이 연구의 목적은 사범 대학 과학교육학부에 재학 중인 예비 과학 교사들을 대상으로 고등학교에서의 지구과학 선택 과목의 이수 여부와 대학 전공이 일반지구과학 수업에 대한 태도, 학업 성취도에 미치는 영향을 분석하는 것이다. 이 연구의 대상은 광역시 소재 대학교 과학교육학부 소속의 학생들 중 2012년 2학기부터 2015년 2학기까지 총 4개 학 기 동안 일반지구과학 강의를 수강한 273명의 학생들이다. 현재 전공과 고등학교 지구과학 교과목 이수 여부가 일반지 구과학 수업에 대한 태도 및 시험 체감 난이도, 학업 성취도에 미치는 영향을 SPSS 23.0을 활용하여 이원분산분석 (two-way ANOVA)을 실시하였다. 연구 결과에 따르면, 지구과학교육 전공 학생들과 타 과학교육전공 학생들 사이에는 일반지구과학 수업에 대한 태도와 시험 체감 난이도에 대해서 차이가 없었지만, 고등학교에서 지구과학의 이수 여부는 학생들의 태도와 성취도에 영향을 미쳤다. 즉, 고등학교에서 지구과학 I과 지구과학 II를 모두 이수한 학생은 지구과학 I만 이수한 학생 또는 지구과학을 전혀 선택하지 않은 학생들보다 일반지구과학 수업 태도가 더 좋았으며 높은 성취 수 준을 보이는 것으로 분석되었다. 과학 교사를 양성하는 사범 대학의 교육에서는 학생들의 요구와 수준을 반영한 교수학습적 접근이 필요하며, 과학 교사로서 필요한 교과 지식을 효과적으로 학습할 수 있도록 사범 대학 과학과 교육과정의 지속적인 보완이 있어야 할 것이다.

본 연구에서는 2003년도에 46개국에 참여한 TIMSS 2003 연구에서 지구과학 영역의 성취도를 주제별, 문항 유형별, 인지영역별로 분석하였다. 또한 문항 수준에서 국제평균과의 정답률 차이가 큰 문항과 남녀 정답률 차이가 큰 문항을 분석하였다. 우리나라 학생들은 모든 유형별로 국제평균보다 유의하게 높은 정답률을 나타내었고, 인지 영역별로는 우리나라 중학생들은 지구과학 영역에서 천문학 관련 주제 및 추론과 분석 영역에서 강세를 나타내었다. 우리나라의 정답률이 국제평균 정답률보다 낮게 나타난 5개 문항을 분석한 결과, 우리나라 중학생은 이해하고 있는 내용을 그림이나 도식으로 표현하는 데 미숙함을 알 수 있었다. 우리나라 여학생들은 사실적 지식을 묻는 선택형 문항에서 남학생들 보다 정확한 정보를 회상해 내는 데 어려움을 겪고 있으며, 학습하지 않은 내용에 대하여 어려워하는 경향이 남학생보다 크다는 것을 추정할 수 있다 연구 결과를 토대로 우리나라 교육과정의 지구과학 내용 구성과 교수학습 방법 개선에 대한 제언을 제시하였다.

본 연구는 협동학습에서 소집단 경쟁을 유도하는 집단보상과 소집단 구성원의 결속을 강조하는 협동기술 훈련의 효과를 비교하기 위하여 시도되었다. 이를 위하여 초등학교 6학년 3개 학급을 대상으로 문제중심 협동학습을 실시하였고 2개 학급에서는 각각 집단보상과 협동기술 훈련을 실시하였다. 학업성취도 면에서 이질적으로 구성된 소집단별로 진행된 협동학습 후에 세 집단의 과학성취도와 학습동기 점수를 성취도 수준별로 비교 분석하였다. 본 연구의 결과, 첫째, 집단보상과 협동기술 훈련이 과학성취도에 영향을 미쳤으며 학습자의 학업성취 수준에 따른 차이가 나타났다. 즉 성취 수준 상위인 학습자에게는 집단보상이 협동기술 훈련보다 효과적인 반면 하위인 학습자에게는 협동기술 훈련이 집단보상보다 효과적이었으며 중위인 학습자는 집단보상과 협동기술 훈련이 모두 효과적인 것으로 나타났다. 둘째, 집단보상과 협동기술 훈련이 학습동기에 영향을 미쳤으나 학습자의 학업성취 수준과는 관련이 없었다. 학습동기의 하위요소별로는 주의력 요소에는 효과가 없었으나 자신감과 만족감 요소에는 효과가 나타났다.

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.

