본 연구에서는 한국청소년패널조사(Korea Youth Panel Survey) 1차년도(2003년)-4차년(2006년)도의 방대한 종단적 자료를 활용하여 학업성취 영향을 주는 다양한 변인들을 투입하여 한국청소년들의 수학 과학 학업성취도의 종단적 변화의 패턴을 탐색하고, 수학 과학 학업성취도 초기 형성과 변화에 영향을 주는 요인들을 분석하고자 한다. 이를 통해 영재성 판별의 주요한 측면을 담당하고 있는 수학 과학 학업성취도의 개선을 위한 기초자료를 제공하고자 하였다. 연구결과를 통해 수학 과학 학업성취도 변화 패턴은 이차곡선적인 패턴을 보여주고 있었으며, 수학은 감소하는 성장모형을, 과학은 증가하는 성장모형으로 확인되었다. 또한 수학 과학 학업성취에 영향을 주는 요인을 분석함으로써 수학 과학 학업성취 초기치와 변화율 그리고 이차곡선요인에 부모관계, 교사관계, 자아관, 월평균소득, 진학계열이 주요하게 영향력 주고 있다. 그러나 아버지 직업의 경우 통계적으로 무의미하였다. 이를 통해 영재성 판별의 주요한 측면을 담당하고 있는 수학 과학 학업성취도의 개선을 위해서는 부모관계, 교사관계의 건강한 개선과 학생들의 올바른 자아관 확립 그리고 소외계층을 향한 우리 사회의 다양한 정책 및 학교 내 프로그램들이 다양한 수준에서 개발될 필요가 있음을 시사하고 있다.

본 연구는 고등학생의 날씨 변화 학습에서 개념스케치 활용이 개념 이해도와 과학 태도에 미치는 영향을 알아보는 것이다. 날씨의 변화를 효과적으로 학습할 수 있도록 개념스케치-학습할 개념의 특징, 원리, 절차, 관계 등을 설명한 글이 적혀있는 그림-를 활용한 수업을 적용하고 개념 이해도와 과학과 관련된 태도에 미치는 영향을 분석하였다. 개념스케치를 활용한 수업은 교과서 위주의 강의식 수업에 비해 날씨의 변화에 대한 개념 이해도를 향상시키는데 효과적이었다. 또한 과학과 관련된 학생들의 태도 변화에 있어서도 실험집단이 비교집단보다 통계적으로 유의미한 향상을 보였다. 개념스케치 활용 수업에 대한 학생들의 인식 조사에서는 많은 학생들이 개념스케치 활용 수업이 흥미로웠으며 수업집중력이 향상되고 복습의 기회가 생겨 학습에 도움이 되었다고 생각하였다.

이 연구의 목적은 과학 교수 학습 방법에 관한 국내 연구 동향을 분석하기 위한 것이다. 국내 학회의 학술지 6종에 게재된 논문들을 연도 방법 대상 주제에 따라 분석했다. 분석대상은 과학교육 분야 문헌들에서 공통적으로 제시하고 있는 방법들을 추출되었다. 분석 결과 과학 교수 학습 방법에 관한 연구들은 2000년 이후 지속적인 증가세를 보였다. 교수 학습 방법 중 실험, 협동학습, 토의가 많이 연구되었다. 이 세 가지 방법에 관한 연구들에서 가장 많이 채택하고 있는 연구방법은 실험연구로 나타났다. 다음으로는 내용분석, 조사연구, 사례연구 등의 순으로 나타났다. 세 가지 방법에 관한 실험연구는 중학생을 대상으로 한 것이 가장 많았다. 특히 실험연구를 통해 과학 성취도, 태도, 탐구능력, 자기효능감과 관련한 과학 교수 학습방법의 효과를 알아보는 것으로 나타났다. 이 연구의 결과를 근거로 볼 때 향후 과학 교수 학습 방법에 관한 연구는 다양한 방법들에 대한 적용 개발 연구 등이 이루어져야 할 것이다. 또한 질적 연구방법을 통해 교수 학습 방법이 실제 교육현장에 적용되는 맥락을 분석하도록 연구 방향이 확대될 필요가 있다고 생각된다. 그리고 다양한 학습자 집단을 대상으로 한 연구를 통해 교수 학습 방법의 효과를 종단적 횡단적으로 접근하려는 시도가 필요할 것이다.

