This study aims to investigate tenth graders’ understanding of the nature of scientific inquiry (NOSI). A total of 100 public school students participated. A questionnaire of Views about Scientific Inquiry was used to assess their understanding of the NOSI, and data were collected using qualitative research methods such as open-ended questionnaires and, when necessary, semi-structured interviews. By employing a constant comparison method to analyze their responses, five students were consistently categorized as the group with informed views regarding all the eight aspects of the NOSI. The rest of the students showed different levels of understanding regarding each aspect. A large portion of the students represented a group with mixed views about four aspects and informed views about three aspects, whereas naive views about one aspect prevailed among them. The results showed that many students comparatively lacked understanding of the aspect related to the scientists’ process of constructing explanations and formulating theories. This study discusses the relationship between its results and the current science curriculum and presents implications for the overall enhancement of students’ understanding of the NOSI. Finally, it encourages the acquisition of scientific inquiry ability and makes suggestions to promote further studies.

이 연구의 목적은 집단중심 추세모형을 적용하여 과학고 학생들이 탐구를 수행하는 과정에서 나타난 통합 탐구 기능 변화의 양상과 특징을 분석하는 것이다. 이를 위해 3개의 가설-연역적 탐구 과제를 이용하였으며, 이를 59명의 과학고 학생들에게 순차적으로 수행하게 하고 그 과정을 보고서로 작성하게 하였다. 작성된 보고서는 Lee and Park (2017)에 의해 개발된 평가 준거틀에 따라 통합 탐구 기능 4개 요소별로 평가하였으며, 이를 집단중심 추세모형에 적용하여 탐구 과제를 수행한 3개 시점에 따른 탐구 기능 수준의 변화 양상을 요소별로 분석하였다. 또한, 탐구 기능 변화에서 나타난 특징을 몇 가지 관점에서 분석하였다. 연구 결과는 다음과 같다: 첫째, 집단중심 추세모형을 적용하여 학생들의 통합 탐구 기능 변화 양상을 분석한 결과, 4개 요소 모두에서 2개 집단으로 분류되었으나 그 변화 양상은 요소별로 많은 차이가 있었다. 둘째, 학생들의 통합 탐구 기능 변화에서 나타난 특징을 분석한 결과, 탐구 기능의 맥락의존성, 탐구 기능 발달 경로의 변이성, 탐구 기능 요소별 수준의 들쭉날쭉성을 발견할 수 있었다. 연구 결과를 토대로 과학고 학생들의 통합 탐구 기능 발달을 위한 제언을 하였다.

본 연구의 목적은 고등학교 과학 교과의 효과적인 수업방법에 대해 고등학교 과학교사들과 고등학생들이 가지고 있는 인지프레임을 조사하고, 그들이 2009 개정 과학과 교육과정의 고등학교 과학에서 제시하고 있는 교수학습 방법을 어떻게 이해하고 있는지를 알아보는 것이다. 이를 위해 275명의 고등학교 과학 교사와 275명의 고등학생으로부터 데이터를 수집하였고, 수집된 데이터는 언어네트워크 분석법을 통하여 단어 분석과 프레임 분석을 하였다. 그 결과는 다음과 같다. 첫째, 고등학교 과학 교사들은 문제해결능력과 탐구능력을 향상시킬 수 있는 학생 중심의 수업이 효과적이라고 인식하고 있다. 반면 고등학생들은 교사들이 충분한 자료를 제시하여야 하고 대학 진학에 도움이 될 수 있는 수업이 효과적이라고 인식하고 있다. 둘째, 두 집단은 모두 2009 개정 과학과 교육과정을 충분히 반영하지 못한 인지프레임을 가지고 있다. 특히 두 집단은 융합 또는 통합이라는 요소를 그들의 인지프레임에 연결시키지 못하고 있고, 여러 과학 분야의 내용들이 서로 밀접하게 관련되어 있다는 사실을 인식하지 못하고 있다. 그러므로 교사들이 고등학교 과학 교육과정에 대해 명확하게 이해하고 이를 실행할 수 있도록 현직 연수를 강화시킬 필요가 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.