본 연구에서는 과학 교과에 적합한 웹기반 프로젝트 수업과정을 설계하고 이를 수업 현장에 적용하여 중학생의 과학 학업 성취도와 학습 태도에 미치는 효과를 조사하였다. 웹기반 프로젝트 학습에서 학습자는 과제를 수행하기 위하여 웹을 활용하여 정보를 교수자, 학습자를 비롯한 여러 사람과 교환하였다. 남녀 공학의 중학교 3학년 4개 학급을 대상으로 실험 집단에 대하여 웹기반 프로젝트 수업, 그리고 통제 집단에 대하여는 전통적인 수업을 실시하였다. 웹기반 프로젝트 수업은 전통적인 수업에 비하여 학생들의 과학 학업 성취도와 학습 태도에 긍정적인 효과를 가져왔다. 이러한 웹기반 수업은 학업 성취 수준별 비교에서 특히 상위 집단의 학업 성취도를 향상시키는 데 효과적이었다. 또한, 웹기반 프로젝트 수업은 과학 교과에 대한 흥미 유도를 통하여 여학생들의 성차에 대한 부정적인 인식을 해소함으로써 과학학습 태도 향상에 유의미한 효과를 주었다.

본 연구에서는 면대면(FTF) 환경과 컴퓨터 매개 의사소통(CMC) 환경 사이의 차이를 과학 학습 성취도와 만족도 관점에서 비교 분석하였다. 또한 이러한 분석은 교수자-학습자(TS)와 학습자-학습자(SS) 상호작용 유형들 간의 차이에 대하여도 함께 실시되었다. 자료수집을 위하여 충북 충주 소재의 C여자 고등학교 1학년 여학생 3개 반 학생을 대상으로 2002년 5월 정규수업과 병행하여 3주 동안 학습 활동을 한 후에 학업 성취도와 만족도 검사를 다음의 네 집단에 대하여 실시하였다; CMC-TS, CMC-SS, FTF-TS, FTF-SS. 각각 5문항과 13문항으로 구성된 학업성취도와 만족도 측정을 위한 검사지는 통계 분석되었다. 각 집단간 학업 성취도의 평균 점수는 CMC환경을 이용한 집단(CMC)과 교수자-학습자 상호작용을 한 집단(TS)에서 높았다. 변량분석에 의하면, CMC환경에서의 학업 성취도 및 만족도는 학습자-학습자 상호작용(CMC-SS)에 비하여 교수자-학습자 상호작용을 강조한 학습활동(CMC-TS)에서 유의미하게 높았다. 한편면대면 (FTF) 환경에서도 TS 활동 (FTF-TS)이 SS 활동 (FTF-SS) 에 비하여 높은 만족도를 나타내었다. 또한 만족도에 대한 문항별 분석의 경우에 환경에서는 CMC환경이, 그리고 상호작용에서는 TS 활동이 효과적이었다. 따라서 컴퓨터 매개 의사소통 환경하에서 교수자-학습자 상호작용을 강조한 활동이 과학 교수 학습과정에서 학습자의 학업 성취도와 만족도를 증진시키는데, 상당히 유용하다는 것을 시사한다.

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 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 연구의 목적은 STS 학습 프로그램의 적용이 실업계 고등학생의 과학과 관련된 태도에 미치는 효과를 찾는 것이다. 이를 위하여 고등학교 ‘공통 과학’ 중 지구과학 영역을 선택하였고, STS 학습 프로그램을 1년 간 경북 구미시의 실업고등학교 2학년 여학생 6개반(318명)을 대상으로 하여 교수-학습에 적용하였다. 이런 과정에서 STS 학습 프로그램에 필요한 학습 보조 자료들도 개발하여 활용하였다. 그 결과 STS 학습 프로그램의 적용 후가 적용 전보다는 학생들의 과학 성취도 및 태도에 긍정적인 효과를 나타낸 것으로 나타났다.

이 연구의 목적은 중학교 2학년 물의 순환과 일기의 변화 단원에 대해 STS의 한 방법인NIE 수업자료를 개발하여 학생들에게 처치한 후, NIE가 학업 성취도와 과학 관련 태도에 미치는 효과를 조사하고 학습 방법과 학생들의 학업 능력 수준간의 상호 작용 효과를 알아보고자 하는 것이다. 연구대상은 서울시 동작구에 소재한 여자 중학교 2학년 4개 반을 임의로 선정했고, 학급별로 실험집단과 통제집단에 2학급씩 무작위로 배치하였다. 실험 집단에서는 교사가 관련 개념을 6차시동안 간략하게 강의하고 나머지 7차시동안 개발한 NIE 수업자료로 수업하였고, 통제 집단에서는 전통적인 교과서 위주의 강의식 수업을 하였다. NIE 수업은 Iowa Chautauqua Program에서 활용한 문제로의 초대, 탐색 , 설명, 해결방안의 제시 단계에 따라 진행하였고, STS 학습 지도 전략 중 과학에서 출발하는 접근법으로 프로젝트학습, 토픽학습, 낱말 맞추기 퍼즐 등의 NIE 수업자료를 개발 활용하였다. 학업 성취도 검사 도구는 차시별 수업 목표를 고려하여 연구자가 개발하였고, 과학 관련 태도 검사 도구는 TOSRA의 7가지 영역 중 두 영역, 즉 과학의 사회적 의미와 과학에 대한 흥미적 관심에 해당하는 20문항을 사용하였다. 연구 결과에 의하면, NIE 자료를 활용한 수업이 교과서 위주의 전통적인 수업에 비해 학생들의 학업 성취도를 향상시키는데 효과적이었다(P〈.01). 또한, 과학과 관련된 학생들의 태도 변화에 있어서도 실험집단이 통제집단보다 통계적으로 유의미한 성취도의 우위를 보이는 것으로 나타났다(P〈.01). 학습 방법과 학생들의 성취 수준간의 상호 작용 효과를 알아본 결과 학업 성취도와 과학에 대한 흥미적 관심의 경우에는 주목할 만한 상호 작용 효과는 나타나지 않았으나, 과학의 사회적 의미에 대한 태도에 있어서는 NIE 수업 방법이 전통적인 수업 방법에 비해 하위 집단의 태도를 보다 더 긍정적으로 함양시킨 결과를 유도했다.

