이 연구는 중학교 1학년 70명 학생들의 온실효과에 대한 정신모형을 알아보고자 하였다. 온 실효과에 대한 중학교 1학년 학생들이 표현한 그림들과 이에 대한 설명의 결과들은 5가지로 분류되었고, 그 결과는 다음과 같다. 모형Ⅰ에서 학생들은 태양광선이나 열이 대기와 온실가스 를 지나서 지구에 튀거나 혹은 반사되어 지구로 되돌아가는 현상으로 온실효과의 메커니즘을 이해하고 있었으나, 대부분의 학생들은 온실기체를 이산화탄소로만 생각하고 있었다. 그리고 모형Ⅱ의 학생들은 태양광선이나 열 혹은 에너지가 대기 중에 붙잡혀 있어 지구의 온도가 올 라간다고 생각하였다. 즉, 태양광선이 지구로 흡수되면 다시 지구 밖으로 나가지 못한다고 이 해하고 있었다. 특히 모형Ⅲ의 학생들은 온실효과를 오존층의 생성과 손실로 연결시켰으며, 모 형Ⅳ와 모형Ⅴ의 학생들은 온실효과의 메커니즘은 모르고, 온실효과를 단지 빙하가 녹거나 공 장 또는 공해로 단순히 표상하였다. 이는 대중매체와 같은 미디어를 통한 학생들의 개인적인 경험을 통하여 각자 나름대로의 해석을 통해 온실효과의 개념을 이해하고 있는 것으로 나타났 다. 그러므로 온실효과에 대한 학생들의 정신모형을 바탕으로 학생들이 과학적인 사고와 능력 을 기를 수 있는 교육과정과 수업을 설계한다면, 과학교육에서 지구온난화와 기후변화에 대한 이해를 제고할 수 있는 토대를 마련할 수 있을 것이다.

본 연구의 목적은 최근 5년간 중학교 3학년을 대상으로 실시된 국가수준 학업성취도 평가 문항을 지구과학 영역을 중심으로 3차원 과학 평가틀을 활용하여 분석해 보았으며, 그 분석 결과는 다음과 같다. 첫째, 과학 내용 영역의 분석 결과는 ‘에너지’, ‘물질’, ‘생명’, ‘지구’의 문항수가 고르게 출제 되었다. 지구(지구과학)영역을 단원별로 분석한 결과는 ‘지구와 별’이 가장 출제가 많이 되었으며, ‘태양계의 운동’이 가장 출제 빈도가 낮았고, 내용에 따라서 출제 빈도의 차이를 보이고 있었다. 둘째, 행동 영역의 분석 결과, 지식 범주가 탐구의 범주보다 높게 나타났으며, 지구과학 영역의 분석 결과도 과학 영역과 큰 차이가 없었다. 셋째, 상황 영역의 분석 결과, 탐구 상황 4개 범주 중 순수 과학적 상황이 가장 높았다. 본 연구는 이들 분석 결과를 토대로 2007 개정 교육과정 지구과학 목표의 도달정도를 확인하는 2012학년도 국가수준 학업성취도 평가의 개선 방향을 제시하고자 한다.