본 연구의 목적은 2009 개정 과학 교육과정의 지구과학 I 목표와 교과서의 학습 목표와의 일치성을 알아보기 위한 것이다. 이를 위하여 교육과정의 목표와 교과서의 학습 목표를 능력, 공통 개념, 행위 동사로 구분하였으며, 이 자료를 언어네트워크분석을 이용하여 분석하였다. 분석 결과 능력 요소와 관련하여 교과서는 인지적, 정의적 영역을 주로 강조하였다면 교육과정은 이외에도 탐구능력을 함께 강조하였다. 공통 개념은 교과서가 교육과정보다 더 다양한 요소가 사용되었다. 행위 동사 요소는 '이해'를 가장 많이 사용하였으나 대부분 인지 체제 수준으로 제시한 것에 그치고 있다.

가상 야외 답사(VFT)는 전통적인 야외 답사의 매력적인 대안으로 간주되지만, 지구과학 교육과정에서 어떻게 가장 효과적으로 활용될 수 있는지는 아직 명확하지 않다. 이 연구에서는 플래시 파노라마 기반 VFT를 활용한 지구과학 수업이 고등학교 학생들의 공간 시각화 능력과 화산 개념 이해에 미치는 영향을 알아보았다. 플래시 파노라마 기반 VFT 활용의 효과를 알아보기 위해 수업 처치 사전 및 사후에 공간 시각화 능력 및 화산 개념 검사를 실시하였으며, 수업 처치 결과를 분석하기 위해 공변량 분석과 선형 회귀 분석을 수행하였다. 연구 결과는 다음과 같다. 첫째, 실험집단의 공간 시각화 능력 향상 정도가 통제 집단에 비해 통계적으로 유의미하게 더 높게 나타났다. 특히, 공간 시각화 능력의 세 가지 하부 범주 중 공간 조작 능력 향상이 가장 큰 것으로 나타났다. 둘째, 대부분의 범주에서 실험 집단의 화산 개념 이해 향상 정도가 통제 집단에 비해 더 높게 나타났으나, 1개 범주를 제외하고 통계적으로 유의미한 차이는 아니었다. 셋째, VFT 활용 후 실험 집단이 통제 집단에 비해 공간 시각화 능력과 화산 개념 이해 간의 상관관계가 현저하게 증가하였다.

과학교육의 목적은 과학적 소양의 함양이며 이를 달성하기 위해서는 학교현장에서는 과학탐구의 실행을 중요한 목표로 삼고 있다. 이때 과학탐구의 단계는 문제제기, 가설설정, 자료수집 및 변환, 자료해석 및 결론도출로 이루어져 있다. 하지만 학교에서 학생들의 과학탐구단계는 자료수집 및 변환에 해당하는 단계에 치중되어 있으며, 문제제기는 나머지 단계를 결정하는 가장 중요한 시작의 단계임에도 불구하고 학교현장에서는 학생들에게 문제제기 기회가 거의 주어지지 않고 있다. 이 연구에서는 지구과학을 가르치는 예비교사들의 탐구문제 개발 능력 실태를 파악하고, 연구팀에서 개발한 과학탐구 문제 개발 가이드(IQDG)를 경험 후에는 탐구문제 개발 능력이 향상되었는지, 그리고 이러한 탐구문제개발 능력은 탐구설계 능력과는 어떤 관계가 있는지를 알아보았다. 연구결과는 다음과 같다. 첫째, 지구과학 예비교사들에 의해 제안된 탐구문제의 수준과 정교성은 IQDG를 통해서 향상되었다. 둘째, 가장 높은 빈도수를 보인 탐구문제의 유형은 실험상황에서 나타난 결과들 사이에 무슨 관계가 있는지를 파악하는 '관계-탐구문제'와, 두 번째의 빈도수를 보인 유형은 결과에 대해서 원인을 찾는 '왜-어떻게 탐구문제'인 것으로 파악되었다. 마지막으로, 수준 및 정교성이 높은 탐구문제는 역시 높은 수준의 탐구설계 능력을 보여줌에 따라 탐구문제 개발 능력은 곧 전체적인 탐구과정의 성공에 영향을 미치는 중요한 요소임을 결론 내릴 수 있다.

