본 연구의 목적은 초등학교 과학교과서에 나오는 지구과학 지식에 대한 질문을 분석하는 것이다. 교육대학교 교과목 수업에서 과학교과서에 나오는 지구과학 지식에 대한 교사로서의 질문을 조별 활동을 통해 추출하였다. 질문의 종류와 빈도, 그리고 질문의 인지적 배경 출처를 조사 분석한 결과를 토대로 다음과 같은 결론을 얻었다. 첫째, 지구과학 부문별 질문의 종류와 집중 정도, 그리고 질문의 인지적 배경 출처에 차이가 있었다. 특히 천문관련 부문에서는 다른 부문과는 달리 개별 차시별로 질문 빈도와 집중이 다른 경향을 보이므로 이를 고려한 교수 설계를 할 필요가 있다. 둘째, 인지적 배경 출처로서 '학교' 비율이 가장 높으며, '친구'도 매우 중요한 출처이므로 동료 간 상호작용을 유도하는 협력이 학습에 중요한 요소임을 보여주고 있다. 또한, '인터넷'과 'TV' 같은 대중매체가 '학교'와 비슷한 높은 수준으로 인지적 배경 지식의 출처임을 보여 주고 있어서 이들을 이용한 과학 수업에 대한 고려가 필요하다. 셋째, 차시에 따라 질문의 집중과 종류, 빈도가 다르므로 교사 교육에서 단원별 학습주제에 대한 교육적 접근에서 이를 활용하는 교수방략이 요청된다.

이 연구는 교수요목기부터 7차 교육과정에 이르기까지 '날씨'와 '일기예보'를 다루고 있는 시각적 이미지를 사회-기호학적 관점으로 분석하였다. 연구결과 대부분의 시각적 이미지는 실제 세상의 현상을 묘사하는 '실체형'인 것으로 나타났다. 이는 모든 시기의 초등 과학 교과서의 시각적 이미지는 대부분 학생들에게 친숙하였음을 의미한다. 시각적 이미지와 학생 사이의 의사소통에 대한 주도권 양상은 복잡하게 나타났다. 또한 초등학교 과학 교과서의 시각적 이미지들은 시기에 관계없이 대부분 기하학적 코드나 숫자 문자 등을 사용하지 않는 것으로 나타났다. 이 연구는 시각적 이미지의 정보의 양과 형태, 구조 및 사회적 의미 등을 해석하는 새로운 분석도구를 제안해준다. 또한 차기 과학교과서의 이미지 선택에 사회-기호학적 관점을 도입하는 하나의 전기가 될 것이다.

본 연구에서는 초등학교 과학교과서 지구과학 부문에 대한 예비교사들의 질문을 분석하였다. 주요 질문의 대상이 된 교과 내용은 교과서 단원별로 쪽 당 평균 질문수의 3배 이상이 나온 교과서 쪽의 내용(주요 질문 교과 내용1)과 2배 이상 3배 미만의 질문수가 나온 내용(주요 질문 교과 내용2)으로 구별하고, 각 교과 내용별로 질문 속에 나타나는 주요 용어들 간 상호관련성을 분석한 결과는 다음과 같다. 첫째, 주요 질문 교과 내용1은 ‘구름관찰’, 지층의 생성 과정‘ 등이 발견되었고, 주요 질문 교과 내용2는 ’강수량 측정‘, ’하룻밤 동안 달의 이동‘ 등으로 4-2학기를 제외한 모든 학기에서 발견되었다. 둘째, 각 교과 내용 당 질문용어의 상호관련성을 보이는 경우는 질문수가 많은 주요 질문 교과내용에서 증가하고 있지만, 4개 용어 유형은 오히려 교과 내용2에서 다수 발견되었다. 셋째, 상호관련성이 큰 질문 용어 묶음은 교과내용1에서 ’석탄과 석유-생성‘, ’변성-열과 압력‘, ’변성-열과 압력-변성암‘, ’행성-태양-혜성-공전‘ 등이며, 교과내용2에서는 ’별자리판-사용‘, ’건습구습도계-원리‘, ’건습구습도계-원리-습도‘, ’지진계-원리-습도‘, ’지진계-원리-지진‘, ’지구자전축-기울어짐-발생‘, ’별자리판-별자리-관찰-사용‘ 등이다. 본 연구에서 분석 자료로 사용된 질문의 원천은 대체로 교과서의 구체적인 구성체제로부터 비롯된 것이거나 지구과학내용에 대한 예비교사들의 일반적인 의문점에서 비롯된 것으로 판단된다. 전자의 경우라면 교과서의 집필과정에서 문장의 서술방법이나 관련 삽화 등의 문제점에서 유발된 것일 가능성이 크기 때문에 교과서 집필상의 문제점을 개선함으로서 해결 가능하지만, 후자는 소양교육 내용과 기초 지구과학개념으로서의 초등학교 교육과정에 대한 재고가 필요하다.

