본 연구에서는 에듀테크를 선도적으로 활용하는 과학 교사 18명을 목적표집하여 그들이 수행한 과학 수업 사례 와 설문지를 분석하여 에듀테크 활용 과학 수업에 대한 교사의 실행과 인식을 탐색하였다. 연구 결과, 과학 교사들은 수업 중에는 교과 특화 에듀테크를 주로 사용하지만, 수업 전과 후에는 학습 자료를 준비하고 학생 산출물을 관리하기 위해 범교과 에듀테크를 다양하게 활용하였다. 또한 교사 주도의 전체 학습뿐만 아니라, 학생 주도 소집단 협력 학습 및 개별 학습과 같은 다양한 수업 맥락에서 에듀테크를 폭넓게 적용하는 것으로 나타났다. 교사들은 에듀테크를 선별할 때 교육적 유용성과 구현성, 접근의 용이성, 사용 방법의 간편성, 공동 작업 및 상호작용의 용이성, 기기의 호환성, 관 리의 편의성 등을 중요하게 여겼으며, 학생들이 창의적 아이디어를 구체화하고, 다양한 방식으로 학습 결과물을 생산 및 공유할 기회를 에듀테크가 제공한다는 점에 주목하였다. 연구 결과를 토대로 에듀테크 활용 과학 수업이 효과적으로 구현되기 위해 교사와 학생의 교과 역량과 디지털 역량의 균형 있는 지원 방안을 제언하였다.

본 연구의 목적은 학생의 과학 정체성에 비추어 과학교사의 과학 정체성, 즉 교사의 과학 정체성을 규명하고, 학생의 과학 정체성을 길러주기 위한 교사 과학 정체성을 신장하는 방안을 탐색하려는 것이다. 이를 위해 경력 10년 이상의 중·고등학교 현직 과학교사 10명을 대상으로 초점집단 심층 면담을 실시하고, 이를 질적 텍스트 분석 및 키워드 네트워크 분석을 통해 다차원적으로 분석하였다. 주요 연구 결과로는 교사들은 교사 과학 정체성이 학생의 과학 정체성 형성에 있어서 ‘관심’ 차원에 가장 큰 영향을 미친다고 인식하였다. 또한, 과학교사의 과학 정체성은 ‘자기이해를 통한 과학 정체성 인식’, ’교사로서 정체성 일반’, ‘과학교사 교수역량’, ‘과학교사의 역할과 신념’, ‘과학교사의 과학적 탐구 능력’ 등의 다섯 가지 요인으로 구성됨을 확인하였다. 교사 정체성은 고정된 실체가 아니라 교직 경력 전반에 걸쳐 끊 임없이 변화하고 구성되는 역동적인 것으로, 전문성 개발을 위한 연수, 동료 교사와의 협력 및 소통, 수업 컨설팅과 자 기성찰을 통해 신장될 수 있다고 교사들은 제안하였다. 연구결과를 토대로 학생 과학 정체성과는 달리 교육적 역량을 포함하는 복합적인 개념으로서 교사 과학 정체성의 의의, 학생 과학 정체성 형성에 중요한 영향을 미치는 요인으로서 교사 과학 정체성과 그 신장 방안, 교사경력 전반에 걸친 ‘되기(Becoming)’의 과정으로서 교사 과학 정체성 형성 등과 같은 결론과 후속 연구를 제시하였다.

본 연구는 교과서에서 엘니뇨 현상의 대기 순환과 관련하여 서술된 내용의 물리적 정합성 문제와 개념적 오류 를 분석하고, 현직 지구과학 교사들의 엘니뇨에 대한 이해 특성을 조사하였다. 이를 위해 2009 개정 교육과정과 2015 개정 교육과정의 고등학교 교과서 총 22종을 대상으로 엘니뇨 시기 열대 태평양의 기압, 무역풍, 워커 순환에 대한 설 명과 표현을 비교·분석하였다. 교과서 분석 결과, 일부 교과서에서 엘니뇨 시기의 기압 배치와 무역풍 형성 원리가 상 충되는 내용을 담고 있었으며, 무역풍이 서태평양 일부 해역에서 서풍 계열로 전환되는 관측 결과에도 불구하고 이를 열대 태평양 전역의 현상으로 서술하는 문제점이 발견되었다. 또한 워커 순환의 경우 교과서마다 상이한 형태로 제시되 면서도 이것이 실제 순환인지 편차를 나타내는 것인지에 대한 명확한 설명이 부족하였다. 현직 교사들을 대상으로 한 개념 조사에서는 평년값으로부터의 편차를 절대적 크기로 표현하거나 기압 배치와 무역풍의 물리적 관계성을 설명하는 데 있어 정합성이 부족한 특징이 나타났다. 특히 교사들이 제시한 워커 순환이 교과서의 서술 내용과 유사한 패턴을 보여, 교과서 내용의 제한점이 교사들의 이해에 영향을 주었을 가능성을 시사하였다.

