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.

본 연구의 목적은 우리나라 고등학교 지구과학 수업의 담화적-인식적 기제들을 탐색하는 것이었다. 세 명의 현직 고등학교 교사들로부터 총 11편의 지구과학 수업 녹화물을 수집하였으며, 모두 전사한 후, 선행 연구에서 사용한 담화 분석틀을 이용하여 분석하였다. 그 결과로 고등학교 지구과학 수업에서 특정한 인식적 기능을 담당하는 기능적 집합으로서 담화적-인식적 기제들을 확인하였고, 그 특징을 인식적 기능을 중심으로 기술하였다. 또, 분석 결과를 선행 연구의 결과와 비교하여 지구 과학 수업의 담화적-인식적 기제들의 특징을 강조하였다. 앞으로의 연구를 위한 시사점으로 중학교 과학 수업과 대안적인 형태의 과학 수업에 대한 분석, 교사들과의 심층 면담과 같은 확대된 연구 방법을 통한 연구를 제안하였다.

가상 야외 답사(VFT)는 전통적인 야외 답사의 매력적인 대안으로 간주되지만, 지구과학 교육과정에서 어떻게 가장 효과적으로 활용될 수 있는지는 아직 명확하지 않다. 이 연구에서는 플래시 파노라마 기반 VFT를 활용한 지구과학 수업이 고등학교 학생들의 공간 시각화 능력과 화산 개념 이해에 미치는 영향을 알아보았다. 플래시 파노라마 기반 VFT 활용의 효과를 알아보기 위해 수업 처치 사전 및 사후에 공간 시각화 능력 및 화산 개념 검사를 실시하였으며, 수업 처치 결과를 분석하기 위해 공변량 분석과 선형 회귀 분석을 수행하였다. 연구 결과는 다음과 같다. 첫째, 실험집단의 공간 시각화 능력 향상 정도가 통제 집단에 비해 통계적으로 유의미하게 더 높게 나타났다. 특히, 공간 시각화 능력의 세 가지 하부 범주 중 공간 조작 능력 향상이 가장 큰 것으로 나타났다. 둘째, 대부분의 범주에서 실험 집단의 화산 개념 이해 향상 정도가 통제 집단에 비해 더 높게 나타났으나, 1개 범주를 제외하고 통계적으로 유의미한 차이는 아니었다. 셋째, VFT 활용 후 실험 집단이 통제 집단에 비해 공간 시각화 능력과 화산 개념 이해 간의 상관관계가 현저하게 증가하였다.

과학 수업에 과학사를 도입하자는 주장은 과학 지식과 과학적 방법의 이해, 과학의 본성에 대한 고찰, 과학과 사회와의 상호작용의 이해 등의 필요성에 따라 지속적으로 강조되어 왔다. 통합 과학 교육의 중요성이 강조되고 있는 오늘날, 과학사는 통합 과학 교육의 방안으로도 효과적이다. 이러한 배경 속에서 본 연구에서는 과학사를 과학 교육에 활용한 연구들을 분석하고 이를 토대로 통합 과학 주제로서 과학사를 활용할 수 있는 내용을 선정해 과학사 수업을 개발했다. 본 연구에서는 통합 과학의 주제로서의 과학사 수업의 개발을 위해 '지구의 연령'을 주제로 선정했다. 중 고등학생들을 대상으로 한 시범 적용 결과, 학생들은 수업을 긍정적으로 평가했다.

이 연구의 목적은 지구과학 수업에 적용한 MBL(Microcomputer Based Laboratory, 이하 MBL)이 중학생의 그래프 능력, 과학탐구능력에 미치는 효과를 알아보고자 하는 것이다. 중학교 지구과학 내용 중 5개의 실험 주제에 대하여 MBL 활용 탐구 활동 자료를 개발하였다. 이 MBL 수업자료를 33명의 중학생들에게 적용하고 사전 검사와 사후 검사를 실시하였다. 연구의 결과는 다음과 같다. 첫째, MBL 수업은 중학생의 그래프 능력 향상에 유의미한 효과가 있었다. 그래프 능력의 하위 영역인 그래프 작성, 그래프 해석 능력 모두에서 유의미한 향상을 보였다. 특히 자료 변환하기 영역에서 유의미한 효과가 크게 나타났다. 둘째, MBL 수업은 중학생의 과학탐구능력 향상에 유의미한 효과가 있었다.

