본 연구는 마이산 일대의 야외지질 학습자료를 개발하고, 이 개발된 자료를 초등 교사들에게 적용하여 나타난 반응을 분석하였다. 야외지질 학습자료 개발 지역은 전북 진안군 마이산 도립공원 주변이며 규모가 큰 백악기 퇴적층이 공원 주변에 노두로 잘 나타나 있어 관찰하기가 용이하다. 이 퇴적층을 통해 다양한 종류의 퇴적암과 퇴적구조를 관찰할 수 있으며, 백악기의 호수 퇴적환경을 이해할 수 있다. 또한 기반암과 분지 경계 단층의 형성과정에서 생성된 변성암 및 변성구조와 현생 하천 주변의 제4기 하천 퇴적층도 관찰할 수 있다. 야외학습은 13명의 초등 교사들에게 4 단계의 절차로 적용되었다. 질문지와 면담을 통한 연구 결과, (a) 야외지질 학습과 학습자료가 교사들의 과학 수업을 긍정적으로 증진시키는 데 매우 유용하였다는 반응을 얻었고, (b) 학생들의 인지 발달에 도움이 되는 체험학습이 활발하게 진행될 수 있도록 다양한 학습장과 자료 개발이 필요하다는 반응도 얻었다. 그러므로 교육기관은 초등 교사들이 초등학생들의 야외지질 체험학습을 적절히 수행할 수 있도록 야외활동과 관련된 연수 프로그램을 지속적으로 제공하는 것이 바람직하다.

초 중학교 과학 교과서에 생물의 화석화 과정을 설명하기 위하여 화석 만들기 실험이 소개되어 있다. 대부분의 실험들은 조개나 잎을 이용하여 몰드와 캐스트를 만드는 실험으로 생물체가 빠져나간 후 흔적이 화석화되는 생흔 화석의 형성 과정과 유사하게 설계되어 있다. 그러나 교과서에 제시된 대다수의 화석 자료들은 사체가 속성 작용을 겪은 후 보존되는 실체 화석으로 학생들은 이 실체 화석의 화석화 과정을 실험 과정과 동일시할 우려가 있다. 이러한 오개념은 9학년을 대상으로 실시한 설문 조사에서 확인할 수 있었는데 그 결과 다수의 학생들이 실체 화석을 생흔 화석으로 생각하는 것으로 나타났다. 또한, 육상 생물들이 사체의 이동 없이 육상에서 화석화된다고 생각하여 화석의 퇴적 과정과 지각 변동도 정확히 이해하지 못하고 있었다. 이와 같은 화석화 과정에 대한 오개념은 이미 초등학생을 대상으로 한 연구에서 확인된 바 있는데 이번 연구 결과 이 오개념이 9학년 학생까지 유지되고 있는 것으로 나타났다. 따라서 화석화 과정과 관련된 오개념을 수정하기 위해서는 실험에 사용되는 모델을 생흔 화석으로 바꾸거나 실체 화석의 화석화 과정을 위한 새로운 실험 과정이 설계되어야 할 것으로 생각된다.