본 연구는 국내 주요 과학관 및 자연사 박물관의 지구과학 관련 전시 라벨 텍스트의 서술 특징을 분석하고자 하였다. 이를 위해, 국립 중앙 과학관과 서대문 자연사 박물관에서 자료를 수집하였고, 체계기능언어학을 일부 적용한 분석틀을 사용하였다. 연구 결과, 라벨들은 1) 대부분 평서형 문장, 2) 적절한 과학적 정보의 양, 3) '사실' 위주의 정보 제시, 4) 모두 논리적 설명 장르로 구성되어 있었다. 특히, 국립 중앙 과학관의 라벨들은 5) 전체 어휘 중 과학 용어의 비율이 높고 6) 주어의 절반 이상이 생략되거나 긴 명사화 형태였다. 결론적으로, 분석 대상 라벨들은 전시물과 관람객들 사이에서 과학 문화에 관한 양 방향적 의사소통을 이끌기보다 일 방향적인 의사소통을 일으킬 가능성이 높은 것으로 해석할 수 있었다. 이를 토대로, 과학 문화와 관람객의 일상 문화 사이의 열린 구조를 만들어 보다 교육적으로 유의미한 의사소통을 가능하게 하는 라벨 텍스트의 서술 특징들을 제안하였다.

본 연구에서는 수정된 버전의 InVEST Volcanic Concept Survey 검사지를 통해 예비 지구과학교사들의 화산시스템에 대한 이해를 탐구하였다. 그 결과, 화산 과정을 이해하는 예비 지구과학교사들은 극히 제한적이라는 결과를 얻었다. 즉, 화산관련 용어의 단순개념을 묻는 질문들은 높은 점수의 응답들을 얻은 반면에 화산분출의 구조를 묻는 고도의 사고를 요구하는 깊은 개념적 연결의 질문들은 낮은 점수의 응답들을 얻었다. 특히, 환경과의 영향 및 위험 예측에 대한 문항에 대해서는 매우 낮은 이해를 나타내었다. VCS 결과는 개념구조의 틀 안에서 예비 지구과학교사들이 화산 개념을 잘 이해하고 있는지를 과학교육 연구자들에게 알려주는 측정 기준으로서의 교육적 가치를 향상시킬 것이다.

본 연구의 목적은 화성암의 반상조직에 대한 초임 지구과학교사들의 내용교수지식을 확인하고, 지구과학 수업에서 학생들의 시행착오를 방지할 수 있는 교수 방안을 제안하기 위한 것이다. 이를 위하여 반상조직에 대한 기본인식, 생성조건 및 생성과정, 교수-학습지도에 관한 인터뷰 가이드를 구성하였고, 초임 지구과학교사 5명(고등학교 3명, 중학교 2명)을 대상으로 개방적 토론식 면담을 실시하였다. 반상조직에 대한 초임 지구과학교사들의 인식을 분석한 결과는 다음과 같다. 반상조직이 모든 화성암에서 발견됨에도 불구하고 대부분의 초임 지구과학교사들은 산출상태에 집중하여 화산암과 심성암에서는 반상조직이 발견될 수 없다고 인식하고 있다. 반상조직의 생성 변수로서 냉각 속도, 핵형성 밀도, 성장속도, 성장기간 등의 요인이 고려되어야 하지만, 초임 지구과학교사들은 생성 온도와 냉각속도 등의 요인을 주로 생성 변수로서 인식하고 있다. 반상조직은 반정과 석기의 상대적인 결정의 크기나 입도를 고려하는 것이 바람직하지만 성분의 차이로 구별하려는 경향이 있다. 그리고 초임 지구과학 교사들은 보웬의 반응계열과 연관지어 각 반정과 석기의 성분이 반드시 다를 것이라고 인식하고 있다.

