The purpose of this study is to analyze students' learning characteristics regarding spatial ability, orienteering ability and earth science content learning ability and their relationship through development and application of earth science activities using orienteering. The programme aims to improve students' spatial ability using orienteering activity which requires spatial ability. Topics in the programme included map, compass, contour, movement of celestial, and constellation application. Students were to orienteer in the field using the method they learned in class. This programme was applied to five 7th graders. The results are, first, students who have positive attitude toward science and do well at school tended to perceive their orienteering ability high. Second, all parts of spatial ability, spatial visualization, spatial orientation, spatial relation were used during orienteering, especially spatial visualization and spatial orientation. The relationship between spatial ability, orienteering ability, and earth science content learning abilities was not clear. However, orienteering ability and earth science content learning ability were in similar tendency.

The purpose of this study was to determine whether there are differences in the verbal interactions of earth science gifted depending on their communications structures and group status in small group activities. To this end, a small group activity was conducted to measure the density of the earth, and 8 small groups were selected, including 4 coownership type and 4 monopolistics type groups with different communication structures. And then, the framework was developed for analyzing verbal interactions to compare the differences in characteristics between small groups. The results are as follows. First, regardless of the communication structures, there were showing a simple pingpong-type communication structures for all small groups. Second, negative interactions such as ‘restraint’, ‘command’, ‘complaint’, and ‘lack of confidence’ predominantly appeared in all small groups. Third, the students in the status of out-lookers in small groups were mainly verbal interactions, such as instructing the other person, acting against the other person’s actions, and expressing dissatisfaction with the attitudes and abilities of members. Therefore, teachers should guide students to use higher-level verbal interactions in their group activities in small group activities, and engage in students communication to prevent negative interactions from occurring. The teachers also need to check the level of achievement for students in the status of out-lookers in advance and guide them to participate more actively in small group activities. This study is meaningful in that it can be sued to design teaching and learning to improve students’ problem solving and communication skills.

본 연구의 목적은 과학영재들의 소집단 활동에서 집단 내 의사소통 지위와 언어네트워크와의 관계를 알아보기 위한 것이다. 이를 위하여 과학영재들을 대상으로 5명을 한 단위로 하는 7개 소집단을 구성하고, 이들에게 지구의 밀도 구하기라는 주제로 토론활동을 하였다. KrKwic과 UCINET 6.0 for Windows를 활용하여 집단 내 의사소통 지위와 언어네트워크를 분석하였다. 그 결과 집단 내 선도자의 언어네트워크는 방관자들에 비해 높은 단어 사용 빈도, 낮은 컴포넌트 비율, 높은 밀도를 나타내었다. 이는 선도자들이 방관자들에 비해 응집된 지식을 소유하고 있으며, 문제해결을 위해 방관자들보다 많은 양의 지식을 인출하고 있음을 의미한다. 이런 결과는 과학영재들의 인지수준의 평가와 소집단 활동에서의 집단 구성에 활용할 수 있을 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.

The purpose of this study is to suggest the modification of activities to introduce the nature of science in earth science classrooms. A small modification can turn ordinary textbook activities into the nature of science activities. Since earth science could provide a good basis for the tentative, creative, and socially and culturally embedded nature of science, as well as appropriate understanding about scientific methods, careful modification of earth science activities could be effective for students to understand the nature of science. Considering which aspects of the nature of science are appropriate, along with the possible change in the activity, teachers will be able to modify textbook activities effectively. An example modification of H-R diagram activity was also suggested.

본 연구는 구성주의 이론에 기초한 소리 관련 과학 활동을 하는 과정에서 유아는 소리에 대하여 어떠한 개념을 구성해 가는지 그 과정을 질적으로 분석해 보는데 목적이 있다. 연구에 참여한 유아는 제주도에 소재한 S초등학교병설유치원에 재원중인 만 5세 유아 10명이었다. 연구과정은 2011년 10월 24일(월) ~ 12월 30일(금)까지 10주간, 주 3~4회씩 총 27회 이루어졌다. 활동은 유치원의 하루일과 중 자유선택활동시간에 유아의 흥미와 반응에 따라 20~30분 정도의 시간이 소요되었다. 집단 구성은 4~5명씩 2그룹으로 나누어 활동하였으며, 각 그룹별로 주 3~4회씩 총 27회 활동하였다. 자료 수집은 질적 연구의 타당도와 신뢰도를 높이기 위하여 삼각측정법(Merriam, 1994)에 의하여 녹화자료의 전사와 유아들의 활동사진, 교사일지, 유아와의 개별 면담, 유아들의 작품 등을 다양한 방법으로 수집하였다. 수집한 자료는 자료의 조직화, 영역분석, 자료 분류 및 분석, 분석결과의 해석 단계를 거쳤다. 연구 결과 구성주의 이론에 기초한 소리 관련 과학 활동에서 나타난 유아의 소리 개념 구성 과정은 ‘소리에 대한 발견’, ‘소리전달 도구에 따른 변별’, ‘수신기관으로 듣기에 대한 인식’, ‘소리전달과 진동을 전달하는 매체의 관계에 대한 인식’, ‘소리에 대해 새롭게 이해하기’로 범주화되었다.

