이 연구의 목적은 과학 영재학생들이 작성한 지질답사 보고서를 분석하여 학생들의 지구계 이해정도와 지구계 의미 생성 방법을 탐색하는 것이다. 이 연구의 분석에 사용된 보고서는 시화호 지질 답사에 참여했던 8학년 과학영재 학생 20명의 보고서 중에서 8개(남 4, 여 4)를 선정한 것이다. 시화호 지질 답사는 학생들이 더욱 유의미한 야외 경험을 할 수 있도록 준비, 지질답사, 정리의 세 단계로 진행되었다. 보고서 분석에 사용한 틀은 Seven Earth Systems Understanding(Mayer, 1991)와 Thematic types(Keys, 1999)이었다. 분석 결과 대부분의 학생들의 지질답사 보고서에서 지구계 이해의 가장 구별 되는 특징인 지구를 감상하고 지구의 소중함을 느끼는 등의 지구적 소양을 상당히 반영하고 있었으며, 지구계 의미생성을 위해 의미 강화, 의미 연장, 의미 정교화 등을 사용하여 의미 확장을 시도하고 있었다. 종합적으로, 일부 학생들은 관찰한 것을 개념화 하는데 있어 해석적 혹은 추론적 문장을 사용하는 등 높은 수준의 글쓰기 형태인 '지식 변형'(knowledge-transforming)을 보였으며, 대부분의 학생들은 관찰적 혹은 사실적/한정적인 문장을 사용하는 초보적 글쓰기 형태인 '지식 이야기'(knowledge-telling)의 특성을 보여주었다.

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 중학교 과학 영재아들이 가지고 있는 조석에 관한 정신모형을 탐색하기 위하여 두 가지 상황에서의 개념 유형을 분류하고, 각 유형들을 구성하는 국면들을 분석하였다. 조석 현상에 관해 두 가지 상황으로 구성된 과제 수행을 실시한 후 그 응답 결과를 분석한 결과, 상당수의 학생들이 상황에 따라 서로 다른 개념 유형을 나타내었다. 상황에 따른 개념 유형들을 구성하고 있는 국면을 분석한 결과, 내용-특정적 국면에서는 큰 차이가 없었으나 전략적 국면에서는 많은 차이를 나타내었다. 두 가지 상황에서 나타나는 개념 유형들과 이들 유형을 구성하는 국면들을 조합하여 학생들의 조석에 관한 정신모형을 분석한 결과 다음과 같은 4가지 모형으로 나눌 수 있었다: (1) Tide model (2) Force model (3) Phase model (4) Hybrid model. Tide model은 과학적으로 옳은 모형이며, Force model과 Phase model은 옳지 않은 모형으로, 상황에 따른 개념유형은 서로 일치하나 조석현상을 각각 달과 태양의 합력과 달의 위상(모양)의 관계로만 이해하고 있는 경우이다. Hybrid model 혼합 모형으로 상황에 따라 나타나는 개념 유형이 서로 부합되지 않는 모형이다. 중학교 과학 영재아들은 조석 현상에 대해 가장 많이 가지고 있는 모형은 Tide model(45.0%) 이었으며, 그 다음으로는 Hybrid model(30.0%), Force model(12.5%), Phase model(7.5%) 순으로 나타났다.

본 연구는 과학 영재 프로그램을 개발하고 개선하는데 반영하고자 2002년도 서울 대학교 과학 영재 교육센터에서 운영된 과학 영재 프로그램의 각 주제에 제시된 학습 목표, 과학적 모형, 과학 탐구의 인지 과정을 분석하였다. 교육 목표와 과학적 모형, 탐구 활동의 세 요소들은 과학 교육 과정의 구성에 있어서 중요하다는 판단 아래 각 요소들이 제시된 정도를 파악한 후 이들의 수준이 영재 학생들의 인지적 요구를 충족시키는지에 초점을 두어 분석 결과를 해석하였다. 이에 따라 교육 목표의 인지 영역 중에서 상위 사고력 영역에 해당하는 종합 영역, 과학적 모형 중에서 상위수준의 추상성과 복잡성 모형인 다 개념-과정 모형, 과학 탐구의 인지 과정 중 창의성 영역에 해당하는 실험 설계의 인지 과정이 과학 영재 학생들을 가르치는 데 중요한 항목임을 전제하였다. 분석 결과 서울 대학교 과학 영재 프로그램의 각 주제에 제시된 교육 목표는 상위사고력 영역과 하위사고력 영역이 비슷한 비율로 나타나며, 그 중에서 종합 영역은 낮게 나타났다. 과학적 모형은 다 개념-과정 모형보다는 단일 개념 모형이 많았으며 추상성 수준은 중간 정도였다. 과학 탐구의 인지 과정은 실제 과학 탐구의 인지 과정을 고르게 다루지는 않았다. 특히 실험 설계의 인지 과정은 적게 다루고 있었다. 따라서 분석한 과학 영재 프로그램이 과학 영재들의 인지적 요구를 충족시키기 위해서는 종합 영역의 교육 목표, 다 개념-과정 모형, 실험 설계의 인지 능력을 더 많이 반영해야 한다.