이 연구의 목적은 2009 개정 과학과 중학교 교육과정을 효과적으로 실행하기 위해 중학생들의 지구계에 대한 기초적인 인식을 조사하였다. 1219명의 학생들이 설문조사에 참여했으며 학생들의 지구계에 대한 기초적인 이해, 지구계와 관련된 23개의 개념(내용)에 대한 이해 수준과 중요성을 조사하였다. 지구계에 대한 기초적인 이해 결과를 살펴보면 약 67%의 학생들이 지구계에 대한 용어에 대해 잘 모른다고 응답하였다. 지구계의 구성요소 중에서는 대기권과 수권을 가장 잘 인식하고 있었으며, 빙권에 대해서는 지구계의 구성요소로서 낮은 이해 수준을 보였다. 23개 지구계 관련개념(내용)에서는 성별에 따라 통계적으로 유의미한 차이가 나타났으며, ESU#4, 5, 6에 관련된 주요 개념에서 남학생들이 이해 수준과 중요성에 대한 인식 수준이 더 높게 나타났다. 아울러, 학년별로는 23개 중에 10개의 개념에 대한 중요성의 인식 차이를 나타냈다. 교육과정의 실행과 학교 현장을 위한 제언이 논의되었다.

There has been increasing evidence of the positive effects in informal science programs to promote the youths' positive development. However, relatively a small number of informal science programs target specific student populations such as youth in poverty with little research done about the important program factors. This case study presents an exemplary informal science education program (focusing on Earth Science Education or more specifically, water in urban environments) for youth in poverty in a midwest city of the United States. This study explored the most important characteristics of the program that could lead to positive development for the youth. Through a number of observations of the program and interviews with the participants, this study employs inductive and interpretive research methods. Findings show that the program managers' beliefs about the youths' knowledge and experiences, their relationship building skills, and their cooperative work are very important. A concrete mission for the program and structured institutional support to hire the youth as paid museum staff are also important in assuming their responsibility and building identity as an active social member.

과학 수업에 과학사를 도입하자는 주장은 과학 지식과 과학적 방법의 이해, 과학의 본성에 대한 고찰, 과학과 사회와의 상호작용의 이해 등의 필요성에 따라 지속적으로 강조되어 왔다. 통합 과학 교육의 중요성이 강조되고 있는 오늘날, 과학사는 통합 과학 교육의 방안으로도 효과적이다. 이러한 배경 속에서 본 연구에서는 과학사를 과학 교육에 활용한 연구들을 분석하고 이를 토대로 통합 과학 주제로서 과학사를 활용할 수 있는 내용을 선정해 과학사 수업을 개발했다. 본 연구에서는 통합 과학의 주제로서의 과학사 수업의 개발을 위해 '지구의 연령'을 주제로 선정했다. 중 고등학생들을 대상으로 한 시범 적용 결과, 학생들은 수업을 긍정적으로 평가했다.

본 연구에서는 한자를 기반으로 하는 지구과학 용어의 이해정도를 살펴보고 활 용방안을 제시하고자 한다. 기존의 연구에 의하면 한자는 지구과학의 개념을 이해 하는데 도움이 되지만, 한자에 대한 지식이 부족하면 지구과학의 개념을 파악하는 데 오히려 장애가 된다. 초등학교 3학년에서 6학년까지의 과학교과서에 게재된 지구과학 관련 용어의 70%에서 80%는 한자에서 유래되었다. 9학년에서 한자기 반 지구과학 용어의 이해정도는 한글과 한자를 함께 제시할 때 보다 효과적이다. 10학년에서 한자기반 지구과학용어는 한자의 뜻과 음을 자세히 설명할 때 이해정 도가 향상되었다. 대학의 자연과학 전공 교육에서는 한자기반의 용어가 고등학교 에 비해 급격히 증가한다. 따라서 새로운 지구과학의 용어를 완벽하게 이해하기 위해서는 한자에 대한 별도의 교육이 필요한 상황이다. 또한 한자는 대학교육에서 새로운 학술정보를 습득하는데 매우 유용하며, 외국어로 기술된 과학문서를 명확 히 번역하는데도 매우 효율적이다. 이 논문을 통해, 지구과학 용어를 효율적으로 이해하기 위한 새로운 교과서 표기방법을 제안한다. 즉, 교과서에서 한자기반 용 어에 대해서는 한자를 병기하고, 한자의 의미를 제공하는 형태이다. 또한 교과서한쪽에 사전식 용어 풀이를 제공한다면 보다 효과적일 것이다.

