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.

본 연구의 목적은 중학교 1학년 과학 기본과정 지구과학영역의 자율학습용 콘텐츠에 대하여 분석 및 평가를 하는 것이다. 이를 위해 한국교육학술정보원(2008)의 '초 중등교육 e-러닝 품질관리 가이드라인(Ver.2.0)'에서 제시한 '사이버가정학습 콘텐츠 품질관리도구'를 적용하였다. 콘텐츠 분석에 대한 결과는 다음과 같다. 첫째, 학습안내는 학생들이 한 차시에 학습하게 될 내용들을 간략히 소개하고 있는 것으로 나타났다. 그리고 선수학습에서는 진단평가가 이루어지지 않은 것으로 분석되었다. 둘째, 본 학습에서는 학습자의 수준에 맞게 콘텐츠를 선택하여 학습할 수 있었고, 본 학습 시간은 15분 내외로 구성되어 있는 것으로 나타났다. 셋째, 학습평가에서는 학습자가 오답에 대한 피드백은 이루어지지 않고, 틀린 문항 수만 제시되어 있었다. 그리고 학습정리는 그 차시에 배운 중요한 내용에 대해서는 다시 요약 정리하여 제시하고 있다. 콘텐츠 평가에 대한 결과는 다음과 같다. 첫째, 요구분석, 교수학습전략, 상호작용에 대해서는 각 차시마다 큰 차이를 보이지 않았다. 그리고 윤리성에 대한 평가는 적합하지 못한 단어나 문장을 포함하고 있지 않은 것으로 나타났다. 저작권의 평가는 콘텐츠 내의 저작물에 대한 국제저작권표시방법을 준수하여 표시한 것으로 분석되었다. 둘째, 교수설계의 평가는 단순 그림 위주의 설명을 제시하였고, 플래시 등의 시각자료가 미흡한 것으로 나타났다. 그리고 지원체계의 평가에서는 학습자가 콘텐츠를 자유롭게 이용할 수 있도록 설치되어 있는 것으로 나타났다. 그러나 콘텐츠 학습 중 학습자가 메모할 수 있는 메모기능은 없는 것으로 분석되었다. 또한 평가에 대한 평가는 서술 내용에 대한 명확한 평가기준을 제시하고 있지는 않았다. 따라서 각각의 차시마다 조금씩 차이를 보였다. 셋째, 학습내용의 평가분석은 수정 보완하지 않은 탓에 최신의 정보를 포함하고 있지 않아 각 차시마다 큰 차이가 있는 것으로 나타났다.

이 연구의 목적은 고등학생과 예비 교사의 지구과학 그래프 해석 능력과 인식을 알아보는 것이다. 이를 위해 지구과학 그래프 해석 능력을 알아보기 위한 9개 그래프 유형의 18문항으로 구성된 1개의 검사지를 개발하였으며, 지구과학 그래프에 대한 인식을 알아보기 위한 2개의 설문지를 각각 개발하였다. 연구 결과는 다음과 같다: 고등학생과 예비교사들은 선 그래프에 대한 해석 능력은 높은 반면, 중복 그래프와 방향성 변화 그래프에 대한 해석 능력은 낮은 것으로 나타나 그래프 해석 능력이 그래프의 유형의 영향을 받는 것으로 분석되었다; 고등학생과 예비교사 모두 학년에 따른 해석 능력에 차이가 있는 것으로 나타났다; 고등학생에 비해 예비교사가 동일한 주제의 서로 다른 표현 방법의 그래프 차이를 더 잘 인식하는 것으로 나타났다; 다수의 고등학생과 예비교사는 지구과학 그래프가 타 과학 교과와 상당한 차이가 있다고 인식하고 있었으며, 가장 많은 차이가 있는 그래프 유형은 방향성 변화 그래프, 분산 그래프, 등치선도, 영역 그래프인 것으로 나타났다. 이러한 연구 결과를 토대로 효과적인 그래프 지도 방략에 대한 함의를 논의하였다.

지구과학 탐구 대상은 다른 학문의 탐구 대상과 달리 거대한 시 공간적 규모, 접근 불가능성, 통제 불가능성, 복잡성 등을 지니고 있다. 그렇기 때문에 지구과학의 탐구 대상을 실험실 내에서 실제 조작을 통해 탐구하는 것은 매우 어렵거나 심지어 불가능하다. 따라서 지구과학에서는 실제 조작을 하지 않고도 탐구를 할 수 있는 대안이 필요하다. 실제 조작을 하지 않고 탐구를 수행하는 대표적인 탐구인 사고실험으로부터 추론의 역할을 재조명하고 추론을 사용한기존의 탐구 수업 모형들의 특징을 조사하였다. 각 탐구 모형들을 지구과학에 적용하는데 있어서의 시사점을 살펴보고 이들을 바탕으로 지구과학적 현상의 탐구에 적합한 추론 중심 탐구수업 모형을 제안한다.