본 연구의 목적은 과학영재학교 재학생을 대상으로 과학영재학교의 교수활동에 관한 학생의 인식을 밝히고 과학과 실험수업의 실제 분석하는데 있다. 이를 위하여 과학과 교육과정 편제 및 운영, 교수·학습방법 평가 방법에 관한 설문 결과와 과학과 실험수업에서의 언어적 상호작용 유형을 분석하였다. 과학영재학교 교육과정 편제 및 운영에 대한 학생들의 인식을 조사한 결과, 심화선택과목의 학점 비중을 더 높여야 한다는 의견과 보통교과의 학점을 줄이고 수학 및 과학 교과의 학점을 늘려야 한다는 의견이 상대적으로 높게 나타났다. 또한 과학영재학교 과학과 수업시사간에 주로 사용되는 수업방법으로는 강의나 설명, 조별수업, 토론이 대다수를 차지하였고 학생들이 선호하는 수업방법으로는 강의나 설명, 토론 외에도 탐구학습, 개인연구, 문제해결학습 등 다양하게 나타났다. 그리고 학생들이 선호하는 평가방법은 지필 평가와 보고서평가, 실험 평가의 순으로 나타났다. 과학영재학교 과학실험 수업에서 상호작용 유형을 분석한 결과, 교사 질문의 수준에 따라 교사-학생 상호작용 유형이 다르게 나타났고, 실험과정 중에는 학생-학생 상호작용에 의해 탐구활동이 활성화되었다.

본 연구의 목적은 Sternberg의 정신자치제 이론에 근거하여 영재학생과 일반학생의 사고양식의 차이를 조사하고, 사고양식 유형에 따라 두 집단이 가지고 있는 지구과학 개념을 비교 분석하는 것이다. 이를 위하여 과학영재학교 1학년 120명과 일반계 고등학교 2학년 122명을 대상으로 총 65문학의 자기보고식 사고양식 검사와 서술형 지구과학 개념검사를 실시하였다. 연구 결과, 과학영재학생은 입법적, 사법적, 무정부제, 전체적, 진보적 사고양식이 우세하여 새로운 과제를 선호하고 자기 자신의 방식으로 문제를 해결하는 특성을 나타내었다. 반면에 일반학생은 행정적, 과두제, 보수적 사고양식이 우세하여 이미 짜여진 구조나 지침에 따라 문제를 해결하는 특성을 나타내었다. 사고양식 유형에 따른 지구과학 개념을 비교한 결과, 과학영재 집단과 일반학생 집단 모두 Type I 사고양식의 학생들이 Type II 사고양식의 학생들 보다 지질학 분야와 천문학 분야 공통적으로 심도 있고 복합적인 개념을 나타내었다.

과학연구를 하는 방법은 매우 다양하다. 과학영재아들로 하여금 본연의 과학연구능력을 개발하고 구현하도록 하는 목적을 달성한다는 것은 이미 알려진 영재교육의 목표이다. 여기서 과학연구능력이라고 할 때 과학연구의 요소는 무엇인가 살펴볼 필요가 생기며 하나의 과학연구가 존재하기 보다는 다양한 연구밥법이 공존한다는 입장이 더 설득력이 있다. 본 연구는 연구능력의 다양한 측면과 특성을 알아보는 탐색연구이며 더 세부적으로 들어가서 과학과정 능력 중 실험설계능력에 초점을 맞추었다. 물론 연구능력이라고 할 때에는 문제발견, 과학지식, 자아통찰 등 다양한 영역이 포함된다. 본 연구에서는 실험설계능력을 보기 위해 1990년 Fowler가 개발한 Diet Cola Test를 국내의 학생들이 사용할 수 있도록 번안하여 사용하였다. 전국 과학영재교육 프로그램에 참여하는 학생 중 총 705명의 초등학교 3학년에서 고등학교 1학년 학생들이 연구대상이 되었으며 과학교육분야에서의 문제중심학습과 창의적 사고력이라는 부분에 초점을 맞추어 연구자료를 해석하였다.

