이 연구는 우리나라의 학생들이 과학을 어려워하고, 과학에 흥미가 없으며, PISA 평가에서도 과학적 소양이 하락하고 있는 현실을 개선하고자 과학교과를 중심으로 한 STEAM 활동이 초등학생들의 과학탐구능력 및 과학에 대한 태도에 미치는 영향을 조사하였다. 이를 위하여 경기도 소재 초등학교 6학년 실험집단 31명(남자 15, 여자 16), 비교집단 31명(남자 17, 여자 14)의 두 집단을 선정하고, 창의적 설계, 감성적 체험, 내용 통합을 고려하여 STEAM 프로그램을 개발하였다. 또한, 사전-사후 실험설계를 통하여 과학탐구능력(TSPS 검사지)과 과학에 대한 태도(과학과 관련된 정의적 영역 평가지)를 검사하였다. 과학탐구능력의 경우 사전검사에서 실험집단이 16.77, 비교집단이 17.81로 비교집단의 평균 점수가 높았으나, 사후검사에서 실험집단이 20.48, 비교집단이 18.00으로 실험집단의 점수가 더 높았으며, 유의미한 수준에서 실험집단의 과학탐구능력이 향상되었음을 알 수 있었다(p<.05). 과학에 대한 태도의 경우 사전검사에서 실험집단이 3.13, 비교집단이 3.43 이었으나, 사후검사에서 실험집단이 3.50, 비교집단이 3.33으로 실험집단의 점수가 더 높았으며, 유의미한 수준에서 실험집단의 과학에 대한 태도가 향상되었음을 알 수 있었다(p<.001). 또한, STEAM 활동에 대한 학생들의 인식 조사를 통하여 STEAM 프로그램을 적용한 실험집단의 학생들이 STEAM을 긍정적으로 인식하고 있다는 설문 결과를 얻을 수 있었다. 결론적으로, STEAM 활동이 초등학교 학생들의 과학탐구능력 향상 및 과학에 대한 태도 개선에 효과가 있고, 학생들은 STEAM 활동을 긍정적으로 인식하고 있다고 할 수 있다.

이 연구의 목적은 초등학교 4학년 학생들이 정규 수업을 받기 전 지진에 대한 선개념을 조사함으로써 교사들의 교수 학습 전략에 도움을 주고자 함에 있다. 이 연구를 위해 경기도 성남시에 거주하는 초등학교 4학년 학생 31명에게 지진에 대한 개념을 면담을 통해 조사하였다. 본 연구의 결과는 다음과 같다. 초등학교 4학년 학생들은 지진의 정의에 관해서는 64.9%의 학생이 과학적 개념을 가지고 있었다. 지진이 발생할 때 땅 위에서 일어나는 현상에 관한 응답결과는 59.2%의 학생이 땅이 흔들리거나 갈라지거나, 건물이 흔들리거나 무너지는 것으로 응답하였으며, 지진이 일어날 때의 대처법에 관해서는 대부분의 학생들이 대처법을 2가지 이상씩 응답하였다. 그러나 이에 비해 지진 발생의 원인에 관한 질문에는 '모르겠다'라는 응답이 35.3%가 나왔고, 1명의 학생을 제외하고 과학적인 개념을 응답한 학생이 없었다. 지진이 발생할 때, 땅 아래에서 일어나는 일에 관한 질문에 26.3%의 학생이 '모르겠다'라고 응답을 했다. 지진이 자주 일어나는 지역에 관해서는 섬이라고 응답한 학생이 22.2%로 나타났고, '모르겠다'라고 응답한 학생이 16.7% 로 나타났다. 그 이유에 관해서는 '모르겠다'라는 응답이 39.9%로 가장 많았고, 과학적인 개념을 응답한 학생은 없었다. 결과적으로, 초등학교 4학년 학생들은 지진의 정의에 관해서는 과학적 개념을 가지고 있으며, 지진이 일어날 때의 지표면에서 일어나는 현상, 대처법에 관해서는 학교교육 이전에 외부환경과의 상호작용으로 그와 관련된 많은 경험을 가지고 있는 것으로 보인다. 그러나 지진이 발생하는 원인, 지진이 일어날 때 땅 아래에서 일어나는 현상, 지진이 자주 일어나는 지역과 그 원인에 관해서는 외부환경과의 상호작용이 비교적 적은 것으로 보여진다. 이 연구를 바탕으로 앞으로 학습자의 선개념을 탐구하고 이를 토대로 교육과정을 재구성하는 연구가 계속해서 진행되어야 할 것이다. 또한 교육과정 개발과정에서 학습자의 사고 체계를 어떻게 반영할 수 있는지에 관한 연구도 아울러 이루어져야 할 것이다.