본 연구는 과학영재교육원의 지구과학영재들을 대상으로 좌/우뇌 활용 선호도에 따른 문제해결의 접근 방식에 관한 유형을 알아보기 위한 것이다. 지구과학 영재 16명을 대상으로 뇌활용 선호도를 알아보기 위하여 R/LCT, BPI를 실시하였고, 문제해결방식을 알아보기 위하여 S-CPST를 실시하였다. R/LCT에서 좌뇌 성향의 학생은 8명, 우뇌 성향은 7명, 중간 점수를 보인 학생은 1명이었다. BPI에서는 좌뇌 성향의 학생이 8명, 우뇌 성향은 8명이었다. S-CPST 에서 좌뇌 성향의 학생들은 먼저 구성 요소에 흥미를 갖고 그 특징을 탐색했다. 또, 숫자나 기호 등을 사용해 논리적이고 객관적으로 문제를 해결하는 반면 자신의 아이디어를 그림으로 표현하는 것을 어려워했다. 우뇌 성향의 학생들은 3단계문제해결방식을 나타냈다. 먼저 전체적인 형태에 관심을 갖고, 둘째, 각각의 구성요소 분석하고, 셋째, 이들을 종합하여 다시 전체로 조직하였다. 또, 직관적 패턴을 보고 문제의 해결 방법을 여러 가지로 제시하며 그림을 사용하여 구체화시켰다. 결과적으로 지구과학 영재들은 좌/우뇌 성향에 따라 서로 다른 방식으로 문제를 해결하였다. 따라서 보다 효과적인 지구과학 영재교육을 위하여 영재들의 좌/우뇌 성향을 고려한 교수학습방법이 요구된다.

본 연구의 목적은 중학교 2학년 과학 '지구와 별' 단원의 학습에 3D 천문 프로그램(Starry Night pro 6.0)을 활용한 수업을 실시한 후 과학 학업성취도, 과학 관련 태도, 자기 주도적 학습능력에 미치는 영향을 분석하여 학습효과와 학생의 인식을 알아보는데 있다. 연구대상은 중학교 2학년 198명의 학생이며 6차시에 걸쳐 3D 천문 프로그램(Starry Night pro 6.0)을 활용한 수업을 실시한 후 적용하기 전과 후의 조사를 통하여 그 학습효과를 분석하였다. 검사결과는 독립표본 t-검정과 대응표본 t-검정을 이용하여 분석하였다. 첫째, 3D 천문 프로그램을 활용한 수업이 전통적 수업 보다 학업성취도에서 유의미한 효과가 있는 것으로 나타났다(p〈.05). 그러나 3D 천문 프로그램을 활용한 수업이 과학 관련태도에 미치는 효과의 분석에서는 유의미한 효과가 없는 것으로 나타났으며(p〉.05), 자기주도적 학습능력의 향상에는 효과적이라는 결과를 얻을 수 있었다(p〈.05). 본 연구의 결과는 '3D planetarium software를 활용한 수업은 8학년 과학수업에서 효과적이었다는 것을 보여준다.'라고 끝마치고 있다.

과학 잡지가 과학자와 일반인 사이의 접점 역할을 수행하며 과학의 대중화에 기여할 수 있게 해 주는 기제를 과학 잡지 텍스트의 언어적 특성에서 찾기 위하여 과학 동아에 수록된 지구과학 관련 기사 12편을 선정하였다. 선정된 과학 잡지 텍스트의 언어적 특성을 규명하기 위하여 레지스터 분석을 실시하였다. 연구 결과, 1) 기자가 쓴 글은 과학자의 사유와 대화를 표현하는 인식적 술어와 발화적 술어의 비율이 높았다. 2) 기자의 글에는 문장의 주체가 사람으로 드러나는 비율이 높지만 과학자의 글에는 사람은 거의 드러나지 않으며 주체가 생략된 경우도 많았다. 3) 과학자의 글은 대부분 평서형 서법을 사용하지만, 기자가 쓴 글에서는 의문형과 청유형 서법, 생략 등의 비평서형 문장이 많았다. 4) 문장 속에 포함된 절의 밀도는 기자의 글이나 과학자의 글 모두 비슷하였다. 5) 정보의 구조 또한, 기자의 글은 단순한 정보의 발전 형태를 띠었고, 과학자의 글은 그에 비해 다소 복잡한 정보 구조를 나타내었다. 과학 잡지 텍스트의 언어적 특징을 통해 과학 잡지는 기자의 글을 통해 어려운 과학 내용을 쉽고 친숙한 텍스트로 제시함으로써 과학의 대중화에 기여할 뿐 아니라, 과학자가 쓴 순화된 과학 텍스트를 통해 일반인들을 과학의 언어라는 과학의 문화에 친숙하게 함으로써 과학의 대중화에 기여하게 됨을 밝혀 내었다.