본 연구의 목적은 과학영재들의 과학 지식에 대한 과학철학적 관점을 조사하고, 토론과 읽기 활동에 따른 관점의 변화 양상을 분석하는 것이다. 이를 위해 과학영재 교육프로그램에 참가하는 중학교 2학년 10명을 연구대상으로 선정하였으며, 연구의 결과는 다음과 같다. 첫째, 활동 전 학생들의 과학 지식에 대한 관점은 상대주의(n=2), 반증주의(n=2), 상대주의와 절충주의의 경계(n=1), 반증주의와 절충주의의 경계(n=3), 상대주의, 반증주의 및 절충주의의 경계(n=1), 귀납주의와 절충주의의 경계(n=1)에 위치하는 것으로 나타났다. 이 결과는 대부분의 학생들이 과학 지식에 대한 현대적인 과학철학적 관점을 가지고 있음을 의미한다. 둘째, 토론 및 읽기 활동이 학생들의 과학 지식에 대한 관점의 변화에 영향을 미치기는 하였지만, 일부 문항들에서 귀납주의 항목을 선택했던 학생들은 토론과 읽기 활동에도 불구하고 지속적으로 같은 응답을 유지하는 견고성을 보였다. 이는 전통적 과학철학 관점에서 현대적 과학철학 관점으로의 변화가 용이하지 않음을 시사하는 한 예이다.

최근의 연구들은 과학영역에서 남학생이 여학생에 비해 훨씬 더 높은 학업 성취도를 보인다고 주장하고, 과학영역에서의 창의성 측면에서도 남학생이 여학생에 비해 더 높은 창의적 성취를 보일 것이라는 것이 일반적인 통념이다. 과학영재교육이 본격화되고 남·여 과학영재들의 창의적 특성에 대한 이해의 중요성이 부각되고 있지만, 이를 뒷받침할 연구들은 거의 부재한 상황이다. 본 연구에서는 135명의 과학영재학생들을 대상으로 창의성의 다양한 영역에서, 특히 확산적 사고라는 영역 보편적 입장과 과학에서의 창의적 행동특성과 문제해결 및 발견이라는 영역 특수적 입장에서, 남학생과 여학생간의 창의성의 차이를 살피고 창의성의 본성에 대한 이해를 돕고자 했다. 본 연구의 결과는 과학 영재여학생들이 남학생들에 비해 모든 영역에서 유의미하게 큰 차이를 보이지는 않았지만, 전반적으로 창의성의 세 영역 모두에서 상대적으로 높은 성취를 보이는 것으로 나타났다. 구체적으로 살펴보면 확산적 사고의 융통성, 제목의 추상성, 정교성 영역에서, 과학에서의 창의적 문제 해결력 및 문제 발견력을 측정하는 CPSF의 가설 설정 능력의 유창성과 독창성 영역에서, 그리고 과학에서의 창의적 행동 특성을 측정하는 CBCS에서 개방성, 심미안에서 과학 영재 여학생이 남학생보다 유의미하게 창의성이 높은 것으로 나타났다. 남학생은 여학생에 비해 CBCS에서의 '과학적 호기심' 문항에서만 유의미하게 더 높은 창의성 점수를 보임으로 본 연구 결과는 '남학생이 여학생보다 더 창의적이다'라는 사회의 일반적인 통념과 상반된 결과를 보였다.