교과도서는 국가적인 수준에서 가르쳐야 할 교육내용을 제시한 것으로 교육과정의 목표와 내용을 구현하는 하나의 학습 자 료이다. 본 연구에서는 현 초등학교 과학교과서를 중심으로 국내의 사례분석과 편집디자인 구성 요소에 따라 현황을 분석 하고 개선방안을 제시하는데 목적을 두었다. 연구를 통해 교과서를 이용하는 학습자들의 학습의 동기를 유발하고 학습의 교과를 돕기 위하여 본 연구를 시행하였다. 더 나아가 앞으로 교과서 편집디자인을 하는데 있어 도움이 될 수 있는 방향을 제시하고자 연구자가 밝혀낸 현교과도서의 개선방안을 아래와 같이 제안한다. 그 결과 워드 중심의 과학의 원리를 쉽게 알 수 있도록 학습이 진행되어야 한다. 이는 틀에 박혀있는 교육에서 벗어나 학습 자가 스스로 학습하면서 창의력을 발휘할 수 있는 기회를 제공할 것이며, 어떤 사건이나 학습내용을 시간에 따라 차례로 배열해야 한다. 이는 암기식 교육에서 벗어나 자연스럽게 학습내용을 습득하는데 도움을 줄 것이다. 또한 디자인 구성체계는 다양한 서체사용을 지양함으로서 보통 고딕체와 명조 기타로 유지하여 학생이 학습에 몰입할 수 있도록 유도하는 것이 중요하며, 무분별한 그래픽적 요소들을 지양해야 한다. 스토리진행이나 컨셉상 사용은 흥미 유발에 적절하나 무분별한 만화나 템플릿의 사용은 자칫 과학을 흥미위주로만 접하게 되어 고학년 학습에 적응하기 어려울 수 있 음을 간과해서는 안 된다.

이 연구는 초등과학의 작은 생물 내용에 대해서 5E 학습모형 기반 디지털교과서를 개발하고 적용해보는 사례 연구이다. 디지털교과서의 저작도구는 iBooks Author를 사용하였다. 개발된 디지털 교과서는 작은 생물에 대해서 구조적 및 생태적 특징을 제공하고 있다. 또한 이 디지털 교과서는 상호작용이 가능한 멀티미디어 위젯을 기반으로 개발되었다. 개발된 디지털교과서는 학생과 교사들을 대상으로 교과내용, 플랫폼, 사용자 만족성 등의 범주에서 평가를 실시하였으 며, 대체로 긍정적인 평가를 얻었다.

이 연구에서는 제 7차 과학교육과정에서 개발된 용해, 빛, 전기 단원의 교과서 내용을 분석하고, 이 단원에 대한 초등학교와 중학교 학생들과 교사들의 인식을 조사하였다. 설문에 응답한 연구 대상자들은 초등학생 204명과 중학생 155명이었다. 이들 중에서 초등학생 8명과 중학생 4명, 초등교사 5명과 중학교 과학교사 3명을 선발하여 반구조화된 면담을 실시하였다. 이 연구의 주요 결과는 다음과 같다. 첫째, 교과서 분석 결과 초등학교에서는 실험을 통한 현상의 관찰을 강조한 반면, 중학교에서는 공식이나 그래프 등을 도입한 계산을 강조하였다. 그러나 현상을 설명하기 위해 도입하는 개념에서는 큰 차이가 없었으며, 이에 대한 중요성도 강조되지 않았다. 둘째, 중학생들은 초등학교에서 다루는 용해, 빛, 전기 단원에 관련된 내용을 지속적으로 배움에도 불구하고, 중학교 학생들의 성취도가 초등학생들의 성취도보다 높지 않았다. 그리고 중학생들은 과학 내용이 학년이 올라가면서 반복된다고 인식하고 있었다. 따라서 나선형 교육과정에서 추구하는 내용의 심화 확장이 부족하며, 특히 내용 제시 방법이 학생들의 인지 발달 수준에 적절하지 않음을 확인할 수 있었다. 마지막으로, 학생들은 과학의 내용을 이해하기 어려워하고 교사들은 이를 가르치기 어려워한다는 사실을 밝혔다. 따라서 과학교육과정 안에서 과학 개념을 적절히 연계하기 위한 연구와 7차 과학교육과정의 정신을 구현하기 위한 적절한 방안에 대한 연구가 필요하다.