본 연구의 목적은 수온-염분도를 분석하여 음속최소층을 유추하는 과정을 통해 과학영재들의 그래프 해석 능력과 해양의 물리적 개념 이해 정도를 살펴보는 것이다. 이에 과학영재학교에 재학 중인 3학년 총 106명의 영재학생을 대상으로 해양학 학술지에 게재된 수온-염분도를 이용하여 SOFAR (SOund Fixing And Ranging) channel의 깊이를 추정하는 논서술형 문항을 만들어 양적, 질적 분석을 수행하였다. 연구결과 수온-염분도를 해석, 모델링, 변환하는 등 과학영재마다 그래프를 분석하는 수준에서 차이가 나타났으며 수온, 염분, 밀도 등에 관한 대안 개념도 노출되었다. 본 연구 결과는 과학영재들의 그래프 해석 수준을 이해하고, 그 과정에서 나타난 대안 개념을 토대로 해양 분야 교수-학습 방법 개선 프로그램 및 그래프 분석과 관련된 소재 발굴을 위한 기초 자료를 제공할 것이다.

본 연구의 목적은 개념스케치를 활용한 탐구 문제 해결 수업이 판구조론에 대한 개념 변화와 과학 관련 태도에 미치는 효과를 알아보는 데 있다. 연구의 대상은 경기도 안성시 소재 K 고등학교 2학년 2개 반이다. 수업 처치 전에, 판구조론에 대한 학생들의 선개념을 조사하기 위해 개념 검사가 실시되었다. 비교 집단은 전통적 수업을, 실험 집단은 개념스케치를 활용한 탐구 문제 해결 수업을 적용하였다. 수업 적용이 끝난 후에 실험 집단과 비교 집단의 과학 관련 태도 변화를 알아보기 위해 과학 관련 태도 검사지(TOSRA)를 사용하였다. 연구 결과, 수업처치에 따른 판구조론에 대한 개념 변화는 비교 집단보다 실험 집단에서 개념 이해도가 더 높게 향상되어 개념스케치를 활용한 탐구 문제 해결 수업이 올바른 개념 변화에 더 효과적임을 알 수 있었고, 과학 관련 태도는 실험 집단의 경우 '과학자의 평범성', '과학 수업의 즐거움', '과학에 대한 취미로서의 관심'의 범주에서 통계적으로 유의미한 증가가 있었다. 이러한 연구 결과로 개념스케치를 활용한 탐구 문제 해결 수업이 판구조론에 대한 개념 변화와 과학 관련 태도에 긍정적인 변화를 준다는 것을 확인하였다.

가상 야외 답사(VFT)는 전통적인 야외 답사의 매력적인 대안으로 간주되지만, 지구과학 교육과정에서 어떻게 가장 효과적으로 활용될 수 있는지는 아직 명확하지 않다. 이 연구에서는 플래시 파노라마 기반 VFT를 활용한 지구과학 수업이 고등학교 학생들의 공간 시각화 능력과 화산 개념 이해에 미치는 영향을 알아보았다. 플래시 파노라마 기반 VFT 활용의 효과를 알아보기 위해 수업 처치 사전 및 사후에 공간 시각화 능력 및 화산 개념 검사를 실시하였으며, 수업 처치 결과를 분석하기 위해 공변량 분석과 선형 회귀 분석을 수행하였다. 연구 결과는 다음과 같다. 첫째, 실험집단의 공간 시각화 능력 향상 정도가 통제 집단에 비해 통계적으로 유의미하게 더 높게 나타났다. 특히, 공간 시각화 능력의 세 가지 하부 범주 중 공간 조작 능력 향상이 가장 큰 것으로 나타났다. 둘째, 대부분의 범주에서 실험 집단의 화산 개념 이해 향상 정도가 통제 집단에 비해 더 높게 나타났으나, 1개 범주를 제외하고 통계적으로 유의미한 차이는 아니었다. 셋째, VFT 활용 후 실험 집단이 통제 집단에 비해 공간 시각화 능력과 화산 개념 이해 간의 상관관계가 현저하게 증가하였다.