본 연구의 목적은 2009 개정 교육과정에 따라 집중이수제로 운영된 생명과학교과에 대한 인문사회과정 학생들의 학습만족도와 인식을 조사하여 교과목표 달성의 기초 자료로 삼고, 교과 운영에 반영함으로써 인문사회과정 고등학생들이 생명과학 기초소양과 과학적 소양을 갖춘 합리적 민주시민으로 성장하는데 기여하는 것이다. 이를 위해 부산 경남 소재 일반계 고등학교 2학년 인문사회과정 학생 303명을 대상으로 검사를 시행하였다. 연구결과, 학생들은 집중이수제를 통한 생명과학교과에 대한 학습만족도가 낮으며, 현재 수업시수가 많다고 인식하고 있었다. 또한 빠른 진도와 시험의 분량에 대한 큰 부담을 갖고 있었다. 또한 인문사회과정 학생들의 생명과학에 대한 인식은 '약한 긍정'으로 진로 차원에서는 부정적이었으나 교육 차원에서는 비교적 긍정적으로 인식하고 있었다. 본 연구의 제언은 다음과 같다. 첫째, 집중이수제의 시행을 전면 재검토하거나 전체적인 보완을 고려할 필요가 있다. 둘째, 인문사회과정 학생들을 위한 생명과학교과의 다양한 교수 방법 및 맞춤형 교과서 개발이 필요하다. 셋째, 자연이공과정 학생들을 대상으로 동일한 연구를 시행하여 결과를 비교 분석해 볼 필요가 있다.

성취평가제 도입에 따라 교사들이 이에 부합하는 평가 문항을 제작하는 능력의 중요성이 강조되고 있다. 본 연구는 예비 물리 교사들의 학생평가 전문성 신장을 위한 기초 자료를 제공하기 위해 예비 물리 교사들이 제작한 형성 평가 문항을 살펴보았다. 물리교육학과 2학년에 재학 중인 17명의 예비교사들이 이 연구에 참여하였다. 이 연구를 위해 우리는 예비교사들에게 형성 평가도구로써 선다형 물리 개념 문항을 제작하게 하고 예비교사들이 제작한 문항을 서로 검토하는 과정을 관찰하였다. 예비교사들은 5시간의 검토 과정을 통해 그들의 문항을 수정해 갔으며 16명의 예비교사들이 최종 완성된 문항을 제출하였다. 연구 결과, 예비교사들은 다소 낮은 수행 능력을 보였다. 문항을 제작하고 검토함에 있어 예비교사들은 다양한 관점을 가지지 못하였으며 대부분이 학생들이 가진 개념에 가한 정보를 얻는 것을 고려하지 않았다. 이러한 연구결과는 예비교사들이 문항 제작에 있어 어려움이 있음을 나타내 주고 성취평가제 도입의 성공적인 정착을 위해 예비교사들의 학생평가 전문성 신장을 위한 특별한 방안이 필요함을 보여준다.

과학교육의 목표가 지식의 습득에서 지식 형성과정을 강조하는 것으로 변화하면서, 학생들에게 과학적 사고 연습의 기회를 제공하는 학습 방법으로 과학 글쓰기가 부각되고 있다. 현행 과학과 교육과정에서는 과학 글쓰기와 토론을 통하여 과학적 사고력, 창의적 사고력 및 의사소통 능력을 함양할 수 있도록 지도할 것을 명시하고 있다. 본 연구는 생명 과학I 수업에서 과학 글쓰기 활동이 학생들의 과학적 사고력에 어떤 영향을 미치는지 알아보고자 하였다. 이를 위해 생명 과학I 수업에 활용 가능한 6차시의 과학 글쓰기 활동지와 과학적 사고력 평가도구를 개발하였다. 고등학교 1학년 6학급 224명 학생을 대상으로 하여 3개의 학급에는 과학 글쓰기를 활용한 수업을 하고 다른 3개의 학급에서는 강의식 수업을 총 6차시 실시하였다. 생명 과학 I 수업에 과학 글쓰기 활동을 적용한 결과, 학생들의 과학적 사고력이 향상되었고, 과학적 사고력의 영역별로 분석한 결과, 귀납적 사고력, 연역적 사고력, 비판적 사고력, 창의적 사고력의 4가지 범주 모두에서 유의미한 향상을 보였다. 과학적 사고력 영역의 평가 준거별 분석 결과에서는 귀납적 사고력의 경우 평가 준거 '근거'와 '설명'에서 향상되었고, 연역적 사고력에서는 평가 준거 '결론'과 '설명'에서 유의미하게 향상되었다. 비판적 사고력에서는 평가 준거 '주장', '근거', '설명', '반증'에서, 창의적 사고력에서는 '창의성', '융통성', '독창성', '정교성'의 모든 평가 준거에서 유의미한 향상이 나타났다. 본 연구의 결과는 과학적 사고력 함양을 위한 과학 글쓰기 활동의 지도에 대한 시사점을 제공하며, 다양한 과학 글쓰기 활동을 위한 자료 개발에 도움이 될 것이다.