소나무재선충병(Pine Wilt Disease)은 1988년 부산에서 처음으로 발견된 이래 지금까지 전국 9개도 60개 시․군․구로 확산되었다. 우리나라에서는 주로 Abamectin과 Emamectin benzoate를 이용하여 대면적으로 나무주사를 실시하고 있다. 소나무재선충병 피해예방을 위해 사용되고 있는 Emamectin benzoate에 대해서는 소나무내 약제 침투이행 및 약제잔류량에 대해서는 일찍이 보고된 바가 있으나 Abamectin에 대해서는 보고된 바가 없다. 따라서 본 연구는 우리나라에서 소나무림에 가장 많이 적용되고 있는 Abamectin에 대해 수체내 부위별 약제 잔류량과 나무주사 후 약제지속성 및 잣나무에 대한 나무주사 효과를 구명하였다. Abamectin 약제를 잣나무와 해송에 나무주사를 실시하고 경과시기별(15일차, 30일차, 60일차, 90일차, 170일차, 360일차) 수체내 약제를 잔류분석(HPLC)하였다. 그 결과 해송의 경우 15일 차에 약제가 검출(3.14±0.68㎎/㎏) 되었지만 잣나무에서는 90일차까지 검출되지 않다가 170일차에 검출(0.30±0.06㎎/㎏) 되었다. 약제 잔류량은 해송에 비해 잣나무에서 낮은 경향치를 보였다. 또한 잣나무 주간을 1m 간격으로 시료를 채취하여 분석한 결과 평균 0.33± 0.12㎎/㎏, 수관 상․중․하부의 가지에서는 각각 0.70±0.118㎎/㎏, 0.76±0.20㎎/㎏, 0.76±0.11㎎/㎏으로 부위별 약제잔류량은 주간보다 가지에서 높게 나타났다. Abamectin 1.8% EC 100배 희석액을 잣나무 및 소나무에 흡수시키고 소나무재선충을 인공접종후 14일 경과후 약제처리 위치로부터의 거리(㎝)별 선충수를 조사한 결과 약제처리가지에서는 0～140㎝ 까지 거의 증식을 하지 못한 반면 무처리의 경우 약제처리 위치로부터의 멀어질수록 선충의 수는 증가하였다. 잣나무에 Abamectin 1.8% EC을 처리한 진주 금산(18본) 및 가좌지역(20본)의 경우 0% 감염율을 보였지만 대조구(선충단독처리)는 50% 발병율을 보였다.

본 연구에서는 개념도를 활용한 새로운 수업모형을 개발하고 이를 지구과학 I의 지각변동 단원에 적용하였다. 이를 통해 전통적 수업 방식에 비해 학생들의 학업성취도, 개념도 작성 능력, 개념도 수업에 대한 태도 변화에 어떤 효과가 나타나는지를 분석하였다. 자료는 경기도에 소재하는 한 남자고등학교에서 2학년 학생 128명을 선정하여 실험 처치 후 수집하였다. 그 결과 통계적으로 유의하지는 않았지만 새로운 수업모형은 전통적 수업방식에 비해 학생들의 학업성취도가 향상되었다. 그리고 새로운 수업모형은 전통적 수업방식에 비해 학생들의 개념도 작성 능력과 개념도에 대한 태도에서 유의미하고 긍정적인 차이를 보였다.

이 연구는 격포 채석강 지역의 야외지질학습 자료를 개발하여 야외학습을 통한 학생들의 교육적 효과를 최대화하려는 것이다. 야외지질학습 자료 개발 대상인 격포 채석강(전북)은 변산반도 국립공원 내에 위치한다. 채석강의 퇴적층(백악기)은 규모가 크고 뚜렷한 퇴적구조가 해식절벽에 나타나 있다. 이러한 뚜렷한 퇴적구조는 지구과학의 야외지질 학습 자료로서 중 고등학생들에게 바람직한 교육적 활용이 가능하다. 5단계 야외학습모델을 과학고 지구과학과 관련된 동아리반 학생 13명에게 적용하였다. 또한 야외 학습자료와 관련된 자료들을 이용한 실내수업 내용이 야외수업에 참여 하지 않은 학생 37명에게 발표되었다. 적용 결과, 두 수업그룹 모두에게 야외학습교육이 자기주도적 학습능력과 실제적인 학습이해를 증진시키는데 효과적이었다.

고등학교 지구과학 I '날씨와 기후' 단원 중심으로 웹 기반 프로젝트 수업을 적용하였다. 연구 대상은 고등학교 2학년 4개 학급이었다. 자기 주도적으로 설계된 웹기반 프로젝트 수업이 학생들의 자기 주도적 학습력, 자아개념 및 학교에 대한 태도에 긍정적인 영향을 주었다. 웹 기반 프로젝트 수업의 결과, 자기 주도적 학습력 '행동통제' 변인을 제외한 7개 변인, 자아개념 3개 변인, 학교에 대한 태도 2개 변인이 전통적인 수업과 유의미한 차이를 보였다. 또한 모든 수준의 학습자에게 웹 기반 프로젝트 수업이 자기 주도적 학습과정에 긍정적인 영향을 준다는 결과를 얻을 수 있었다.

