본 연구의 목적은 예비 과학교사들이 중학교 과학 단원에 과학수업 모형과 탐구과정 요소를 적용하여 수업을 진행하는 과정에서 겪는 어려움을 분석하고 과학수업 전문성 향상을 위한 개선점을 찾는데 있다. 이러한 목적을 달성하기 위해 우선, 과학수업모형과 관련된 기존의 문헌을 근거로 하여 예비 과학교사가 과학수업모형의 각 단계를 실제 수업에서 얼마나 잘 적용하는지를 평가 할 수 있는 수업 평가지를 개발하였다. 이를 활용하여 과학수업모형을 적용한 수업 전문성 분석 결과, 예비 과학교사들은 탐구학습모형에서 ‘가설설정 단계’, 순환학습모형에서는 ‘개념적용 단계’, POE모형에서는 ‘예측 단계에서 예측한 내용을 표현하는 것’과 ‘관찰 단계에서 수용적인 피드백을 제공하는 것’, 개념변화학습모형에서는 ‘생각의 변화 검토 단계’를 실제 수업에 적용하는데 가장 큰 어려움을 겪고 있는 것으로 나타났다. 또한 발견학습모형에서는 ‘자료 추가 제시 단계’에서, STS수업모형에서는 ‘탐색 단계와 실행 단계’에서 어려움을 겪고 있는 것으로 나타났다. 둘째, 탐구과정요소를 적용한 수업 전문성 분석 결과, 예비 과학 교사들은 기초탐구과정 요소인 ‘관찰’을 실제 수업에서 가장 많이 적용한 것으로 분석되었다. 그 다음으로 통합탐구과정 요소인 ‘문제인식’, ‘변인통제’, ‘자료해석’을 수업에 많이 적용하는 것으로 나타났다. 한편, 예비 과학교사와의 면담 결과 과학수업에 탐구과정요소를 적용하는데 있어서 어려움을 느끼는 가장 큰 원인은 각 탐구과정요소의 의미를 명확히 이해하고 있지 못하는데 있는 것으로 분석되었다.

본 연구에서는 재적응형 대안교육 고등학교인 D고등학교와 일반계 고등학교인 Y고등학교의 과학과 교육과정 분석, 과학실험수업 분석, 과학/과학실험에 대한 학생 특성을 비교하였다. 이를 위하여, 두 학교에서 이루어지는 과학 수업을 관찰․분석하고, 수업을 담당한 교사와 수업에 참여한 학생들과 면담을 실시하였다. 그리고 두 학교 학생들을 대상으로 과학 및 과학실험활동에 대한 태도를 분석하였다. 두 학교의 과학실험수업을 분석한 결과, D고등학교에서는 Y고등학교보다 수업시 학생들의 의견에 좀 더 수용적인 반면, 실험활동의 전 단계를 교사 주도로 이끌어가는 측면에서 일반학교 보다 교사의존적인 수업분위기를 나타냈다. 다음으로 과학에 대한 태도를 분석한 결과, 살아가면서 과학이 필요하다고 생각하는 정도와 과학을 신뢰하는 정도가 Y고등학교가 D고등학교보다 좀 더 높게 나타났다. 또한 과학실험활동에 대한 태도 분석 결과, 두 학교 학생들 모두 과학실험과 같은 탐구활동을 선호하는 것으로 나타났다. 본 연구는 재적응형 대안교육 고등학교 교사와 학생들의 요구에 부합하는 과학교육 프로그램을 개발하는데 의미있는 시사점을 줄 수 있을 것이다.

In this paper, I designed the development theory and teaching model for integrated science curriculum by analyzing a diversity of educational curricula and integrated science education practices. There are the results of this paper as follows: 1. After analyzing the curriculum-developing theories presented by Tyler, Johnson, and Posner, I have drawn indispensable factors to develop the integrated science education. Based upon these factors, I have set a whole framework for the integrated science curriculum and design overall curriculum-developing model. I based knowledge-centered integrated science education upon discipline-centered curriculum, social problem-centered integrated science education upon experience-centered curriculum and individual interest-centered integrated science education upon human-centered curriculum. 2. In setting up an overall framework for the integrated science education I sorted out teaching plan from curriculum developing. As I have designed curriculum-developing models, I have designed teaching models in three different directions of integrated science education; To the knowledge-centered teaching model I applied concept-related and exploration-related development method in order to integrate the knowledge of physics, chemistry, biology, and earth science. To the social problem-centered teaching model I applied process-centered development method such as a role-play in order to solve science-related social problems. To the individual interest-centered teaching model I applied the project method which gives the students an opportunity to achieve self-realization through the process of letting them choose the learning contents and conduct investigation for themselves. This study, as a preparation of the new science curriculum, will be applicable to the development of the science curriculum models and can be referenced as the direction of the integrated science education in school.