이 연구는 고등학교 지구과학 탐구활동에서 2가지 수업유형에 따라 나타나는 학생들의 반성적 탐구의 특징을 알아봄으로써 수업의 맥락에서 학생들의 반성적 탐구의 실제를 이해하고, 탐구활동 수업에서 반성적 탐구를 촉진하기 위한 시사점을 얻고자 하였다. 기존의 탐구활동수업과 본 연구에서 개발한 반성적 탐구활동수업에서 반성적 탐구의 차이를 조사한 결과 반성적 탐구를 촉진하기 위해 개발된 반성적 탐구활동수업은 자료맥락의 다양한 요소와 연결된 반성적 탐구진술이 많아, 반성적 탐구의 양적 및 다양성의 측면에서 학생들의 반성적 탐구에 긍정적인 효과가 있었다. 이러한 결과로부터 학생들의 반성적 탐구를 활성화시키는 탐구활동 수업개발의 시사점을 얻을 수 있었다.

본 연구의 목적은 천문영역에서 STAD 모형의 협동학습이 고등학생들의 학업 성취도와 과학적 태도에 미치는 영향을 밝히는데 있다. 본 연구의 또 다른 목적은 천문영역에 있어서 향상 점수에 근거한 협동 학습과 교사 주도로 수업이 이루어지는 전통적 학습 사이의 영향을 비교해 보는 것이다. 본 연구는 인천시 소재 일반계 고등학교 1학년 남학생 2개 반을 대상으로 하였다. 협동학습 집단의 학생들은 협동학습 방법으로 주당 4시간씩 4주 동안 수업을 받았다. 협동학습을 받는 동안에 학생들은 매주 ‘태양계 탐사와 별’ 단원에 대한 형성 평가를 받았다. 그 결과, 위의 두 가지 접근 방법은 학생들의 천문학적 지식에 있어서 상당히 다른 영향을 주었으며, 학생들이 전통적인 학습방법보다는 협동적인 학습방법에 보다 긍정적인 과학적 태도를 취하는 것을 보여주고 있다. 결론적으로 협동 학습은 천문학적 지식의 학습과 과학적 태도에 있어서 전통적인 학습보다 보다 효과적이고 긍정적인 것으로 나타났다.

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.

본 연구에서는 과학자의 연구과정이 가시화된 학습 프로그램이 일반계 고등학교 1학년 학생들의 진로에 미치는 영향을 알아보고자 하였다. 과학자의 연구형태 중 문제해결형, 모델제시형, 아이디어산출형의 연구과정을 적용하여 개발된 학습 프로그램을 아직 진로가 확정적이지 않은 일반계 고등학교 1학년 30명에게 적용하였다. 사전사후에 진로지향을 조사하였고, 프로그램이 진로에 미친 영향을 구체적으로 기술하게 하기 위하여 설문조사를 실시하였다. 그 결과, 본 프로그램은 학생들의 진로 결정에 전반적으로 긍정적인 영향을 주었음이 확인되었고, 진로지향의 변화에 따른 분석에서 본 프로그램은 학생들의 과학진로를 더 확고하게 하는 등 이미 과학진로지향인 학생들에게 긍정적인 영향을 주었음이 확인되었다. 또한 과학진로지향이 아닌 학생들 중 일부는 프로그램의 적용 후에 과학관련 분야로 진로를 바꾸었고, 일부는 과학관련 분야로 진로를 바꾸고 싶은 마음이 생기는 등 본 프로그램이 과학진로지향이 아닌 학생들에게 미친 영향도 적지 않음을 확인하였다. 이는 본 프로그램이 과학진로교육에 활용될 수 있는 가능성을 보여준다

