This study aims to investigate tenth graders’ understanding of the nature of scientific inquiry (NOSI). A total of 100 public school students participated. A questionnaire of Views about Scientific Inquiry was used to assess their understanding of the NOSI, and data were collected using qualitative research methods such as open-ended questionnaires and, when necessary, semi-structured interviews. By employing a constant comparison method to analyze their responses, five students were consistently categorized as the group with informed views regarding all the eight aspects of the NOSI. The rest of the students showed different levels of understanding regarding each aspect. A large portion of the students represented a group with mixed views about four aspects and informed views about three aspects, whereas naive views about one aspect prevailed among them. The results showed that many students comparatively lacked understanding of the aspect related to the scientists’ process of constructing explanations and formulating theories. This study discusses the relationship between its results and the current science curriculum and presents implications for the overall enhancement of students’ understanding of the NOSI. Finally, it encourages the acquisition of scientific inquiry ability and makes suggestions to promote further studies.

이 연구의 목적은 집단중심 추세모형을 적용하여 과학고 학생들이 탐구를 수행하는 과정에서 나타난 통합 탐구 기능 변화의 양상과 특징을 분석하는 것이다. 이를 위해 3개의 가설-연역적 탐구 과제를 이용하였으며, 이를 59명의 과학고 학생들에게 순차적으로 수행하게 하고 그 과정을 보고서로 작성하게 하였다. 작성된 보고서는 Lee and Park (2017)에 의해 개발된 평가 준거틀에 따라 통합 탐구 기능 4개 요소별로 평가하였으며, 이를 집단중심 추세모형에 적용하여 탐구 과제를 수행한 3개 시점에 따른 탐구 기능 수준의 변화 양상을 요소별로 분석하였다. 또한, 탐구 기능 변화에서 나타난 특징을 몇 가지 관점에서 분석하였다. 연구 결과는 다음과 같다: 첫째, 집단중심 추세모형을 적용하여 학생들의 통합 탐구 기능 변화 양상을 분석한 결과, 4개 요소 모두에서 2개 집단으로 분류되었으나 그 변화 양상은 요소별로 많은 차이가 있었다. 둘째, 학생들의 통합 탐구 기능 변화에서 나타난 특징을 분석한 결과, 탐구 기능의 맥락의존성, 탐구 기능 발달 경로의 변이성, 탐구 기능 요소별 수준의 들쭉날쭉성을 발견할 수 있었다. 연구 결과를 토대로 과학고 학생들의 통합 탐구 기능 발달을 위한 제언을 하였다.

본 연구의 목적은 고등학교 지구과학 교육에서 쉽게 다룰 수 있는 소형 망원경과 DSLR 카메라를 활용하여 산개성단을 관측하고, 이를 통해 수집한 데이터를 활용하여 천문학자들과 같은 연구 방법으로 산개성단까지의 거리를 탐구할 수 있는 천체 관측 교육 프로그램을 개발하는 것이다. 2015개정 과학과 교육과정을 분석하여 고등학교 지구과학 교과 교육에 적합한 과학 동아리 활동 수업 자료와 교사용-학생용 학습 콘텐츠를 개발했다. 지구과학 교육과 천문학 분야의 전문가(교사) 6명이 패널로 참가하였고, 패널들 간의 상호간 신뢰도를 구축한 후, 프로그램의 타당도를 검증했다. 총 10차시 수업자료로 개발된 프로그램은 내용타당도(CVI. .89)와 현장 적합성 정도(리커트 5점 척도, 4.17) 검사에서 매우 만족스러운 검증 결과를 받았다. 프로그램에 대한 패널들의 의견 반영과 델파이 분석으로 개발 프로그램을 지속적으로 수정-개선하여 완성하였다. 개발된 프로그램을 고등학교 천체 동아리 학생들(N=9)을 대상으로 시범적 예비수업에 적용한 결과, 학생들의 수업 만족도가 4.48로 매우 높았다. 본 연구의 천체 관측 교육 프로그램을 천체 탐구의 융합교육 활동으로 활용한다면 학생들의 우주와 천체에 대한 관심과 호기심, 탐구 능력 증진에 기여할 수 있을 것이다.