본 연구에서는 부산지역 초등영재들의 과학관에 대한 경험과 신설될 국립부산과학관에 대한 기대와 전시·체험주제에 대한 욕구를 알아보고자 하였다. 이를 위해 초등수학·과학영재들이 전 국의 국립종합과학관과 부산지역 과학관을 방문한 횟수와 경험을 조사하였다. 그리고 국립부산 과학관에 대한 기대와 바라는 전시·체험주제를 분석하여 초등영재교육에 시사점을 주고자 하 였다. 연구 결과 국립종합과학관의 방문경험은 63.8%로 이들의 평균 방문율은 1.6회였으며, 과 학관에 대한 만족은 높으나 거리에 대한 제약이 크게 나타났다. 설문에 참여한 모든 초등영재 들이 부산지역 과학관을 2번 이상 방문 하였으며, 평균 방문 횟수도 6.2회였지만 이는 상대적 으로 가까운 거리가 주는 이점과 과학관에 대한 관심의 영향인 것으로 분석되었다. 한편 부산 지역 과학관의 낙후된 시설과 단조로운 전시물에 대한 불만도 높게 나타나 개선이 필요한 것 으로 보인다. 초등영재들은 국립부산과학관이 다른 과학관과 차별된 체험을 할 수 있기를 바라 며 과학관련 지식을 통해 창의력과 상상력을 키워줄 수 있는 곳이 되기를 원하였다. 시사점으 로 앞으로 신설될 국립부산과학관은 초등영재들의 과학과련 체험욕구를 충족시킬 수 있어야 하며, 지역화를 강조한 해양·수산 전시와 체험에만 치우치지 않아야 하고, 학교 밖 과학교육의 내용이 들어가 있는 과학관이 되어야 할 것이다.

본 연구는 초등학교 과학영재들의 삶에서 나타나는 정서와 몰입에 대한 특성을 알아보는데 목적이 있다. 이를 위해 영재학생들 중 몰입빈도가 특히 많은 학생 10명을 선발하여 과거와 현 재의 정서와 몰입에 대해 심층 면담을 하였다. 면담결과 학생들의 정서는 과거에 비해 현재가 훨씬 부정적으로 나타났는데 학업에 대한 부담, 책임감, 미래에 대한 고민 등이 현재를 부정적 으로 인식하게 한 주요 요소였다. 하지만 삶 전반에 많은 몰입 빈도를 보였으며, 특히 생산활 동 영역의 몰입빈도가 많았다. 그들은 몰입이 재미와 즐거움을 주며 꿈을 성취하고 시간을 절 약한다고 생각하고 있으며 실제로 창의적인 생각을 할 때는 대부분 몰입으로 연결되었다. 본 연구를 통해 영재학생들의 정서를 충분히 이해하고 그들이 몰입을 통해 능력을 잘 발현하고 삶의 의미를 찾기 위해 어떻게 적절한 교육적 처치를 해야 할 지 시사점을 줄 수 있을 것이다.

스마트 기기의 폭발적인 보급에 힘입어 이를 교실 현장에 적용하려는 스마트 교육 움직임이 크게 일어나고 있다. 그러나 이를 실제로 적용하기에는 몇 가지 선행되어야할 조건이 있다. 그 중 하나가 스마트 기기에 교육자료를 탑재하여 실제 교육에 적용하였을 경우 일반 수업에 비하여 얼마나 효과적이겠는가라는 것이다. 이를 위해 본 연구에서는 초등 정보과학 영재학생들을 위한 스마트 앱 교수학습 자료를 개발하고 스마트 교육 수업을 실시하였다. 그리고 그 결과로 수업 만족도를 측정하여 활동지를 사용하는 전통적 수업과의 차이를 분석하였다.

본 연구는 CPS기반 가상 로봇 시뮬레이션 프로그래밍 교육이 중등 정보과학영재 학생의 창의적 문제해결력에 미치는 영향을 분석하여 그 효과성을 검증하는 데 목적이 있다. 이를 위해 본 연구에서는 중등 정보과학영재의 창의적 문제해결력 향상에 기여할 수 있는 CPS 모형과 가상 로봇 시뮬레이션 프로그래밍 교육을 이용하여 IT융합시대에 적합한 새로운 로봇 교수-학습 자료를 개발하여 그 효과성을 분석하였다. 본 연구의 검증을 위해 중학교 2학년 정보과학영재를 대상으로 전통적인 물리 로봇 프로그래밍 수업을 실시한 통제집단과 CPS기반 가상 로봇 프로그래밍 수업을 실시한 실험집단으로 구분하여 사전 사후 t-검증을 실시하였다. 그 결과 실험집단의 창의적 문제해결력에 통계적으로 유의미한 변화가 있음을 나타내었다.

