본 연구에서는 계절 변화에 관련된 개념 유형을 분석하고, 관련 개념들에 관한 토의에 의해 인지갈등을 해소하는 방법을 강조한 발생학습 전략의 적용 효과를 알아보고자 하였다. 계절변화 관련 지구과학 개념 유형은 100가지 였으며, 그 중에서 66가지는 오개념을 포함한 비과학적 개념 유형이었다. 계절변화에 관련된 개념 평가도구는 R&D과정과 2번의 현장검증을 거쳐 개발되었다. 실험집단에는 지구과학개념 유형과 인지갈등을 반영한 4단계의 발생학습 전략을 적용하였다. 한편 통제집단에는 전통적인 교수 학습 전략을 적용하였다. 유의수준 .05에서 공변량분석을 실시한 결과 두 집단 간에는 유의미한 차이가 있는 것으로 나타났다. 이러한 연구 결과는 계절변화와 관련된 오개념을 지구과학적 개념으로 변화시키는 데 발생학습전략이 하나의 가능한 대안이 될 수 있음을 의미하는 것으로 볼 수 있다.

본 연구에서는 지구과학 지식과 창의력을 동시에 적용해야 해결할 수 있는 지구과학 창의력을 평가할 수 있는 문항의 개발 방법을 제시하고자 하였다. R&D과정을 거친 본 연구의 결과는 첫째, 조작적 정의를 통해 창의력과 과학창의력간의 인지능력 차이를 명료화하였고 둘째, 과학창의력을 구성하는 하위 요소들 중에서 문항 개발이 가능하다고 판단된 유창성, 융통성, 정교성, 독창성을 선정하여 각각에 대한 조작적 정의를 내린 후 각 요소들에 대한 평가와 채점의 준거를 제시하였다. 셋째, 평가도구의 구비 조건인 타당도, 신뢰도, 변별도, 난이도를 검증하기 위하여 3번의 현장검증을 실시하였으며, 본 연구에서 개발한 지구과학창의력 평가도구는 각 하위 요소별로 2문항씩 총 8문항으로 구성되어 있다. 넷째, 문항합치도 지수 평균은 .99, 문항 내적 합치도 지수인 Cronbach α값은 .79, 각 문항별 평가자간 신뢰도는 0.78,각 하위 요소별 평가자간 신뢰도는 0.75, 변별도 지수인 점이연상관 지수는 .19, 문항 난이도 지수는 .00이었다. 이와 같이 평가도구의 구비조건들이 허용 범위 내에 있는 것으로 볼 때 본 연구에서 개발한 지구과학 창의력 평가도구는 유용한 것으로 판단할 수 있다.

Problem Based Learning (PBL) is one of methods which has been developed to promote student-centered learning and to pursue self-directed learning for life-long learning. The purpose of this study is exploring the possibility of Problem Based Learning (PBL) in college Earth science course. The participants of this study were fourteen students attending an Earth science class at Sookmyung Women's University in Seoul. PBL was implemented in the form of group project with utilizing Web-based course tool. We provided questionnaires and conducted interviews to figure out students' perception about PBL. The findings were as follows: Through a given experiences, (1) students participated more actively than LBL (Lecture Based Learning), (2) more students were engaged with self-directed learning, and (3) students made higher cognitive efforts. LBL seemed to be more efficient way to acquire factual knowledge. In the meanwhile, PBL did not seem to affect the improvement of communication skills. Students could not make use of Web-based course tool effectively in communicating with other team members. In this study, we found that college student participants preferred problems related to everyday life, environmental issues and interesting but unusual incidents. On the other hand, they felt difficult in open-ended problems, especially when they were asked to provide their own evaluation. On the basis of PBL experiment in this paper, we present one method of successful implementation of PBL and suggest topics which should be studied in the future.