이 연구의 목적은 논의활동 전 후에 작성한 초등학생들의 과학글쓰기에서 나타나는 과학글쓰기 능력의 변화 모습과 논의활동이 과학글쓰기 능력에 미친 영향을 알아보는데 두었다. 이를 위하여 과학적 상황과 사회과학적 상황으로 구성된 9가지 논의 및 과학글쓰기 주제를 개발하고 이를 초등학교 5학년 학생 8명을 대상으로 적용하였다. 논의활동 전 후에 작성한 과학글쓰기의 서술 내용을 과학글쓰기 4가지 목표영역 분석틀에 따라 비교하여 과학글쓰기 능력의 변화를 정량 및 정성적으로 분석하였다. 이번 연구에서 얻어진 결론은 다음과 같다. 첫째, 논의활동 후 과학글쓰기는 논의 전 과학글쓰기에 비하여 과학글쓰기 능력인 4가지 목표영역(과학성, 논리성, 창의성, 표현력)에서 모두 긍정적인 변화가 관찰되었다. 둘째, 과학적 상황 및 사회과학적 상황의 주제에서 모두 긍정적인 변화가 관찰되었다. 특히 논의 및 글쓰기 주제가 친숙할 경우 과학글쓰기 목표영역의 변화가 많았다. 셋째, 학생들의 수준에 따라 변화하는 정도는 다르지만 모든 참여 학생들의 과학글쓰기 능력의 향상되었다. 성취도 수준이 높은 학생일수록 과학글쓰기 능력의 향상이 높았지만 성취도 수준이 낮은 학생에서도 긍정적인 변화가 관찰되었다.

이 연구의 목적은 의문 상황 제시 방법에 따라 생성된 의문을 유형, 수준, 객관도, 조작의 기준에 따라 비교하여, 다양한 의문을 생성하기 위한 적절한 의문 상황 제시 방법을 제시하고자 하였다. 연구를 위하여 초등학교 4학년 96명을 대상으로 하였으며, 평형설계로 반복제시의 효과가 연구 결과에 미치는 영향을 최소화하였다. 의문 상황 제시방법은 실물 동영상 사진자료로 선정하여, 각 의문 상황 제시 방법 별 3가지 의문 과제를 제시하였다. 그리고 제시된 의문 상황에 따라 학생 개개인이 20분간 개별적으로 의문을 생성하여 의문기록지에 작성하도록 하였다. 생성된 의문은 의문의 유형, 수준, 객관성, 조작에 따른 분석틀에 의해 분석하였다. 연구 결과로 추측적 의문, 예측적 의문, 방법적 의문, 탐색적 의문, 확인적 의문, 정성적 의문, 정량적 의문, 비조작적 의문, 조작 전 의문을 생성하는데 사진과 동영상으로 의문 상황을 제시한 경우, 실물로 제시한 것에 비해 빈도수가 유의미하게 높은 것으로 나왔다. 하지만 조작 후 의문을 생성하는데 실물로 의문 상황을 제시한 경우 사진과 동영상 제시 방법으로 제시하는 것에 비해 빈도수가 유의미하게 높은 것으로 나왔다. 인과적 의문, 적용적 의문, 주관적 의문은 의문 상황 제시 방법에 상관없이 의문이 생성되었다. 이를 통해 의문 상황 제시 방법이 학생들의 의문 특성에 영향을 주고 있음을 알 수 있다. 이것은 교사가 의문생성 교수 학습을 계획할 때 향상시키고자 하는 의문에 따라 의문 상황의 제시 형태를 고려해야 한다는 것을 말한다.