본 연구의 목적은 과학영재아의 기질특성을 분석하고 이 기질 특성이 시험불안과 어떤 관계가 있는가를 알아보는 것이다. 연구대상은 대학부설과학영재교육원에서 교육받고 있는 92명의 중학생 과학영재아들과 97명의 전주시내에 소재한 중학교 1학년 일반아들이다. 측정도구는 개정판기질차원척도(Revised Dimensions of Temperament Survey: DOTS-R)를 사용하였다. 연구결과 과학영재아는 일반아에 비하여 집중성, 지속성 및 접근성 기질이 높게 나타났다. 이에 비하여 일반집단은 활동성, 융통성, 긍정성 기질이 높게 나타났다. 또한 영재아와 일반아의 우세기질에 대한 검증 결과 기질 특성에 유의한 차이가 있었는데 과학영재집단은 지속성 기질이, 일반집단은 융통성 기질이 우세기질로 나타났다. 과학영재아와 일반아의 기질 특성과 시험불안의 상관관계분석에서 과학영재아는 접근성, 지속성이 부적상관을 보였고, 일반집단은 집중성이 부적상관을 보였으며, 활동성은 두 집단 모두에서 정적상관을 보였다. 즉 활동성 기질은 시험불안을 높이는 요인으로 작용하고 있는 것으로 나타났다. 연구결과는 과학영재아를 판별하기 위한 목적보다는 그들의 기질적 특성을 최대한 파악하여 과학영재의 기질특성에 맞는 학습활동을 제공하는데 활용되어져야 할 것이며 연구결과의 일반화를 위하여 대상범위를 확대할 필요가 있다.

본 연구에서는 학생들의 과학적 흥미와 호기심을 유발하기 위해 영산강 유역에서 발굴된 구석기시대 유물 유적을 활용하여 지구과학 학습 자료를 개발하였다. 구석기 유물 유적을 활용한 학습 자료는 예비 활동 자료, 박물관에서의 활동 자료, 유적지 답사를 위한 활동 자료, 구석기 유물을 제작하는 활동 자료로 구성되었다. 개발된 학습 자료에 대해 과학교사와 학생의 반응을 살펴보았다. 설문에 응답한 과학 교사들 10명 중 6명은 유물 유적을 활용한 교수 학습 자료가 탐구력 향상에 효과가 있을 것으로 예상하였다. 본 연구에서 개발된 학습 자료는 대부분의 교사들이 정규 수업이 아닌 동아리 활동, 현장학습, 과제부여 등에 적용하는 것이 타당하다고 반응하였다. 구석기 유물 유적을 활용한 학습자료를 적용하는 과정에서, 학생들의 질문 방향이 다양해졌으며 질문하는 횟수도 증가하였다. 유물 유적을 활용한 학습자료는 학생들이 광물과 암석의 성질을 이해하는데 도움이 되었다. 본 학습 자료는 교사들의 학습 주제 선택의 폭을 넓혀줄 것이라 기대된다.

석탄회는 독특한 화학조성과 광물학적 특성을 나타내는 것으로 알려져 있다. 석탄회의 철산화광물에는 중금속원소들이 다량 농집되어 있어서 침출이 일어나는 환경에서는 토양과 지하수 및 해양오염의 가능성이 높다. 본 연구에서는 해안가에 위치한 당진화력 발전소에서 배출하고 있는 석탄회와 주변 해수와의 반응과정에서 토착 미생물이 어떤 역할을 하는지를 알아보고자 하였다. 이를 위해 해수와 석탄회를 혼합하여 배양기에 60일 동안 보관하면서 물시료와 석탄회 시료를 분석함으로써 박테리아의 활동에 따른 광물의 상변화 및 해수의 지화학적 변화 정도를 살펴보았다. 매립호수에서 해수의 평균 pH는 8.97이다. 지화학적 변화 결과에 비추어 볼 때, 박테리아의 활동은 실험 시작 7일 이후부터 급격하게 활성화되었다. SO42-는 글루코스를 첨가한 시료에서 다른 처리방식에 비해 현저하게 감소하는 경향을 나타낸다. 매립호수에 서식하는 박테리아는 주로 Mn, Fe, Zn와 반응하여 매립호수로부터 금속이온을 제거시킬 수 있을 뿐 아니라 탄산염 광물을 형성하는 과정에서 이산화탄소를 고정시킬 수 있는 역할도 할 수 있을 것으로 기대된다.