시각자료는 과학교과서의 주된 구성 요소이며, 학습자에게 과학적 개념을 효과적으로 이해시키는 매개체가 된다. 본 연구에서는 제7차 교육과정에 따른 중학교 과학 교과서 지구과학 분야에 사용된 시각자료의 유형과 기능 및 구조를 분석하였다. 시각자료 유형에서는 사진과 삽화의 비율이 그래프와 표에 비해 매우 높게 나타났다. 시각자료의 기능에서는 예시적 기능과 보충적 기능의 비율이 높게 나타난 반면, 장식적 기능, 설명적 기능, 탐구적 기능의 비율은 낮게 나타났다. 시각자료의 구조에서는 단독의 비율이 다중에 비해 압도적으로 높았다. 또한 다중 구조에서 짝은 주로 대비에, 연속은 주로 순서를 표상하는데 사용되고 있었다. 시각자료의 유형, 기능, 구조 모두 교과서에 따라 유의미한 차이가 있었다. 이러한 연구 결과를 토대로 학교 과학에서 시각자료의 교육학적 의의에 대한 보다 나은 이해를 위해 지구과학 분야에서 시각자료의 기능과 구조에 대한 기호학적 연구를 제안하였다.

본 연구의 목적은 망원경에서 별빛이 결상되는 원리를 교사들이 어떻게 이해하고 있는지를 알아보고자 하는 것이다. 경기도와 서울지역의 지구과학 교사 101명을 대상으로 설명식 지필문항 검사를 수행하고, 지구과학교육 전공자 3명이 교차분석을 실시하였다. 대부분의 교사들이 볼록렌즈에서 상이 형성되는 과정에 대한 체계적인 개념을 가지고 있지 않았고, 특히 상의 개념과 스크린의 역할에 대한 이해가 많이 부족하였다. 또한 망원경에서 별빛이 결상되는 원리에 대한 과학적 개념을 가지고 있는 교사는 참여교사의 3%로 극히 낮았으며 거의 대부분의 교사들이 볼록렌즈나 빛의 단편적인 성질을 이용하여 별빛의 결상을 이해를 시도하는 비과학적 혹은 대체개념을 가지고 있는 것으로 나타났다.

최근 들어 과학관과 학교 교육과정의 연계가 강조되고 있으나 과학관이 학교 교육과정을 어느 정도 반영하고 있는지를 가늠할 수 있는 기준은 부족한 실정이다. 이에 본 연구의 목적은 과학관의 교육과정 반영의 정도를 객관적으로 판단할수 있는 기준을 개발하고 이를 이용하여 과학관 패널 전시 설명문을 평가하는데 있다. 이를 위해 중등학교 성취기준에 따른 평가 도구를 개발하였으며, 이를 이용하여 충청도지역의 세 과학관에서 지구과학 패널 전시 설명문의 교육과정 반영도와 교육과정 도달 수준을 측정하였다. 연구 결과 과학관 지구과학 패널 전시 설명문의 교육과정 반영도는 38.7%로 측정되었으며, 교육과정 도달 수준은 5.0 만점에서2.82로 평가되었다. 차후 과학관 전시물의 패널 전시 설명문의 수준을 결정하는 과정에서 교육과정의 성취기준에 대한 교육과정 반영도와 도달 수준의 평가 결과가 활용될수있기를 기대한다.