본 연구는 수업의 3가지 맥락(자료, 과제, 역할)에서 학습자의 특성과 그룹의 상호작용에 따른 그룹과 개인의 반성적 탐구는 어떤 차이가 있는지를 알아보고 이를 통해 효율적인 반성적 탐구활동을 위한 소그룹 구성과 교사의 지도에 시사점을 얻고자 하였다. 이를 위해 고등학교 1학년 1개 학급을 선정해서 반성적 탐구활동수업을 실시하고 수업을 녹화 전사해서 언어행동분석틀과 수업상황의 3가지 맥락으로 분석하였다. 본 연구의 결과로부터 학생개인과 그룹의 반성적 탐구는 학생들의 개별특성 그 자체보다는 다튼 학생과 학급에서 어떤 관계를 가지느냐에 더 영향을 받는다는 것을 알 수 있었다.

고등학교 과학교과서의 개선을 위한 제안을 제시하기 위해 한국과 미국 고등학교 지구과학 교과서의 지질학 영역에 있는 탐구 활동이 탐구내용, 탐구과정, 탐구상황 면에서 평가되었다. 탐구활동의 내용에서, 한국 교과서는 단원 당 5.8개로 미국 교과서의 단원 당 4개보다 더 많은 탐구활동 개수를 포함하고 있었다. 한국 교과서는 대부분 도표나 그래프 등 자료해석에 관련된 탐구활동을 포함하고 있고 미국 교과서는 스스로 조작하는 실험이나 자료변형 그리고 직접설계 할 수 있는 탐구활동 기회를 제공하고 있다. 탐구활동 1개당 사용된 탐구과정 개수는 한국 교과서가 평균 1.8개인 반면 미국 교과서는 3개로 미국 교과서가 한국 교과서보다 더욱 다양한 탐구과정을 사용한다는 것을 알 수 있다. 모든 교과서에서 가장 많이 사용된 탐구과정 요소는 추리와 자료해석으로 이 두 요소의 비율은 한국 교과서는 평균 73.3%이고 미국 교과서는 46.2%였다. 즉 한국 교과서는 특정 탐구과정 요소만을 강조하였고, 이런 고르지 못한 탐구과정 요소의 분포는 학생의 통합능력 신장에 저해요인으로 작용할 수도 있을 것으로 판단된다. 특히 통합적 탐구과정에서 미국교과서는 7개의 모든 요소가 다 제시되었지만 한국 교과서는 단지 2개 내지 4개의 요소만이 제시되어 한국 교과서가 미국 교과서보다 학생들이 다양한 탐구능력을 함양할 수 있게 하는 탐구활동을 제공하는데 있어 취약점을 갖고 있다는 것을 말해 준다. 탐구상황 분석에서 한국교과서는 다소 단편적 인이고 실생활과 관련이 낮은 탐구 상황이 제공되었고, 미국 교과서는 좀 더 실생활과 관련되어 적용된 탐구 상황의 내용들로 구성되어 있음을 보여주었다.

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.

이 연구의 목적은 중등 학교 과학 실험 수업의 실태를 파악하기 위해 수업을 분석하는 것이다. 이를 위해 중등학교 과학 실험 수업을 세 범주로 분석하도록 개발된 분석 도구를 활용하였다. 이 분석 도구는 실험의 목적, 상호 작용, 탐구 과정 세 가지 영역에 20가지 평가 항목으로 구성되어 있으며, 4명의 과학 교육 전문가로부터 0.89의 타당도가 확보되었다. 수업 분석을 위하여 21차시의 실험 수업이 녹화되고 전사되었다. 전사된 프로토콜과 동영상을 바탕으로 실험 수업을 분석한 결과, 중등 학교 실험 수업은 실험 목적 측면에서 선언적 지식의 습득과 과학에 대한 태도의 향상에 집중되어 있었다. 상호 작용 측면은 교사의 발문이 학생들의 발산적 사고를 유도하지 못하고 있고 학생들에 의한 주도적인 실험 기회가 주어지는 대신 교사의 직접적 지도에 의해 실험 수업이 진행되고 있으며, 학생들의 토의 과정이 거의 나타나지 않는 등 상호 작용 I 수준으로 분석되었다. 탐구 과정은 학습 주제에 대한 현상 제시 및 문제 제기가 거의 관찰되지 않았다. 학생들의 가설 설정 활동이나 예상 활동도 대부분의 수업에서 관찰되지 않았으며, 실험 설계 부분은 활동지나 교사의 지시에 의해 주어지고 있었고, 학생들은 실험 결과 기록에만 집중되어 있어 탐구 과정 수준도 I 수준으로 나타났다.