본 연구에서는 초등학교와 중학교 과학에서 공통적으로 다루어지고 있는 증산작용 탐구 주제를 과학 영재수업에 활용하여 초등 과학영재들과 중학교 과학영재들의 선개념의 유형과 탐구 수행 능력을 비교 분석하였다. 본 연구의 결론은 첫째, 증산작용 관련 선개념 분석에서는 증산작용이 일어나는 장소와 기공이 열리고 닫히는 원리에 대해 초․중등 영재 모두 대안적 개념이 많은 것으로 나타났다. 특히, 중학교 과학영재들은 다양한 학습경험으로 초등 과학영재들보다는 정통한 이해 수준을 나타냈으나, 여전히 많은 영재들이 초등 교육과정에서 학습이 이루어졌음에도 불구하고 증산작용에 대해 기초적인 이해수준을 보였다. 둘째, 탐구 수행 능력 측면에서는 중학교 과학영재들이 초등 과학영재보다 가설설정과 실험설계에서는 높은 수준을 나타냈으나 자료해석과 결론도출에서는 두 집단간에 의미 있는 차이가 나타나지 않았다. 특히, 자료해석 요소에서 그래프 작성에 어려움을 보였고 이로 인하여 과학적 결론을 이끌어내지 못하는 현상이 나타났다. 본 연구는 과학영재를 대상으로 하였으므로 이들에게는 통합탐구과정에 대한 기본적 이해가 이루어진 것으로 생각될 수 있으나 본 연구의 결과 영재교육을 받은 많은 학생들이 통합탐구과정에 대한 이해가 충분하지 않은 것을 확인할 수 있었다.

본 연구에서는 유전 문제를 해결함에 있어 문제 해결 과정 중에 보이는 오류의 유형이 어떠한지 살펴보고 과학영재와 일반 학생의 유형별 빈도 차이를 분석해 보았다. 그 결과, 유전 문제 해결 과정 중 보인 오류의 유형에는 개념의 오류, 논리의 오류, 실행의 오류와 무응답의 오류로 4가지가 있었으며 개념의 오류에는 유전 개념의 오류, 확률 개념의 오류, 관련 기본지식 결여의 오류가 있었고, 논리의 오류에는 과일반화의 오류, 논점 일탈의 오류가 있었으며, 실행상의 오류에는 연산의 오류, 잘못된 해석의 오류, 조건 누락의 오류, 불완전한 종결의 오류, 표기상의 오류가 있었고 마지막으로 무응답의 오류가 있었다. 오류 유형 빈도에 있어서는 과학영재가 일반 학생보다 오류의 빈도가 1/3 수준이었으며, 개념의 오류, 논리의 오류, 실행의 오류 빈도에서는 두 그룹간 통계적 유의한 차이가 있었으나, 무응답의 오류에서는 차이가 없었다. 과학영재와 일반 학생에게서 오류 유형 빈도수에 차이가 있음은 그들이 가지고 있는 인지적 능력에 따라 어려움을 겪고 있는 부분이 다름을 뜻하며, 따라서 교수 방법 또한 달라져야 할 것이다.

과학 영재의 개념 정의와 과학 영재를 판별하는 방법에 대한 많은 연구가 이루어져왔고, 2003년부터 공교육 제도 내에서 과학영재교육이 강화되고 있다. 그러나 과학영재의 정의와 영재교육의 목적에 기초한 영재 판별 방법에 대한 연구는 드문 편이다. 또한 교사의 역할이 과학영재교육에서 중요한데도 불구하고, 과학영재교육에 참여하고 있는 교사들의 인식에 대한 연구는 거의 없는 편이다. 이 연구는 과학영재교육 체제, 교육에 참가하는 학생, 교육 프로그램 등을 포함하는 과학영재교육에 대한 교사들의 인식을 알아보고자 한다. 전국에서 표집된 55명(여16, 남39)의 과학교사들이 이 연구에 참여하였다. 연구 결과는 과학영재들을 열정적으로 가르치고 있고, 공교육제도 내에서 과학영재교육이 필요하다고 인식하였다. 교사들은 과학영재들이 기초탐구능력과 문제해결력은 우수하지만, 창의성은 부족하다고 인식하였다. 또한 사용하고 있는 교육 프로그램은 문제해결력 신장에는 적절하지만, 창의성 계발에는 부적절하다고 평가하였다. 교사들은 무엇보다도 개인차를 고려한 다양한 교육 프로그램과 행정적ㆍ재정적 지원이 필요하다고 지적하였다.