본 연구에서는 자기 주도적 학습을 위한 웹기반 수준별 학습 자료를 설계 · 개발하고 이를 현장에 적용하여 그 효과를 검증하고자 하였다. 이를 위하여 제7차 교육과정 고등학교 과학10의 ‘일기와 기후’ 단원을 기본 학습자료와 심화 · 보충형 학습자료로 설계 · 개발하고 이를 적용하여 그 효과를 전통적 수업과 비교한 결과는 다음과 같다. 첫째, 웹 기반수준별 학습은 전통적 수업보다 학생들의 자기 주도적 학습특성 중 자아개념, 학습열성, 미래지향성, 창의성, 자기 평가력에 긍정적인 효과를 나타내었으며 이는 학습자가 주어진 학습체제와의 다양한 교류를 통하여 필요한 정보와 지식을 획득하는 웹 학습의 특성 때문인 것으로 보인다. 웹 기반 수준별 학습이 자기 주도적 학습특성에 미치는 효과를 학습능력별로 살펴본 결과, 학습자의 학습능력 수준에는 무관한 것으로 나타났다. 둘째, 웹 기반 수준별 학습은 전통적 수업보다 학생들의 과학성취도에 긍정적인 효과를 나타내었으며 학습능력 수준이 중위이상인 학습자들에게 더 효과적이었다. 이러한 연구의 결과를 고려할 때, 하위수준 학습자들의 학업성취도를 높이기 위해서는 보충학습의 내용을 더 구체적으로 구성하고 경로 면에서 학습자 편의성을 높이는 웹 설계가 필요하다. 셋째, 웹 기반 수준별 학습에 대한 학습자들의 인식 결과를 보면 시각적 효과와 화면 구성에 대하여 긍정적인 평가를 하였다. 또한 학습 경험을 계획하고 필요한 자원을 자신만의 경로로 찾아서 학습하는 자기 주도적 학습이 수준별 학습에 긍정적인 효과를 미치는 것으로 응답하였다.

지구과학 학습 내용들은 교실이나 실험실에서 통제하기 어려운 내용들이 많다. 따라서 이를 극복할 수 있는 하나의 방안으로 가상현실 기술을 도입하여 웹상에서 활용할 수 있는 3D 가상현실 학습프로그램을 개발하였다. 개발된 프로그램은 701명의 중학교 학생들에게 투입되었다. 그 결과 몰입감을 통한 흥미유발 및 동기유발에 아주 긍정적인 효과가 있었으며, 공간지각 능력 향상에도 큰 도움이 되는 것으로 보여졌다.

본 연구는 지구과학 ‘해양’ 단원에서 제시된 5가지 주제에 대하여 개념도를 작성한 후 이를 중학교 과학 수업에 적용하여 그 효과를 분석하는 것을 목적으로 한다. 본 연구에서 작성된 개념도를 활용한 수업을 실험집단인 고등학교 2학년 2개 학급을 대상으로 운영하고 전통적인 수업을 실시한 비교집단과 비교한 결과는 다음과 같다. 첫째, 개념도활용 수업과 전통적인 수업이 과학성취도에 미치는 효과를 검증한 결과, 개념도 활용 수업이 전통적인 과학수업에 비해 학생들의 과학성취도에 긍정적인 효과를 미치는 것으로 나타났다. 또한 학습능력 수준에 따라 두 가지 수업의 효과를 비교한 결과, 학습능력이 높은 학습자보다 학습능력이 중 · 하위 수준의 학생들에게 더 효과적인 것으로 밝혀졌으며 개념도에서 위계가 분명한 학습내용일수록 개념도 활용 수업이 더 효과적이었다. 둘째, 개념도 활용 수업과 전통적인 수업이 과학에 대한 태도에 미치는 효과를 검증한 결과, ‘과학적 탐구에 대한 태도’ 범주와 ‘과학적 태도의 적용’ 범주에서는 개념도 활용 수업이 전통적인 수업보다 더 효과적이었다. 반면에 ‘과학수업의 즐거움’ 범주에서는 개념도 활용 수업과 전통적 수업의 효과에 차이가 나타나지 않아 개념도 작성에 대한 학습자들의 심리적인 부담을 반영해주었다. 셋째, 개념도 활용 수업 집단에 대한 설문 조사 결과 개념도 수업에 대한 학습자들의 인식은 전체적으로 긍정적인 것으로 나타났다. 하위 영역 별로 살펴보면 개념도 활용 수업이 학습내용의 이해 증진면에서 유리한 것으로 평가하였으며 학생이 작성한 개념도를 통해 수업 내용에 대한 확인이 용이하기 때문 평가도구로 활용가치가 높은 것으로 인식하였다. 파지력면에서 개념도는 배운 내용을 확인하고, 기억하는데 유용한 것으로 인식하였으나 활동성면과 흥미면에서는 다른 영역점수 보다 낮게 나타났다.