지구과학 탐구 대상은 다른 학문의 탐구 대상과 달리 거대한 시 공간적 규모, 접근 불가능성, 통제 불가능성, 복잡성 등을 지니고 있다. 그렇기 때문에 지구과학의 탐구 대상을 실험실 내에서 실제 조작을 통해 탐구하는 것은 매우 어렵거나 심지어 불가능하다. 따라서 지구과학에서는 실제 조작을 하지 않고도 탐구를 할 수 있는 대안이 필요하다. 실제 조작을 하지 않고 탐구를 수행하는 대표적인 탐구인 사고실험으로부터 추론의 역할을 재조명하고 추론을 사용한기존의 탐구 수업 모형들의 특징을 조사하였다. 각 탐구 모형들을 지구과학에 적용하는데 있어서의 시사점을 살펴보고 이들을 바탕으로 지구과학적 현상의 탐구에 적합한 추론 중심 탐구수업 모형을 제안한다.

본 연구의 목적은 11학년 지구과학 수업에서 마인드 맵을 활용한 수업이 학생들의 과학 탐구 능력과 과학에 관련된 태도에 미치는 효과를 알아보는데 있다. 연구의 대상은 김해시에 소재한 공립 K고등학교 11학년 2개반을 대상으로 하였으며 1주에 2시간씩 10주 동안, 실험집단에는 마인드 맵을 활용한 수업을 진행하였고, 통제집단은 전통적 수업으로 진행하였으며 각 집단은 34명으로 구성되어 있다. 학생들의 과학 탐구 능력과 과학에 관련된 태도에 대하여 사전검사를 실시한 후 수업을 진행하였으며 수업후에 사후검사를 통한 연구의 결과는 다음과 같다. 첫째, 1검증을 통해 학생들의 과학 탐구 능력에 미치는 영향에 대해 분석한 결과 실험집단과 통제집단간에 유의미한 차이가 있었다. 이것은 마인드 맵 활용 수업이 학생들의 과학 탐구 능력 향상에 효과적임을 의미한다. 둘째, t-검증을 통해 학생들의 과학에 관련된 태도에 미치는 영향에 대해 분석한 결과 실험집단과 통제집단 간에 유의미한 차이가 있었다. 이것은 마인드 맵 활용 수업이 학생들의 과학에 관련된 태도에 효과적임을 의미한다 결과적으로 마인드 맵을 활용한 지구과학 수업은 학생들의 과학 탐구 능력과 과학에 관련된 태도를 향상시키는데 더욱 효과적이다.

MBL은 학생들에게 정확하고 효율적인 데이터 수집과 실시간 그래프를 제공함으로써 실험 시간을 단축시켜, 실험 결과에 대한 깊이 있는 토론을 가능하게 함으로 탐구의 본질적 특징인 의사소통과정을 강조한다. 따라서 본 연구에서는 과학 탐구와 탐구의 본질적 특징인 의사소통의 관점에서 중등학교 지구과학 MBL수업의 양상을 살펴보았다. 3개의 MBL수업을 녹화한 비디오 테잎을 주된 자료원으로 하였으며, 수업 녹화물과 전사본을 교실탐구 기본요소와 논의 요소틀을 이용하여 분석하였다. 교실탐구의 기본요소는 "문제제기", "증거수집", "설명형성", "과학지식과의 연결", "이론의 발표"의 5가지이다. 연구 결과로 첫째, 세 수업은 각 진행 단계별로 탐구 요소와 그 수준에서 유사한 양상을 보여주었다. 학생들은 교사 주도적 문제 제기로부터, 절차에 따른 증거 수집을 하고, 교사의 지도에 따라 설명을 형성하며, 특정 과학지식을 사용하도록 안내되었다. 하지만, 이론의 발표 요소는 1개의 수업에서만 관찰되었다. 둘째, 탐구의 본질적 측면으로서 논의적 의사소통은 매우 드물게 나타났다. 논의 과정을 포함한 담화 에피소드는 과학적 현상을 다루기보다 실험 과정이나 절차적 측면에 관해 이루어졌다 이론의 발표가 진행된 수업에서 1개의 에피소드만이 과학현상과 관련된 활발한 논의적 의사소통을 보여주었다. 결론적으로 MBL자료가 탐구의 본질적 특징인 의사소통을 강조한다 하더라도, 실제 수업에서 진정한 탐구의 모습을 구현하는 일은 쉽지 않다는 것을 알 수 있다. 따라서 MBL수업에서 탐구 및 논의적 의사소통을 구현하기 위해서는 학생들에게 논의의 기회 제공과 더불어 논의를 유의미하게 개진할 수 있는 교사의 적절한 도움이 필요하다.

