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.

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.

본 연구의 목적은 중학생에게 과학사 자료를 활용한 인지 갈등 수업을 하였을 때 나타나는 ‘우주관’에 대한 개념 변화의 인지적 과정을 살펴보는 것이다. 연구 대상은 인지수준이 각각 상, 중, 하인 중학교 2학년 학생 남녀 4명을 표집 하였다. 매 차시별 수업 후 형성된 학생의 ‘우주관’ 개념에 대해 면담과 탐구 활동지 분석을 실시하였으며, 사전·사후 개념 검사로 개념 변화 정도를 알아보았다. 연구결과 4명의 학생들이 가지고 있는 천문학적 선개념은 차이가 있었고 천체의 운동과 관련된 오개념도 다양하였다. 형식적 조작기와 전이단계 있는 학생은 과학사를 이용한 수업을 통하여 천동설에서 지동설로 개념 변화가 이루어졌다. 그에 비하여 구체적 조작기에 해당하는 학생의 선개념은 전반적으로 비과학적이거나 무개념 상태였으며, 인지 갈등을 일으킬 만한 현상을 제시하여도 개념 변화를 일으키지 못하는 등 과정에 어려움을 보였다. 이 단계의 학생에게는 새로운 자료를 제시하고 이를 설명하게 하는 인지 갈등 과정을 통하여 천동설에서 지동설로의 개념 변화를 일으켰다. 수업 처치 후 학생들의 개념 검사지의 성취도가 10% 이상 높아졌다. 이는 과학사 자료를 이용한 학습 지도가 과학적 개념 변화에 있어 효과적이라고 할 수 있다.

이 연구에서는 과학사를 활용한 교수-학습 자료를 개발하고 교육 현장에 적용하여 과학 학업 성취도와 과학과 관련된 태도에 미치는 효과를 중학생의 성취수준에 따라 조사하였다. 여중생 3학년 4개 학급을 대상으로 실험 집단에서 대하여 과학사 활용 수업, 통제 집단에 대하여 전통적인 수업을 실시하였다. 과학사 활용 수업에서는 필수 학습요소와 관련된 과학사를 다양한 방법으로 학생들에게 소개하여, 학습자의 흥미와 STS인식을 유도하였다. 과학사 활용 수업은 전통적인 수업에 비하여 학생들의 과학 학업 성취도와 태도 향상에 효과적인 것으로 나타났다. 이러한 과학사 활용수업은 과학 학업 성취도에서는 상위권에게 유의미한 효과가 나타났으며, 과학과 관련된 태도에서는 상, 중위권에서 긍정적인 효과를 보였다. 이와 관련하여 학습자의 수준을 고려한 교수-학습 자료와 수업 모형 개발은 과학사 활용 수업에 도움을 줄 수 있다.

이 연구에서는 과학사적 관점으로 물체의 운동에 대한 중학생들의 개념을 분석하였다. 분석의 도구로써 과학사를 기초로 물체의 운동에 대한 설문 문항을 개발하였다. 연구 대상은 중학교 2학년 120명이었다. 분석 결과 다양한 물체의 운동 상황에서 학생들의 힘과 관성에 대한 개념의 응답 비율이 차이를 보였다. 연직 상방 운동과 원운동에서는 현 교육과정에서 가르치는 뉴턴 관점으로 응답한 학생이 약 60%였으나, 자유 낙하, 포물선 운동에 대해서는 약 30～40% 정도가 현 교육과정에서 제시하는 뉴턴 관점으로 이해하고 있었으며, 특히 등속 직선 운동에서는 단지 16%만이 뉴턴의 관점이었다. 이러한 낮은 응답 비율로부터 중학생들이 관성 개념을 어려워 한다는 사실을 알 수 있다. 따라서 중학생들에게 자신의 사고 단계에 맞는 적절한 과학사적 교수 자료를 제공함으로써 효과적으로 과학적 개념을 학습시킬 필요가 있다.