본 연구는 애니메이션 모듈을 활용한 수업이 학생들의 별의 일주운동 개념변화에 얼마나 효과적인지 알아보기 위한 것이다. 이를 위해 별의 일주운동을 학습하지 않은 학생 4명을 연구 대상으로 선정하였다. 애니메이션 모듈은 Flash MX를 사용하여 3차원적 공간개념을 이해하기 쉽게 개발하였다. 또한, 개별학습이 용이하도록 교사가 육성 녹음한 내용을 삽입하였고, 보충 학습자료를 제시하였다. 애니메이션 모듈은 태양계의 운동 단원으로 지구의 운동, 달의 운동, 행성의 운동으로 구성되었다. 애니메이션 모듈을 적용하기 전에 질문지와 면담을 통해 학생들의 별의 일주운동에 대한 선개념을 분석하였다. 애니메이션 모듈을 활용한 학습 후 사후 검사를 실시하고 사전 검사와 비교하여 개념 변화를 알아보았다. 그 결과, 중위도 방위별 별의 움직임을 제대로 표현하지 못한 3명의 학생은 모든 방향에 걸쳐 정확하게 나타냈다. 그리고 4명의 학생들이 별의 일주운동 모습이 모든 방향에서 직선 형태로 움직인다고 생각하였다. 또한, 중위도에서 별이 움직이는 각도가 직각으로 움직인다고 생각했던 4명의 학생 모두 비스듬하게 움직이는 것으로 개념이 변화하였다.

The purposes of this case study were (1) to explore one experienced teacher's views on Earth Systems Education and (2) to describe and document the characteristics of the Earth Systems Education (ESE) curriculum provided by an exemplary middle school science teacher, Dr. J. All the essential pieces of evidence were collected from observations, interviews with the experienced teacher and his eighth grade students, informal conversations, document analysis, and field notes. The NUD*IST for MS Windows was used for an initial data reduction process and to narrow down the focus of an analysis. All transcriptions and written documents were reviewed carefully and repeatedly to find rich evidence through inductive and content analysis. The findings revealed that ESE provided a conceptual focus and theme for organizing his school curriculum. The curriculum offered opportunities for students to learn relevant local topics and to connect the classroom learning to the real world. The curriculum also played an important role in developing students' value and appreciation of Earth systems and concern for the local environment. His instructional strategies were very compatible with recommendations from a constructivist theory. His major teaching methodology and strategies were hands-on learning, authentic activities-based learning, cooperative learning, project-based learning (e.g., mini-projects), and science field trips. With respect to his views about benefits and difficulties associated with ESE, the most important benefit was that the curriculum provided authentic-based, hands-on activities and made connections between students and everyday life experiences. In addition, he believed that it was not difficult to teach using ESE. However, the lack of time devoted to field trips and a lack of suitable resource materials were obstacles to the implementation of the curriculum. Implications for science education and future research are suggested.

태양 복사의 지구 대기 산란광을 근 적외선 영역에서 분광 관측하여 H2O와 O2 흡수선을 측정하고 이것으로 태양 복사량에 따른 두 기체의 등가폭 변화를 계산하였다. O2는 태양 복사량이 증가할수록 등가폭이 줄어들고 복사량이 감소할수록 커지는 경향을 보였고, H2O는 그 반대의 경향을 보였다. 특히 두 기체가 만드는 흡수선 등가폭의 합은 하루 중에 대체로 일정한 경향을 보였다. 본 연구에서는 이것이 태양광에 의한 광해리와 재결합이 O2와 H2O에 있어서 상호 보완적으로 일어나기 때문으로 추측한다.

본 연구의 목적은 9학년 학생의 공간능력 차이에 따른 지구자전 개념을 알아보는 것이다. 광역시 소재 9학년 학생 83명중 천체의 공간운동 개념 평가(김기정, 1997)에서 개념 획득 정도가 비슷하면서 공간능력에 차이가 있는 남학생 2명과 여학생 2명을 각각 표집하여 질적 분석의 대상으로 삼았다. 연구 결과, 공간능력이 높은 학생일수록 개념이 올바르고 개념들을 입체적 공간으로 재구성하여 이해하였다. 공간능력이 낮을수록 개념이 불완전하고 단편적인 개념들을 암기하고 있었다. 성별에 따라서는 공간능력이 높은 남학생은 개념들을 간단 명료하게 표현하였고, 낮은 학생은 자전에 대한 방향을 일주운동과 연관시켜 해석하지 못했다. 반면에 여학생은 공간능력이 높을 때 개념들을 구체적으로 표현하였으며, 낮을수록 개념들을 입체적으로 표현하지 못하였다. 따라서 공간능력이 높은 학생은 문제 상황을 제시하여 스스로 해결할 수 있도록 하고, 낮은 학생은 현상들을 직접 관찰하여 쉽게 이해 할 수 있도록 학습 자료를 개발하여야겠다. 여학생은 공간을 입체적으로 조작해 볼 수 있도록 하고 남학생은 사물을 여러 관점으로 생각해 볼 수 있도록 교수 전략 및 학습 자료 등을 개발 한다면 천문단원의 공간능력이 향상되고, 개념 획득이 잘 될 수 있을 것이라 기대한다.