본 연구는 수업의 3가지 맥락(자료, 과제, 역할)에서 학습자의 특성과 그룹의 상호작용에 따른 그룹과 개인의 반성적 탐구는 어떤 차이가 있는지를 알아보고 이를 통해 효율적인 반성적 탐구활동을 위한 소그룹 구성과 교사의 지도에 시사점을 얻고자 하였다. 이를 위해 고등학교 1학년 1개 학급을 선정해서 반성적 탐구활동수업을 실시하고 수업을 녹화 전사해서 언어행동분석틀과 수업상황의 3가지 맥락으로 분석하였다. 본 연구의 결과로부터 학생개인과 그룹의 반성적 탐구는 학생들의 개별특성 그 자체보다는 다튼 학생과 학급에서 어떤 관계를 가지느냐에 더 영향을 받는다는 것을 알 수 있었다.

교과교육학지식(PCK)은 과학 교사의 전문성을 나타내는 지표로 인식되어 왔다. 이 연구에서는 예비 교사와 현직 교사의 주제-특정적 PCK를 비교 분석하였다. 이를 위해 과학 교사들의 PCK를 명시적으로 드러낼 수 있는 분석틀을 개발 및 적용하여 예비 및 현직 지구과학 교사를 대상으로 동일 주제에 대한 PCK 차이를 분석하였으며, 서로 다른 2개 주제에 대한 PCK가 어떻게 달라지는지를 각각 분석하였다. 연구 결과, 동일 주제에 대한 예비 교사와 현직 지구과학 교사의 PCK는 구성 요소에 따라 큰 차이가 있음을 알 수 있었다. 서로 다른 주제에 대한 PCK의 변화는 경향성을 나타내지는 않았으나, 구성 요소 및 교사에 따라 매우 큰 차이를 나타내었다. 이 연구를 통해 PCK의 주제-특정성을 확인하였으며, 과학 교사의 수업 전문성 개발 및 평가에 PCK분석틀 및 프로파일의 활용가능성에 대해 논의하였다.

본 연구의 목적은 야외지질학습 환경에서 과학 영재학생들이 학습의 성취를 가능하게 하는 요인들을 분석하는 데 있으며, 이를 위해 2007년도 한국지구과학올림피아드 겨울학교에 참가한 19명의 참가 학생들을 대상으로 야외지질학습에 관한 인식과 태도의 유형을 분석하였다. 야외지질학습에 관한 인식과 태도의 유형을 분석한 결과 인식의 유형은 탐구적 관점에서 경험적 탐구로 이해하고 있으며, 과학철학의 관점에서 인간 중심적 견해와 실증주의적 관점, 그리고 도구주의적 관점으로 이해하고 있었다. 태도의 유형으로 학생들의 겨울학교 참여 목적은 주로 지구과학에 관한 지식 습득에 있었으며, 과학자를 희망 진로로 선택하는 경향은 부모들 보다 학생들에게서 더 높은 경향이 나타났다. 야외지질학습에 관한 학업적 자아개념은 대체로 긍정적으로 나타나며, 긍정적 정서와 부정적 정서를 모두 경험하는 것으로 나타났다.

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 연구의 목적은 11학년 지구과학 수업에서 마인드 맵을 활용한 수업이 학생들의 과학 탐구 능력과 과학에 관련된 태도에 미치는 효과를 알아보는데 있다. 연구의 대상은 김해시에 소재한 공립 K고등학교 11학년 2개반을 대상으로 하였으며 1주에 2시간씩 10주 동안, 실험집단에는 마인드 맵을 활용한 수업을 진행하였고, 통제집단은 전통적 수업으로 진행하였으며 각 집단은 34명으로 구성되어 있다. 학생들의 과학 탐구 능력과 과학에 관련된 태도에 대하여 사전검사를 실시한 후 수업을 진행하였으며 수업후에 사후검사를 통한 연구의 결과는 다음과 같다. 첫째, 1검증을 통해 학생들의 과학 탐구 능력에 미치는 영향에 대해 분석한 결과 실험집단과 통제집단간에 유의미한 차이가 있었다. 이것은 마인드 맵 활용 수업이 학생들의 과학 탐구 능력 향상에 효과적임을 의미한다. 둘째, t-검증을 통해 학생들의 과학에 관련된 태도에 미치는 영향에 대해 분석한 결과 실험집단과 통제집단 간에 유의미한 차이가 있었다. 이것은 마인드 맵 활용 수업이 학생들의 과학에 관련된 태도에 효과적임을 의미한다 결과적으로 마인드 맵을 활용한 지구과학 수업은 학생들의 과학 탐구 능력과 과학에 관련된 태도를 향상시키는데 더욱 효과적이다.