이 연구의 목적은 Giorigi의 현상학적 연구 방법을 토대로 지구과학 예비교사들이 ChatGPT를 활용한 과학 수업 실행 경험을 탐색하는 것이다. ChatGPT를 활용한 지구과학 모의 수업을 경험한 예비교사 4명(남2, 여2)이 이 연구에 참여하였다. 연구 참여자들을 대상으로 두 차례 걸쳐 면담을 진행하였다. 면담은 통시적인 관점에서 개인적 경험에 대 해 생애사적 이해, 실제 경험, 의미에 대한 성찰 세 단계로 구분되었다. 지구과학 예비교사들이 ChatGPT를 활용한 수 업 실행 경험 분석 결과, ‘기술에 대한 불안에서 자신감으로 Gen AI 활용에 대한 인식 변화’와 ‘Gen AI의 과학 교수 학습적 한계와 도전적 접근’으로 구분하였다. 세부적으로 ‘교수학습 과정에서 수업 설계의 주제 선정 및 탐구 활동의 구체화’, ‘ChatGPT 수업 실행의 도구적 활용 및 과학적 탐구 활동 촉진’, ‘Gen AI의 정보 제공과 그 한계’, ‘교사의 교 수학습 개입의 필요성, 유의점 그리고 향후 과제’로 구체화하였다. 이 연구는 지구과학 예비교사들이 ChatGPT를 활용한 수업을 통해 Gen AI 도구의 교육적 활용과 교사 역량 개발에 대한 기초적인 자료를 제공하는 것으로써 향후 Gen AI 기반 지구과학 학습의 이론적 토대를 마련하는 데 도움이 될 것이라 기대한다.

이 연구의 목적은 공학기반 파력발전소 주제의 STEAM 수업을 통해서 지구과학전공 예비교사들의 컴퓨팅 사고 에 대한 인식형성 및 개선이 있는지를 탐색하는 것이다. STEAM 수업은 가장 효율적인 파력발전소 모형을 제작해보는 내용으로 구성되었다. 컴퓨팅 사고 실천 인식을 알아보는 설문지는 연구자가 기존의 연구를 중심으로 설문 문항을 개발 하여 15명의 예비교사들에게 투입하였다. STEAM 수업은 파도를 이용해서 터빈이 돌아가는 과학적 원리 이해를 바탕 으로 모둠별로 효율적인 파력발전소 모형을 개발하도록 하였으며 수업 중에 문제를 인식하고(문제해결), 코딩작업을 해 서(코딩 및 프로그래밍) 3D 프린터로 파력발전소를 제작하였으며(모델 설계 및 구축), 제작된 산출물을 평가하여 오류를 수정하는(문제 오류 수정) 동안에 ‘논리적 사고’를 통한 높은 수준의 컴퓨팅 사고 실천 인식이 파악되었다(14개 중 에 앞의 5개 실천은 평균 5점). 하지만 용어에 대한 정확한 정의를 알지 못하고 실시한 수업에서 ‘추상화’. ‘문제분해’, 및 ‘빅 데이터 활용’에 대한 인식은 오히려 수업 후의 인식은 더 낮아졌다(3개의 실천). STEAM 수업 후에는 컴퓨팅 사고 실천은 ‘온라인 게임하기’는 아니라는 것에 인식개선이 있었지만(4.06→0.86; 역문항) 아직도 컴퓨터를 이용해서 해야 하는 컴퓨팅 사고 실천으로 인식하고 있어 개선되지 않음이 확인되었다(컴퓨터처럼 생각하기, 컴퓨터를 사용하여 통계하기). 문제 인식에 해당하는 ‘문제해결’(3.73→4.33), ‘패턴 인식’(3.53→3.66), 그리고 ‘최상의 도구 선택’(4.26→ 4.66)의 3개 실천은 인식이 약하게 개선되었다. 컴퓨팅 사고 실천과 같은 역량 함양을 위해서는 실습위주의 교육양성과 정이 개설되어야 하며, 특히 본 연구에서는 다른 주제의 추가적인 STEAM 수업을 했다면 개선이 일어나지 않거나 약 하게 인식되었던 컴퓨팅 사고 실천에 대해서는 확실한 개선이 있을 수 있다는 결론을 내릴 수 있다. 다회적인 상황학 습의 교육실습 교육과정이 개설되어야 한다.