과학영재교육원 학생들이 성공적으로 과학 탐구를 수행하기 위해서는 문제 인식, 가설 설정, 탐구 설계, 결론 도출 등의 과학 통합 탐구 능력이 요구된다. 이 연구에서는 김유향(2013)이 개발한 '과학 탐구 사고력 측정을 위한 서술형 평가도구'를 사용하여 과학영재교육원 학생들의 과학 통합 탐구 능력을 평가 요소별, 성별, 이수 과정별, 전공 분야별로 비교하였다. 이 평가도구는 탐구 사고력의 주요 요소들인 탐구 문제 도출, 변인 추출, 가설 설정, 실험 설계, 자료 변환, 자료 해석, 결론 도출, 일반화, 평가에 관한 문항이 각 2개씩 총 18문항으로 구성되어 있다. 이 평가도구를 2013년 현재 C 대학교 부설 과학영재교육원에 다니고 있는 학생들 중 102명 학생들(초등과학반 15명, 중등과학심화I반 58명, 중등과학심화II반 29명)을 대상으로 시행하였다. 그 결과, 과학 통합 탐구 능력의 요소 중 가설 설정, 변인 추출의 점수는 상대적으로 높았고, 자료 변환, 자료 해석, 평가의 점수는 상대적으로 낮았다. '자료 변환'에 해당하는 선 그래프 그리기 문항과 '평가'에 해당하는 실험 설계의 개선점 찾기 문항의 정답률은 약 40 %로 상대적으로 낮게 나타났다. 영재교육을 받은 단계별로 비교하면 과학 통합 탐구 능력의 요소들 중 일반화의 경우 유의미한 차이가 있었다. 남학생과 여학생의 점수 차이는 유의미하지 않았다. 이 연구에서 사용한 평가도구가 생물 분야의 소재를 다루고 있어 생물 분야의 영재학생들과 다른 분야(물리, 화학, 지구과학)의 영재학생들과 비교한 결과, 유의미한 차이가 없었다. 과학영재교육원 학생들의 과학 통합 탐구 능력 향상을 위하여 자료 변환, 자료 해석, 평가에 관한 교수 학습을 강화하고, 과학 탐구와 관련된 구체적인 교수 학습 자료를 개발할 필요가 있다.

본 연구에서는 교육대학교의 과학 심화전공 예비교사 및 과학교육과 대학원에 재학 중인 교사들의 교직 전문성에 대한 인식, 초등 교사의 전문성에 대한 인식을 살펴보았다. 또한, 과학 심화전공자로서 초등 과학교육에 대한 전문성에 대한 인식을 고찰하고, 이러한 인식이 과학교수의 효능감과 관련이 있는지를 살펴보았다. 연구대상은 수도권에 소재한 한 교육대학교의 과학교육과 예비교사 2학년 64명, 4학년 53명, 과학교육과 대학원에 재학 중인 교사 23명으로 총 140명이었다. 검사도구는 5점 리커트 척도로 구성된 교직 전문성 인식 검사 도구, 과학교수 효능감 검사 도구 및 초등 교사의 전문성에 대한 인식과 초등 과학교육의 전문성 인식에 대한 서술형 문항으로 구성하였다. 분석 결과, 교직 전문성에 대한 인식은 비교적 높았으며, 특히 전문적인 지식과 기술, 장기간의 전문적 교육, 교사로서의 자율성과 책무성에 많은 의미를 부여함을 알 수 있었다. 교직 전문성 및 일부 하위 영역에서 예비교사 2학년의 인식이 상대적으로 낮은 것으로 나타났다. 초등 교사의 전문성에 대한 인식은 대부분 긍정적이었으며, 과학 심화전공자로서 초등 과학교육에 대한 전문성은 그에 비해 인식이 낮은 것으로 나타났다. 초등 과학교육 전문성 인식 여부로 집단을 나누었을 때, 전문성에 대한 인식이 높은 집단이 과학교수 효능감도 더 높은 것으로 나타났다. 이를 통해 초등교사교육에서의 과학 교과 전문성에 대한 시사점을 논의하였다.