고등학교 과학교과서의 개선을 위한 제안을 제시하기 위해 한국과 미국 고등학교 지구과학 교과서의 지질학 영역에 있는 탐구 활동이 탐구내용, 탐구과정, 탐구상황 면에서 평가되었다. 탐구활동의 내용에서, 한국 교과서는 단원 당 5.8개로 미국 교과서의 단원 당 4개보다 더 많은 탐구활동 개수를 포함하고 있었다. 한국 교과서는 대부분 도표나 그래프 등 자료해석에 관련된 탐구활동을 포함하고 있고 미국 교과서는 스스로 조작하는 실험이나 자료변형 그리고 직접설계 할 수 있는 탐구활동 기회를 제공하고 있다. 탐구활동 1개당 사용된 탐구과정 개수는 한국 교과서가 평균 1.8개인 반면 미국 교과서는 3개로 미국 교과서가 한국 교과서보다 더욱 다양한 탐구과정을 사용한다는 것을 알 수 있다. 모든 교과서에서 가장 많이 사용된 탐구과정 요소는 추리와 자료해석으로 이 두 요소의 비율은 한국 교과서는 평균 73.3%이고 미국 교과서는 46.2%였다. 즉 한국 교과서는 특정 탐구과정 요소만을 강조하였고, 이런 고르지 못한 탐구과정 요소의 분포는 학생의 통합능력 신장에 저해요인으로 작용할 수도 있을 것으로 판단된다. 특히 통합적 탐구과정에서 미국교과서는 7개의 모든 요소가 다 제시되었지만 한국 교과서는 단지 2개 내지 4개의 요소만이 제시되어 한국 교과서가 미국 교과서보다 학생들이 다양한 탐구능력을 함양할 수 있게 하는 탐구활동을 제공하는데 있어 취약점을 갖고 있다는 것을 말해 준다. 탐구상황 분석에서 한국교과서는 다소 단편적 인이고 실생활과 관련이 낮은 탐구 상황이 제공되었고, 미국 교과서는 좀 더 실생활과 관련되어 적용된 탐구 상황의 내용들로 구성되어 있음을 보여주었다.

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.

한국 국립해양조사원의 수심자료와 미국 NIMA((National Imagery and Happing Agency)의 수치지형자료를 바탕으로 우리나라 일원에서 측정한 중력의 지형보정을 위한 위도 및 경도 간격이 각각 3"×3")인 지형자료를 재편집하였다. 이 자료를 바탕으로 지구 곡률을 고려한 정밀 지형보정값을 계산하기 위한 알고리즘을 개발하였고, 중력측정점으로부터 반지름 166.735 km인 원 내부에 대한 지형보정값을 계산하는 Fortran프로그램을 작성하였다. 이 알고리즘 및 프로그램을 이용하여 남한 전역에 대한 지형보정값을 계산하였다. 그 결과 최대값은 56.508 mGal 이고 평균값은 4.539 mGU이다.

교육활동에서 교사는 핵심적인 역할을 수행하고 있으며, 교육활동에 대한 교사들의 인식과 지향은 교육의 실천적인 맥락에서 핵심적인 요소로 작동한다. 따라서 과학교사의 지구계 수업에 대한 인식과 지향을 분석하는 것은, 지구계 교육의 목표가 현실에서 어떠한 모습으로 구현될지 가늠할 수 있게끔 한다. 이러한 생각을 바탕으로 이 연구에서는 두 명의 과학교사가 작성한 교수 학습계획안과 심층면담을 통하여 이들이 지구계 교육에 대한 인식을 알아보고, 교사의 지향을 수업에 대한 일반적 관점과 통합의 관점에서 분석하였다. 연구 결과 지구계 교육의 궁극적 겨냥점인 '전지구적 과학소양'에 대한 교사의 충분한 이해가 선행될 때 그 취지가 충분히 반영된 지구계 수업이 실천될 수 있는 것으로 나타났다. 또한 교사가 전 지구적 과학 소양을 함양하기 위해서는 네트워크 통합을 포함한 다양한 통합의 상(像)이 교사에게 구체적으로 제시될 것이 요구되었다. 아울러 현장에서 지구계 수업을 활성화하기 위해서는 지구계 교육 커리큘럼 구성에 대한 제도적인 뒷받침이 필요한 것으로 보인다.