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.

본 연구는 예비 지구과학교사들이 개발한 교정 교수학습자료의 문제점과 개발 과정에 영향을 주는 요소를 찾는 것이다. 이를 위해 전라북도에 소재하는 사범대학 과학교육학부(지구과학전공)에 재학 중인 54명(남자 18명, 여자 36명)으로부터 258개의 교정 교수학습자료를 수집하였다. 이를 분석한 결과 교정 교수학습자료는 개발하는 절차와 예비 지구과학교사들의 선행 지식에 의해 영향을 받고 있었다. 교정 탐색 우선형은 이미 형성된 선행 지식 범위 내에서 자료를 개발하기 때문에 이들이 개발한 자료는 교육과정의 특정 영역에 편중되어 있다. 이에 비해 개념 탐색 우선형은 대부분의 예비 지구과학교사들이 접근하지 못한 영역의 자료를 개발하였다. 올바른 선행 지식을 형성하지 못한 예비 지구 과학교사들은 잘못된 소재를 선택할 뿐 아니라 개념 연결에서도 오류를 범하고 있다. 또한, 대부분의 예비 지구과학교사들이 지질현상에 대한 과학개념을 형성하고 있다고 하더라도 생성과정을 무시하고 소재의 형태만을 주로 고려하고 있다. 그러므로 지질조사 및 고체지구과학 분야에 대한 충분한 학습이 가능하도록 지구과학교사 양성 교육과정에 충실히 반영해야 하며, 이를 바탕으로 예비 지구과학교사들의 지질학적 내용지식, 야외 교수학습 전략, 자료개발 절차 등이 하나의 통합적인 개념으로 형성될 수 있도록 지도할 필요가 있다.

과학사는 과학 수업에서 여러 가지 목표를 달성하기 위한 유용한 수단으로 간주되어 왔다. 이 연구의 목적은 과학 교과서에 사용된 과학사 자료를 효과적으로 분석하기 위한 삼원 분석틀을 개발하고, 이 분석틀을 적용하여 제7차 교육과정의 지구과학사 자료를 분석하는 것이다. 개발된 분석틀은 수업맥락, 역할, 제시유형의 3개 차원으로 구성되며, 각각의 차원은 다시 몇 개의 하부 영역으로 세분된다. 개발된 분석틀을 이용하여 과학 교과서의 지구과학사 자료들을 분석한 결과, 분석틀의 세 가지 차원과 각각의 영역에 부합되는 과학사 자료가 과학 교과서에 다양하게 포함되지 못한 것으로 나타났다. 이러한 연구 결과를 바탕으로 삼원 분석틀의 활용을 통한 다양한 수업맥락과 목적의 조합으로 과학사교수-학습 자료의 개발을 제안하였다.

