본 연구의 목적은 암석 판별 탐구에서 중학교 영재학생들의 과학적 관찰과 추론의 특징을 탐색하기 위함이었다. 이를 위하여 영재교육원에 다니는 19명의 중학교 1학년 학생들에게 과학 교과서에서 중요하게 다루는 화성암, 변성암, 퇴적암이 포함된 5가지 암석 샘플을 나누어 주고 각 암석의 형성과정, 종류, 이름 등을 유추해 보도록 하였다. 연구 결과, 학생들이 주로 주목하는 암석의 특징은 색, 조직, 구조로 나타났다. 전형적인 암석의 경우 기억에 의존하여 즉각적으로 암석 판별에 성공하나 관찰에 근거한 유의미한 추론이 이루어지지 못하는 반면, 판별에 어려움을 겪는 암석의 경우 관찰에 근거한 유의미한 추론 과정이 담화를 통해 드러나기도 하였다. 또한 유의미한 관찰 결과로부터 과학적 추론 을 타당하게 구성하였으나 암석 판별에 실패한 경우도 나타났다. 본 연구 결과는 중학생들의 암석 판별 탐구 활동에서 학생들의 현 수준을 파악하고, 학교 현장에서 이루어지는 암석 판별 탐구가 학생들에게 과학적 관찰과 추론의 경험을 제공할 수 있도록 방안을 모색하고, 시사점을 제공하고자 한다.

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.

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 연구의 목적은 과학자의 가설-연역적 탐구과정에서 가설설정단계, 실험설계단계, 결과해석단계에서 귀추적 추론이 나타나는지를 확인하고, 각각의 단계에서의 귀추적 추론과정을 분석하기 위한 분석틀을 제안하는 데 목적이 있다. 이를 위해, 8명의 과학자들과의 심층면담을 통해 얻은 프로토콜을, 기존 문헌에서 추출한 귀추적 추론과정의 하위요소로 분석해 보았다. 그 결과, 과학자의 귀추적 추론이 세 단계 모두에서 나타나고 있어 기존요소에 의한 분석틀을 벗어난 새로운 분석틀이 요구되었다. 그 결과 과학자들과의 심층면담을 통해 탐구의 각 단계에서 나타나는 귀추적 추론 분석틀을 새롭게 개발하였다. 이 틀을 과학교육전문가로부터 타당성 확인 결과, 내용타당도 지수 0.90을 얻어 타당한 것으로 인정되었으며, 실제로 과학자의 탐구과정에서 나타나는 귀추적 추론과정을 분석한 결과 매우 적절한 것으로 확인되었다.

이 연구에서는 과학탐구공동체 구성을 위한 잠재적인 학습 자료로서 자연사박물관의 전시물의 교육적 잠재성을 탐색해보고자 한다. 과학 탐구공동체는 과학적 지식의 습득과 과학 방법의 학습으로 연결되는 과학실습의 한 형태로 제안하였다. 공동체 학습은 주변에서 접하게 되는 과학-기술-사회적인 이슈들을 통해 이루어질 수 있다. 자연사 박물관 전시가 이러한 사회과학적인 이슈들을 포함하고 있다면 이는 자연사박물관의 과학탐구공동체로의 가능성에 대해 고려해 볼 수 있음을 전제로 하였다. 이런 맥락에서 본 연구는 자연사박물관 전시의 사회과학적 학습 자료 잠재성을 탐색하였다. 구체적으로 사회과학적 소재로서 적용 가능한 지진' 학습의 과학탐구공동체 구현을 위해, 첫째 미국 뉴욕시의 미국 자연사박물관과 워싱턴 D.C.의 스미소니언 미국국립자연사박물관의 지진 관련 전시물과 지구과학 교육과정과의 연관성을 분석하였다. 둘째, 두 박물관의 관계자와 인터뷰하여 이와 관련한 박물관의 교육적 의도와 노력을 알아보았다. 마지막으로 과학탐구공동체 구현을 위한 주제와 관련된 자연사 박물관 전시물의 특징을 탐색적으로 분석하였다. 이 연구에서 조사한 박물관의 전시는 교육과정과 관련하여 사회과학적 소재인 '지진'의 다양하고 실제적인 사례와 사건에 관한 풍부한 자료를 제공하고 있었다. 대상 박물관은 지역적 흥미와 사회과학적 이슈와의 연관성에 초점을 맞추어 박물관의 교육적 목적을 달성하고자 했음을 알았다. 지진이란 주제를 관람객에게 적절하도록 하기 위해 전시특성에 있어 원자료나 상호작용적 매체를 이용하여 살아있는 경험의 전달을 강조되고 있음을 알아내었다.