본 연구는 예비 과학 교사들이 보유한 선호 기피하는 과학 교사에 대한 이미지를 알아보는데 목적이 있다. 대구시 소재 경북대학교에 재학 중인 예비 교사 316명을 대상으로 중 고등학교에서 경험한 가장 기억에 남는 선호 기피하는 과학 교사에 대한 이미지에 대해 자유로운 형식으로 서술하도록 하였다. 그 결과 과학 수업 상황, 과학 교사의 이미지의 2가지 영역으로 범주화할 수 있었으며 각각은 다시 세부 영역으로 나누어졌다. 먼저, 과학 수업 상황에서 선호하는 수업 형태는 실험, 관찰, 체험, 관측이었으며 기피하는 것은 문답법이었다. 수업자료로는 프린트, 학습지, 보고서 등의 인쇄 매체를 선호하며 판서자료(칠판)를 기피하는 것으로 드러났다. 그리고 교과지도 방법으로는 이론, 개념 중심으로 지도하는 것을 선호하며 일방적인 암기나 문제 풀이는 기피하였다. 교과 내용 설명방식으로는 상세하게 체계적으로 설명하는 것을 선호하는 반면 설명 부족, 학생을 이해시키지 못하는 방식을 기피하였다. 또한 화기애애, 자유롭게 공부할 수 있는 수업 분위기가 되기를 바라는 예비 과학 교사들이 많았고 딱딱, 지루, 조용한 학습 분위기를 기피하는 경향을 보였다. 둘째, 과학 교사의 이미지에서는 교사의 자질로 인격과 의견을 존중할 줄 아는 자상하고 배려심 깊은 선생님을 선호하고 있었고 반대로 학생에게 신경 쓰지 않고 학생을 인격적으로 무시하는 선생님을 가장 싫어하였다. 교사의 특성 면에서는 맑고 씩씩한 목소리와 밝은 표정, 온화한 표정을 선호하고 튀는 외모와 딱딱한 스타일을 싫어하였다. 이 연구결과에 기초하여 교사의 이미지에 대한 연구가 실증적으로 이루어질 필요가 있으며 선호하거나 기피하는 교사의 이미지는 교육 행정가, 학생, 학부모, 교사 등에 따라 달라질 수 있으므로 이들의 의견을 종합하여 비교하는 연구가 이루어져야 한다.

본 연구는 금성의 위상변화 모형 장치를 개발하여 수업에 적용, 금성의 위상변화에 관련된 학생들의 천동설에 대한 개념변화를 알아보았다. 중학교 3학년을 대상으로 금성의 위상변화 개념수준의 변화를 알아보기 위하여'태양계' 단원의 개념 검사지와 면담 평가지를 개발하여 사전 사후 검사를 통해 검증하였다. 학생들의 천문학적 선개념은 천동설과 관련된 개념이 많았고, 특히 태양계 운동에 대한 과학적인 이해가 부족하였다. 금성의 위상변화 모형을 활용한 수업 후에는 학생들의 개념 수준이 유의미한 수준(p<.05)으로 향상되어 본 연구에서 개발한 모형을 활용한 교수-학습이 천동설에서 지동설로의 개념 변화에 효과적임을 보여준다.