이 연구에서는 최근 수행된 국제 비교 연구인 TIMSS-R과 PISA 2000에 나타난 우리 나라 학생들의 지구 과학영역에 대한 전체적인 성취도 및 성 차이 경향을 파악하였다. 이를 위해 1999년에 실시된 TIMSS-R에 포함된 33개의 지구 과학 관련 문항과 2000년에 실시된 PISA에 포함된 13개의 지구 환경 과학 문항에 대한 국제 및 국내 평균 정답율을 비교하였다. 분석 결과, 우리 나라 학생들은 문항 유형별로는 선택형 문항에서, 수행 영역별로는 단순 정보 이해문항에서 국제 평균 정답율에 비해 큰 차이를 보이며 높게 나타났다. 또한, 우리 나라 학생들은 그래프 해석, 표 해석등 자료 해석과 관련된 문항에서 국제 평균보다 특히 높은 정답율을 나타냈는데, 이러한 경향은 남학생들에게 더 두드러졌다. 한편, 우리 나라 학생들은 천문학 문항에서 상대적으로 가장 낮은 점수를 나타냈으며, 이는 특히 여학생에게 더 심하게 나타났다. 우리 나라 여학생들은 문항의 내용, 유형, 수행 영역 등 모든 부분에서 남학생들보다 낮은 정답율을 보여 심각한 성 차이를 드러냈다.

Various research methods have been used in science depending on the various contexts. This implies that certain methods or inferences may be more frequently used in earth science. The purpose of the study are to explore the contexts of earth science, and the inferences frequently used in earth science. The context earth science research is quite different from that of other areas of natural science in terms of its time scale, space scale, accessibility, complexity, and controllability. The purpose of earth science research is twofold: historical and causal. The inferences frequently used in earth science are abduction and prediction. Abductive inferences go from the resulting state to controlling state. Predictive inferences go from hypothesis to expected data.

The aim of this study was to investigate the factors affecting earth science problem-solving performances of elementary school pre-service teachers. The participants of the study were 81 students attending an elementary school teacher education university. The instruments of the study were paper-and-pencil tests, questionnaires, and interviews. The tests mainly measured the participants' problem solving abilities in the motions of the moon and the planets. Correlation and multiple regression techniques were used for data analysis. The results demonstrated that the pre-service teachers' problem solving abilities were low. Problem-solving performances were affected by the procedural knowledge, the participants' perception of the past earth science performance, self-efficacy, and the prerequisite declarative knowledge. Contrary to our expectation, the spatial visualization ability was not found to be related to the problem-solving performances. Implications of the study are drawn, and suggestions are made for further research.

