과학교육의 목적은 과학적 소양의 함양이며 이를 달성하기 위해서는 학교현장에서는 과학탐구의 실행을 중요한 목표로 삼고 있다. 이때 과학탐구의 단계는 문제제기, 가설설정, 자료수집 및 변환, 자료해석 및 결론도출로 이루어져 있다. 하지만 학교에서 학생들의 과학탐구단계는 자료수집 및 변환에 해당하는 단계에 치중되어 있으며, 문제제기는 나머지 단계를 결정하는 가장 중요한 시작의 단계임에도 불구하고 학교현장에서는 학생들에게 문제제기 기회가 거의 주어지지 않고 있다. 이 연구에서는 지구과학을 가르치는 예비교사들의 탐구문제 개발 능력 실태를 파악하고, 연구팀에서 개발한 과학탐구 문제 개발 가이드(IQDG)를 경험 후에는 탐구문제 개발 능력이 향상되었는지, 그리고 이러한 탐구문제개발 능력은 탐구설계 능력과는 어떤 관계가 있는지를 알아보았다. 연구결과는 다음과 같다. 첫째, 지구과학 예비교사들에 의해 제안된 탐구문제의 수준과 정교성은 IQDG를 통해서 향상되었다. 둘째, 가장 높은 빈도수를 보인 탐구문제의 유형은 실험상황에서 나타난 결과들 사이에 무슨 관계가 있는지를 파악하는 '관계-탐구문제'와, 두 번째의 빈도수를 보인 유형은 결과에 대해서 원인을 찾는 '왜-어떻게 탐구문제'인 것으로 파악되었다. 마지막으로, 수준 및 정교성이 높은 탐구문제는 역시 높은 수준의 탐구설계 능력을 보여줌에 따라 탐구문제 개발 능력은 곧 전체적인 탐구과정의 성공에 영향을 미치는 중요한 요소임을 결론 내릴 수 있다.

본 연구의 목적은 중학교 1학년 과학 기본과정 지구과학영역의 자율학습용 콘텐츠에 대하여 분석 및 평가를 하는 것이다. 이를 위해 한국교육학술정보원(2008)의 '초 중등교육 e-러닝 품질관리 가이드라인(Ver.2.0)'에서 제시한 '사이버가정학습 콘텐츠 품질관리도구'를 적용하였다. 콘텐츠 분석에 대한 결과는 다음과 같다. 첫째, 학습안내는 학생들이 한 차시에 학습하게 될 내용들을 간략히 소개하고 있는 것으로 나타났다. 그리고 선수학습에서는 진단평가가 이루어지지 않은 것으로 분석되었다. 둘째, 본 학습에서는 학습자의 수준에 맞게 콘텐츠를 선택하여 학습할 수 있었고, 본 학습 시간은 15분 내외로 구성되어 있는 것으로 나타났다. 셋째, 학습평가에서는 학습자가 오답에 대한 피드백은 이루어지지 않고, 틀린 문항 수만 제시되어 있었다. 그리고 학습정리는 그 차시에 배운 중요한 내용에 대해서는 다시 요약 정리하여 제시하고 있다. 콘텐츠 평가에 대한 결과는 다음과 같다. 첫째, 요구분석, 교수학습전략, 상호작용에 대해서는 각 차시마다 큰 차이를 보이지 않았다. 그리고 윤리성에 대한 평가는 적합하지 못한 단어나 문장을 포함하고 있지 않은 것으로 나타났다. 저작권의 평가는 콘텐츠 내의 저작물에 대한 국제저작권표시방법을 준수하여 표시한 것으로 분석되었다. 둘째, 교수설계의 평가는 단순 그림 위주의 설명을 제시하였고, 플래시 등의 시각자료가 미흡한 것으로 나타났다. 그리고 지원체계의 평가에서는 학습자가 콘텐츠를 자유롭게 이용할 수 있도록 설치되어 있는 것으로 나타났다. 그러나 콘텐츠 학습 중 학습자가 메모할 수 있는 메모기능은 없는 것으로 분석되었다. 또한 평가에 대한 평가는 서술 내용에 대한 명확한 평가기준을 제시하고 있지는 않았다. 따라서 각각의 차시마다 조금씩 차이를 보였다. 셋째, 학습내용의 평가분석은 수정 보완하지 않은 탓에 최신의 정보를 포함하고 있지 않아 각 차시마다 큰 차이가 있는 것으로 나타났다.