본 연구의 목적은 달이 한 쪽 면만 보이는 현상에 대해 초등과학 영재학생들이 갖고 있는 선개념을 확인하여 유형별로 분류하고, 개발한 수업 모듈을 적용해 봄으로써 지구와 달의 운동 개념이 어떻게 변화되어 가는지 확인해 보기 위함이다. 이를 위해 J대학교 초등과학영재 15명의 학생들을 대상으로 질문지법과 면담법, 역할극을 활용하여 선개념을 조사한 후 지구과학교육 전문가와 2명의 박사과정 대학원생과 함께 분석하였다. 또한 수업 모듈을 개발하여 사전 모의수업을 통해 보완한 후, 동영상 촬영을 하면서 실제 수업을 녹화하였다. 녹화한 동영상을 토대로 프로토콜을 분석하였으며, 다음과 같은 연구결과가 나왔다. 첫째, 달이 한 쪽 면만 보이는 현상에 대한 초등과학 영재학생들의 선개념은 달이 한 쪽 면만 보이는 이유에 대해 달이 지구주위를 돌기 때문이라는 막연한 개념의 '가' 유형, 달이 지구주위를 한 쪽 면만 쳐다보기 때문이라는 현상적 개념의 '나' 유형, 달의 자전과 공전주기가 같기 때문이라는 암기 개념의 '다' 유형으로 크게 3가지로 분류되었다. 둘째, 달이 한 쪽 면만 보이는 현상에 대해 역할극으로 표현했을 때 나타난 선개념은 달의 회전 방향에 대해 잘못된 개념을 갖고 있는 A 유형, 달의 자전과 공전이 동시에 나타나도록 표현하지 못한 잘못된 개념을 갖고 있는 B 유형, 지구의 움직임을 정확하게 표현하지 못한 C 유형으로 크게 3가지로 분류되었다. 여기에 좀 더 세분화시키면 A 유형은 달의 자전과 공전의 방향을 제대로 이해하지 못한 채 움직임을 표현한 A-1 유형과 달의 움직임 자체를 역할극으로 표현하지 못한 A-2 유형으로, C 유형은 지구가 움직이되 달만 쳐다보고 움직이는 C-1 유형과 지구와 달이 정량적으로 움직이지 않게 표현한 C-2 유형으로 분류되었다. 셋째, 선개념을 수정하기 위해 본 연구자가 개발한 수업 모듈을 통해 A 유형의 경우는 1단계(달만 공전)과 2단계(달만 자전)의 수업단계에서, B 유형의 경우는 3단계(달의 자전과 공전)의 수업단계에서, C-1 유형의 경우는 4단계(달의 자전과 공전 주기 관련 표현하기)와 5단계(지구의 자전을 고려한 달의 움직임 생각하기)에서, C-2 유형의 경우는 6단계(지구와 달의 움직임과의 관계 조작하기) 수업을 통해 긍정적인 개념 변화가 가능했다. 본 연구는 지구와 달의 운동 개념 변화를 위해서는 역할극과 함께 탐구자료 제작 및 단계별 탐구활동을 동시에 실시하면 보다 효과적인 개념 변화가 이루어질 수 있음을 시사한다.

이 연구의 목적은 7학년 과학 교과서의 빛 단원에 사용된 화살표의 유형을 분석하고, 화살표의 의미에 대한 중학생들의 개념을 알아보는 데 있다. 중학교 과학교과서 9종의 빛 단원에 사용된 화살표의 유형을 분류하고, 이를 바탕으로 검사도구를 개발하였다. 7학년 학생의 과학 성적에 따라 상, 중, 하 각 2명씩을 대상으로 하여 화살표의 개념을 어떻게 인식하고 있는지 면담법으로 조사하였다. 중학교 과학교과서의 빛 단원에 사용된 화살표의 유형은 물체에서 나온 빛이 눈에 도달하는 과정에 따라 4가지로 나눌 수 있었다. 화살표의 점선과 실선에 대한 개념 이해는 과학성적에 따라 서로 다르게 나타나는 경향을 보였다. 빛이 평면 거울면에 반사하거나 공기와 물의 경계면에서 굴절하여 우리 눈에 들어오는 빛의 경로를 표현할 때, 물체에서 나온 화살표의 실선과 물체가 위치하고 있다고 인식하는 화살표의 점선의 의미를 명확히 제시하여 가르치는 것이 필요하다.