초 중고 과학 교육에서는 과학적 소양의 함양을 그 학습 목표로 하고 있으며 이를 위해서 학생들은 과학자들이 어떻게 과학적 지식을 정립해 가는지를 이해하는 과정이 필요하다고 주장하고 있다. 하지만 학교에서의 과학 탐구는 오로지 경험을 중시하는 실험 위주의 과학 탐구를 실행, 어떻게 자신들이 수집한 자료가 세운 이론에 합당한지를 밝히는 논증활동이 없다는 것이 문제점으로 지적되고 있다. 이 고찰 논문은 학교에서의 과학 탐구가 과학자들의 그것과 다르며, 실질적 과학 탐구의 실현을 위해서는 교사들이 탐구 자체의 정의, 목표 및 요소를 정확하게 이해하고, 과학적 논증기회를 부여하기 위한 적절한 교수 전략을 개발해야 함을 보여주고 있다.

본 연구는 과학 영재 프로그램을 개발하고 개선하는데 반영하고자 2002년도 서울 대학교 과학 영재 교육센터에서 운영된 과학 영재 프로그램의 각 주제에 제시된 학습 목표, 과학적 모형, 과학 탐구의 인지 과정을 분석하였다. 교육 목표와 과학적 모형, 탐구 활동의 세 요소들은 과학 교육 과정의 구성에 있어서 중요하다는 판단 아래 각 요소들이 제시된 정도를 파악한 후 이들의 수준이 영재 학생들의 인지적 요구를 충족시키는지에 초점을 두어 분석 결과를 해석하였다. 이에 따라 교육 목표의 인지 영역 중에서 상위 사고력 영역에 해당하는 종합 영역, 과학적 모형 중에서 상위수준의 추상성과 복잡성 모형인 다 개념-과정 모형, 과학 탐구의 인지 과정 중 창의성 영역에 해당하는 실험 설계의 인지 과정이 과학 영재 학생들을 가르치는 데 중요한 항목임을 전제하였다. 분석 결과 서울 대학교 과학 영재 프로그램의 각 주제에 제시된 교육 목표는 상위사고력 영역과 하위사고력 영역이 비슷한 비율로 나타나며, 그 중에서 종합 영역은 낮게 나타났다. 과학적 모형은 다 개념-과정 모형보다는 단일 개념 모형이 많았으며 추상성 수준은 중간 정도였다. 과학 탐구의 인지 과정은 실제 과학 탐구의 인지 과정을 고르게 다루지는 않았다. 특히 실험 설계의 인지 과정은 적게 다루고 있었다. 따라서 분석한 과학 영재 프로그램이 과학 영재들의 인지적 요구를 충족시키기 위해서는 종합 영역의 교육 목표, 다 개념-과정 모형, 실험 설계의 인지 능력을 더 많이 반영해야 한다.

본 연구의 목적은 바깥놀이에서의 미술․과학 통합활동이 유아의 과학적 탐구능력에 어떠한 영향을 미치 는지 알아보는 데 있다. 만5세 유아를 대상으로 20회의 실험처치를 실시한 후 사후검사 점수에서 사전검 사 점수를 뺀 증가분에 대한 t검정을 실시하였다. 그 결과는 다음과 같다. 유아의 과학적 탐구 능력에는 집단 간에 유의한 차이가 나타났고, 구성요소별로 살펴보면, 관찰하기, 분류하기, 측정하기, 추리하기, 예 측하기, 의사소통하기 등에 긍정적인 영향을 미치는 것으로 나타났다.

본 연구는 구성주의에 기초한 과학활동이 유아의 과학적 탐구능력과 자기주도학습력에 어떠한 영향을 미 치는지 알아보는 데 목적이 있다. 연구 대상은 만 5세 유아 30명이며, 평균 연령은 5년 7개월 이었다. 연구 기간은 11주였으며, 실험집단은 구성주의에 기초하여 탑, 진자, 경사로의 세 가지 주제로 과학활동을 하였 고, 통제집단은 만 5세 누리과정 지도서에 제시된 과학활동을 하였다. 이 같은 과정을 통한 본 연구 결과는 구성주의 과학활동을 경험한 실험 집단과 경험하지 않은 통제집단 간에 과학적 탐구능력과 자기주도학습력 에 유의미한 차이가 있는 것으로 나타났다.