본 연구에서는 통합교과적 접근이 필요한 지구과학 개념에 대한 예비 교사들의 이해를 알아보기 위하여 식 현상에 대한 예비 교사들의 정신 모형을 탐색하였다. 본 연구에는 30명의 중등 예비 지구과학 교사와 36명의 초등 예비교사들이 참여하였다. 정신 모형의 분석을 위해서 서로 다른 맥락의 질문지에 대한 예비 교사들의 응답 및 질문지를 토대로 한 심층 면담 과정에서 나타난 현상론적 초안과 전략적 국면을 분석하였다. 연구 결과, 식 현상에 대해 예비 교사들은 4개의 서로 다른 수준의 정신 모형을 가진 것으로 분석되었다: (1) 차폐 모형, (2) 공전궤도면 모형, (3) 혼성모형, 그리고 (4) 그림자 모형, 차폐 모형은 결함이 있는 모형이며, 공전궤도면 모형은 불완전한 모형, 그림자 모형은 과학적으로 옳은 모형이다. 혼성 모형은 두 개 이상의 정신 모형을 동시에 사용한다. 중등 예비 교사의 경우는 공전궤도면 모형이 40%로 가장 우세한 반면, 초등 예비 교사의 경우는 차폐 모형이 67%로 가장 많았다. 국면의 수준이 정신모형의 수준을 결정하며, 국면의 수준은 현상론적 초안에 의해 결정되는 것으로 분석되었다. 이 연구를 통해 정신 모형의 상황 의존성을 확인하였으며, 식 현상에 대한 낮은 수준의 정신 모형들이 개념적 모형으로 바뀌기 위해서는 광학과 기하학이 통합된 새로운 접근이 필요함을 알 수 있었다. 또한 정신 모형의 규명을 통한 예비 과학 교사의 주제 특정적 교과교육학 지식의 향상 가능성을 시사하였다.

본 연구에서는 개념도를 활용한 새로운 수업모형을 개발하고 이를 지구과학 I의 지각변동 단원에 적용하였다. 이를 통해 전통적 수업 방식에 비해 학생들의 학업성취도, 개념도 작성 능력, 개념도 수업에 대한 태도 변화에 어떤 효과가 나타나는지를 분석하였다. 자료는 경기도에 소재하는 한 남자고등학교에서 2학년 학생 128명을 선정하여 실험 처치 후 수집하였다. 그 결과 통계적으로 유의하지는 않았지만 새로운 수업모형은 전통적 수업방식에 비해 학생들의 학업성취도가 향상되었다. 그리고 새로운 수업모형은 전통적 수업방식에 비해 학생들의 개념도 작성 능력과 개념도에 대한 태도에서 유의미하고 긍정적인 차이를 보였다.

본 연구의 목적은 초등학교 화산 수업에서 학생들이 유의미 학습을 통해 성취도 향상을 이룰 수 있는 수업 전략의 한 방법으로 개념도 활용의 효과를 알아보는 것이다. 이를 위해 1개 초등학교 6학년 2개반 학생 80명의 학생들이 본 연구에 참가하였으며, 전통적인 수업방법으로 수업을 한 통제집단과 개념도를 수업에 활용한 실험집단으로 나누어 개념검사지를 통한 학생들의 화산 개념의 성취도 분석 및 개념도 수업 전략의 활동에 따른 정량적, 정성적 분석을 실시하였다. 본 연구의 결과는 다음과 같다. 첫째, 전통적인 수업을 받은 집단과 개념도를 수업에 이용한 집단 사이의 성취도 평가에 유의미한 차이가 있는 것으로 나타나 개념도를 활용한 수업이 효과적임을 보였다. 둘째, 수업 후 중 · 하위그룹간의 개념성취 수준에 있어서 통계적인 차이를 보이지 않았으나, 상 · 하, 상 · 중위 그룹은 통계적으로 유의미한 차이를 보였다. 즉, 개념도 수업이 상위그룹보다는 중 · 하위 그룹에게 보다 큰 효과가 있었다. 셋째, 개념도 수업이 진행됨에 따라 관계, 위계, 연관, 예의 범주에 있어서 교재 내용의 개념을 구조화하는데 학생들이 능숙해짐을 보였다.

이 연구는 서울 지역 소재 3개 초등학교 103명의 4학년 학생들을 대상으로 사회적 구성주의 교수학습모형을 적용한 후 학생들이 가지는 개념의 변화를 분석하였다. 특히, 사회적 구성주의 교수학습모형의 개념원도 활용 수업 전후 학생들의 개념 변화를 지필고사로 평가, 조사하였다. 103명을 대상으로 개념원도를 도입한 수업을 1개월 동안 실시한 전후 지필고사를 실시하였다. 연구결과에 따르면, 개념원도를 적용한 수업은 유의미하게 학생들의 개념을 신장시킨 것으로 나타났다. 결론적으로, 개념원도를 적용한 사회적 구성주의 교수-학습모형은 진단평가, 형성평가에 도입할 가치가있는 것으로 고찰되었다.