본 연구의 목적은 초등학교 6학년 학생들의 공간능력과 천체운동개념 및 과학탐구능력의 관계를 알아보고 학생들에게 천체운동개념을 쉽게 이해시키기 위한 교수·학습 전략을 찾는데 도움을 주고자 하는데 있다. 연구 결과 첫째, 공간능력과 천체운동개념, 과학탐구능력 성취도에서 남학생이 여학생보다 약간 높게 나타났으나 그 차이는 통계적으로 유의미한 차이를 나타내지 않았다. 둘째, 공간능력과 천체운동개념과의 영향력을 분석한 결과 공간능력은 학생들의 천체운동 개념 이해에 영향력을 갖고 있었다. 천체운동개념에 영향을 미치는 공간능력 하위 요소는 도형유추, 도막세기, 회전등이었다. 셋째, 공간능력은 과학탐구능력의 성취도에 매우 높은 영향력을 갖고 있었으며, 특히 과학탐구능력에 영향을 미치는 공간능력 하위요소는 도막세기가 가장 높았고, 단일요소보다는 여러 요소들이 상호 복합적으로 작용할 때 그 영향력이 더 크게 나타났다.

이 연구의 목적은 중등학교에서의 실험수업을 평가하기 위한 도구를 개발하고 이를 적용하는 것이다. Dana(2001)가 개발한 상황적 실험활동도구를 수정, 보완하여 ‘실험수업의 탐구수준을 평가하기 위한 도구’를 만들었다. 타당도를 확보하기 위하여 전문가들과 여러 차례의 협의를 거쳤으며, 15명의 과학교육 전공 대학원생들에게 의뢰하여 타당도를 검증하였다. 신뢰도를 높이기 위하여 연구자와 평가자 2인이 3개의 전사된 수업을 읽고 난 후, 함께 녹화된 실험 수업을 보여 수준을 달리 하였을 때 도구의 내용을 수정하는 방법으로 신뢰도를 확보하였다. 이렇게 만들어진 평가도구를 4명의 중학교 초임과학교사의 수업에 적용하였다. 그 결과 개발된 평가도구는 중등학교의 실험수업 탐구수준을 결정하는데 좋은 도구라는 것을 확인하였다. 본 연구에 참여한 중학교 초임과학교사의 탐구수준은 확인수준과 구조화된 탐구주준인 것으로 나타났다.

본 연구는 상추 기르기 과학 탐구 프로그램을 초등학교 재량활 동시간에 적용하여 저학년과 고학년의 기초탐구능력에 미치는 영 향을 알아보고자 수행되었다. 이를 위하여, 초등학교의 2, 5학년 각 1개의 학급씩 실험군과 대조군으로 나누었고, 실험군에는 재량활 동시간을 활용하여 상추 기르기 과학 탐구 프로그램이 제공되었다. 실험군의 상추 기르기 활동에 기초한 원예-과학 통합프로그램 시 행 후, 저학년과 고학년 모두 기초탐구능력 총점이 사전보다 각각 3.89, 1.76으로 증가하였고, 저학년이 고학년과 비교하면 2.13점 더 향상되었다. 저학년의 기초탐구능력 하위 요소별 사후 검사 결 과, 대조군은 관찰을 제외한 분류, 측정, 추리, 예상에서 유의차 없 이 향상되었으나, 실험군은 사후 검사결과 관찰, 분류, 측정, 추리, 예상 모든 탐구요소에서 유의하게 향상되었다. 고학년의 기초탐구 능력 하위 요소별 사후 검사 결과, 실험군은 분류와 추리 영역에서, 대조군은 분류 영역에서 유의한 증가가 나타났다.