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.

This study investigated the effects of variations in the kinetic structure on the science knowledge acquisition and analyzed the kinetic structure of a sience classroom communication. According to the rationale of the kinetic structure theory, a communication with high structure would facilitate greater knowledge acquisition than that with low structure. To testify that hypothesis, a modified non-equivalent pretest-posttest control group design was used. Four classes(8th grade), two classes for each sex, were selected. On the topic of 'Moon and Macs', two tape-recorded lessons differing in the kinetic structure were developed. Each lessons played 14 minutes long. One of them was high structure(B￣₁ = 0.48) and the other was low structure(B￣₁ = 0.19). The results showed that the students with high structure lesson achieved greater than those with low structure lesson(F = 7.03, p $lt; .01). But when the results were analyzed by sex, only boy students' achievement showed a significant difference between low and high structure groups(F = 9.54, p $lt;.01). The results of this study suggest that a high structure communication will facilitate the science learning in the case of boy students. On the other hand, an actual classroom communication on the topic of `Moon and planets' was tape-recorded from a middle school science class(9th grade) and lasted 45 minutes long. It was analyzed by Anderson's and Kim's methods of the kinetic structure analysis. The grand mean fundamental coefficient of the whole communication was 0.20, and the grand mean weighted coefficient was 0.84. This communication showed high mean progression density(D￣s= 0.88 with (NAC)￣=1.14). Thus, in general, this verbal communication had low structure and high progression. Therefore, it can be concluded that this classroom communication will give the students some difficulties in their learning.

본 연구는 상자텃밭을 활용한 식물 재배·관찰 활동이 초등학교 학생들의 과학흥미도와 사회성, 학업성취도에 미치는 영향을 구명하고자 수행되었다. 서울 소재 초등학교의 3학년 1개 반에 엽채류용 상자텃밭은 학생 1인당 1개씩, 근채류와 과채류용 상자텃밭은 5명으로 구성된 6개 모둠에 각 2개씩 제공되었고, 상자텃밭은 심지관수 용기로 제공되었다. 상자텃밭 활동은 담임선생님이 재량활동 수업 시간에 진행하였다. 30명의 학생들이 실험군으로 상자텃밭 활동 수업을 받았고 28명의 3학년 학생들이 대조군으로 참여하였다. 상자텃밭 활용 유무에 따른 집단 내 과학 흥미도는 상자텃밭 활동을 한 실험군에서 과학 흥미도 총점이 유의하게 증가하였고, 하위영역인 ‘과학에 대한 흥미’도 유의한 증가를 보였다. 또한 상자텃밭 활동을 수행 한 실험군이 대조군보다 과학흥미도 총점과 ‘과학 활동에 대한 흥미’ 점수가 유의하게 높게 나타났다. 사회성에서는 실험군의 총점과 ‘근면성’, ‘책임감’, ‘준법성’이 사전에 비해 사후에 유의하게 증가한 반면, 대조군에서는 ‘준법성’이 오히려 유의하게 감소한 것으로 나타났다. 학업성취도는 실험군과 대조군 모두 활동 전에 비해 후에 유의하게 증가하였으나, 실험군과 대조군 간의 차이는 나타나지 않았다.

본 연구의 목적은 최근 5년간 중학교 3학년을 대상으로 실시된 국가수준 학업성취도 평가 문항을 지구과학 영역을 중심으로 3차원 과학 평가틀을 활용하여 분석해 보았으며, 그 분석 결과는 다음과 같다. 첫째, 과학 내용 영역의 분석 결과는 ‘에너지’, ‘물질’, ‘생명’, ‘지구’의 문항수가 고르게 출제 되었다. 지구(지구과학)영역을 단원별로 분석한 결과는 ‘지구와 별’이 가장 출제가 많이 되었으며, ‘태양계의 운동’이 가장 출제 빈도가 낮았고, 내용에 따라서 출제 빈도의 차이를 보이고 있었다. 둘째, 행동 영역의 분석 결과, 지식 범주가 탐구의 범주보다 높게 나타났으며, 지구과학 영역의 분석 결과도 과학 영역과 큰 차이가 없었다. 셋째, 상황 영역의 분석 결과, 탐구 상황 4개 범주 중 순수 과학적 상황이 가장 높았다. 본 연구는 이들 분석 결과를 토대로 2007 개정 교육과정 지구과학 목표의 도달정도를 확인하는 2012학년도 국가수준 학업성취도 평가의 개선 방향을 제시하고자 한다.