본 연구에서는 2003년도에 46개국에 참여한 TIMSS 2003 연구에서 지구과학 영역의 성취도를 주제별, 문항 유형별, 인지영역별로 분석하였다. 또한 문항 수준에서 국제평균과의 정답률 차이가 큰 문항과 남녀 정답률 차이가 큰 문항을 분석하였다. 우리나라 학생들은 모든 유형별로 국제평균보다 유의하게 높은 정답률을 나타내었고, 인지 영역별로는 우리나라 중학생들은 지구과학 영역에서 천문학 관련 주제 및 추론과 분석 영역에서 강세를 나타내었다. 우리나라의 정답률이 국제평균 정답률보다 낮게 나타난 5개 문항을 분석한 결과, 우리나라 중학생은 이해하고 있는 내용을 그림이나 도식으로 표현하는 데 미숙함을 알 수 있었다. 우리나라 여학생들은 사실적 지식을 묻는 선택형 문항에서 남학생들 보다 정확한 정보를 회상해 내는 데 어려움을 겪고 있으며, 학습하지 않은 내용에 대하여 어려워하는 경향이 남학생보다 크다는 것을 추정할 수 있다 연구 결과를 토대로 우리나라 교육과정의 지구과학 내용 구성과 교수학습 방법 개선에 대한 제언을 제시하였다.

본 연구는 달의 일주 운동에서 관찰되는 월면 무늬의 겉보기 회전 운동에 관해서 정량적으로 기술하고 관측 결과를 제시하여 지구과학 교과 관점에서 지구 자전 현상과의 연관성을 고찰하였다. 이러한 연구를 통하여 달의 일주 운동 관측이 지구과학 교과 영역에서 수행할 수 있는 탐구활동 소재 중의 하나로 구성될 수 있다는 것을 제시하고자 한다. 월면 무늬 회전은 지표면에 서 있는 관측자가 일주 운동하고 있는 달을 보고 있을 때 달 표면에 있는 어두운 무늬들이 지평선에 대해서 회전하고 있는 것처럼 보이는 현상이다. 이 현상은 육안으로도 쉽게 관측되므로 지구과학 탐구 요소로서 의문을 품어볼 만한 자연현상임에도 불구하고 이 현상을 지구 자전과 관련된 내용으로 소개하고 있는 지구과학 전공 영역 서적을 찾아보기가 쉽지 않다. 따라서 본 연구에서는 월면 회전 현상의 이론적인 원리를 수학적으로 상세히 유도하고, 실제관측을 통하여 이 현상이 지구과학 교과 영역의 탐구 소재로서 개발될 수 있는 가능성을 제시하였다. 또한 월면의 역회전 현상을 제시하고, 이를 수학적으로 증명하였으며 정성적인 이해가 가능하도록 설명 방법을 고안하여 소개하였다.

