In this study, we developed a learning progression for the structure of the solar system using multi-tier supply form items and validated its appropriateness. To this end, by applying Wilson’s (2005) construct modeling approach, we set up ‘solar system components,’ ‘size and distance pattern of solar system planets,’ and ‘solar system modeling’ as the progress variables of the learning progression and constructed multi-tier supply form items for each of these variables. The items were applied to 150 fifth graders before and after the classes that dealt with the ‘solar system and star’ unit. To describe the results of the assessment, the students’ responses to each item were categorized into five levels. By analyzing the Wright map that was created by applying the partial credit Rasch model, we validated the appropriateness of the learning progression based on the students’ responses. In addition, the validity of the hypothetical pathway that was established in the learning progression was verified by tracking changes in the developmental level of students before and after the classes. The results of the research are as follows. The bottom-up research method that used multi-tier supply form items was able to elaborately set the empirical learning progression for the conceptualization of the structure of the solar system that is taught in elementary school. In addition, the validity of the learning progression was high, and the development of students was found to change with the learning progression.

이 연구에서는 학습 발달과정을 탐색을 통해 계절의 변화에 대한 교육과정과 교수 계열을 제안하고자 하였다. 학습 발달과정을 알아보기 위해 Wilson (2005)이 제안한 ‘구인 모델링 방식’의 4가지 단계(구인특화, 평가 문항 개발, 평가 결과 기술, 측정 모델)를 적용하였다. 구인특화 단계에서는 계절의 변화의 하부 구인으로 ‘계절에 따른 그림자의 길이’, ‘계절에 따른 별자리의 위치’, ‘남반구와 북반구의 계절’, ‘계절에 따른 태양의 일주운동’, ‘계절의 원인과 현상‘을 설정하였으며, 선행 연구 결과를 바탕으로 각 하부 구인의 하위 정착점인 수준 1에서 상위 정착점인 수준 4까지를 나타낸 구인구성도를 작성하였다. 평가 문항 개발 단계에서는 구인구성도를 토대로 C-E (choose and explain) 형태의 문항 3개, CR (constructed response) 형태의 문항 2개로 구성된 총 5개의 평가 문항을 개발하였으며, 초, 중, 고등학교 학생 383명을 대상으로 적용하였다. 평가 결과 기술 단계에서는 평가 문항에 대한 학생 응답 결과를 구인구성도를 토 대로 범주화하는 과정을 거쳤으며, 이 범주들을 학생 능력에 따라 4수준으로 분류하고 1-4점의 점수를 부여하였다. 측정 모델 단계에서는 Rasch 모델의 부분점수 모형을 적용하여 학생들의 응답 결과를 통해 작성한 학습 발달의 경로가 선행 연구를 기반으로 작성한 구인구성도와 일치하는지 비교하였다. 이를 통해 구인구성도를 수정함으로써 최종적으로 계절의 변화에 대한 가설적인 학습 발달과정을 작성하였다. 최종적으로, 연구 결과를 바탕으로 계절 변화에 대한 교육 과정 개정 방향과 효과적인 교수 계열을 제안하였다.

이 연구의 목적은 초등학교 6학년 학생들의 달의 위상 변화에 대한 학습 발달과정을 천문학적 시스템 사고를 기반으로 탐색하는 것이다. 선행 연구 결과 분석을 통해 서답형 문항을 개발하고 가설적 학습 발달과정을 설정하였으며, 이를 토대로 문항 분석틀을 개발하였다. 달의 위상 변화에 대한 수업을 실시하기 전과 후에 서답형 문항을 이용한 검 사 자료를 수집하였으며, 평가 결과를 이용하여 가설적 학습 발달과정의 타당성을 검증하였다. 이를 통하여, 상향식으로 지구-달계에 대한 학습 발달과정을 탐색할 수 있었다. 연구 결과, 초등학생들은 지구 기반 관점과 우주 기반 관점 사 이의 사고 전환에 어려움을 겪는 것으로 보인다. 또한, 달의 위상 변화에 대한 초등학생들의 학습 발달과정을 근거로 할 때, 달의 위상 변화의 개념은 교육과정 상에서 초등학교의 학습 내용으로 다소 높은 수준인 것으로 판단된다.

이 연구의 목적은 지구과학 탐구에서 통합 탐구 기능에 대한 학생들의 학습발달과정을 탐색하는 것이다. 이를 위해 과학 탐구 기능 발달과정 관련 문헌의 조사를 통해 ‘탐구 설계’, ‘자료 수집’, ‘자료 해석’, 그리고 ‘결론 도출’을 발달 변인으로 설정하고, 각각에 대한 가설적 학습발달과정(HLP)을 4개 수준으로 개발하였다. 또한, 통합 탐구 기능에 대한 학생들의 학습발달과정을 조사하기 위한 도구로 3가지 지구과학 탐구 과제를 개발하였는데, 이들은 학생들이 주어 진 문제 인식에서 출발하여 결론 도출에 이르기까지의 통합 탐구 기능을 포함하는 가설-연역적 탐구이다. 중학생, 고등 학생, 대학생 총 126명을 대상으로 각각 개발된 지구과학 탐구 과제를 수행하게 한 후 HLP를 토대로 개별 학생들의 통합 탐구 기능을 요소별로 평가하였다. 또한, 학생들의 평가 자료를 Rasch 모델에 적용하여 HLP에 대한 타당화 과정 을 거쳤다. 마지막으로, 분석 결과를 근거로 HLP를 수정 보완하여 경험적 학습발달과정을 개발하였다. 이 연구는 학생 들의 통합 탐구 기능의 발달에 영향을 주는 요인들을 규명함으로써 지구과학 탐구 수업에서 학생들의 통합 탐구 기능 을 효과적으로 향상시키기 위한 스캐폴딩 방안을 찾는데 도움을 줄 수 있을 뿐만 아니라, 지구과학 탐구 수업에 대한 교사들의 PCK를 향상시키는데 필요한 시사점을 제공한다.