이 연구는 고등학교 지구과학 탐구활동에서 2가지 수업유형에 따라 나타나는 학생들의 반성적 탐구의 특징을 알아봄으로써 수업의 맥락에서 학생들의 반성적 탐구의 실제를 이해하고, 탐구활동 수업에서 반성적 탐구를 촉진하기 위한 시사점을 얻고자 하였다. 기존의 탐구활동수업과 본 연구에서 개발한 반성적 탐구활동수업에서 반성적 탐구의 차이를 조사한 결과 반성적 탐구를 촉진하기 위해 개발된 반성적 탐구활동수업은 자료맥락의 다양한 요소와 연결된 반성적 탐구진술이 많아, 반성적 탐구의 양적 및 다양성의 측면에서 학생들의 반성적 탐구에 긍정적인 효과가 있었다. 이러한 결과로부터 학생들의 반성적 탐구를 활성화시키는 탐구활동 수업개발의 시사점을 얻을 수 있었다.

본 연구의 목적은 지구계 교육을 통하여 과학을 공부하는 10학년의 학생들에게 도움이 되고자 하는 것이다. 지구계 교육은 과학 교과 간 구분을 완화하고 조화로운 교수-학습을 이루어감으로써 올바른 자연관과 인간관 육성에 기여할 것이다. 본 연구에서는 지구계 교육 프로그램 중 '화산 폭발과 기후 변화(Volcanic Eruptions and Global Climate Change)'라는 주제를 선정하고 이를 7차 교육 과정의 '과학' 교과에 적합하도록 수정, 보완하여 그 적용가능성을 점검해 보았다. 그 결과 과학에 대한 인식(p=0.003), 과학에 대한 흥미(p〈0.001), 과학적 태도(p〈0.001) 등의 과학에 대한 태도의 변화에 있어서 실험 집단이 통제 집단에 비해 거의 모든 영역에서 긍정적 변화를 보였다. 학업 성취도면에서는 지구계 교육 프로그램을 적용한 실험 집단이 전통적 수업을 진행한 통제 집단보다 높은 학업 성취도를 보였다(p=0.038). 실험 집단의 학생들은 적극적이고 진지한 태도로 수업에 임했으며 자기 주도적으로 학습하였다. 이러한 결과를 토대로 과학 교과에 지구계 교육 프로그램의 적용은 학생들의 과학적 흥미와 호기심 고양 및 과학적 소질과 올바른 자연관 신장에 좋은 영향을 줄 것으로 기대할 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.

본 연구는 여러 종류의 ICT활용 수업자료 중 웹 기반(WBI)수업자료와 CD롬 타이틀 수업자료가 자기 주도적 학습 능력과 창의성, 문제해결력 등에 미치는 효과를 알아보고자 하는 것이다. 이를 위하여 고등학교 과학지구영역의 '태양계와 은하계' 단원에 대하여 두 가지 자료를 활용한 수업을 실시하고 그 효과를 분석하였다. 그 결과, 웹 기반 수업자료와 CD롬 수업자료를 활용한 수업은 자기 주도적 학습특성 중 '자아개념', '창의성' , '미래지향성', '자기 평가력' ,개방성', '솔선수범'을 높이는데 효과적이었으나 '학습열성', '책임감'을 향상시키는 데는 유의미한 효과가 나타나지 않았다. 선수학습 수준에 따른 자기주도적 학습특성을 살펴보면 웹 기반(WBI) 수업 집단과 CD롬 수업집단 모두 상호작용의 효과가 나타나지 않았다. ICT활용 수업의 특징인 문제 해결력 향상에 있어서는 웹 기반(WBI) 수업이 CD롬 활용 수업보다 학업 성취도를 높이는 데 효과적이었다. 웹 기반(WBI) 수업에서는 '유창성', '독창성', 성급한 종결에 대한 저항'에서 효과적인 반면 제목의 추상성', '정교성'을 높이는 데는 유의미한 효과가 나타나지 않았다. 이러한 결과는 웹 기반(WBI) 수업이 웹의 특성인 다양성과 역동성의 측면에서는 '유창성', '독창성'에서 효과가 있는 것으로 나타났으며, '성급한 종결에 대한 저항‘의 영역에서는 한 번 사이트에 접속하면 웹 사이트의 다양하게 제시되는 그림 자료의 생동감 때문에 학습내용을 조직하는 데 효과적인 것으로 해석된다. 웹 기반(WBI) 수업에 대한 설문지를 분석한 결과 화면 구성, 정보의 양, 지시와 도움말, 보충학습과 심화학습에서는 매우 좋은 반응을 보였다. 따라서 ICT자료별 활용의 효과를 고려할 때 고등학교 과학과 수업의 효율화를 위해서는 양질의 WBI자료를 체계적으로 활용하는 것이 효과적일 것으로 판단된다.

