이 연구는 6학년 학생들에게서 나타나는 지층에 관한 비과학적 개념을 알아보고, 이를 과학적 개념으로 변화시키기 위하여 인지갈등 전략을 이용한 수업을 적용한 후, 학생들의 비과학적 개념에 변화가 있었는지를 조사한 것이다. 학생들의 지층에 관해 비과학적 개념을 조사한 결과, 지층이 화산 활동으로 형성되었다고 생각하는 경우, 편마암이 지층을 형성하는 암석이라고 생각하는 경우, 지층의 습곡은 위에서 누르는 힘 때문에 생긴다고 생각하는 경우 등의 비과학적 개념이 나타났다. 인지갈등 전략을 이용한 수업을 한 후, 지층에 관한 비과학적 개념의 변화를 알아보았다. 그 결과, 지층이 만들어지는 곳, 지층에서 볼 수 있는 암석, 습곡이 생기는 이유에서는 큰 효과가 나타났으나 지층의 알갱이가 다른 이유에는 거의 개념의 변화가 없었다. 따라서 개념에 따라 인지갈등 전략 수업으로 개념변화가 쉬운 개념이 있는 반면, 어려운 개념도 나타났다. 사후 검사에서 개념변화를 이루지 못한 학생들에게 비과학적 개념 형성 원인을 알아본 결과, 지구 내부에서 일어나는 현상에는 지구 내부의 열과 압력, 화산 활동 등의 큰 힘이 작용했을 것이라는 학생들의 견고한 사전개념과 교사가 수업 시간에 한 현상을 강조하면 다른 영역의 현상으로 전이되는 경향이 나타났으며, TV 등의 영상 매체의 역할이 견고한 비과학적 개념을 형성하도록 하는 것으로 나타났다. 정규수업 후 일정 시간이 지난 후에 형성되어 있는 개념을 알아보아 인지갈등을 적용했는데도 개념변화가 어려운 것은 지층에 관한 학생들의 비과학적 개념이 변하기 쉽지 않은 개념임을 말하는 것이다.

본 연구는 중학생들의 달의 운동에 대한 선개념의 유형을 파악하고, 인지갈등 수업모형을 적용한 수업이 달의 운동 개념을 어떻게 변화시키는지를 알아보는데 목적이 있다 이를 위해 중학교 3학년 48명을 대상으로 양적연구를 하였고, 이들 중 남 · 녀 각 5명씩, 10명을 선정하여 질적연구를 하였다. 주요 활동은 약 한 달 동안 달 관측 활동을 실시하고 3차시의 인지갈등 수업모형에 따른 수업을 전개하였다. 달의 운동 개념 수준 변화를 알아보기 위하여 달의 운동개념 수준 검사지와 면담 평가지를 개발하여 투입하였다. 그 결과, 중학생들은 초등학교에서 학습한 달의 운동 개념에 대해 많은 오개념을 가지고 있었다. 특히 달의 운동과 관련된 현상에 대한 과학적인 해석 능력이 매우 부족하였다. 인지갈등 수업모형의 적용은 달의 운동 개념을 발전시키는데 매우 효과적이었다. 그러나 학생들의 활동 중 평면적인 그림이나 축소된 모형이 달의 운동 개념을 해석함에 있어 또 다른 오개념을 유발하고 있음을 발견하였다.

이 연구의 목적은 대기압에 대하여 전통적 수업모형과 인지갈등을 이용한 수업모형을 적용하여 수업 전과 수업 2주후, 수업 3개월 후의 개념 변화를 분석하고 그에 따른 학습 효과를 알아보는 데 있다. 이 연구의 대상은 184명이며 통제집단과 실험집단으로 구분하여 수업 전 개념이해 유형을 파악하고 전통적 수업모형과 인지 갈등 수업모형을 적용하여 학습 한 후 개념변화를 분석하였다. 이 연구의 결과는 다음과 같다. 1) 수업 전에는 대기압과 관련된 기초개념에 대한 이해수준이 낮았으나 일상생활과 관련된 경험적이거나 암기적 개념에서는 비교적 이해수준이 높게 나타났다. 2) 인지갈등 수업모형을 이용한 수업 후의 개념 변화는 전통적 수업모형에 비해 과학적 개념 형성에 학습 효과가 높은 것으로 나타났으며 3) 문항에 따라 다소 차이는 있지만 수업 3개월 후 개념의 지속성 측면에서도 인지 갈등을 이용한 수업모형이 전통적 수업모형보다 효과적인 것으로 분석되었다.

지방에 소재한 교육대학교에서 신입생을 대상으로 관성력에 대한 수업을 하면서 인지갈등과 개념변화와의 관계를 알아보았다. 선행연구에서 인지갈등의 측정 방법에 따라 인지갈등이 개념변화에 필수조건이 된다는 주장이 있지만 반면에 인지갈등은 개념변화에 아무런 영향도 주지 못한다는 의견이 있었다. 따라서 인지 갈등을 측정하는 두 가지 방법을 참고하여 인지갈등을 측정하고 두 가지 측정값 사이에 상관관계를 알아보고 인지 갈등과 개념변화와의 상관관계를 알아보았다. 측정방법이 다른 인지 갈등은 관성력에 관한 수업 초반부에 불일치 사례를 설명한 후와 수업이 끝난 후 측정되었다. 수업이 끝난 후 조사된 인지 갈등 검사에서 신념의 변화정도로 척도를 삼는 인지갈등 측정값은 인식, 흥미, 불안, 재평가를 구성요인으로 하는 CCLT의 인지갈등에서 흥미요인과 낮은 상관관계를 갖는 것으로 나타났다. 반면에 CCLT의 네 가지 구성 요인은 이들의 총 점수와 좀 더 높은 상관관계가 있는 것으로 나타났다. 한편, 신념의 변화 정도를 척도로 삼는 인지갈등 정도는 개념변화와 아무런 상관관계가 없었다. 인식, 흥미 불안, 재평가를 구성요인으로 하는 인지갈등의 총 점수도 개념변화와 아무런 상관관계가 없었지만 흥미요인은 지연검사와 낮은 정적 상관관계가 있었으며 불안은 사후 검사와 낮은 부적 상관관계가 있는 것으로 나타났다.