본 연구는 1999 ∼ 2001학년도의 대학수학능력시험에서 지구과학 II 선택 경향 및 선택과목간의 점수를 비교하고, 지구과학 관련 문항의 탐구과정 및 내용 요소별 분포와 각 문항에 대한 학생의 반응을 분석하여 정답률이 낮은 문항에 대한 오답 유형을 추출하였다. 대학수학능력시험의 자연계 응시자는 1995학년도에 43.14%이었으나 최근 2년 동안에 급격히 줄어들어, 2001학년도에는 29.51%이었고, 2002학년도에는 26.92%로 감소하고 있다. 자연계 응시자의 지구과학 II 선택 비율은 약 22%로 생물 II(약 38%), 화학 II(약 28%)에 이어 3번째이다. 탐구과정별로는 공통과학 및 지구과학 II 모두 자료 해석에 대해서 가장 많이 출제되고 다음으로 결론 도출 및 평가에 대해서 많이 출제되었다. 내용별로는 공통과학에서는 ‘지각의 물질과 지각변동’(20.83%)에서 가장 많이 출제되었고, ‘온실효과’와 ‘우주과학’에 대해서는 출제되지 않았으며, 다른 영역에서는 대체로 고루 출제되었다. 지구과학 II에서는 ‘지각의 물질과 변화’ (22.92%)영역에서 가장 많이 출제되었고, 전반적으로 고르게 출제되었으나 ‘환경과 자원’에서 출제되지 않았고, ‘태양계’에 대해서는 비교적 적게 출제되었다. 문항 난이도 분포를 보면 1999학년도는 예상정답률 40 ∼ 59%와 60 ∼ 79%의 문제를 각각 6, 10개 출제하였고, 2000학년도에는 40 ∼ 59% 1문항, 60 ∼ 79% 14문항, 80% 이상 1문항 출제하였으나 2001학년도는 16문항 모두를 60 ∼ 79%에 해당하는 것을 출제하였다. 정답률이 높은 문항은 문제 해결에 지구과학 개념이 요구되지 않고 탐구 과정만 요구되는 문항, 매년 출제되어 학생에게 익숙한 분야, 탐구 능력 없이도 특정 지식만 있으면 해결되는 문항이다. 반면에 정답률이 낮은 문항은 지구와 행성의 운동, 해파에 관한 문항이며, 특히 복합개념이 요구되는 문항의 정답률이 낮다. 학생의 오답 반응 분석 결과 기본 개념에 대한 이해가 미흡한 주요 내용은 공통과학에서는 변환단층 및 부정합에서 지질학적 현상, 혼합층과 수온 약층의 의미, 온대저기압 통과 전후의 날씨 변화이며, 지구과학 II 에서는 달의 위상과 위치변화, 화성암의 구성광물 · 화학조성 · 조직 변화와 마그마 분화 및 풍화와의 관계, 지진파 주시곡선, 대기순환의 종류와 규모, 해파, 혼합층과 수온 약층, 서안강화 현상, 행성의 위치와 운동, H-R도상에서의 별의 특성과 진화 등이다. 탐구 과정에 대한 학생의 성취도는 비교적 높으므로 이해도가 상대적으로 낮은 영역에 대해 학생의 오답 유형을 참고하여 기본 개념 지도에 보다 관심을 기울일 필요가 있다.

이 연구의 목적은 예비교사들의 달과 행성 운동의 문제 해결 과정에 대한 연구를 통하여 문제 해결 실패 요인을 파악하고 달과 행성의 운동에 대한 효과적 교수전략을 탐색하는 것을 목적으로 한다. 연구 대상은 초등 예비 교사 40명과 중등 예비 교사 20명이었으며 이들은 지구과학의 천문 분야를 한 학기 수강하였다. 검사도구는 지필 검사와 면담이었다. 연구 결과 예비교사들의 문제 해결 정도는 낮았다. 초등 예비교사들의 문제 해결 정도는 중등 과학 예비교사에 비하여 더 낮았다. 문제 해결 실패 요인을 요약하면 다음과 같다. (1) 선행 지식의 부족 (2) 해결 원리에 의한 문제표상 실패 (3) 배운 지식의 다른 상황(행성)에의 일반화 실패 (4) 일상과 문제 해결 상황의 관점에 대한 변별 부족 (5) 인과적 이해 대신 사실적 지식 암기 학습. 이상의 달과 행성의 운동 문제 해결 실패 요인은 일반적 문제 해결 실패자가 가진 특징과 달과 행성의 운동 과제가 갖는 특징의 결합이라고 해석할 수 있다. 이 연구 결과를 바탕으로 달과 행성의 운동 과제의 특징을 고려하여 문제 해결 능력을 높이기 위한 몇 가지 교수 방안이 제시되었다.

오늘날 지구 환경 문제가 크게 부각됨에 따라 환경 교육의 중요성도 점차 강조되고 있다. 과학은 환경에 대한 교육, 환경 안에서의 교육, 환경을 위한 교육 등에 크게 기여할 수 있는 과목이다. 과학의 여러 분야 중에서 지구 과학은 연구의 대상이 지구에서 일어나는 자연적 또는 인위적 변화의 과정이라는 점에서 볼 때, 환경 교육적 차원에서 접근할 수 있는 내용이 상당히 많다. 따라서, 지구 과학 교육은 환경 교육에 큰 역할을 할 수 있음이 분명하다 이는 지구계 교육과 환경 교육의 목표가 거의 일치하고 있고, 지구에 대한 소양을 갖추기 위한 내용이 환경에 대한 소양을 갖추기 위한 내용에서 크게 벗어나지 않음에서도 알 수 있다. 그러나, 우리 나라의 지구 과학 교육 과정에서는 환경 교육적 차원의 관심이 적은 것으로 나타났다. 지구 환경을 전체적으로 고려한 지구 과학 교육이야말로 지구 과학 교육에 대한 새로운 관심을 집중시키는 방법이 될 뿐만 아니라, 인류의 당면 과제인 지구 환경 문제를 해결하고자 하는 환경교육에 적극적으로 참여하게 되는 길이기도 하다.