오늘날 사회는 고도의 지식 정보화 사회로 변화하는 소용돌이 속에 있으며, 이러한 소용돌이를 일으키고 있는 대표적인 요소 중 하나는 정보통신기술이다. 지식 정보화 사회에서 정보통신기술의 활용에 대한 관심은 사회, 경제, 문화에서 뿐만 아니라 교육 전반에 걸쳐서도 널리 확산되고 있으며, 발달된 정보통신기술은 이제 교육 전반에 걸쳐서도 널리 확산되고 있으며, 발달된 정보통신기술은 이제 교육의 대상, 교육시간 및 장소, 교육의 방법 등에 일대 혁신을 가져오고 있다. 학습자들이 배우는 시간과 장소의 개념도 변화되어 교실 외에 가정과 사회 등 자신이 원하는 시간과 장소에서 필요한 정보를 획득할 수 있게 되었다. 이에 따라 교육의 방법도 변화하여 과거 교사가 교실에서 학생들을 면대면으로 수업하는 방식에서 벗어나 사이버 공간에서 다양한 멀티미디어 자료를 통해 커뮤니케이션할 수 있는 원격교육이 널리 확산되고 있는 상황이다. 이러한 시대적 변화에 부응하여 학교교육 환경에 발달된 첨단 정보통신기술을 도입․활용하려는 목적으로 교육인적자원부는 제 7차 교육과정에서 ICT 활용교육을 강화하기 위하여 2000년 12월 초․중등학교 정보통신 기술교육 운영지침을 발표하였다.(교육인적자원부, 2000). 초․중등학교 정보통신기술교육 운영지침에 따르면 제 7차 교육과정의 모든 국민공통 기본 교과 교수․학습 과정에 10%이상 ICT 활용 교육을 하도록 명시되어 있는데, 이에 따라 교육 현장에서는 제 7차 교육과정에 의거하여 각 교과교육 교수․학습 과정에서 정보통신 매체를 적극적으로 활용하기 위한 시도가 이루어져 왔으며, 정보인프라 구축 및 정보화 교육에 대한 지원, 전국단위 전자행정시스템 구축, 교육정보화 지표 개발 등 교육 정보화를 위하여 많은 노력을 기울여 오고 있는 실정이다(한국교육학술정보원, 2003). 그러나 입시 위주의 교육체제에서 학생들은 점수를 쉽게 얻을 수 있는 특정 과목으로의 편중 현상이 나타나고 있다. 이공계 지망 학생들은 점점 줄어들고 있으며 그 이유의 한 가지는 과학이라는 학문이 갖는 딱딱한 순수성만이 강조되어 과학 과목에 대한 흥미를 잃게 했고 과학에 부담까지 갖도록 했기 때문이다(장대우, 1999). 본 연구에서는 과학 교과에 흥미도와 참여도를 높이기 위해 컨텐츠를 개발하고, 이를 활용한 ICT 수업을 실시하여 학생들의 과학 교과에 대한 흥미도와 관심도를 증진시켜 학습과 교육의 수월성을 높이고, 학업 성취도를 신장시키고자 한다.