이 연구는 고등학교 1학년 학생들의 인지수준과 고등학교 과학 물질 단원의 내용수준을 비교 분석하고, 이에 대한 공통과학 교사들의 인식을 알아봄으로써, 교수-학습 방법에 대한 시사점을 얻고자 하는 것이다. 연구를 위하여 4개 지역의 고등학교 1학년 학생 336명을 대상으로 SRT III (science reasoning task III)를 사용하여 인지수준을 조사하였으며, 고등학교 과학 물질 단원에서 10개의 과학 개념을 추출하여 CAT (curriculum analysis taxonomy) 분석틀로 내용수준을 분석하였다. 그리고 이에 대한 공통과학 교사들의 인식을 조사하였다. 연구 결과에 의하면, 고등학교 1학년 학생들의 51%가 형식적 조작기 수준이었으나, 30%의 학생들과 19%의 학생들은 각각 과도기 수준과 구체적 조작기 수준이었으며, 형식적 조작기 수준의 학생 비율은 학교별로 차이가 있었다. 고등학교 6종 과학교과서에 제시된 물질 단원 과학 개념들의 내용수준은 대부분 초기 형식적 조작기 수준이었으나, 같은 과학 개념이라도 설명하는 수준과 학생들에게 요구하는 답변의 수준 차이로 인해 교과서별로 내용수준에 차이가 있었다. 그리고 과학교사들은 과학 개념의 내용수준을 CAT 분석틀로 분석된 실제의 내용수준에 비해서 낮게 인식하고 있었다. 이러한 학생들의 인지수준과 과학 개념의 내용수준의 불일치와 과학교사들의 과학 개념 내용수준에 대한 잘못된 인식이 학생들의 과학 개념에 대한 이해도와 교수-학습에 영향을 미칠 것이다. 그러므로 학생들의 인지수준과 과학 개념 내용수준간의 불균형을 해소하고 과학 개념에 대한 학생들의 이해도를 높이기 위해서는 과학교사들이 학생들의 인지수준과 과학 개념의 내용수준을 사전에 파악하여, 학생들의 인지수준과 과학 개념의 내용수준을 고려하는 교수-학습 전략이 필요하다.

이 연구의 목적은 과학고등학교 학생들이 일정기간의 지속적인 학습프로그램 경험을 통해 그들의 가설지식 생성능력과 설명경향이 생물학자와 비교하여 어떻게 달라지는지 그 변화 양상을 분석하고 규명해 보는 것이다. 연구를 위하여 남부권 소재 과학고등학교 학생 14명과 생물학자 7인을 선정하였다. 학생들의 경우, 7명씩 실험집단과 비교집단으로 나누고 실험집단은 12주에 걸쳐 주 1회씩 생물학 가설에 관련된 지식생성형 학습프로그램을, 비교집단은 지식수용형 학습프로그램을 경험하게 하였다. 학습의 전과 후에 미리 제작된 생명현상에 관한 측정과제로 생성한 가설에 대한 설명경향과 가설생성능력을 파악하였다. 연구결과는 다음과 같다. 1) 과학고등학교 학생들은 두 집단 모두 사전-사후 변화 없이 설명대상을 분할하지 않고 가설을 생성하며, 2) 실험집단의 경우 사후에는 다차원적 설명자를 사용하는 변화를 보이나 비교집단은 그렇지 못했다. 3) 또한 실험집단은 사후에 현상적 설명자 뿐만 아니라 생물학자들처럼 이론적 설명자를 사용하는 빈도가 증가되는 것으로 나타났으며, 4) 설명자의 유사도 역시 증가된다. 이러한 결과는 지속적인 지식생성형 학습프로그램의 경험을 통해 학생들의 가설설명경향이 과학자와 유사한 형태로 변화되어갈 수 있고, 지식수용형 학습의 경험만으로는 학생들의 가설설명경향 및 가설생성능력의 변화를 유도하기 어렵다는 것을 시사해 주고 있다.

본 연구에서는 재적응형 대안교육 고등학교인 D고등학교와 일반계 고등학교인 Y고등학교의 과학과 교육과정 분석, 과학실험수업 분석, 과학/과학실험에 대한 학생 특성을 비교하였다. 이를 위하여, 두 학교에서 이루어지는 과학 수업을 관찰․분석하고, 수업을 담당한 교사와 수업에 참여한 학생들과 면담을 실시하였다. 그리고 두 학교 학생들을 대상으로 과학 및 과학실험활동에 대한 태도를 분석하였다. 두 학교의 과학실험수업을 분석한 결과, D고등학교에서는 Y고등학교보다 수업시 학생들의 의견에 좀 더 수용적인 반면, 실험활동의 전 단계를 교사 주도로 이끌어가는 측면에서 일반학교 보다 교사의존적인 수업분위기를 나타냈다. 다음으로 과학에 대한 태도를 분석한 결과, 살아가면서 과학이 필요하다고 생각하는 정도와 과학을 신뢰하는 정도가 Y고등학교가 D고등학교보다 좀 더 높게 나타났다. 또한 과학실험활동에 대한 태도 분석 결과, 두 학교 학생들 모두 과학실험과 같은 탐구활동을 선호하는 것으로 나타났다. 본 연구는 재적응형 대안교육 고등학교 교사와 학생들의 요구에 부합하는 과학교육 프로그램을 개발하는데 의미있는 시사점을 줄 수 있을 것이다.