이 연구의 목적은 예비 지구과학 교사들이 선다형 문항 제작 실습 프로그램에 참여하는 과정에서 드러나는 문 항 제작 역량의 발달 양상을 이해하는 것이다. 이를 위해 예비 지구과학 교사 15명이 선다형 문항 제작 과정 중 공동 검토 과정에서 나타나는 논의에 초점을 맞춰 그 특징을 분석하였다. 구성주의 근거 이론을 토대로 3단계의 코딩을 수 행한 결과, 36개의 초기 코드, 12개의 초점 코드, 5개의 이론적 코드가 도출되었다. 코딩 범주에 근거하여 논의의 특징 을 규정하는 검토 문화와 문항에 대한 관점을 두 축으로 설정하였으며, 이로부터 수험생의 문제풀이, 조심스레 한 걸음 떼기, 짙어지는 담화를 주제로 하는 세 가지 이야기를 구성하였다. 또한 프로그램 동안 일관되게 드러나는 문항 제작 역량의 한계를 다다르지 못한 노정에 대한 네 번째 이야기로 서술하였다. 문항 제작 과정에서 드러나는 평가 전문성은 예비교사의 정체성 발달과 관련되어 있으며, 본 연구에서 적용한 개발한 프로그램의 효과와 의의 및 프로그램의 개발과 개선을 위한 시사점을 논의하였다.

본 연구의 목적은 예비 지구과학교사들이 지질도에서 단층을 판별하는 동안 그들이 사용하는 내용 지식과 문제해결 과정을 분석하는 것이다. 이를 위해 연구자들은 시선 추적기(Tobii Pro Glasses 2 모델)를 활용하여 예비 지구과학교사들 (N=12)이 단층 해석에 대한 문제를 해결하는 동안 그들의 시선 고정 시간, 시선 경로에 대한 자료를 수집하여 분석하였다. 그 결과는 다음과 같다. 첫째, 그들은 정단층, 역단층, 주향이동단층 등에 대한 개념은 인지하고 있지만, 대부분의 예비 지 구과학교사들은 지질도에서 단층 해석에 필요한 절차적 지식은 인지하고 있지 않다. 둘째, 예비 지구과학교사들은 지질도에 서 단층을 해석하기 위해 지질 단면도를 그리지 않았고, 3차원적 정보가 아니라 지질도에서 수집한 2차원적 정보를 바탕으 로 단층을 판별하였다. 그러므로 차후 교육 현장으로 진출하는 예비 지구과학교사들이 자연현상에 대한 이해와 더불어 그 자연현상을 이해하는데 필요한 절차적 지식을 학습할 수 있도록 교수학습환경을 개선할 필요가 있다. 그리고 본 연구의 결 과는 차후 새로운 교육과정을 구성하거나 교사 교육에 대한 자료를 개발하는데 실질적으로 도움을 줄 수 있을 것이다.

