태풍은 지구 시스템 내 상호작용을 일으키는 대표적인 해양-대기 현상으로 최근 들어 기후변화로 인해 점점 더 강력해지는 추세이다. 2022 개정 과학과 교육과정은 미래 사회 시민으로서의 디지털 소양 함양을 위하여 첨단 과학기술을 활용한 교수-학습 활동의 중요성에 대해 강조하고 있다. 따라서 교과서 삽화의 시공간적 한계점을 해결하고 지 구과학 분야에서 다루는 전지구적 규모의 빅데이터를 활용한 효과적인 수업자료의 개발이 필요하다. 본 연구에서는 PDIE (준비, 개발, 실행, 평가) 모형의 절차에 따라 천리안 위성 2A호 영상 자료를 활용하여 태풍의 경로를 시각화하는 탐구활동 자료를 개발하였다. 준비 단계에서는 2015 및 2022 개정 교육과정과 현행 교과서의 탐구활동 내용을 분석하 였다. 개발 단계에서는 관측 데이터를 수집, 처리, 시각화, 분석할 수 있는 일련의 과정들로 탐구활동을 구성하였으며, 간단한 조작만으로도 결과를 도출할 수 있는 GUI (Graphic User Interface) 기반 시각화 프로그램을 제작하였다. 실행 및 평가 단계에서는 학생들을 대상으로 수업을 진행하였으며 코드를 활용한 수업과 GUI 프로그램 활용 수업을 각각 실시하여 각 활동의 특징을 비교하고 학교 현장에서의 적용 가능성을 확인하였다. 본 연구에서 제시한 수업자료는 전문 적인 프로그래밍 지식이 없어도 GUI 기반으로 실제 관측 데이터를 활용한 탐구활동에 활용될 수 있으며, 이를 통해 학 생들의 지구과학 분야의 이해도와 디지털 소양 함양에 기여할 수 있을 것으로 기대된다.

이 연구는 우리나라 영재교육에서의 소그룹 탐구활동에서의 실태 및 인식을 정량적으로 조사한 것이다. 임의 표본으로 전국의 16개 도시의 영재담당 교사 614명, 수학에서는 1,670명, 과학에서는 1,732의 영재학생이 이 연구에 참여하였다. 자료 수집을 위하여 본 연구의 연구자들은 기존의 관련 문헌을 바탕으로 협동학습 형태의 소그룹활동 및 탐구활동에 대한 설문지를 개발하여 실태 및 인식을 조사하였다. 이 연구의 결과는 (1) 현 한국의 영재교육에서의 소그룹 탐구활동은 교실 내에서 효과적인 학습 및 교수법으로 빈번하게 사용되고 있었다. 또한 한국영재교육에서의 소그룹 탐구활동에 대해 교사 및 영재학생들은 인지적 및 정의적 측면에서 긍정적으로 인식하고 있음에도 불구하고, (2) 실질적으로 학생간의 상호작용을 활발하게 도모하기 위한 교수법이나 효과적인 조구성을 위한 교수법은 사용하지 않았다. 이는 영재교육에서 이루어지고 있는 소그룹 탐구활동은 단순한 전통적인 그룹 활동에 불과하다는 것을 지적하며, (3) 이는 영재담당 교사들의 소집단 탐구활동, 특히 협동학습 관련 이해 및 지식이 충분하지 않아 효과적으로 적용할 수 있는 교수법의 부족에서 오는 것이라 할 수 있겠다. 한국영재교육에서의 효과적인 소그룹 탐구활동의 적용을 위해서는 영재담당 교사연수를 통해 소그룹 탐구활동에 대한 이해도 및 지식을 반성하고 개발하며 또한, 학생들의 상호작용을 극대화할 수 있는 관련된 교수법 및 교수 모델을 창안할 수 있는 기회가 제공되어야 할 것이다.

본 연구는 달의 일주 운동에서 관찰되는 월면 무늬의 겉보기 회전 운동에 관해서 정량적으로 기술하고 관측 결과를 제시하여 지구과학 교과 관점에서 지구 자전 현상과의 연관성을 고찰하였다. 이러한 연구를 통하여 달의 일주 운동 관측이 지구과학 교과 영역에서 수행할 수 있는 탐구활동 소재 중의 하나로 구성될 수 있다는 것을 제시하고자 한다. 월면 무늬 회전은 지표면에 서 있는 관측자가 일주 운동하고 있는 달을 보고 있을 때 달 표면에 있는 어두운 무늬들이 지평선에 대해서 회전하고 있는 것처럼 보이는 현상이다. 이 현상은 육안으로도 쉽게 관측되므로 지구과학 탐구 요소로서 의문을 품어볼 만한 자연현상임에도 불구하고 이 현상을 지구 자전과 관련된 내용으로 소개하고 있는 지구과학 전공 영역 서적을 찾아보기가 쉽지 않다. 따라서 본 연구에서는 월면 회전 현상의 이론적인 원리를 수학적으로 상세히 유도하고, 실제관측을 통하여 이 현상이 지구과학 교과 영역의 탐구 소재로서 개발될 수 있는 가능성을 제시하였다. 또한 월면의 역회전 현상을 제시하고, 이를 수학적으로 증명하였으며 정성적인 이해가 가능하도록 설명 방법을 고안하여 소개하였다.

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 연구는 해양생물이 살아갈 수 있는 환경을 조성하고 채집한 생물을 직접 기르고 관찰하 는 STEAM 프로그램을 개발하고 적용함으로서 초등학생의 과학 탐구 능력, 창의적 문제해결 력 및 과학적 태도에 어떤 영향을 미치는지 알아보고자 하였다. 이를 위하여 해안 조간대 조수 웅덩이에서 쉽게 찾아 볼 수 있는 ‘해양생물’을 소재로 STEAM 프로그램을 개발한 후 J도 소 재 H초등학교 6학년 학생을 대상으로 적용하였다. 실험 집단과 비교 집단으로 나누어 본 연구 에서 개발한 STEAM 프로그램과 전통적 방식의 일반 수업을 각각 적용한 결과, 과학 탐구 능 력, 창의적 문제해결력 및 과학적 태도에서 실험 집단이 비교 집단보다 유의미하게 향상되었 다. 따라서 본 연구의 해양생물을 학습 소재로 활용한 STEAM 프로그램은 학생들의 해양생물 에 대한 관심을 향상시킴은 물론 과학 탐구 능력, 창의적 문제해결력 및 과학적 태도 향상에 효과를 나타내어 앞으로 지역 특성이 있는 학습 자료를 활용한 STEAM 프로그램 개발이 요 구된다.