본 연구는 협동학습에서 소집단 경쟁을 유도하는 집단보상과 소집단 구성원의 결속을 강조하는 협동기술 훈련의 효과를 비교하기 위하여 시도되었다. 이를 위하여 초등학교 6학년 3개 학급을 대상으로 문제중심 협동학습을 실시하였고 2개 학급에서는 각각 집단보상과 협동기술 훈련을 실시하였다. 학업성취도 면에서 이질적으로 구성된 소집단별로 진행된 협동학습 후에 세 집단의 과학성취도와 학습동기 점수를 성취도 수준별로 비교 분석하였다. 본 연구의 결과, 첫째, 집단보상과 협동기술 훈련이 과학성취도에 영향을 미쳤으며 학습자의 학업성취 수준에 따른 차이가 나타났다. 즉 성취 수준 상위인 학습자에게는 집단보상이 협동기술 훈련보다 효과적인 반면 하위인 학습자에게는 협동기술 훈련이 집단보상보다 효과적이었으며 중위인 학습자는 집단보상과 협동기술 훈련이 모두 효과적인 것으로 나타났다. 둘째, 집단보상과 협동기술 훈련이 학습동기에 영향을 미쳤으나 학습자의 학업성취 수준과는 관련이 없었다. 학습동기의 하위요소별로는 주의력 요소에는 효과가 없었으나 자신감과 만족감 요소에는 효과가 나타났다.