본 연구는 2015 개정 교육과정에 처음 도입된 핵심 개념이 추상적인 담론으로 그치지 않고 학교 현장에서 구 체적인 교수학습 방안으로 구현되도록 하기 위함이다. 이에 플랫폼, 숙의, 설계의 순환적 과정에 따라 백워드 설계 모 형을 활용하여 핵심 개념 이해를 위한 교수학습 자료 개발 연구에 참여한 8명의 중등 과학 교사들을 대상으로 핵심 개 념에 대한 인식 및 관점을 살펴보았다. 연구 결과, 핵심 개념에 대해 궁극적 원리에 해당하는 빅 아이디어, 일상생활을 살아가는 데 필요한 최소한의 과학 개념, 기본적이고 주요한 핵심적 과학 개념 등 핵심 개념의 의미에 대해 동일 교과 인 과학과 안에서도 공유되지 않은 인식의 차이가 나타났다. 이는 교수학습 지향점에도 영향을 주어, 핵심 개념을 전이 와 확장 가능한 빅 아이디어로서 이해하고 있는 경우는 개념 간의 관계에 주목하며 분명한 방향성을 갖고 프로젝트 학 습을 설계하는 경향이 나타났다. 한편, 핵심 개념을 삶의 맥락에서 떠올릴 수 있는 과학 소양 수준의 최소한의 과학 개 념으로 인식하는 경우, 학생들의 삶에 의미 있는 학습 경험을 제공하는 것을 지향하며 일상에 적용 가능한 사례 중심으로 검색 및 조사 활동을 강조하는 경향이 나타났다. 또한 핵심 개념을 기본 개념이나 주요 개념 등 핵심적인 과학 내용 요소로 인식하는 경우, 오개념 교정을 통한 개념 변화를 강조하며 정확한 과학 지식을 학습하고 지필 평가 및 수 행 평가를 통한 문제 해결 문항을 개발하는 것을 중요하게 인식하였다. 2015 개정 교육과정이 마무리 되고 2022 개정 교육과정이 확정·고시될 예정인 현 상황에서, 핵심 개념을 핵심 아이디어로 명명하여 빅 아이디어의 취지를 재차 강조 하는 2022 개정 교육과정이 학교 현장에 안정적으로 정착될 수 있도록 실효성 있는 정책적 지원이 뒷받침 되어야 할 것이다.

이 연구의 목적은 지구과학 교사들이 변성암을 분류하기 위해 사용하는 개념 구조와 변성암을 분류하는 기준에 대해 알아보는 것이다. 이를 위해 연구자들은 전라북도 소재의 중학교와 고등학교의 지구과학교사 21명을 대상으로 사 고 구술을 활용하여 변성암을 분류하는 과정에서 진술한 언어 자료를 수집하였다. 그리고 이렇게 수집된 언어 자료를 언어네트워크분석법을 활용하여 분석하였고, 그 결과는 다음과 같다. 첫째, 지구과학 교사들은 변성암을 분류하는 과정 에서 암석에서 일반적으로 관찰할 수 있는 색, 구성 광물, 입자의 크기 등의 특징과 변성암에서 나타나는 엽리를 중심 으로 분류하였다. 둘째, 지구과학 교사들은 변성암의 분류 기준에 관해 접촉 변성작용과 광역 변성작용 등 변성작용을 중심으로 인식하고 있었다. 그러나 관찰한 내용을 잘못 판단하여 다른 암석으로 오인하는 사례들이 나타났다. 그러므로 지구과학 교사들이 변성암이 형성되는 과학적 과정과 변성암에서 관찰되는 현상을 서로 연결하여 인식할 수 있도록 그 들에게 변성암에 대한 관찰 정보와 경험을 충분히 제공할 필요가 있다.

본 연구의 목적은 예비 지구과학교사들이 학생에 의해 구성된 기후변화 모델을 평가하는 기준을 탐색하는 것이 다. 대도시 소재 대학 지구과학교육과 전공 수업에서 3주간 모델링 기반 과학 학습에 대한 강의를 수강한 예비 지구과 학교사 25명이 연구에 참여하였다. 예비 지구과학교사들이 작성한 고등학생들이 구성한 7개의 기후변화 모델을 평가하 는 보고서와 사후 인터뷰 자료를 수집하여 기후변화 모델 평가 기준을 귀납적으로 범주화하였다. 연구 결과 예비 지구 과학교사들이 기후변화 모델을 평가할 때 다양한 인식론적 기준과 의사소통 기준을 동원하였음을 확인하였다. 연구 결 과를 바탕으로 모델링 기반 기후변화 학습에 대한 시사점을 도출하였다.