본 연구는 김제시 1개 중학교 2학년 여학생 5개 반을 대상으로, 중학교 과학 '지각 변동' 단원을 중심으로 협동학습을 실시하여 협동 학습이 여학생들의 과학 선호도에 효과가 있는지 조사하였다. 협동 학습 모둠은 학습 능력이 이질적으로 되도록 4명을 한 모둠으로 구성하여 약 10주간의 협동 학습을 실시하였다. 협동 학습 실시 전 후 동일한 검사지로 과학 선호도에 대한 사전 검사와 사후 검사를 실시하였다. 협동 학습 실시 후 여중생들의 과학 선호도에 긍정적인 효과가 나타났다. 과학 수업에 대한 인식과 과학 수업에 대한 참여도가 협동 학습 전과 달리 긍정적인 변화를 보였다. 그러나 과학자들에 대한 인식이나 과학적으로 사고하거나 행동하는 습관을 나타내는 과학적 태도는 유의미한 차이가 없었다. 이는 10주 동안의 기간은 협동 학습 전략을 효과적으로 시행하는데 충분하지 못한 것으로 생각된다. 협동학습에 대한 학생들의 의견 조사에서 중위 수준 학생들은 상-하위 수준 학생들과 달리 협동 학습에 대해 강한 긍정을 나타냈다. 협동 학습을 통해 상위 수준 학생들에게 배우고, 하위 수준 학생들에게 나누는 모둠 활동에서 자신감을 얻고 흥미를 느낀 것으로 보인다. 다른 의견으로는 협동 학습이 과학 수업에 대한 흥미 유발과 공부에 더 도움이 되고, 학생의 참여도를 높이며, 학생들에게 협동심을 길러주는 등의 좋은 점이 있으나, 학생의 언어적 상호작용으로 인한 소란스러움을 유발시키고, 모둠 내 협동하는데 의견 충돌이 있는 단점이 있었다.

본 연구의 목적은 지구계 교육을 통하여 과학을 공부하는 10학년의 학생들에게 도움이 되고자 하는 것이다. 지구계 교육은 과학 교과 간 구분을 완화하고 조화로운 교수-학습을 이루어감으로써 올바른 자연관과 인간관 육성에 기여할 것이다. 본 연구에서는 지구계 교육 프로그램 중 '화산 폭발과 기후 변화(Volcanic Eruptions and Global Climate Change)'라는 주제를 선정하고 이를 7차 교육 과정의 '과학' 교과에 적합하도록 수정, 보완하여 그 적용가능성을 점검해 보았다. 그 결과 과학에 대한 인식(p=0.003), 과학에 대한 흥미(p〈0.001), 과학적 태도(p〈0.001) 등의 과학에 대한 태도의 변화에 있어서 실험 집단이 통제 집단에 비해 거의 모든 영역에서 긍정적 변화를 보였다. 학업 성취도면에서는 지구계 교육 프로그램을 적용한 실험 집단이 전통적 수업을 진행한 통제 집단보다 높은 학업 성취도를 보였다(p=0.038). 실험 집단의 학생들은 적극적이고 진지한 태도로 수업에 임했으며 자기 주도적으로 학습하였다. 이러한 결과를 토대로 과학 교과에 지구계 교육 프로그램의 적용은 학생들의 과학적 흥미와 호기심 고양 및 과학적 소질과 올바른 자연관 신장에 좋은 영향을 줄 것으로 기대할 수 있다.