본 연구의 목적은 과학 통합교육의 적용 효과에 대한 메타분석을 실시하여 과학적 지식 획득, 과학탐구능력 습득, 과학에 관련된 태도 형성에 미치는 효과를 밝히는 데 있다. 2000년 1월부터 2010년 10월까지 온라인데이터로 구축되어 있는 국내의 과학 통합교육에 대한 학위논문과 저널 중에서 효과크기를 계산할 수 있는 자료가 포함된 양적연구를 대상으로, 연구물의 특성을 파악하여 코딩기준에 따라 코딩하고 효과크기 공식을 적용하여 60편의 논문으로부터 84개의 효과크기를 구했다. 분석 결과 첫째, 과학 통합교육은 학생의 과학적 지식 획득, 과학탐구능력 습득, 과학에 관련된 태도의 형성에 모두 긍정적인 효과가 있으며, 과학탐구능력 습득에 가장 효과적인 것으로 나타나났다. 둘째, 통합유형별로 나누어 보면 내용(교과)중심 통합 방법이 가장 큰 긍정적인 효과를 가지며 주제(소재)중심 통합 방법과 문제해결중심 통합 방법도 긍정적인 효과를 가진다. 셋째, 통합교육의 유형과는 대조적으로 학교급간의 통계적으로 의미 있는 차이가 없는 것으로 나타났다. 국제적인 맥락에서 과학교육의 통합적 시도에 대한 비교 연구가 필요하고 이러한 분석은 과학교육의 통합적 접근에 대한 연구와 실천에 기여할 것이다.

본 연구는 창의성 증진을 위한 과학활동이 유아의 창의성 및 과학적 탐구능력에 어떠한 영향을 미치는지 알아보는데 그 목적이 있다. 본 연구의 대상은 경상남도 C시에 소재한 H유치원에 재원 중인 만 5세 유아 30명(남: 16명, 여:14명)으로서 실험집단 15명(남: 8명, 여:7명), 통제집단 15명(남: 8명, 여: 7명)이었다. 대상 유아의 연령 분포는 5년 4개월에서 6년 3개월 이었으며, 평균연령은 5년 9개월이었다. 연구 도구는 「창의성 검사」와「과학적 탐구능력 검사」를 사용하였다. 창의성 검사는 Torrance(1990)가 개발한 창의성 검사 'Torrance Test of Creative Thinking: Thinking Creatively with Picture, Form A, B'를 김영채(2004)가 편역한 <한국판 TTCT(도형)검사> A형과 B형을 사전검사와 사후검사에 각 각 사용하였다. 과학적 탐구능력 검사는 Martin(1997)의 과학적 탐구능력 평가 척도를 기초로 이경민(2000)이 제작한 ‘과학적 탐구능력 검사’를 서윤희(2003)가 수정․보완한 도구를 사용하였다. 본 연구의 결과는 다음과 같다. 첫째, 창의성 증진을 위한 과학활동을 실시한 실험집단의 창의성 점수는 실시하지 않은 통제집단의 점수에 비해 높게 나타났고, 통계적으로 유의한 차이를 보였다. 창의성의 구성요소별로 살펴보면 유창성, 독창성, 제목의 추상성, 정교성, 성급한 종결에 대한 저항 모두에서 실험집단의 점수가 통제집단에 비해 높게 나타났고, 통계적으로 유의한 차이를 보였다. 둘째, 창의성 증진을 위한 과학활동을 실시한 실험집단의 과학적 탐구능력의 점수는 실시하지 않은 통제집단의 점수에 비해 높게 나타났고, 통계적으로 유의한 차이를 보였다. 과학적 탐구능력의 구성요소별로 살펴보면 예측하기, 관찰하기, 분류하기, 측정하기, 토의하기 모두에서 실험집단의 점수가 통제집단에 비해 높게 나타났고, 통계적으로 유의한 차이를 보였다.