본 연구에서는 유 초 중등 및 일반인을 대상으로 개발된 환경교육 교수 학습 자료의 유형과 내용을 분석하고, 또한 학교 급간별로 어떠한 특징이 있는지 분석하였다. 전반적으로 웹기반 멀티미디어 학습자료가 포함하고 있는 환경교육 내용 영역은 자연 환경 304건(22.1%), 환경 오염 250건(16.5%), 환경보전대책 187건(12.4%)으로 이들 영역에 치중되어 있었다. 교수 학습 자료 유형은 수업지도안(934건, 61.8%), 다큐멘터리(156건, 10.3%), 정보문자(128건, 8.5%) 등이 가장 높은 비중을 차지하고 있었다. 학교급간별 멀티미디어 교수-학습 자료를 분석한 결과 초등학교(796건, 35.3%)와 중학교(588건, 26.1%)에 치중되어 있는 것으로 나타났으며 일반인을 대상으로 하거나 고등학생을 대상으로 한 학습 자료는 부족한 것으로 나타났다. 세계적으로 환경교육의 내용이 전통적인 환경 오염 문제 중심에서 벗어나 지속가능 교육(ESSD)을 특히 강조하며, 그 외에 생태계, 인간과 자연과의 관계, 건전한 소비 등으로 확대되는 추세를 감안하여 시대적 요구를 반영한 다양하고 균형 있는 교육 자료가 개발될 필요가 있다.

이 연구의 목적은 고등학생들을 대상으로 흙에 대한 흥미도와 이해도 및 그 특징을 알아보기 위한 것이다. 연구대상은 대구지역 고등학생(교) 남학생 72명과 여학생 82명이었다. 설문지는 학생들의 흥미도 8문항과 이해도 10문항이 개발 되었다. 흙 개념에 대한 학생들의 흥미도는 남학생의 경우 5점 중 3.2점(64.9%)이고 여학생의 경우 5점 중 3.2점(64.6%)을 보이고 있다. 한편 학생들의 이해도는 평균 47.4%이며, 남학생과 여학생의 이해도는 각각 48.2%와 46.6%로 남학생이 여학생보다 이해도가 조금 높게 나타났다. 그리고 학생들은 흙 개념을 가시적 측면에서 이해하고 있으며 지질학적 관점이라기보다 생물학적 관점으로 접근하고 있다. 학생들은 흙에 대한 개념을 지질학적 관점에서 광물 및 암석 개념과 관련지어 생각하지 못했다. 흙 개념에 대한 흥미도와 이해도의 상관계수는 r=.170(p<.05)로서 매우 약하게 나타났다.

본 연구의 목적은 탐구 과제에 대한 사전지식이 초등 과학 영재의 관찰방법과 의문에 미치는 영향을 알아보기 위한 것이다. 이를 위해 '거미와 거미줄' 이라는 과제를 해결하는 과정에서의 학생들의 관찰방법과 의문이 사전지식에 의해 어떻게 영향을 받는지 연구하였다. 사전지식이 상대적으로 높은 집단의 학생들은 사전지식이 낮은 집단에 비해서 관찰의 방법과 양이 높게 나타났다. 그러나 사전지식이 양이 높은 집단이나 낮은 집단 모두 관찰 방법에서는 오감을 이용한 단순 관찰을 주로 하였다. 이는 사전지식의 양이 관찰의 양에는 영향을 미치나 관찰 방법에는 영향을 주지 못하는 것으로 볼 수 있다. 사전지식이 높은 집단에서는 보다 높은 수준의 관찰이 나타났다. 이는 관찰의 수준이 높아지기 위해서는 사전에 충분한 교육이 필요함을 의미한다. 따라서 교사들이 관찰을 이용한 수업을 수행할 경우에 사전에 관련된 지식에 대하여 충분한 수업이 이루어져야 보다 효율적인 관찰이 일어난다고 볼 수 있다.

