시각자료는 과학교과서의 주된 구성 요소이며, 학습자에게 과학적 개념을 효과적으로 이해시키는 매개체가 된다. 본 연구에서는 제7차 교육과정에 따른 중학교 과학 교과서 지구과학 분야에 사용된 시각자료의 유형과 기능 및 구조를 분석하였다. 시각자료 유형에서는 사진과 삽화의 비율이 그래프와 표에 비해 매우 높게 나타났다. 시각자료의 기능에서는 예시적 기능과 보충적 기능의 비율이 높게 나타난 반면, 장식적 기능, 설명적 기능, 탐구적 기능의 비율은 낮게 나타났다. 시각자료의 구조에서는 단독의 비율이 다중에 비해 압도적으로 높았다. 또한 다중 구조에서 짝은 주로 대비에, 연속은 주로 순서를 표상하는데 사용되고 있었다. 시각자료의 유형, 기능, 구조 모두 교과서에 따라 유의미한 차이가 있었다. 이러한 연구 결과를 토대로 학교 과학에서 시각자료의 교육학적 의의에 대한 보다 나은 이해를 위해 지구과학 분야에서 시각자료의 기능과 구조에 대한 기호학적 연구를 제안하였다.

사진과 삽화는 현행 과학 교과서에서 핵심적인 시각적 표상 요소이다. 본 연구에서는 6차와 7차 교육과정에 따른 고등학교 지구과학 교과서에 사용된 사진과 삽화의 기능 및 구조를 비교 분석하였다. 기능 분석 결과, 6차와 7차 모두 예시적 기능이 차지하는 비율이 압도적으로 높았으며, 보충적 기능의 비율이 가장 낮았다. 7차의 경우 사진과 삽화의 기능들이 6차에 비해 다양해졌는데, 이것은 지구과학 II 보다는 I에서 보다 두드러지게 나타났다. 특히, 6차에서는 극히 미미하게 나타났던 보충적 기능과 설명적 기능이 7차에서는 증가하였으며, 장식적 기능 또한 전반적으로 증가한 것으로 분석되었다. 구조 분석 결과, 6차에 비해 7차에서 참조가 현저하게 감소하여 본문과의 연계성 면에서 오히려 퇴보한 것으로 분석되었다. 단독 사진이나 삽화에 비해 다중 구성의 비율이 증가한 것으로 나타났으나, 짝이나 연속 구성에서는 발전된 점이 나타나지 않았다. 앞으로의 과학 교과서 개발에서 사진과 삽화의 기능에서 탐구적 기능을, 구조에서 보완적 구성을 추가할 것과 사진과 삽화를 포함한 시각적 표상의 기능과 구조 측면을 과학 교과서 검정 준거로 활용할 것을 논의하였다.

본 연구의 목적은 제7차 교육과정 지구과학 내용의 적정성을 평가하는 것이다. 이를 위해 교육과정 분석(우리나라, 미국 캘리포리아주, 영국, 일본), 우리나라와 일본 교과서의 지구과학 내용 분석과 초 중등학생, 교사, 교수, 교과서 저자에 대한 광범위한 설문조사를 실시하였다 제7차 교육과정의 지구과학 내용은 과학과 4개 영역의 균등 분배, 단원의 세분화로 인한 내용구성과 연계성 부족, 그리고 나선형 교육과정의 과도한 적용, 지나친 탐구활동 중심의 교과서 내용구성으로 인한 학습량 증가와 체계적 개념 지도의 어려움 등으로 인해 적정하게 구성되어 있지 않다고 평가할 수 있다. 이를 해결하고 지구과학 영역 내용 적정성을 확보하기 위한 방안으로는 첫째, 내용 구성 및 연계 측면에서 볼 때, 각 학년에서 다루게 되는 내용을 과학 4개 영역으로 균등하게 분배하지 말고, 단원의 크기를 다양화해야 한다. 둘째, 학습량 측면에서는 나선형 교육과정의 구성 방식을 탈피하여 학년 수준에 맞는 내용은 해당 학년에서 종료되도록 하여 학년간에 중복이 되지 않도록 해야 하고, 필수 탐구활동의 수를 줄이고 질을 높여야 한다. 셋째, 내용의 수준과 흥미 측면에서, 학생들의 지구과학에 대한 흥미를 제고할 수 있도록 자연재해, 안전, 우주 관련 분야, 자원 등을 강조해야 한다. 아울러 교육 내용 적정성의 평가 준거 중의 하나가 실현 가능성임을 고려할 때, 교육과정이 추구하는 목표가 학교 현장에서 실현될 수 있도록 주변 여건에 대한 지원이 선행되어야 할 것이다.

제7차 교육과정의 초등학교 ‘과학’ ‘실험관찰’ 교과서와 서로 다른 출판사의 중·고등학교 과학과 지구과학 I, II교과서, 각각 4권씩을 대상으로 교과서에 수록된 화석사진을 분석하여 화석의 종류, 산출지역과 척도의 표기에 대한 분석결과 다음과 같은 결론을 얻었다. 초등학교의 ‘과학’, ‘실험관찰’ 교과서에 수록된 화석사진의 종류는 32개였으며, 중학교 과학교과서 4권에는 50개, 그리고 고등학교 8권의 교과서에서는 109개였다. 그러나 화석사진에서 표현되는 과학적 정보는 부족하였다. 초등학교의 과학교과서와 실험관찰에서는 수록된 화석사진의 68%에 산출지가 표기되어 있었으며, 척도가 표기된 화석사진은 전체의 6%였다. 중학교와 고등학교 교과서의 경우, 전체 화석의 40%와 16%에 산출지가 표시되어 있으며, 척도는 14%와 18%만이 표기되어 있었다. 보다 효과적인 과학교육의 목표를 달성하기 위해 과학교과서에 수록된 화석사진에 산출지와 척도를 표기할 필요가 있다.