『한국지구과학회지』가 발간된 지 20년이 지난 이 시점에 우리 나라 지구 과학 연구의 과거와 현재를 살펴보고 이를 근거로 나아갈 방향을 알아보기 위하여 『한국지구과학회지』에 게재된 106편의 지구 과학 교육 연구 논문을 분석하였다. 양적 측면의 분석 결과, 지구 과학 교육 관련 연구가 최근 2년 동안 증가 추세에 있는 것으로 나타났다, 연구의 주제 측면에서 보면, 지구 과학 교육 내용에 관한 연구가 가장 많았으나, 우주 과학, 지질 과학, 대기 과학, 해양 과학 등의 ,세부 영역별 연구가 동일한 비중으로 이루어지지는 않았다. 연구의 대상 측면에서 보면, 교사보다는 학생 , 특히 고등 학생을 대상으로 하는 연구가 많았다. 연구의 방법 측면에서 보면, 교과서나 교육 과정을 분석하거나 검사 문항 등을 활용한 조사 연구가 가장 많았고, 문헌 연구는 거의 이루어지지 않았다. 연구의 내용 측면에서 보면, 교수/학습과 관련된 연구가 가장 많이 이루어진 반면 평가나 교사 양성에 관한 연구는 거의 이루어지지 않았다.

1999년 10월 강원대학교에서 열렸던 한국지구과학회 추계학술발표회에서 발표되었던 한글 요약문들을 훑어보았다. 요약문에는 외국어표현과 분명치 않은 말들과 너무 긴 문장들이 섞여있다. 외국말 표현은 일본어, 영어, 중국어 표현 방법들과 단어들이다. 지구과학 요약문과 논문을 한글로 잘 쓰는 방안을 제안한다. 그 방안에는 일반교양 과학책을 많이 읽고 한 문장이 20 어절이 넘지 않도록 하며 지도교수나 동료들에게 요약문의 비평을 부탁하고 그들의 비평을 받아들일 열린 마음이 포함된다. 저자들이 이 논문 표 2에 있는 여러 가지 잘못을 범하지 않도록 관심을 가져야 한다.

본 연구에서는 중학교 및 고등학교의 지구과학 내용에 대한 멀티미디어 학습 프로그램을 개발하였다. 개발된 학습프로그램은 HTML 형식이며 텍스트, 사진, 그림, 동영상 등 다양한 내용물들로 구성되어 있다. 그리고 크게 학습 내용, 용어사전, 생활 과학, 탐구 활동, 영상 자료, 형성 평가 등 6가지 데이터베이스 요소들로 구성되어 있다. 본 연구에서 개발된 멀티미디어 학습 프로그램을 교사와 학생들에게 적용해본 결과 긍정적인 반응을 보였다. 이 프로그램은 현재 공주대학교 과학교육연구소 인터넷 흠페이지에서 무료로 제공하고 있다.