이 연구의 목적은 문제 해결과정에서 과학 영재아와 일반아의 뇌파 활성 분석을 통해 그 특징을 조사하는 것이다. 이 연구의 대상자는 지역교육청 소속의 영재 교육원에 재학 중인 초등학생으로 6명과 같은 지역의 일반 아동 6명으로 전체 12명으로 대상으로 분석하였다. 뇌파 측정용 과제는 하노이 탑(Hanio tower)으로 문제 해결 과정을 연구하는 효과적인 과제이다. 뇌파 측정 장비는 EEG System 으로 호주에서 개발한 장비를 이용하였다. 자료의 분석은 잡파(noise)를 최소화 하였고, 뇌파의 측정 위치는 10-20 System 전극배치를 사용하였다. 뇌파의 분석 방법으로는 독립 성분 분석(Independent Component Analysis)과 상대 파워분석(Relative power analysis)을 사용하였다. 연구의 결과 영재아들은 눈뜨고 안정 상태에서도 일반아에 비해 안정도가 뛰어나 학습의 준비도가 높다는 것을 알 수 있다. 이는 문제 해결을 하기 위한 준비의 정도가 높아 학습의 효과가 뛰어난 결과로 나타는 것을 볼 수 있다. 또한 과제를 수행하는 과정에서도 영재아의 두뇌 활성화의 정도가 높아 전두엽과 후두엽 부위에서 유의미하게 높은 알파파가 형성됨을 알 수 있었다. 따라서 영재아의 뇌를 활성화 정도가 높은 과제를 개발하면 보다 높은 교육의 효과를 기대할 수 있을 것이다. 이 연구의 결과는 과학 영재 판별과 평가의 타당도를 높이며, 과학영재의 특성과 과학의 본질에 근거한 판별방법의 기초 자료로 활용 가능하다.

본 연구는 중등 과학교사의 수업 실행 전문성의 발달과 학습 틀을 개발하고 적용하는데 그 목적이 있다. 우필희의 틀(2010)을 수정, 보완하여 중등 과학교사의 수업실행 전문성의 발달과 학습 틀을 개발하였다. 과학수업 전문성 6개 요소, 36개 관점에 대한 발달과 학습 수준은 다섯 수준의 준거로 구성되어 있으며. 발달 틀의 내용타당도는 96.4%, 신뢰도는 .96이다. 학습 틀의 내용타당도는 96.0%, 신뢰도는 .95이었다. 중등 과학교사 203명의 수업 실행 전문성의 발달 수준과 학습 수준은 2.21과 2.95이었으며, 대부분의 교사는 전문성의 발달수준과 학습 수준 모두 4 수준 미만의 낮은 상태에 있었다. 발달 수준은 교사의 성별, 경력, 학교, 전공과목, 학력에 따라 모두 유의미한 차이가 있었지만, 학습 수준은 경력을 제외하고 모두 유의미한 차이가 있었다. 발달 수준과 학습 수준은 상관관계가 있었다. 이상과 같이 개발된 틀은 중등 과학교사 개인이나 학교 단위에서 교사의 수업 실행 전문성의 발달 수준과 학습 수준을 파악하고 그 수준을 향상시키기 위한 방법의 결정이나 계획의 수립 및 그 개선을 평가하는데 활용될 수 있을 것으로 사료된다.

교과 교육의 핵심은 교과의 교육 목표에 맞게 교육 내용을 선정하고 조직하는 것이다. 본 연구의 목적은 미래 사회의 변화에 대비하여 과학교육 내용의 개선 방안을 마련하는 것이다. 본 연구에서는 과학교육 내용 개선을 위한 방안을 찾고자 했다. 우선 과학교육 내용 개선에 관하여 그동안의 선행 연구 분석과 앞서의 교육 내용 변화 분석을 통해 나타난 교육 내용과 관련된 주요 쟁점을 도출하였다. 교과 교육 내용의 본질, 배경, 선정, 구조화 측면에 입각하여 과학교육에서 내용의 본질, 교육과정 변화의 사회문화적 배경, 교육과정 내용 선정 절차의 합리성, 교과별 핵심 내용의 선정, 학년 간 개념의 수준과 위계성, 교육 내용의 국제 비교, 교육 내용의 현대화, 내용의 재구조화 방안을 교육 내용 개선을 쟁점으로 보았다. 추출된 쟁점의 의미를 보다 구체화하여 각 쟁점별로 구체적인 문제점이 무엇이고 어떠한 개선 방안이 있는지 찾기 위해 전문가 집단을 구성하여 의견을 수렴하고 분석하였다. 전문가 집단은 전공과 학교급을 고려하여 19명을 선정하였으며, 각 쟁점별 동의 정도와 문제점 및 개선 방안을 구체적으로 조사하였다. 구체적인 개선방안은 과학교육 내용의 본질의 대한 의견을 수렴 및 합의, 영역별 핵심내용을 선정, 교육 내용 간 통합과 연계 구조도를 개발, 과학 탐구의 목표를 학년별로 명시적 제시, 통합 교과를 지향 및 교과서 구성의 다양화 등이다.