본 연구는 1999 ∼ 2001학년도의 대학수학능력시험에서 지구과학 II 선택 경향 및 선택과목간의 점수를 비교하고, 지구과학 관련 문항의 탐구과정 및 내용 요소별 분포와 각 문항에 대한 학생의 반응을 분석하여 정답률이 낮은 문항에 대한 오답 유형을 추출하였다. 대학수학능력시험의 자연계 응시자는 1995학년도에 43.14%이었으나 최근 2년 동안에 급격히 줄어들어, 2001학년도에는 29.51%이었고, 2002학년도에는 26.92%로 감소하고 있다. 자연계 응시자의 지구과학 II 선택 비율은 약 22%로 생물 II(약 38%), 화학 II(약 28%)에 이어 3번째이다. 탐구과정별로는 공통과학 및 지구과학 II 모두 자료 해석에 대해서 가장 많이 출제되고 다음으로 결론 도출 및 평가에 대해서 많이 출제되었다. 내용별로는 공통과학에서는 ‘지각의 물질과 지각변동’(20.83%)에서 가장 많이 출제되었고, ‘온실효과’와 ‘우주과학’에 대해서는 출제되지 않았으며, 다른 영역에서는 대체로 고루 출제되었다. 지구과학 II에서는 ‘지각의 물질과 변화’ (22.92%)영역에서 가장 많이 출제되었고, 전반적으로 고르게 출제되었으나 ‘환경과 자원’에서 출제되지 않았고, ‘태양계’에 대해서는 비교적 적게 출제되었다. 문항 난이도 분포를 보면 1999학년도는 예상정답률 40 ∼ 59%와 60 ∼ 79%의 문제를 각각 6, 10개 출제하였고, 2000학년도에는 40 ∼ 59% 1문항, 60 ∼ 79% 14문항, 80% 이상 1문항 출제하였으나 2001학년도는 16문항 모두를 60 ∼ 79%에 해당하는 것을 출제하였다. 정답률이 높은 문항은 문제 해결에 지구과학 개념이 요구되지 않고 탐구 과정만 요구되는 문항, 매년 출제되어 학생에게 익숙한 분야, 탐구 능력 없이도 특정 지식만 있으면 해결되는 문항이다. 반면에 정답률이 낮은 문항은 지구와 행성의 운동, 해파에 관한 문항이며, 특히 복합개념이 요구되는 문항의 정답률이 낮다. 학생의 오답 반응 분석 결과 기본 개념에 대한 이해가 미흡한 주요 내용은 공통과학에서는 변환단층 및 부정합에서 지질학적 현상, 혼합층과 수온 약층의 의미, 온대저기압 통과 전후의 날씨 변화이며, 지구과학 II 에서는 달의 위상과 위치변화, 화성암의 구성광물 · 화학조성 · 조직 변화와 마그마 분화 및 풍화와의 관계, 지진파 주시곡선, 대기순환의 종류와 규모, 해파, 혼합층과 수온 약층, 서안강화 현상, 행성의 위치와 운동, H-R도상에서의 별의 특성과 진화 등이다. 탐구 과정에 대한 학생의 성취도는 비교적 높으므로 이해도가 상대적으로 낮은 영역에 대해 학생의 오답 유형을 참고하여 기본 개념 지도에 보다 관심을 기울일 필요가 있다.

The purpose of the study is to provide meaningful suggestions according to the theoretical backgrounds and the scholastic characteristics and the present status of earth science education as a field of subject lesson education. Based on the results presented, the following are the conclusions and suggestions of this study. 1. Based on the scholastic characteristics, earth science plays a role as a subject content education, and earth science education functions a leading part as a subject lesson education. Accordingly, this might be an essential field for training earth science teacher with education. 2. It is thought that the educational goals of the department of earthscience education might be trained to be in an earth science educator rather than earth scientist or natural scientist. 3. It is thought that the solid background to the subject contents is essential for becoming earth science teacher. For the reason, the curriculum for training earth science teachers needs to be reformed to what extent like the criterion of the department of natural science. If it is really in a difficult matter, it might be effective for training earth science teacher to take the course work of science content related in the department of natural science under the equal circumstances. 4. It is considered that the curriculum of the department of earth science education might be organized according to the integrated subject lesson education rather than separate subject content education. 5. It is thought that the suggestions presented above will be accepted as the real worth of teacher training school and its pursuing goals are recognized as it is.