본 연구는 지구 내부에 대한 학생들의 정신모형을 분석하고 대안개념을 조사한 것이다. 연구는 고등학교 1학년 126명의 학생들을 대상으로 그리기 과제와 면담을 병행하여 실시하였다. 연구를 수행하기 위하여 그리기 과제와 분류틀을 제작하였다. 면담과 그리기 과제의 결과물들 통하여 부호화 틀에 따라 네 단계의 인지적 모형으로 분류하였고, 대안 개념의 유형을 파악하였다. 아울러 학생들의 성별에 따른 정신모형의 관련성을 비교하였다. 연구 결과에서 대부분의 학생들은 지구 내부에 대하여 많은 대안 개념을 보였다. 분류된 정신모형은 소박한 모형이 11%, 불안정 모형이 81%, 개념적 모형이 8%로 나타났으며, 정적 정신모형으로 분류된 학생은 69%로 나타났다. 정신모형의 성별 분포에서는 유의미한 차이를 보이지 않았다.

The purpose of this study was to investigate the effectiveness of EarthComm implementation in the U.S. high schools in terms of demographic background including school size, urban/rural area, and teachers' teaching experiences. In addition, this study examined impact of students' higher-order thinking skills by using the visions of National Science Education Standards. Two modular of the EarthComm curriculum were used for this purpose with thirty one teachers and around thousand students involved across four states. Findings were that EarthComm did not significantly impact student achievement differentially in schools of varying sizes and school location, i.e., urban and rural areas. The years of teaching experiences did not impact student achievement scores for Module I but did significantly impact for Module II. It is noted that the two results seemingly conflict with each other similar to other research findings (Ferguson, 1998; Yager et al., 1988). Student higher-order thinking skills, on the other hand, were significantly improved as a result of studying with EarthComm. Implications were discussed at the end of the paper.

자연사 박물관을 비형식교육기관으로 정의하게 될 경우, 가장 먼저 고려하는 것은 형식교육기관과 어떤 형식으로 보조를 맞추고 도움을 주고받을 수 있는가 이다. 이는 전시의 내용과 전시의 형태에서 과학교육과정을 어느 정도로 또한 어떻게 반영하고 있는가를 통해 알아볼 수 있을 것으로 가정하였다. 본 연구에서는 미국 자연사 박물관인 스미소니안 자연사 박물관과 뉴욕의 아메리칸 자연사 박물관의 전시물 중에서 지구과학관련 전시물 461점을 선별하였다. 선발된 전시물의 다양한 측면을 개발된 도구를 이용해 조사하였다. 개발된 교육과정분석틀은 미국 국가과학교육기준(National Science Curriculum Standard; NRC, 1996)과 TIMSS(Third International Mathematics and Science Study; Robitaille et al., 1993)의 과학교육과정 프레임을 근거로 구성하였다. 고려되었던 전시의 특징은 우선 전시의 활동 유형, 전시 기술, 전시 매체, 전시 표현 등이고 아울러 과학의 본성이 어떻게 전시물에 나타나는가를 살펴보았다. 비형식 교육기관으로서의 자연사 박물관의 역할에 대한 잠재력을 본 연구를 통해 재검토하였다.

This study identifies and compares science content standards that are approved by departments of education in six states: California, Connecticut, Michigan, New Jersey, Texas, and Virginia. Specifically, the study examines the goals/visions, the organizing/progression principles, the strands of science content, and earth science content found in the states curriculum standards compared to National Science Education Standards. Although many states followed the recommendations of NSES or Project 2061, the format and content of the state science standards reviewed are very diverse. The diversity seems to reflect the diverse perspectives and needs of the states. The results of this study provide Korean educators and teachers with useful models or examples to incorporate Korean national science curriculum guides into the science curriculum frameworks of their regions or schools.

