오늘날 우리나라 교육이 창의융합 교육을 강조하고 있음에도 불구하고 창의융합 교육의 중요 요소로서 공간정보기술에 대한 인식은 매우 낮으며 학교 현장에서 공간정보기술을 활용한 교육이 시행되기에는 그 여건이 매우 열악하다. 본 연구는 스마트폰 과 공간정보기술을 활용하여 수업모듈을 개발하고 개발한 수업모듈의 적용을 통해 그 교육적 효과를 살펴보고자 하였다. 이를 위해 본 연구에서는 스마트폰과 공간정보기술을 활용한 우리 지역 소음지도 만들기 수업모듈을 개발하였다. 이어서 개발한 수업모 듈을 정규수업, 자율동아리 활동, 창의적 체험활동 프로그램 등 다양한 수업형태에 적용하였다. 적용 결과, 우리 지역에 대한 관심, 공간정보기술 관련 지식, 공간정보기술 활용능력 세 가지 영역에서 모두 유의미한 긍정적 변화를 확인할 수 있었다. 또한, 학생들과 교사 모두 스마트폰과 공간정보기술을 활용한 수업에 대해 흥미와 효용성 등의 측면에서 긍정적으로 평가하는 것을 알 수 있었다

본 연구의 목적은 광물자원에 관한 세 가지 유형의 스마트수업 모듈을 개발·적용한 후 그 효과를 밝히는 것이다. 연구대상은 일반계 여자고등학교 1학년 6개 학급으로 실험집단 100명, 통제집단 111명이다. 실험집단에게는 태블릿 PC를 2인당 1대 제공하고 세 가지 유형의 스마트수업을 실시하였고 통제집단에서는 교사중심의 강의식 수업을 실시하였다. 광물에 대한 흥미도 검사는 5단계 리커트 척도의 10문항을 사용하였고, 이해도 검사는 광물, 광상, 광물자원의 생성과정 등에 대한 15문항을 개발하여 사용하였다. 연구 결과 첫째, 광물과 광물관련 학습에 대한 흥미 범주에서 실험집단이 통제집단보다 유의미하게 높게 나타났으나, 광물과 암석을 직접 관찰하고자 하는 탐구의욕 범주에서는 두 집단 간의 유의미한 차이가 나타나지 않았다. 둘째, 광물에 대한 이해도에서 실험집단의 점수가 통제 집단보다 높게 나타났으며, 특히 상위수준 학생들에게 스마트수업이 더 효과적인 것으로 나타났다. 셋째, 스마트수업의 장단점에 대한 인식조사 결과, 관련 자료를 찾고 다양한 형태의 산출물을 만드는 경험을 흥미롭게 느끼며 장점으로 인식한 반면, 정보량이 많아 의견조율 및 의사결정이 어려운 점을 단점으로 지적하였다.

8학년(중학교 2학년)을 대상으로 '지구와 별' 단원의 지구계 수업 모듈을 개발하였다. 그리고 이 수업 모듈 중 태양계 행성을 학습하는 행성 리모델링 활동을 개발하였다. 이 활동의 핵심은 행성에 생명체가 살 수 있도록 행성을 리모델링하는 것이다. 본 연구에서는 쓰기와 그리기로 표현된 학생들의 생각의 시각화와 이를 통해 학생들의 이해를 해석하였다 학생들의 인지구조를 분석하기 위하여 4개로 법주화된 분석틀을 개발하여 적용하였다. 그리고 인지적 내용 특성을 분석하기 위하여 지구계의 구성 요소별 그리고 과학과 기술의 이용별로 분석 요소를 세분화하여 적용하였다. 행성 리모델링 활동을 통해 분석한 학생들의 인지에는 지구 소양과 같은 지구계 수업의 영향이 나타났다.