이 연구에서는 장르 분석 및 레지스터 분석을 통해 중학생들의 지구과학 주제 글쓰기의 언어적 특징을 분석하였다. 연구 자료는 7, 9학년 학생들을 대상으로 '지구 온난화'와 '암석의 분류' 주제 글쓰기를 실시하여 얻은 학생들의 글쓰기를 대상으로 하였다. 연구 결과는 다음과 같다. 첫째, 학생들은 장르별 글쓰기에 익숙하지 않았으며 특히 논설장르 글쓰기에 많은 어려움을 보였다. 둘째, 내용과 논리관계의 특징으로 정의나 분류와 같이 한 부분을 다른 부분과 관련시키는 관계적 술어보다는 행동 및 하는 것을 의미하는 현상적 술어와 부가적 논리 관계가 많이 나타났다. 셋째, 상호관계적 표현의 특징으로 글 속에서 글의 주체, 글쓴이의 감정, 주관적 의견들이 많이 드러났으며, 학생들은 자신의 생각에 대해서 확신을 가지지 못하고 불확실성을 드러내었다. 넷째, 텍스트 구성의 특징으로 대부분의 학생들이 부가 접속사를 통해 단편적인 정보들을 나열하였으며, 체계적이며 논리적인 글을 쓰는데 익숙하지 않았다. 연구 결과를 바탕으로 과학적 소양의 함양을 목표로 하는 과학 학습에서 과학 글쓰기가 강조되어야 하며 국가 교육과정차원에서 체계적인 계획뿐만 아니라 과학 글쓰기에 대한 교사들의 인식이 향상되어야 함을 논의하였다.

본 연구의 목적은 고등학교 교육과정에서 사용되고 있는 지구과학 불일치 용어를 조사하고 그 대안을 탐색하는 데 있다. 고등학교 지구과학 교과서에서 같은 의미를 지니면서 다른 용어를 사용하는 경우 이를 불일치 용어로 정의하였다. 불일치 용어를 참고문헌과 선행 연구의 용어와 비교한 후, 284명의 교사와 학생을 대상으로 선호도를 조사하였다. 연구 결과 불일치 용어는 고등학교 교과서는 물론 참고문헌에서도 다수 조사되었다. 선호도 조사 결과 의미가 쉽게 전달될 수 있는 용어, 이전에 학습한 용어, 외래어 표기법에 맞는 용어에 대한 선호도가 높았다. 그리고 고유명의 표기가 다르거나 서로 다른 문헌과 배경 지식에 기반하고 있는 불일치 용어는 외래어 표기법과 학회 발간물에 근거하여 대안을 모색할 수 있다. 따라서 공인된 이론에 근거하고 의미 전달이 쉬운 지구과학 용어를 공유하여 사용함으로써 혼란을 해소할 수 있을 것이다.

이 연구에서는 과학 논문 레지스터를 분석하여 지구과학 논문의 언어 특성을 탐색하였다. 연구 자료로 지질과학, 대기과학, 해양과학의 한국어 논문 1편씩을 선정하였다. 지구과학 논문 레지스터의 특징은 다음과 같다. 첫째, 주제부와 설명부 간의 의미적, 지시적 연결이 체계적으로 이루어지고 있으며, 이를 통해 텍스트가 제시하려는 메시지와 요점이 통일적으로 응집력 있게 제시되었다. 둘째, 각 텍스트의 장르 요소에 따라 연역적 추론 또는 귀추적 추론 관계 및 인과 관계를 나타내는 술어들이 사용되었으며, 논리적 관계는 접속어구보다는 술어의 유형을 통해 표현되었다. 셋째, 대부분의 논문 텍스트에서 가능성을 나타내는 인식적 술어를 사용하여 과학자들의 해석과 설명 및 주장을 간접적으로 표현하는 약한 상호관계를 형성하였다. 연구 결과를 근거로 학생들이 과학 학습 과정에서 과학 텍스트에 대한 문해 능력을 높이고, 과학자들의 지식 구성 방식을 이해하기 위해서는 과학 글에서 각 문장을 구성하는 주제부와 설명부의 연결 관계를 파악하고, 술어의 유형에 따라 논리적 관계를 조사하는 과학 언어 풀어내기 활동이 과학 교육과정에 포함되어야 함을 논의하였다.