절대 습도와 이슬점 온도의 관계에 대한 예비 교사들의 인식을 조사하기 위하여 설문지를 투입하였다. 설문 결과 예비 교사들이 “절대 습도와 이슬점 온도는 비례한다.”, “이슬점 온도는 공기 중의 수증기의 질량에 비례한다.”와 같은 견고한 오개념을 갖고 있음을 발견하였다. 예비 교사들이 갖는 이러한 오개념은 절대 습도와 이슬점 온도의 관계에 대한 7차 교육과정과 2007 개정 교육과정 중학교 과학 교과서의 부정확한 서술 내용에서 기인하는 것으로 사료된다. 한편, 2015 개정 교육과정 중학교 1학년 과학 교과서는 증발, 응결, 압력과 온도 변화에 따른 기체의 부피 변화를 분자 운동의 관점에서 다루기 때문에, 중학교 교육과정에서 이러한 관점을 유지하기 위해 수증기량과 이슬점 온도의 척도로서 수증기압의 도입은 예비 교사와 학습자의 오개념을 방지할 수 있으며, 과학 교육과정을 보다 일관되고 논리적으로 만들 수 있을 것으로 사료된다.

본 연구는 현직 및 예비 지구과학교사의 H-R도와 별의 진화에 대한 개념 이해 상태를 알아보기 위해 개념 지위 분석틀을 활용하여 수행하였다. 이해 가능성 영역에서 현직교사의 비과학적 용어 사용이 다수 발견되었고, 그래프 작성에서 낮은 과학적 탐구 능력과 개념에 대한 비과학적 비유가 발견되어 교수 과정에서 잘못된 개념 전달의 가능성이 확인되었다. 예비교사는 중등교육과정 연계 문항에서 다수의 오류를 보였으며, 이와 관련하여 학교 현장에 적용이 더 잘될 수 있도록 예비교사 교육 과정의 개선이 필요하겠다. 개연성 영역에서, 두 집단 모두 별의 진화가 갖는 우주론적 의미를 이해하고 있었으나, 예비교사의 별의 실제기작에 대한 설명이 구체적이지 않았다. 유용성 영역에서, 현직교 사는 지구과학의 학문적 특성을 반영한 교육적 고민을 하고 있었고, 지식을 현실 문제해결에 활용, 적용하려는 경향이 높았다. 반면, 예비교사는 높은 무응답률을 보여 H-R도와 별의 진화를 실용적 개념으로 파악하지 않는 것으로 확인되었다. 결과적으로, 두 집단 모두에서 H-R도와 별의 진화에 대한 비과학적 개념이 다수 발견되어 교사 교육 및 교수 학습 계획 수립 시 주의가 필요함을 확인할 수 있었다.

이 연구는 시스템 사고 기반 과학 탐구 수업을 진행한 초등학교 교사들의 경험을 현상학적 연구 방법을 사용하 여 이해하는 것이다. 4명의 초등 교사가 참여했으며, 심층 면담을 실시하였다. 사용한 질문은 Seidman(1998)과 Schuman(1982)이 제시한 면담법을 재구성하였으며, Giorgi(1985)의 현상학적 체험 연구 방법 4단계를 적용하였다. 연구의 결과를 정리하면 다음과 같다. 첫째, 교사들은 수업 중에 시스템 사고를 증진시키는 확산적 발문을 많이 하였고, 학생 중심의 물리적, 심리적인 환경을 조성하여 시스템 사고를 향상시켰다. 둘째, 교사들은 시스템 사고 기반 과학 탐구 수업을 진행하는 과정에서 교수학습 예시 자료의 부족과 수업 주제 선정의 어려움을 언급하였다. 또한, 평가 도구와 측정 방법이 부족하여 학생들의 학습 내용과 과정을 올바르게 평가하는 것이 어렵다고 지적하였다. 초등학생들의 탐구 활동 능력 부족으로 시스템 사고를 기반으로 한 과학 탐구 수업의 효과를 극대화 시키는 데 한계가 있는 것으로 나타났 다. 이 연구를 통해 초등학교 교사들은 시스템 사고 기반 과학 탐구 수업을 진행하는 과정에서 여러 역할을 수행하고, 어려움을 겪으면서도 더 나은 수업의 방향을 찾고 있었다. 이 연구 결과는 앞으로 초등학교 수업 현장에서 시스템 사고를 적용하는 데에 가치 있게 활용될 것으로 기대된다.