이 연구의 목적은 10학년 과학 교과서의 지구과학 용어들을 SWA 프로그램을 통해 분석하여 그 중 학생들이 어려워하는 용어들을 알아보는데 있다. 연구 목적을 위해, 먼저 11종의 10학년 과학교과서에서 지구과학 용어들을 추출한 다음, 표준국어대사전을 기반으로 한 SWA 프로그램으로 과학 전문어와 비과학 전문어로 분류를 하였다. 분류된 과학전문어와 비과학 전문어에 대해 560명의 10학년 학생들에게 이해하기 어려운 용어를 선택하도록 하였다. 프로그램을 통해 어휘의 수를 분석한 결과, 교과서별로 다소 차이는 있지만, 등급 외의 과학 전문어 빈도가 모든 교과서에서 다른 등급에 비해 가장 높았다. 또한 학생들에게 설문한 결과, 어렵다고 하는 용어들의 대부분이 등급 외에 속해 있었다. 이 연구 결과를 통해, 교과서 집필 과정에서 학생들의 인지 수준을 고려해야 하며 어려운 용어는 과학적 의미의 변화가 없는 범위 내에서 쉬운 용어로 대체되어야 한다는 것을 제안하였다.

본 연구에서는 통합교과적 접근이 필요한 지구과학 개념에 대한 예비 교사들의 이해를 알아보기 위하여 식 현상에 대한 예비 교사들의 정신 모형을 탐색하였다. 본 연구에는 30명의 중등 예비 지구과학 교사와 36명의 초등 예비교사들이 참여하였다. 정신 모형의 분석을 위해서 서로 다른 맥락의 질문지에 대한 예비 교사들의 응답 및 질문지를 토대로 한 심층 면담 과정에서 나타난 현상론적 초안과 전략적 국면을 분석하였다. 연구 결과, 식 현상에 대해 예비 교사들은 4개의 서로 다른 수준의 정신 모형을 가진 것으로 분석되었다: (1) 차폐 모형, (2) 공전궤도면 모형, (3) 혼성모형, 그리고 (4) 그림자 모형, 차폐 모형은 결함이 있는 모형이며, 공전궤도면 모형은 불완전한 모형, 그림자 모형은 과학적으로 옳은 모형이다. 혼성 모형은 두 개 이상의 정신 모형을 동시에 사용한다. 중등 예비 교사의 경우는 공전궤도면 모형이 40%로 가장 우세한 반면, 초등 예비 교사의 경우는 차폐 모형이 67%로 가장 많았다. 국면의 수준이 정신모형의 수준을 결정하며, 국면의 수준은 현상론적 초안에 의해 결정되는 것으로 분석되었다. 이 연구를 통해 정신 모형의 상황 의존성을 확인하였으며, 식 현상에 대한 낮은 수준의 정신 모형들이 개념적 모형으로 바뀌기 위해서는 광학과 기하학이 통합된 새로운 접근이 필요함을 알 수 있었다. 또한 정신 모형의 규명을 통한 예비 과학 교사의 주제 특정적 교과교육학 지식의 향상 가능성을 시사하였다.

이 연구는 7차 고등학교 지구과학 II 교과서의 내용 중 화성암의 조직 개념에 대한 본문 진술을 분석하고 문제점을 지적하고 그 개선 방안을 모색하였다. 과학 교과서의 개념 진술이 정확하지 않아 학습자들에게 오개념을 유발하거나 재강화할 가능성이 있는 여러 진술문이 발견되었다. 화산암에 대하여 세립질, 유리질 또는 반상 조직을 기술하고 있으며, 심성암에 대하여 완정질, 입상, 조립질 및 등립질 조직 등 다양한 조직을 제시하고 있다. 이들은 화성암 조직 분류체계 기준의 혼란에 관련된 것들이었다. 화성암의 조직에 대한 정확한 개념을 전달하기 위한 화성암 분류 기준의 개선방안들을 제시하였다. 화성암을 구성광물의 입도, 상대적인 크기와 결정도에 따라 화산암에는 비현정질 또는 반상 조직을, 심성암에는 현정질 또는 완정질, 등립상 조직을 사용하여야 한다.