남북한 중등학교 지구과학 관련 교육과정 및 교과서를 TIMSS 교육과정 분석틀에 의해 비교 분석하였다. 북한의 고등중학교에서는 '지구과학' 과목이 별도로 개설되어 있지 않으며, '지리'에서 부분적으로 지도된다('천문학'은 1996년 고등중학교 교육과정에 처음으로 설정된 과목으로 추정되나 본 연구에서는 구체적 자료를 입수하지 못함). 북한에서 지리는 고등중학교 1∼5학년에서 주당 2시간씩 지도되고 있으며, 1학년 및 5학년용 지리 내용의 대부분이 지구과학과 관련되어 있다. 남한의 경우 지구 과학 영역의 목표는 '자연 현상의 탐구에 흥미와 호기심을 가지고, 기본적인 탐구 방법과 과학 지식을 습득하여 창의적으로 문제를 해결하는 능력을 기르게 한다'는 데 있으며, 북한 지리 교육의 목표는 '김일성 및 김정일 부자에게 충직한 주체형의 공산주의 혁명가 양성'이라고 할 수 있다. 남한과 북한 모두 '지구의 모양과 '지구의 변화 과정'을 많이 지도하고 있는데 비해, 남한에서 많은 비중을 차지하는 '우주 속에서의 지구'가 북한에서 매우 적은 것은 북한에서 '천문학'을 별도로 지도함을 시사한다. 전체적으로 북한의 지구과학 영역의 범위와 수준은 남한의 중학교 수준에 해당한다고 볼 수 있는데, 특히 기상 분야 및 천문분야의 경우는 남한과 수준차가 심하다.

본 연구의 목적은 STS프로그램을 적용한 수업이 학생들의 과학에 관련된 태도와 과학학습성취도에 미치는 효과를 분석하는데 있다. 연구 목적에 따라 고등학교 3학년 학생들을 실험집단과 통제집단으로 나눈 뒤, 약 6주 동안 실험집단은 본 연구자가 개발한 STS 프로그램을 사용하여 수업을 실시하고 통제집단은 강의 중심의 전통적 수업을 실시하였다. 연구 결과 과학에 관련된 태도에 있어 실험집단이 통제 집단보다 더 긍정적인 방향으로 태도가 향상되었고, 과학학습 성취도에 있어서도 실험집단이 더 높은 성취도 향상을 나타내었다.

We introduce the National Science Curriculum issued by the Education Ministry in Korea. Astronomy should be given and taught as compulsory courses in Nature of elementary school, Science of middle school, General Science of high school, and as elective courses in Earth Science I, II. Astronomy concepts have been designed in sprial pattern. College levels of astronomy have been given as majoring in astronomy course, cultivating one for earth science pre-teacher students and cultural subjects for non-major students

This paper was made for the purpose of research for direction on earth science subject matter of high school in Korea. For this purpose, we 1) reviewed the essence of science and goals and contents of science education, 2) reviewed the change of education of earth science subject matter, 3) investigated earth science teacher's opinion by questionnaire. The results were as follows: 1. Earth science subject matter must provide to students scientific process and knowledge - Process : to promote student's concerns for an interest in nature surrounding them, to help students develop and method in solving problems and its application for problem solving, recognition of variables of scientific method, to promote fundamental experiment and skills for scientific inquiry, etc. - Knowledge : provide systematic knowledge than simple rote, to help students understand concepts of recent scientific knowledge, contains STS, etc. 2. Earth science education must consider educational philosophy and educational psychology education of scientific literacy, partial professional education, conformity of development stage, sequence between school levels, attitudes to adaptation of scientific knowledge, method, skills and problem solving toward future positive attitudes to science, moral sense of science, minimum essense and difference of lines, open of upper limit, understanding the specific character of earth science, scientific knowledge development continuously, relationships of other subject matter, etc.

The purpose of the study is to provide meaningful suggestions according to the theoretical backgrounds and the scholastic characteristics and the present status of earth science education as a field of subject lesson education. Based on the results presented, the following are the conclusions and suggestions of this study. 1. Based on the scholastic characteristics, earth science plays a role as a subject content education, and earth science education functions a leading part as a subject lesson education. Accordingly, this might be an essential field for training earth science teacher with education. 2. It is thought that the educational goals of the department of earthscience education might be trained to be in an earth science educator rather than earth scientist or natural scientist. 3. It is thought that the solid background to the subject contents is essential for becoming earth science teacher. For the reason, the curriculum for training earth science teachers needs to be reformed to what extent like the criterion of the department of natural science. If it is really in a difficult matter, it might be effective for training earth science teacher to take the course work of science content related in the department of natural science under the equal circumstances. 4. It is considered that the curriculum of the department of earth science education might be organized according to the integrated subject lesson education rather than separate subject content education. 5. It is thought that the suggestions presented above will be accepted as the real worth of teacher training school and its pursuing goals are recognized as it is.