이 연구의 목적은 본 연구는 영재선발도구로서 지필 검사 문항의 적합성에 대한 검토를 위해 초등과학영재교육원의 학생 선발에 지난 3년간 사용된 지필 검사 문항들을 대상으로 문항 분석을 하여, 영재교육 대상자 선발 방법에 대한 새로운 전형방식에 주는 교훈을 얻기 위하여 실시하였다. 문항 분석 결과, 평균 문항 난이도와 변별도는 대체로 양호한 편이었으며, 교과 및 내용별로도 큰 차이가 없는 것으로 분석되었다. 서술형 문항이 객관형 문항에 비해 어렵게 출제되었으며, 변별력이 높았던 것으로 분석되었다. 특정 문항들과 총점과의 상관관계에서 객관형 문항의 경우는 물질 문항과, 자료변환 및 자료해석 문항에서 가장 높은 상관이 나타났으며, 서술형 문항의 창의성 문항이 총점과의 상관이 가장 높은 것으로 분석되었다. 선발 시험에 응시한 학생들의 성별의 따른 차이를 t 검증으로 분석한 결과, 자료변환 및 자료해석과 창의성에서 남학생의 평균이 유의미하게 높은 것으로 나타났다.

이 연구의 목적은 중학교 과학 생물영역의 총괄 평가 문항의 평가 목표를 블룸의 신 교육목표분류체계에 따라 분류하여 평가 목표의 특성을 파악하는 것이다. 대구지역 중학교 25개교로부터 총 1,711개의 총괄 평가 문항을 수집하여 블룸의 신 교육목표분류체계에 따라 각 문항의 평가 목표를 분석하였다. 총괄 평가 문항을 지식과정 차원의 목표분류틀로 분석한 결과, 사실적 지식에 대한 평가를 목표로 하는 문항이 대부분(67.6%)을 차지하였다. 인지과정 차원에서 표본 문항의 평가 목표는 기억하는가를 평가하는 것이 가장 우세하였다(76.1%). 문항의 주된 평가 목표들이 블룸의 신교육목표 분류체계 중 특정 영역에 치우쳐 있었고, 동일한 분류체계로 수업 목표를 분류했던 이전의 연구 결과와 비교했을 때, 수업목표와 평가 목표의 분포에 차이가 있었다. 학년별 문항의 평가 목표 수준을 분석한 결과, 학년이 올라감에 따라 변하는 인지 수준을 고려하여, 평가 목표를 선정하여야 함에도 불구하고 문항의 평가 목표에서 학년별 차이는 발견할 수 없었다.

이 논문에서는 Hanna와 Jahnke의 수학적 증명에서의 물리적 논증의 사용에 대한 주장에 동의하면서, 그들의 논문에서 취급된 무게중심의 개념을 이용한 물리적 논증을 통해 삼각형의 무게중심에 대한 증명의 예를 분석하고 보다 현실적인 모델을 제시하였다. 전통적인 수학적 논증과 비교하여 물리적 논증에 있어서 물리적 개념과 모델의 역할을 명백히 드러내고, 또한 물리적 논증을 교실에서 학생들에게 제시하고 활용해야 할 필요성에 대하여 논하였다.