본 연구의 목적은 물체의 움직임 관련 활동이 유아의 과학적 탐구능력 및 과학적 탐구능력의 구성 요소인 예측하기, 관찰하기, 분류하기, 측정하기, 토의하기에 어떠한 영향을 미치는지 알아보고자 하는 것이다. 본 연구의 대상은 서울시 구로구에 위치한 S초등학교병설유치원에 재원중인 만5세 유아 40명으로 실험집단 20명과 통제집단 20명 이었다. 본 연구의 결과 물체의 움직임 관련 활동이 유아의 과학적 탐구능력 및 과학적 탐구능력의 구성요소인 예측하기, 관찰하기, 분류하기, 측정하기, 토이하기에 긍정적 영향을 미치는 것으로 나타났다.

본 연구는 유아원예프로그램이 유아의 자연친화적 환경태도, 과학적 태도, 과학적 탐구능력, 정서지능에 미치는 영향을 알아보고자 하였다. 이를 위해 경기도 일산의 H유치원의 만 5세 유아 25명을 대상으로 2009년 8월 25일부터 11월 13일까지 매주 1~2회, 회기 당 30~40분씩 총 14회에 걸쳐 유치원 교실과 옥상에 위치한 실외 텃밭에서 유아원예프로그램을 실시하였다. 본 연구에서 실시한 프로그램은 영·유아발달영역의 인지와 정서 영역에 기초하여 유치원교육과정의 탐구생활과 표현생활을 연계하여 개발하였다. 1회기~8회기까지는 식물을 직접 기르며 식물의 성장을 관찰하는 것과 자연 환경에 대한 학습 활동으로, 9회기~14회기까지는 자신과 또래, 그리고 환경에 대한 정서적 표현 활동으로 구성하였다. 본 연구에서 사용된 식물인 상추, 깻잎, 쑥갓은 생활 주변에서 쉽게 접할 수 있고, 기르기에 쉬운 식물로서 재배 시기와 재배 장소를 고려하여 선정하였다. 검사 도구로는 유아의 자연친화적 환경태도, 과학적 태도 및 과학적 탐구능력, 정서지능의 4가지 도구가 사용되었는데, 이는 프로그램의 사전과 사후에 실시되었다. 결과에서는 유아원예프로그램을 실시하기 전보다 실시한 후에 유아의 자연친화적 환경태도, 과학적 태도와 탐구능력, 정서지능의 향상에 효과가 나타났다. 본 연구 결과는 향후 유아교육 현장에서 원예교육이 체계적으로 그리고 지속적으로 이루어져야 할 필요성을 시사하고 있으며 또한, 이를 위한 교육 정책의 수립이 필요함을 제시하였다는 점에서 의의가 있다고 하겠다.

본 연구의 목적은 탐구 중심 실험활동이 유아의 과학적 태도 및 문제해결력에 어떠한 영향을 미치는지 알아보는데 있고, 연구 대상은 경기도 시흥시에 소재한 2개 병설유치원에 재원 중인 만 5세 유아 30명으로 실험집단 15명, 통제집단 15명이었다. 연구 도구는 과학적 태도 검사와 문제해결력 검사를 사용하였고. 연구 문제를 검증하기 위하여 각 집단별 평균 증가 점수에 대한 t검증을 실시하였다. 탐구 중심 실험활동을 실시한 실험집단과 실시하지 않은 통제집단간의 과학적 태도와 문제해결력에는 유의한 차이가 있었다. 즉, 탐구 중심 실험활동이 유아의 과학적 태도 및 문제해결력을 향상시키는데 긍정적인 영향을 미치는 것으로 나타났다.

과학은 과학자들의 연구 결과로 확립도니 이론과 과학들의 탐구활동으로 구성이 되어 있다고 본다. 전자는 과학의 내용(content)을 의미하고 후자는 과학의 과정(process)을 의미한다. 그러나 우리나라 학교 과학교육에서는 내용으로서의 과학교육에만 치중한 나머지 과정으로서의 과학인 탐구활동은 매우 경시되어 온 것이 사실이다. 물론 교육정책 입안자나 교사 교육을 담당한 자는 탐구로서의 과학을 강조해 왔으며, 우리나라 과학 교육과정에서도 이점이 명문화되어 있기는 하다. 그러나 일선 학교 교실에서 이루어지는 과학교육은 내용으로서의 과학만 강조되어온 것이 사실이다. 이러한 절름발이식 과학교육이 되어온 배경에는 어느 한 과학교사의 능력으로 해결하기 어려운 점들이 있다고 보는데 그 배경을 다음과 같이 요약할 수 있을 것 같다