본 연구의 목적은 탐구를 도모하는 과학글쓰기를 이용한 학생주도적 모둠 탐구활동을 실시한 과학수업에서 나타난 변화를 탐색하는 것이다. 본 연구에서는 학생의 활동 보고서, 학습 환경에 대한 인식, 담화유형을 변화의 핵심으로 보았다. 학생들의 탐구활동에서 비계의 역할을 할 수 있도록 과학 글쓰기 활동지를 개발하여 초등학교 4학년 1학급 29명의 학생을 대상으로 학생주도적 모둠 탐구활동에 적용하였다. 이를 위해 모둠 탐구활동은 2007 개정교육과정 4학년 1학기 4개 단원에서 총 16차시 수업을 실시하였고, 이를 모두 녹화하였다. 우선 학생 보고서를 분석하기 위해 Millar (2010)가 제시한 분석틀을 이용하여 과학탐구 정합성 평가의 틀로 활용하였다. 두 번째로 학생의 과학 수업 및 과학에 대한 인식의 변화를 알아보기 위하여 비교반 1개 반을 선정하여 과학수업 및 과학에 대한 인식을 사전 사후 비교하였다. 마지막으로 16차시 수업 중, 초기 수업과 말기 수업에서의 교사와 학생 간의 담화 형태가 어떻게 나타나는지 알아보았다. 이러한 과정을 통하여 얻어진 결과 통해 학생의 질문과 주장 사이의 정합성은 초기보다 말기에 증가했고, 학생의 자신의 학습 환경에 대한 인식이 좀 더 학생 중심 쪽으로 이동한 것을 알 수 있었다. 또한 담화의 유형이 더욱 교사중심보다는 학생중심에 가까워졌음을 발견하였다.

이 연구는 특수상대성이론의 기초가 되는 동시성의 상대성 개념을 이해하는 과정에서 나타나는 학생 개념의 개입 유형 및 확신 유형을 조사하려는데 연구의 목적을 두었다. 이를 위해 20명의 대학생 및 대학원생을 대상으로 면담을 실시하였다. 연구 결과, 학생 개념의 개입 유형은 크게 ‘경험습득개념개입형’과 ‘교과학습개념개입형’으로 나눌 수 있었다. 경험습득개념형은, ‘동대상 동현상’ 개념이 가장 많이 나타났으며, 교과학습개념형은 특수상대성이론과 관련된 ‘광속불변의 원리’, ‘상대속도’ 등의 여러 개념들이 제시되었는데, 상황을 설명하기 위해 부적절하게 사용되는 경우가 대부분이었다. 또한 학생 개념의 확신 유형을 조사하기 위해서 상황분석틀을 개발하여 적용하였다. 그 결과 학생들의 확신 유형은 크게, ‘고갈등-고신뢰형’, ‘고갈등-저신뢰형’, ‘저갈등-고신뢰형’, ‘저갈등-저신뢰형’으로 나눌 수 있었다.

이 연구에서는 학생들이 Thinking Science(TS) 활동을 수행하는 과정에서 나타내는 모둠 내 상호작용을 분석하여, 그들이 상호작용 과정에서 나타내는 논의의 특성과 교사들의 도움 특성을 알아보았다. 연구 결과, 각 모둠에서 학생들의 상호작용은 매우 활발했지만, 메타인지적 질문이나 정교화 제안과 같은 상위 수준의 상호작용보다 단순 응답, 과제진행 관련 제안 등과 같은 비교적 낮은 수준의 상호작용이 많았다. 학생들의 모둠 내 상호작용을 분석한 결과, 탐구 과정에서 과제 해결을 위한 가설의 필요성을 인식하지 못하거나 논의가 진행될수록 점차 인지 수준이 높은 학생이 논의 과정을 독점하는 현상 등이 관찰되었다. 또한, 논의 과정에서 교사의 질문이나 상대 학생의 의견에 민감하고 신중한 반응을 보이지 않음으로써 논의가 피상적으로 진행되는 경향을 보였다. 일부 학생들은 과제 해결과정에서 사전 지식의 영향을 크게 받는 것으로 나타났다. 모둠 활동에 주는 교사들의 도움 특성을 분석한 결과, 논의 과정에서 결과보다는 과정을 중시하는 경향이나 학생들에게 생각할 기회나 시간을 주는 정도는 교사들의 개인적 특성과 관련이 깊은 것으로 나타났다. 학생들에게 과제를 제시하는 방식에서 교사들은 비교적 개방적 접근을 취했고, 학생 지향적 교사에 비하여 교사 지배적 교사는 학생들의 사고에 바탕을 두고 논의를 이끌어 가려는 노력이나 전략이 부족하여 학생들 간에 수준 높은 상호작용이 지속되게 하는데 성공적이지 못했다.