본 연구의 목적은 고등학교 지구과학 I의 단열변화 주제에 관한 교과서별 내용을 분석하여 향후 교과서 집필 방향에 시사점을 제공하기 위한 것이다. 연구를 위하여 8종의 고등학교 검인정 과학 교과서 중, 일선 학교에서 많이 사용하고 있는 6종의 교과서를 분석 대상으로 선정하였다. 교과서 분석에는 전주시 소재의 교원 양성 대학교에 재학 중인 예비교사 35명이 참여하였다. 먼저 연구자가 사전에 6종의 분석대상 교과서를 살핀 후, 분석관점을 단열변화에 대한 개념 정의, 단열변화에 대한 삽화, 단열변화에 대한 실험의 세 부분으로 범주화하였다. 이를 바탕으로 6종의 교과서를 분석한 후 각 범주별로 가장 우수한 교과서를 선정하였다. 연구 결과 단열변화에 대한 개념정의는 교과서 A, 단열변화에 대한 삽화는 교과서 C, 단열변화에 대한 실험은 교과서 B가 우수한 것으로 선정되었으며, 6종의 교과서 모두 불완전한 부분이 있음이 확인되었다. 이러한 교과서의 부정확성, 부적절성은 학생들이 단열변화를 이해하는 데 어려움을 초래할 수 있으며, 더 나아가 오개념을 형성하도록 하는 문제점을 가져올 수 있다. 따라서 단열변화에 대한 보다 체계적이고 정확하며, 완전한 내용이 담겨지도록 교과서의 내용을 재구성할 필요성이 있다.

이 연구의 목적은 지구과학 수업에 적용한 MBL(Microcomputer Based Laboratory, 이하 MBL)이 중학생의 그래프 능력, 과학탐구능력에 미치는 효과를 알아보고자 하는 것이다. 중학교 지구과학 내용 중 5개의 실험 주제에 대하여 MBL 활용 탐구 활동 자료를 개발하였다. 이 MBL 수업자료를 33명의 중학생들에게 적용하고 사전 검사와 사후 검사를 실시하였다. 연구의 결과는 다음과 같다. 첫째, MBL 수업은 중학생의 그래프 능력 향상에 유의미한 효과가 있었다. 그래프 능력의 하위 영역인 그래프 작성, 그래프 해석 능력 모두에서 유의미한 향상을 보였다. 특히 자료 변환하기 영역에서 유의미한 효과가 크게 나타났다. 둘째, MBL 수업은 중학생의 과학탐구능력 향상에 유의미한 효과가 있었다.

This study aimed to explore how to characterize the earth science inquiry in schools in terms of science teaching interaction and constructivist teaching practice. The constructivist teaching practices were analyzed with Reformed Teaching Observation Protocol (RTOP) in three aspects including (1) student oriented class implementation, (2) subject knowledge and representation, and (3) classroom communication. Fourteen earth science classes were observed and scored with RTOP. The class was evaluated to be transitional stage in terms of constructivist teaching, e.g., moving toward student-centered teaching practice. Especially, Korean teachers tend to lean their classes more on propositional knowledge than procedural knowledge. To interpret science teaching interactions, an earth science teacher with a RTOP top rank was selected. Her class was then videotaped for detailed analysis. I adopted the analytical framework of communicative approaches and discourse patterns among the five aspects of interactions presented by Mortimer and Scott (2003). It was found that this earth science teacher used more authoritative patterns than the dialogic. In addition, she used IRE discourse pattern more frequently. Interestingly, teachers interacted with their students more frequently in the form of repeated (or IRE chain pattern), that is IRFRF (teacher initiation-student response-teacher feedback-student response-teacher feedback) in the context of dialogic communicative approaches, while simple IRE occurred in an authoritative approach. In earth science classrooms, typical interaction may well be constructed in the form of IRFRF chains to allow students free conjectures and abduction.