본 연구의 목적은 체육수업 상황에서 교사로부터 지각된 자율성 지지, 공동체 의식, 협력학습 및 내적동기 간의 구조적 관계를 검증하는 동시에 성별과 학년급 간 잠재평균과 구조모형의 적합도를 비교하는 것이다. 남녀 중고등학생 605명의 자료에 대해 구조방정식 모델을 이용하여 확인적 요인분석과 다집단 분석을 실시하였다. 분석 결과 교사의 자율성 지지는 학생들의 공동체 의식과 협력학습에 직접적으로 긍정적인 영향을 미치고, 공동체 의식과 협력학습은 내적동기에 직접 영향을 미치는 것으로 나타났다. 또한 학생들의 내적동기에 대한 교사의 자율성 지지 및 공동체 의식의 간접 효과를 확인하였다. 성별과 학년급 간 잠재평균 차이를 비교한 결과, 남학생은 여학생에 비해 교사로부터 지각된 자율성 지지와 내적동기 수준이 높지만 공동체 의식과 협력학습 수준에서는 차이가 없었다. 고등학생은 중학생에 비해 지각된 자율성 지지와 협력학습 수준이 낮지만 공동체 의식과 내적동기 수준의 차이는 유의하지 않았다. 모형 적합도를 비교한 결과 성별과 학년급 간 차이도 확인되었다.