이 연구의 목적은 STEAM 교육이 초등학교 현장에 성공적으로 적용될 수 있도록 현장 상황을 반영한 슬기로운 생활 교과의 자연 영역에 관련 프로그램을 개발하고, 실제 적용한 후 결과를 분석하여 학생들의 탐구능력, 성취도, 과학에 대한 흥미와 태도를 긍정적으로 신장시키기 위한 효과적인 적용 방안을 마련하는데 있다. 이를 위해 경기도에 소재한 H 초등학교 1학년을 대상으로 실험반(34명)과 비교반(34명)을 각각 1개 학급씩 선정하여 실시하였다. 연구 결과를 간단히 정리하면 다음과 같다. 첫째, STEAM 학습 프로그램을 적용한 실험반 학생의 과학 탐구 능력의 변화를 분석한 결과, 실험반이 비교반보다 더 향상되었고 통계적으로 유의한 차이가 있었다. 둘째, 투여한 프로그램은 학생의 학업성취도에 있어서도 긍정적인 향상되었으나 통계적으로 유의하지 않았다. 셋째, 과학적 태도의 변화 분석에서는 실험반 학생들이 비교반보다 향상되었고, 이는 통계적으로 유의한 차이가 있었다. 그리고 학생과 학부모 면담 및 설문지 조사 결과와 교사의 수업 일지를 간단히 분석해 본 결과, 프로그램 적용 전에는 프로그램 계획에 교사의 학습 준비와 구조화에 어려움이 있고, 학습자와 학부모의 STEAM에 대한 인식도가 낮아 프로그램 실행에 대해 우려가 많았으나, 프로그램을 적용하여 수업을 실시한 결과, 학부모, 교사, 학생들은 다양하고, 감성적인 학문 융합의 체험 활동을 통해 창의성을 발현하는 STEAM 프로그램에 대해 긍정적으로 인식하게 되었으며, 종국에는 대체적으로 만족도가 높았다.

이 연구는 초등학교 과학교과 수업에서 융합인재 교육을 위한 프로젝트 학습 프로그램을 개발하여 학생들의 창의적 문제 해결력, 학업 성취도 및 수업에 대한 만족도에 미치는 영향에 대하여 알아보고자 하였다. 이를 위해 인천광역시에 있는 S초등학교 5학년을 대상으로 각각 1학급씩 실험반(28명)과 비교반(27명)을 선정하여 실험반에는 개발한 융합인재교육 프로젝트 학습 프로그램을 투입하였다. 이에 대한 결과를 정리하면 다음과 같다. 첫째, 융합인재교육 프로젝트 학습은 학생들의 창의적 문제해결력 향상에 긍정적인 영향을 주었음을 알 수 있다. 둘째, 실험반 학생들의 학업 성취도가 비교반 학생들에 비하여 향상되었다. 그러므로 융합인재교육 프로젝트 학습은 학생들의 학업성취도 향상에 긍정적 영향을 준다는 것을 알 수 있다. 셋째, 수업에 대한 학생들의 만족도도 보통이라는 의견 31.1%를 제외하고 59.36%가 만족하고 있었다. 위와 같은 결과로 볼 때 이 연구에서 투여한 융합인재교육 프로젝트 학습은 학생들에게 창의적 문제해결력과 학업성취도 향상에 효과적임을 알 수 있다.

본 연구는 과학 시간에 사용되는 과학 용어에 대한 학생들의 머리 속 의미 구조를 알아보고, 이를 토대로 과학 수업의 효과를 높일 수 있는 방안을 찾고자 실시되었다. 본 연구에서는 중학교 '힘과 운동' 단원에서 지속적으로 사용되고 있는 과학 용어 26개를 추출하여 316명의 중학교 학생들을 대상으로 단어 연상법을 실시하였다. 그 결과 학생들은 주어진 과학 용어에 대하여 매우 발산적인 의미 구조를 가지고 있었으며, 교사의 의도와는 다른 의미로 해석하는 경우도 있었다. 또한 본 연구를 통해 학생들이 익숙하지 않은 용어들이 추출되었다. 여학생보다 남학생들이 과학 용어들에 덜 익숙한 것으로 나타났으며, 학교에 따라서도 차이가 있는 것으로 나타났다. 결론적으로 과학 수업의 효과를 높이기 위해서는 과학 용어를 사용할 때 용어의 의미를 명확하게 설명하는 등의 주의를 기울일 필요가 있다.