이번 연구는 예비 중등 지구과학 교사의 야외지질학습에 관한 인식을 조사하여 야외지질학습을 활성화하기 위 한 기초자료로 활용하는 것을 목적으로 한다. 서울 소재 대학교 예비 중등 지구과학교사 39명을 대상으로 야외지질학습의 필요성, 교육적 가치, 야외지질학습을 위한 교육적 경험, 야외지질학습을 교수하기 위한 지도방법, 예비교사 단계에서 필요로 하는 교육에 관해 인식조사를 실시하였다. 4명의 예비 중등 지구과학교사와는 추가로 인터뷰를 진행하였다. 이번 연구의 결과는 다음과 같다. 연구 참여자는 성별과 학년에 유의미한 차이 없이 야외지질학습이 필요하다고 인식하고 있었다. 또한 야외지질학습에 대한 교육적 가치도 긍정적으로 인식하고 있음을 확인하였다. 야외지질학습을 위한 교육적 경험에 관한 문항에서는 모든 예비교사들이 야외지질답사 경험이 있다고 하였으며 학년이 올라갈수록 경험의 횟 수가 증가하였다. 그리고 야외지질학습 지도 방법에 관한 문항에서는 야외지질학습의 목적에 대해서 학년 간 유의미한 차이가 있음을 볼 수 있었고, 새로운 수업 모듈을 개발해야한다는 문항에서는 남녀 간의 유의미한 차이가 있었다. 야외 지질학습을 실행하기 위해 예비교사 과정에서 필요로 하는 교육은 지질학적인 지식, 야외답사 경험, 야외지질학습을 지도하기 위한 새로운 교수법에 관한 것이다. 이번 연구는 야외지질학습을 실행하기 위해 교사 양성단계에서 필요로 교육을 포함하여 야외지질학습에 대한 인식을 탐색하였다는 점에서 의의가 있다.

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.

이 연구의 목적은 중학교 천문 수업에 대한 과학 교사의 교수 실행에서 나타나는 시스템 사고를 분석하는 것이 다. 이를 위해 4명의 중학교 8학년 과학 교사의 천문 단원 수업을 녹화하였고 녹화된 수업은 모두 전사하였으며, 선행 연구의 시스템 사고 위계 구조를 수정하여 개발한 시스템 사고 분석틀을 적용하여 이들을 분석하였다. 또한, 수업 분석 후 참여 교사의 과학 수업에 대한 지향과 교수학적 생각을 심층적으로 분석하기 위해 비디오 자극 회상 면담을 실시하 였다. 연구 결과는 다음과 같다: 모든 참여 교사들은 천문 수업에서 시스템 사고의 위계를 제대로 반영하지 못하였으며, 낮은 수준의 시스템 사고만을 활용하는 것으로 나타났다. 또한, 교사가 학생 중심의 교수 지향을 지녔다 하더라도 시스 템 사고의 교수 실행은 교사 중심으로 진행되는 것으로 나타났다. 천문 수업의 교수 실행에서 시스템 사고가 부족하게 나타나는 것은 공간적 사고에 보다 집중하는 것과 지구과학 비전공 교사로서의 천문 내용 및 형성 평가 지식 부족 때 문인 것으로 판단된다. 이러한 연구 결과를 바탕으로 천문 수업에서 효과적인 시스템 사고의 도입 방안을 논의하였다.

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.