먼지시료는 전라북도 고창군에 있는 10개 중 고등학교에서 채취하였다. 교실 내의 칠판 위, 전등 반사판 위, 게시판 위, 물품장 위에 쌓인 분진 등의 먼지와 창틀 밖 난간 등에 쌓인 먼지시료, 그리고 운동장에서 총 45개의 시료를 채취했다. 채취한 먼지 시료를 Thompson and Wood(1982)의 방법으로 화학처리 한 후 Cd, Co, Cr, Cu, Ni, Pb, Zn, Mn 등 8개의 원소를 정량 분석했다. 교실 내 먼지 시료 중에 Cd, Cu, Pb, Zn 등의 중금속 함량이 높았다. 또한 교실 외 먼지 시료 중에는 Cu, Ni, Pb, Zn의 함량이 높았다. 먼지 시료 중 Cd(4.6 ppm), Cu(124 ppm), 그리고 Zn(350 ppm) 농도는 세계 평균 지표 토양과 환경오염기준 보다 매우 높다. 이러한 경우는 전주시 중 고등학교의 먼지 시료 분석과 유사하다. 국내 선행연구와 비교했을 때 교실 내 외 환경은 Cu, Zn을 제외하고 농축이 심하다. 운동장 환경은 전주시의 교통량이 많은 주거 도로와 주 도로변, 운동장에 있는 먼지 중의 중금속 함량 보다 낮았다. 운동장 먼지 시료에서 오염지수가 1.0 이상인 중금속 오염은 1개 학교에서 나타났지만 교실 내 외 먼지 시료에서 오염지수가 1.0 이상인 중금속 오염은 7개 학교에서 나타났다. 산업화가 덜 된 농촌 지역의 학교라 할지라도 교실 내에는 중금속의 오염양상이 도시 지역의 학교와 같았다. 이는 교통량의 상대적 차이나 산업화의 정도와 관계없이 실내에서 중금속 오염이 동일하게 일어나고 있음을 보여준다.

고속도로 건설 및 유지관리 과정중 발생되는 폐콘크리트를 현장파쇄하여 생산한 재생골재를 도로 포장용 재료로 활용하기 위한 시험시공을 실시하였다. 동상방지층의 경우 재생굵은골재, 스크리닝스 및 모래를 소요입도로 혼합하였을 때 양호한 지지력을 나타내었으며 강도가 약한 모르터가 진동 및 전압에 의해 파쇄됨에 따라 재생골재 2~20mm 통과율이 5~13%정도 증가하였다. 재생골재를 사용한 빈배합 콘크리트의 강도는 천연쇄석에 비하여 71~85% 강도를 나타내었으나 배합강도 57.5kgf/cm2를 크게 상회하였으므로 현장적용에는 문제없음을 확인하였다.

전주시 도로변 퇴적물의 중금속 오염을 평가하고 특성을 알기 위해 2002년 여름과 겨울 두 차례에 걸쳐 67곳에서 134개의 시료를 채취했다. 이들 시료를 Thompson and Wood (1982)와 Tessier et al. (1979)의 방법으로 화학처리한 후 Cd, Co, Cr, Cu, Ni, Pb, Zn, Mn등의 원소를 분석했다. 전주 도로변 퇴적물에 함유된 Zn, Cu, Pb, Cd의 함량은 서울의 도로변 토양, 먼지, 하수 슬러지에 함유된 것 보다 낮지만 세계 여러 나라에서 제시하는 토양 중 환경기준값을 초과했으며 자연 토양 중의 함량 보다 2-7배 초과한 값이다 산업지역, 상업지역, 주거지역으로 구분해 분석한 결과 전반적으로 산업지역에서의 중금속 함량이 약간 높고(특히 Cr, Ni, Pb, Zn)오염지수도 높다. 상업지역과 주거지역간의 중금속 오염 정도는 비슷하며 산업지역이 아니라도 특정 금속 가공업체나 자동차 정비 관련 업체가 위치해 있는 곳은 오염이 심하다. 연속추출 결과 중금속 원소의 존재 형태는 Pb, Zn, Mn등은 주로 탄산염 광물과 수반되거나 Fe-Mn산화물과 수반된 형태로 존재하고, Cu는 유기물과 함께 존재하는 비율이 높다. 그러나 전체적으로 규산염광물과 수반된 형태로 존재하는 비율이 50% 이상을 차지한다. 따라서 서울 지역에 비해 인위적 오염의 정도가 낮은 편이지만, Cd, Co, Ni, Pb, Zn, Mn등의 원소가 탄산염 형태로 존재하는 비율이 높기 때문에 오염원으로서의 가능성이 높다.