한국과학재단 연구 인력 DB를 활용하여 지구과학을 포함한 국내 이공계 연구자의 연구 실적을 분석하였다. DB에 수록된 지질과학분야 연구자수는 312명(점유율 1.5%)이고, 최근 5년간(1999년부터 2003년까지) 게재실적은 SCI 학술지가 1,026편(점유율 0.2%)이었고, 일반학술지가 3,265편(점유율 0.5%)이었다. 최근 5년간 1인당 SCI 학술지 게재실적은 지질과학 분야가 3.3편, 수학은 4.0편, 물리학은 57.6편, 화학은 60.4편, 생물학은 33.4편으로 조사되었다. 지질과학분야 중 세부 분야별 연구자의 1인당 SCI 논문 게재실적은 환경지질학 9.6편, 층서퇴적학 4.6편, 지구화학 4.2편, 지하 수학 3.6편, 지질해양 3.5편, 자원공학 3.2편 순이었다. 본 조사분석 연구 결과는 지구과학과 타 이공계 분야간의 연구실적의 양과 질적인 측면에서의 상대 비교를 위한 근거로 활용될 수 있다.

이 연구의 목적은 6명의 예비교사들을 대상으로, 탄소 순환을 이해하는데 적용되는 개념들을 조사하여 지구시스템에 관련된 개념은 무엇인가를 알아보고, 탄소 순환에 대해서 시스템 사고를 적절히 수행하고 잇는지를 조사하는 것이었다. 연구방법은 고등학교 지구과학에서 다루고 있는 “지구의 구성” 단원 중 ‘탄소 순환’과 관련된 질문을 통해, 예비교사들이 진술한 내용을 분석하여 개념의 특성을 조사하였다. 이를 근거로 지구시스템에 관련된 개념을 구성요소로 하여 인과지도를 작성한 수, 시스템 사고의 관점에서 분석하였다. 연구결과는 다음과 같다, 첫째ㅡ 탄소 순환을 이해하는데 적용된 개념들 중 지구시스템에 대한 관련개념은 모두 42개가 나타났다, 그 중 기권 관련개념은 15개, 생물권 관련개념은 11개, 수권 관련개념은 9개였으며, 암석권 관련개념은 7개였다. 둘째, 인과지도에서 피드백 순환고리는 A와 F 예비교사들에게 2개와 1개가 완성되었으나, A예비교사에게서 완성된 2개의 피드백 순환고리 중 1개는 비과학적 개념연결에 근거하였다. 결론적으로, 연구에 참가한 6명의 예비교사들은 탄소 순환과 관련하여 지구시스템에서 암석권에 대한 이해가 낮으며, 4명은 시스템 사고가 수행되지 않았고, 2명은 시스템 사고를 수행하였으나, 그 수준은 높지 않았다.

본 연구의 목적은 지구의 운동에 대한 흥미와 학습양식이 서로 다른 고등학교 1학년 학생들을 대상으로 지구의 자전과 관련된 개념을 알아보는데 있다. 학생들의 지구의 자전에 대한 흥미와 시각-언어 학습 양식을 알아보기 위해, 흥미가 많고 시각-언어의 학습 양식을 모두 지닌 학생 1명, 흥미가 많고 시각적인 학습 양식을 지닌 학생 1명, 흥미가 적고 시각적 학습 양식을 지닌 학생 1명, 흥미가 적고 언어적 학습 양식을 지닌 학생 1명 등 4명을 연구 대상자로 선정하였다. 학생의 개념을 다방면으로 이끌기 위하여 말 이외에 몸 동작과 그림 등을 그리게 하였으며, 자료 분석은 면담 기록지를 통해 개인별로 분석하였다. 연구 결과 흥미가 많은 학생이 흥미가 적은 학생보다 지구의 자전에 관한 질문에 반응과 내용의 이해도가 높았으며 답변에 대한 이유를 논리적으로 설명하였다. 또한 흥미의 유무와는 달리 개인이 지닌 학습 양식에 따른 개념 형성 차이는 크게 나타나지 않았다. 학생들이 지닌 가장 대표적이 오개념 유형으로 태양의 이동 경로를 나타낼 때 오른쪽을 동쪽으로 생각하여 태양이 오른쪽에서 왼쪽으로 이동하며, 북쪽 하늘에서 별들은 시계 방향으로 이동한다는 것이다.

The light element candidates such as S, O, Si, and K are discussed for the reasonable compositions in the earth's core since the available data show density difference from pure iron core. These candidates are favored by the some evidences such as depletion in the crust and mantle, and lower eutectic temperature of Fe-FeS melt for sulfur. FeO phase for oxygen, lighter mass than sulfur and solubility in metallic phases for silicon, and partitioning in Fe-FeS melt for potassium. However, other problems such as short experimental data, initial compositions of these elements, and oxidation state during the formation of the earth should be solved simultaneously to confirm these light elements.