본 연구는 지구과학 ‘해양’ 단원에서 제시된 5가지 주제에 대하여 개념도를 작성한 후 이를 중학교 과학 수업에 적용하여 그 효과를 분석하는 것을 목적으로 한다. 본 연구에서 작성된 개념도를 활용한 수업을 실험집단인 고등학교 2학년 2개 학급을 대상으로 운영하고 전통적인 수업을 실시한 비교집단과 비교한 결과는 다음과 같다. 첫째, 개념도활용 수업과 전통적인 수업이 과학성취도에 미치는 효과를 검증한 결과, 개념도 활용 수업이 전통적인 과학수업에 비해 학생들의 과학성취도에 긍정적인 효과를 미치는 것으로 나타났다. 또한 학습능력 수준에 따라 두 가지 수업의 효과를 비교한 결과, 학습능력이 높은 학습자보다 학습능력이 중 · 하위 수준의 학생들에게 더 효과적인 것으로 밝혀졌으며 개념도에서 위계가 분명한 학습내용일수록 개념도 활용 수업이 더 효과적이었다. 둘째, 개념도 활용 수업과 전통적인 수업이 과학에 대한 태도에 미치는 효과를 검증한 결과, ‘과학적 탐구에 대한 태도’ 범주와 ‘과학적 태도의 적용’ 범주에서는 개념도 활용 수업이 전통적인 수업보다 더 효과적이었다. 반면에 ‘과학수업의 즐거움’ 범주에서는 개념도 활용 수업과 전통적 수업의 효과에 차이가 나타나지 않아 개념도 작성에 대한 학습자들의 심리적인 부담을 반영해주었다. 셋째, 개념도 활용 수업 집단에 대한 설문 조사 결과 개념도 수업에 대한 학습자들의 인식은 전체적으로 긍정적인 것으로 나타났다. 하위 영역 별로 살펴보면 개념도 활용 수업이 학습내용의 이해 증진면에서 유리한 것으로 평가하였으며 학생이 작성한 개념도를 통해 수업 내용에 대한 확인이 용이하기 때문 평가도구로 활용가치가 높은 것으로 인식하였다. 파지력면에서 개념도는 배운 내용을 확인하고, 기억하는데 유용한 것으로 인식하였으나 활동성면과 흥미면에서는 다른 영역점수 보다 낮게 나타났다.

이 연구는 6차 고등학교 공통과학 교과서의 내용 중 온실효과 개념에 대한 본문진술과 제시된 그림 및 도표들을 분석하고 오개념 유발과 관련하여 문제점을 지적하고 그 개선방안을 모색하였다. 과학교과서의 개념진술이 정확하지 않아 학습자들에게 오개념을 유발하거나 재강화 할 가능성이 있는 여러 진술문을 발견하였고 학생의 과학적 개념형성에 부족한 그림이나 도표들도 발견되었다. 이들은 온실효과의 주 역할 기체와 변화, 지구온난화, 에너지원, 실험, 물리적 과정, 온실기체와 관련된 것들이다. 이들 개념진술이나 그림, 도표를 대체할 개선방안들을 제시하였다.

The plate tectonics is the theory which can systematically interpret various kinds of changes of crusts on the earth surfaces. If the concepts of this theory is taken a triangular position and systematically played up at the curricula of the earth science in the high school, this theory may be able to become the most adequate subject for students to interest in the earth science. The aim of this study is the making out the expanded model of the unit of plate tectonics for the purpose of the more effective teaching-learning of the plate tectonics and the improvement of curricula on the plate tectonics in the high school.

At a turn of the third millennium the world storms and quickly changes. It became difficult to expect what expects us tomorrow. The most important are questions of recovery from the crisis and rescue of mankind from forthcoming global changes: warming of climate, water and food problems, social, economic and political conflicts that are shaking the world and other various cataclysms, accidents, negative processes. It puts before mankind the problem which never solved by our civilization. All this is caused by ignoring of objective economic laws, laws of wildlife and also by violation of cyclic development management’s laws. In article the concept of strategy of mankind’s survival in XXI and next centuries, the principles of creation of planetary house of universal civilization for post-industrial world based on spirituality scientific and technological revolutions, ecology, space exploration, economy and world safety are considered. Introduction of uniform universal measurement of currency for the whole world in the form of "power" is offered. Important aspect of a research is theoretical postulate on integrated innovative society. The author puts forward a new paradigm of government on a basis of 5 spirals. The basic model of forced development of small and medium business, including 9 projects, is developed.

The next generation small satellite-1 (NEXTSat-1) program has been kicked off in 2012, and it will be launched in 2016 for the science missions and the verification of space core technologies. The payloads for these science missions are the Instrument for the Study of Space Storms (ISSS) and NIR Imaging Spectrometer for Star formation history (NISS). The ISSS and the NISS have been developed by Korea Advanced Institute of Science and Technology (KAIST) and Korea Astronomy and Space science Institute (KASI) respectively. The ISSS detects plasma densities and particle fluxes of 10 MeV energy range near the Earth and the NISS uses spectrometer. In order to verify the spacecraft core technologies in the space, the total of 7 space core technologies (SCT) will be applied to the NEXTSat-1 for space verification and those are under development. Thus, the operation modes for the ISSS and the NISS for space science missions and 7 SCTs for technology missions are analyzed for the required operation time during the NEXTSat-1’s mission life time of 2 years. In this paper, the operational concept of the NEXTSat-1’s science missions as well as the verification of space core technologies are presented considering constraints of volume, mass, and power after launch.

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.