속도는 사문암에서 각각 5719∼6062m/s, 2898∼3351m/s 이고, 활석에서 4019∼5478m/s, 2241/∼2976m/s, 각섬암에서 5375∼6372m/s, 3042∼3625m/s, 편암에서 5290∼5499m/s, 2968∼3137m/s, 편마암에서 4788m/s, 2804m/s를 보였다. P파의 속도는 밀도가 증가함에 따라 S파의 속도보다 1.47배 빠르게 증가하였다. 탄성파 속도와 밀도 사이에 비례관계가 성립하며, 특히 밀도에 따른 P파 속도 증가율이 S파 속도증가율보다 약 1.47배 크게 나타났다. 탄성파속도의 이방분석결과 편리와 직각 방향의 속도값이 평행방향의 값보다 높았는데, 특히 변성암이 더 큰 차이를 보이는바, 이는 변성암의 형성이 지체구조성 압력의 영향으로 인한 광역변성작용에 의한 것임을 시사한다. 압력의 변화에 따른 탄성파속도 변화분석 결과 대체로 압력이 20 MPa에서 70 MPa로 증가함에 따라 변성암의 탄성파속도 증가가 다른 암석에 비하여 크게 나타났다. 재계산된 탄성파속도는 각섬암이 이 지역 하부 지각에 대한 탄성파 특성을, 편마암류 및 편암은 상부지각 암석의 탄성파 특성을 지시한다고 생각된다. 한편 사문암의 측정치는 높은 사문암화 정도를 반영하기는 하지만 상부 맨틀의 암석에 대한 탄성파의 특성을 지시한다 볼 수 있다.

오늘날 인터넷의 일상적인 사용은 웹의 발달을 가져온 것으로 인식되고 있다. 학습도구로서 웹을 사용한 것을 WBI라 한다. WBI의 구축은 교육 현장에 현재 많은 영향을 미치고 있다. 그러나 사이버 공간에서 수많은 WBI 프로그램을 사용할 때 학습자들에 많은 문제점들이 도출되고 있다. 거의 모든 프로그램 사용 시 교사와 학생간의 상호 작용이 충분하지 못하며 필요한 학습자료들을 찾을 때 그들 자료들이 충분하게 마련되어 있지 않다. 학습 현장에서 교사들이 WBI 프로그램을 고안하고 구축하는 것은 매우 어려운 일이다. 그러나 상호 작용하는 WBI 프로그램의 고안과 구축은 그보다는 쉬운 일이다. 그러므로 만약 학생들과 친근한 교사들이 웹 페이지를, 만들어 사이버 공간에 제공한다면, 학생들은 쉽게 사이버 공간에서 접속할 수 있을 것이다. 그들은 e-메일, 여론 광장 또는 채팅을 사용할 수 있을 것이다. 사이버 공간은 학교 생활에서 불충분한 상호관계를 마련하게 될 것이다. 그러나, 이 프로그램은 모든 학생들이 필요한 적절한 장치들을 가지고 있어야 때문에, 이를 마련하지 못하는 학습자에게는 또 다른 형태의 포기를 가져오게 될 것이다. 이렇기 때문에 이 문제는 정부가 이러한 모든 필요한 장치들을 값싸게 보급하고 적절한 프로그램들을 공급할 때 풀릴 수 있다고 사료된다.

본 연구에서는 중학교 및 고등학교의 지구과학 내용에 대한 멀티미디어 학습 프로그램을 개발하였다. 개발된 학습프로그램은 HTML 형식이며 텍스트, 사진, 그림, 동영상 등 다양한 내용물들로 구성되어 있다. 그리고 크게 학습 내용, 용어사전, 생활 과학, 탐구 활동, 영상 자료, 형성 평가 등 6가지 데이터베이스 요소들로 구성되어 있다. 본 연구에서 개발된 멀티미디어 학습 프로그램을 교사와 학생들에게 적용해본 결과 긍정적인 반응을 보였다. 이 프로그램은 현재 공주대학교 과학교육연구소 인터넷 흠페이지에서 무료로 제공하고 있다.

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.

최근 극지 해양 생태계는 화석연료 사용의 증가로 인한 지구 온난화, 오존층 파괴에 의한 자외선 증가 등과 같은 전 지구 환경변화에 영향을 받고 있다. 지구 온난화와 오존층 파괴에 의한 수온 상승, 빙하 후퇴, 해수면 상승, 해빙 분포 변화, 자외선 증가 등으로 인해 극지 해양 생물들의 성장 환경이 변화하는 등 여러 가지 증후들이 극지 해양 생태계에 나타나고 있다. 특히 빛을 에너지원으로 하고, 온도에 민감하며, 빠르게 성장하는 일차생산자들인 식물풀랑크톤