이 연구는 달의 위상 작도 모듈을 활용한 수업이 고등학생들의 달의 위상 개념 변화에 미치는 효과를 살펴보고자 한 것이다. 이를 위하여 고등학교 2학년 46명을 대상으로 달의 위상 작도 모듈을 활용한 수업을 실시하여 학습자의 인지구조 내에서 일어나는 개념 변화를 면담을 통하여 살펴보았으며, 연구의 결과는 다음과 같다. 수업 전에 학생들이 가지고 있는 달의 위상 개념에 대한 오개념 유형은 지구의 그림자가 달을 가린다는 S 유형, 위치 관계에 따라 지구의 그림자가 달을 가린다거나 관측자가 햇빛을 반사하는 달의 부분을 보기 때문이라는 과학 개념을 함께 가지는 SR 유형, 위치 관계에 따라 지구의 그림자가 달을 가리거나 주위 배경의 밝기에 따라 보이기도 하고 보이지 않을 수도 있다는 SB 유형, 지금까지 언급한 모든 경우로써 각 위치의 달의 위상을 설명하는 SRB 유형이 있었다. 모듈을 활용한 수업을 실시한 결과로는 수업 전 오개념을 가지고 있던 36명 중 26명이 과학 개념을 형성한 반면, 수업 후에도 과학 개념을 형성하지 못한 학생이 10명이었다. S 유형 11명 중 7명이, SR 유형 17명 중 3명이 과학 개념을 형성하지 못하였다. 특히 S 유형의 학생들은 지구의 그림자에 의해 달의 위상이 변할 것이라는 기존 개념을 쉽게 바꾸지 못하였는데, 이는 그들의 선개념이 너무 견고하였거나, 제공한 모듈에서 제시하는 위상 결정 방법이 그 학생들에게는 선개념 체계보다 문제 해결에 있어 보다 유익하지 않았기 때문으로 생각된다. 이로부터 학생들의 선개념은 수업에 의해 쉽게 과학 개념으로 변화되지 않는다는 것을 알 수 있다.

본 연구는 초등학교 과학수업을 위한 ICT 활용 수업모듈의 개발과 그 효과를 알아보고자 하는 연구이다. 연구의 결과, 첫째, ICT 활용 수업모듈을 활용한 집단은 전통적 집단에 비해 과학 학업성취도를 향상시키는데 효과적이었다. 둘째, ICT 활용 수업모듈을 활용한 집단은 전통적 집단에 비해 자기주도적 학습특성을 향상시키는데 효과적이었다. 특히, 자기주도적 학습특성의 하위요소인 개방성, 자아개념, 솔선수범, 미래지향적 자기이해, 창의성, 자기 평가력에 대해서 향상을 보였다. 그러나 자기주도적 학습특성의 하위요소인 학습열성, 책임감에서는 향상된 효과를 보이지 않았다. 셋째, ICT 활용 수업모듈을 활용한 집단은 전통적 집단에 비해 창의성을 향상시키는데 효과적이었다. 이를 세부적으로 보면, 창의성의 하위요소인 유창성, 독창성에서는 향상을 보이고 있으나 융통성에서는 효과를 보이지 않았다.

이 연구의 목적은 탐구 수업에 활용하기 좋은 생물 탐구 모듈을 개발하는 것이다. 모듈 개발을 위하여 탐구 수업의 장애요인을 문헌조사를 통하여 확인하고 탐구 수업에 활용하기 좋은 탐구 모듈의 기준을 정하였다. 수업에 활용하기 좋은 탐구 모듈의 특징은 학생들의 동기, 선지식, 탐구 여건이 고려되어져야 하며 과학적 개념, 과학 태도, 탐구 기술을 향상시킬 수 있어야 한다. 여기에 따라 5가지 생물 탐구 모듈의 초안이 완성되고 10명의 교사와 함께 워크샵을 통하여 평가받았으며 8명의 중학생에게 투입하여 모듈을 평가 받고 본 모듈이 가지는 장점과 단점을 확인하였다. 교사들은 긍정적인 의견과 함께 학교 현장에서 활용하기 좋은 활동 시간으로 편집하고 모듈과 관련된 모든 정보를 교사용 지도서에 담아주길 원하였다. 학생들도 모듈에 대한 긍정적 평가와 함께 긍정적 동기 형성의 장점과 일부 활동에서의 단점을 지적하였다. 이와 같은 과정을 거쳐 생물 주제 관련 5개의 모듈과 25개의 활동을 완성하였다. 완성된 모듈은 교사용지도서와 학생용 활동지, 형성평가 문항을 포함하고 있다.