본 연구는 지구 내부에 대한 학생들의 정신모형을 분석하고 대안개념을 조사한 것이다. 연구는 고등학교 1학년 126명의 학생들을 대상으로 그리기 과제와 면담을 병행하여 실시하였다. 연구를 수행하기 위하여 그리기 과제와 분류틀을 제작하였다. 면담과 그리기 과제의 결과물들 통하여 부호화 틀에 따라 네 단계의 인지적 모형으로 분류하였고, 대안 개념의 유형을 파악하였다. 아울러 학생들의 성별에 따른 정신모형의 관련성을 비교하였다. 연구 결과에서 대부분의 학생들은 지구 내부에 대하여 많은 대안 개념을 보였다. 분류된 정신모형은 소박한 모형이 11%, 불안정 모형이 81%, 개념적 모형이 8%로 나타났으며, 정적 정신모형으로 분류된 학생은 69%로 나타났다. 정신모형의 성별 분포에서는 유의미한 차이를 보이지 않았다.

본 연구는 암석, 지각, 판구조론 그리고 지구 내부에 대하여 학생들이 어떠한 대안 개념을 가지고 있으며 이해 수준을 보이고 있는지 분석한 것이다. 이를 위하여 설문과 드로잉 과제를 이용하였으며, 아울러 다양한 질문안을 통하여 면담을 병행하여 실시하였다. 연구는 고등학교 1학년 158명의 학생들을 대상으로 진행되었다. 결과에서 학생들은 연구 영역에 대하여 많은 대안 개념을 지니고 있는 것으로 확인되었다. 주요 대안 개념들은 암석의 정의와 생성 과정에 대한 이해, 대륙 지각과 해양 지각의 지형적 성분상의 구분, 해양 지각의 생성과 소멸과정에 대한 이해, 판과 대륙의 이동 여부와 원인, 화산 지진 활동의 발생 원인과 장소 등에 관련된 내용들에서 나타났다. 그리고 드로잉에서 분석된 대안 개념은 핵과 맨틀의 상태를 포함한 지구 내부의 물리·화학적 특성의 구분에서 나타났다.

이 연구는 지각과 지구 내부 영역에 대한 고등학교 학생들의 존재론적 범주화와 정신모형은 분석한 것이다. 연구 대상은 고등학교 2학년 169명 학생으로 연구에 참여한 모든 학생들에게는 정신모형을 밝히기 위해 그리기 과제가 주어졌고, 구조화된 질문안에 따라 존재론적 범주화 경향을 밝히기 위한 면담이 실시되었다. 자료 해석을 위한 그리기 과제물 및 존재론적 범주화의 부호화 틀을 제작하였으며, 모든 학생 결과물들은 기준 틀에 따라 각각 4단계로 부호화하였다. 연구 결과에서 69%의 학생들이 정적 정신모형에 해당되는 이해수준 1, 2에 부호화 되었으며, 존재론적 범주화 경향은 지각과 지구 내부 영역에서 각각 73%, 33%에 해당되는 학생들이 물질과 전환로서 배정하고 있음이 나타났다. 또한, 이해 수준과 존재론적 범주화 단계에 따른 교차분석에서 이해수준이 높은 학생일수록 과정 범주로 사고하는 경향을 보였다.