MBL은 학생들에게 정확하고 효율적인 데이터 수집과 실시간 그래프를 제공함으로써 실험 시간을 단축시켜, 실험 결과에 대한 깊이 있는 토론을 가능하게 함으로 탐구의 본질적 특징인 의사소통과정을 강조한다. 따라서 본 연구에서는 과학 탐구와 탐구의 본질적 특징인 의사소통의 관점에서 중등학교 지구과학 MBL수업의 양상을 살펴보았다. 3개의 MBL수업을 녹화한 비디오 테잎을 주된 자료원으로 하였으며, 수업 녹화물과 전사본을 교실탐구 기본요소와 논의 요소틀을 이용하여 분석하였다. 교실탐구의 기본요소는 "문제제기", "증거수집", "설명형성", "과학지식과의 연결", "이론의 발표"의 5가지이다. 연구 결과로 첫째, 세 수업은 각 진행 단계별로 탐구 요소와 그 수준에서 유사한 양상을 보여주었다. 학생들은 교사 주도적 문제 제기로부터, 절차에 따른 증거 수집을 하고, 교사의 지도에 따라 설명을 형성하며, 특정 과학지식을 사용하도록 안내되었다. 하지만, 이론의 발표 요소는 1개의 수업에서만 관찰되었다. 둘째, 탐구의 본질적 측면으로서 논의적 의사소통은 매우 드물게 나타났다. 논의 과정을 포함한 담화 에피소드는 과학적 현상을 다루기보다 실험 과정이나 절차적 측면에 관해 이루어졌다 이론의 발표가 진행된 수업에서 1개의 에피소드만이 과학현상과 관련된 활발한 논의적 의사소통을 보여주었다. 결론적으로 MBL자료가 탐구의 본질적 특징인 의사소통을 강조한다 하더라도, 실제 수업에서 진정한 탐구의 모습을 구현하는 일은 쉽지 않다는 것을 알 수 있다. 따라서 MBL수업에서 탐구 및 논의적 의사소통을 구현하기 위해서는 학생들에게 논의의 기회 제공과 더불어 논의를 유의미하게 개진할 수 있는 교사의 적절한 도움이 필요하다.

이 연구의 목적은 우리나라 과학교육 현장의 환경과 현실에 적합한 지구계 주제 중심의 지구과학 모듈을 개발하여 현장에 적용하고 그 효과를 분석하는 것이다. 모듈의 개발을 위해 98명의 인문계 고등학교 학생들을 대상으로 선택된 13개의 지구환경문제에 대한 인식 조사를 실시하였다. 개발된 모듈의 적용에 따른 효과를 조사하기 위해 고등학교 2학년 2개 학급의 76명을 대상으로 정규 지구과학 수업 시간에 적용하였고, 학생들의 활동의 관찰, 면담, 설문지를 통하여 자료를 수집하고 분석하였다. 연구 결과를 정리하면 다음과 같다. 첫째, 모듈은 고등학교 지구과학 I 교과서의 '지구의 구성' 단원에서 다루고 있는 내용을 모두 포함하며, 그 내용을 중심으로 모듈의 주제를 선정하고 세부 활동을 개발하여 구성하였다. 총 7차시(3주)분량의 모듈을 개발하였고, 개발된 모듈을 구성하는 각각의 활동들은 교과서에 순서에 따라 서로 연계가 될 수 있게 구성되었으며, 고등학교 교육과정 해설서에서 제시되어 있는 학습 목표들과 일치하도록 구성하였다. 모듈의 전반부는 지구 환경을 구성하는 요소인 기권, 수권, 암권, 생물권을 이해하고 그 요소들의 특징을 학습하고, 전지구적인 관점에서 이들 요소들의 상호작용이나 인간 활동과의 연계성을 다룬다. 대부분의 활동들은 모둠별 협동학습을 통하여, 학생 주도적인 활동이 되도록 개발되었다. 모듈의 후반부는 4차시로 구성되어 있으며, 지구계에서 일어나는 에너지 순환과 물질의 순환(물, 탄소, 이산화탄소 등)을 통하여 지구계 내의 상호작용을 이해하는 것을 활동 목표로 하였다. 둘째, 개발된 모듈을 정규 지구과학 수업 시간에 적용한 결과를 살펴보면, 개발된 모듈을 통하여 지구환경의 구성요소와 각 권들과 관련된 개념의 학습에 효과적인 것으로 조사되었고, 학생들이 활동들을 통하여 지구계를 구성하는 암권, 수권, 기권, 생물권의 특성과 세부 개념들에 대해 학습하는데 도움이 되었다고 응답하였다. 개발된 지구계 주제 중심 모듈의 학습을 통해서 학생들의 지구환경과 구성요소에 대한 지식을 습득하고, 이해가 향상되었다. 지속적으로 지구계나 지구환경문제를 다루는 모듈이 개발된다면 학생들의 지구과학적 소양의 함양을 향상시킬 것으로 기대된다.