이 연구의 목적은 해류 모식도 그리기를 통해 드러난 중등 지구과학 교사들의 동해 해류에 대한 지식의 변화를 분석하는 것이다. 이를 위해 32명의 중등 지구과학 교사들이 총 6시간의 해류도 관련 학습과 실습 과정을 거쳤으며, 사전과 사후 그리고 지연된 사후 동해 해류 모식도 그리기를 수행하였다. 또한, 작성된 해류 모식도를 수치화 과정을 거쳐 변환하여 이 해류 모식도에서 드러난 참여 교사들의 동해 해류에 대한 지식의 변화를 분석하였다. 동해 해류에 대한 참여 교사들의 사전 지식을 분석한 결과, 해류도에 대한 기초적인 지식은 가지고 있는 것으로 나타났으나, 몇몇 개념에 대해서는 잘못된 지식을 가진 것으로 분석되었다. 3차에 걸쳐 작성된 참여 교사들의 동해 해류 모식도를 분석한 결과, 연수 후 동해 해류 양상에 대한 지식이 증가하는 것으로 나타났으며, 교사에 따른 차이는 감소하는 것으로 나타났다. 이러한 경향은 연수 직후보다는 지연된 사후 단계에서 더욱 뚜렷하게 나타났다. 해류도 실습활동에 대한 사후 설문을 분석한 결과, 참여 교사들은 해류도와 해류 교육의 필요성, 과학적 지식에 근거한 교과서 해류도의 개선을 강하게 인식하고 있었다. 또한, 실습활동에 대해 매우 높은 만족도를 나타내었으며, 내용 지식의 중요성 인식 및 교수 전략과의 연계, 중등 교육과정 개선의 필요, 과학 지식의 본성에 대한 인식 등 다양한 측면에서 실습활동의 의미를 부여하였다. 이러한 결과는 교사의 교과내용학 지식이 효과적인 과학 교수에 중대한 역할을 함을 시사한다.

본 연구는 비쌍극자 모형이 제시된 읽기 자료만으로 교사들의 편각에 대한 이해도가 얼마나 높아질 수 있는지를 알아보았다. 그와 함께 2009 개정 교육과정 하의 "지구과학 II" 교과서에서 기술된 내용이 과거의 교과서 내용과 얼마나 차이가 있는지 알아보았다. 편각에 대한 이해도 조사는 1급 정교사 연수를 받고 있는 경기도 지역 교사 30명, 서울지역 교사 33명을 대상으로 이루어졌다. 연구 결과 첫째 교사들도 편각에 관한 여러 오개념을 가지고 있었으며 대표적으로 나침반 바늘이 자북극을 가리킨다고 하는 오개념이 있었다. 이러한 오개념은 읽기 자료만으로도 잘 수정되지 않았다. 둘째로 비쌍극자 모형이 포함된 읽기 자료를 통해 편각에 대한 이해가 높아졌으며, 셋째로 개발된 자료는 학생들에 비해 교사들에게 더욱 효과적임을 통계적인 방식으로 확인하였으며 마지막으로 현재 사용되고 있는 교과서에서 제시되고 있는 비쌍극자 모형이 포함된 설명도 보완 수정이 필요함을 알았다.

이 연구는 예비과학교사들의 암석에 대한 이해수준에 따른 육안분류 능력을 알아보기 위한 것이다. 이를 위하여 광물과 암석에 대한 비과학적 개념과 관련된 설문지를 개발한 후 예비 과학교사 132명에게 응답하게 하였고, 수집된 자료는 라쉬 모형을 이용하여 암석에 대한 이해수준에 따라 숙달 집단과 미숙달 집단으로 구분하였다. 이렇게 구분된 집단의 육안분류 능력을 알아보기 위해 17종(화성암 6종, 퇴적암 5종, 변성암 6종)을 제시한 후 각자의 기준에 따라 암석을 분류하도록 하였다. 분석 결과 예비 과학교사들은 주로 조직, 색깔, 입자 크기 등을 분류기준으로 사용하였다. 또한 화성암을 분류하는 것은 비교적 쉽게 해결하였지만 퇴적암과 변성암은 동일한 기준을 사용하여 분류하는데 혼동하고 있었다. 한편 암석에 대한 이해수준과 생성원인에 따른 분류능력은 유의미한 상관관계를 보였지만 암석명을 정확하게 분류하는 능력과는 유의미한 상관관계가 없었다. 하지만 생성원인에 따른 분류 능력과 암석명을 정확하게 분류하는 능력과는 높은 상관관계를 보였다.