본 연구는 식물키트를 활용한 식물 재배·관찰 활동이 초등학교 학생들의 과학흥미도와 식물의 한 살이 이해도에 미치는 영향을 구명하고자 수행되었다. 식물관찰키트는 과학 교과 4학년 1학기 ‘식물의 한 살이’ 단원을 실습할 수 있도록 서울 소재 2개 초등학교의 4학년 2개 반에 학생 1인당 1개씩 제공되었다. 식물관찰키트는 심지관수 용기와 상토, 심지, 씨앗, 관찰일지로 구성되었으며 용기는 발아과정과 뿌리관찰이 가능하도록 투명한 자재로 제작하였다. 식물관찰키트를 활용한 실험군 전체 평균과 식물관찰키트를 활용하지 않은 대조군 전체의 평균 및 실험군 d과 대조군 d, 실험군 y와 대조군 y의 과학흥미도 점수 사이에는 통계적으로 유의한 차이가 나타나지 않았다. 식물의 한살이 이해도의 변화를 실험군 전체와 대조군 전체 집단 간 비교를 해본 결과, 실험군의 평균 87.01점과 대조군의 평균 78.61점 간에는 통계적으로 유의미한 차이가 있는 것으로 나타났다(P=0.002). 실험군 1과 대조군 1의 경우, 실험군 1의 점수가 약간 높았지만 통계적으로 유의하지는 않았고, 실험군 2와 대조군 2에서는 실험군 2가 85.38점, 대조군 2가 69.62점으로 통계적으로 매우 유의한 차이를 나타냈다(P=0.000).

Since the effect of environmental education at class using textbooks or materials related to environment is limited, the importance of activities for field experience is getting increased day by day. Thereby, the education tends to change into the type of education providing students with direct environmental experience. Students attending the science high school have excellent aptitude and ability for science and will lead the development of science in the future. Now it is urgent to develop various experiential programs which are helpful for them to establish desirable values on environment. However, the field of environmental education that allows science high school students equipped with ample environmental knowledge to improve environment sensitivity and have proper environment awareness is quite restricted as of now. Natural exploration activities are the programs which provide science high school students having lack of chance for environmental education with good opportunities to contact nature and also play significant roles in arousing their interest in issues related with environment. Therefore, it is thought that they will let science high school students explore the natural features of Korea, understand the importance of preserving environment and ecosystem profoundly, and encourage environmental awareness and will of environmental practice. Thereupon, with the study subjects of 121 first and second graders at U Science High School, this article analyzed their recognition of the necessity for environmental education and environmental pollution problems before and after the natural exploration activities, and conducted a survey on their satisfaction after the natural exploration activities and analyzed it. The result of this research is as follows. First, it was shown that the natural exploration activities were effective to raise the science high school students’ awareness of issues related with environmental pollution. Second, the natural exploration activities had effect upon enhancing the students’ willingness of environmental practice. Third, there was statistically significant correlation between the science high school students’ satisfaction with the natural exploration activities and their achievement in the science subject. Fourth, there also was a statistically non or weakness significant correlation between their satisfaction with the natural exploration activities and preference for the science subject. In particular, it was found that students preferring biology indicated higher satisfaction.

본 연구는 구성주의 이론에 기초한 과학활동이 유아의 문제해결력 및 과학 관련 태도에 어떠한 영향을 미치는지 알아보는데 목적이 있다.연구 대상은 충청북도 음성군에 소재하고 있는 2개 병설유치원 2학급의 만 5세 유아 28명으로 실험집단 15명(남: 9명, 여: 6명), 통제집단 13명(남: 7명, 여: 6명)이었다. 연구 대상 유아의 연령 분포는 5년 4개월에서 5년 6개월이었으며, 평균 연령은 5년 5개월이었다. 연구 도구는 문제해결력 검사와 과학 관련 태도 검사를 사용하였다. 문제해결력 검사는 Tegano, Sawyer와 Moran(1989)의 유아 문제해결력 검사에 기초하여 문은자(2000)가 수정, 보완하여 사용한 검사도구를 사용하였고, 과학 관련 태도 검사는 김효남, 정완호, 정진우(1998)가 개발한 ‘국가수준의 과학에 관련된 정의적 특성의 평가체제’에 기초하여 채정연(2003)이 수정, 보완하여 사용한 검사도구를 사용하였다. 본 연구의 결과는 첫째, 구성주의 이론에 기초한 과학활동은 유아의 문제해결력에 긍정적인 영향을 주었다. 문제해결력의 하위영역별로 살펴보면, 문제의 발견 및 진술에는 긍정적인 영향을 주었으며, 아이디어 제안 및 적용과 문제해결에 대한 결론짓기에는 영향을 주지 않았다. 둘째, 구성주의 이론에 기초한 과학활동은 유아의 과학 관련 태도에 긍정적인 영향을 주었다. 과학관련 태도의 하위영역별로 살펴보면, 인식에는 긍정적인 영향을 주었으며, 흥미와 과학적 태도에는 영향을 주지 않았다.