이 연구의 목적은 일반계 고등학생과의 비교를 통해 공업계 특성화고등학교 학생들의 과학학습동기를 탐색하는 것이다. 이를 위해 구체적으로 두 학교 학생들의 과학학습동기 수준을 비교하였으며, 학습동기 구인들의 상관관계는 어떠한 차이가 있는지 비교하였다. 마지막으로 공업계열 학생들의 과학학습동기가 학업성취에 미치는 영향을 확인하였다. 이 연구에는 공업계 특성화고등학교 학생 596명과 일반계 고등학교 학생 1063이 참여하였다. 자료 분석을 위해 이원변량분석(two-way ANOVA), 독립표본 t-검정, Pearson상관관계 분석의 두 가지 통계 방법을 사용하였다. 분석 결과 학교와 학년간 상호작용이 과학학습동기 차이에 유의미한 효과를 나타내었다. 일반계 고등학교 학생들이 학년에 따라 학습동기의 큰 차이를 보이는 반면, 공업계 특성화고 학생들의 경우 학년 간 유의미한 차이가 없었다. 특히 일반계 고등학교 자연계열 학생들에 비해 낮은 수준의 과학학습동기를 나타내었다. 과학학습동기의 다섯 가지 요소 간 상관관계 또한 일반계 고등학교 학생들에 비하여 공업계고 학생들이 상당히 낮았다. 마지막으로 공업계 특성화고 2학년들의 과학학습동기와 학업성취도의 상관정도는 1학년학생들에 비해 적었다. 이러한 결과들을 종합해 볼 때, 공업계 고등학교 학생들의 과학학습동기 향상을 위한 교육적 전략이 필요함을 알 수 있다. 결과들을 바탕으로 공업계열 학생들의 과학교육의 방향에 대하여 논의하고자 한다.

본 논문은 과학과에서 사회정서학습(Science Social and Emotional Learning, SSEL)의 적용 가능성을 탐색하기 위하여 과학과 사회정학습 요소를 제안하고, 그에 따라 중학교 과학 교과서의 물질 분야 및 고등학교 화학I 교과서의 내용을 분석하였다. 과학과 사회정서학습의 가능성과 필요성은 과학교육의 목표인 과학적 소양과 과학의 본성에서 찾을 수 있었다. 과학과 사회정서학습의 요소는 '수리(Numeracy),' '정보통신활용(Information and Communication Technology, ICT),' '비판적 사고(Critical Thinking),' '창의적 사고(Creative Thinking),' '사회적 기술(Personal and Social Capability),' '윤리적 이해(Ethical Understanding),' '문화적 이해(Intercultural Understanding)' 등으로 구분하여 제시하였고, 그에 따라 과학 교과서 중 물질의 분야 및 화학I 교과서의 내용을 분석하였다. 분석 결과에 따르면, 과학과 물질분야의 교과서 내용 및 화학I 교과서의 내용에 수리, 정보통신활용, 비판적 사고, 창의적 사고가 60~70% 이상 포함되어 있으나, 사회적 기술능력, 윤리적 이해 능력, 문화적 이해 능력 등은 제한적으로 반영된 것으로 나타났다. 교과서의 부족한 요소들에 대해서는 추후 교과서의 내용의 수정 또는 교사의 수업을 통한 보완 등이 필요하다. 또한 과학 교과에서 얻고자 하는 과학적 탐구 능력과 사회정서적 역량을 동시에 기를 수 있는 과학과 활동이나 실험 활동 등 구체적인 적용 방안에 대한 연구가 필요하다.

본 연구에서는 2009개정 교육과정의 중학교 과학교과서에 포함된 탐구 활동이 기존 과학교육에서 강조되어왔던 탐구 기능과 구체적 학생 활동이 강조되는 NGSS의 8가지 과학 실천 측면에서 상호 분석되었을 때 어떤 특성을 나타내는지 생명과학 단원을 중심으로 분석하였다. 분석 결과 학년 구분 없이 탐구 기능에서는 '추리', 관찰', '분류' 순으로 많이 치중되었고, 과학 실천에서는 '자료 분석하고 해석하기'와 '설명구성하고 문제해결 고안하기'에 치우쳐 있었다. 이를 통해 중학교 교과서 내 생명과학 탐구 활동이 탐구 기능뿐만 아니라 과학 실천 요소에서도 다양성이 부족하며 제시하는 활동의 목표가 한정적이라는 것을 보여주었다. 또한 과학탐구 기능과 과학 실천 요소 각 상호 매칭작업을 통해 탐구 기능 중심에서 과학 실천으로의 이행 시 내용 관련성을 검토하고 교과서의 탐구 활동에서 보이는 결과와 비교 분석한 결과 사전 매칭분석에 비해 교과서 내 탐구 활동의 결과가 대체적으로 기초탐구-자료해석/기초탐구-설명고안에 치우쳐 있어서 단조롭게 매칭 되었다. 이는 교과서에 제시된 활동내용의 다양성이 부족함을 보여주는 결과라고 할 수 있다. 본 연구에서는 2009개정 교육과정의 교과서 분석을 통해 단순하고 다양성이 부족한 탐구 활동에서 벗어나 2015개정 교육과정을 구현해나가는 과정에 다양한 과학 실천 요소를 포함시키도록 하는 노력이 절실하게 요구됨을 제언한다.

이 연구의 목적은 첫째, 자유학기제에 적합한 과학 탐구 중심의 융합인재교육 프로그램을 개발하고 둘째, 자유학기제 교육과정의 중학생에게 적용하여, 학생들의 과학, 기술/공학, 수학에 대한 흥미, 자기효능감 및 관련 진로 선택에 미치는 효과를 살펴보는데 있다. 프로그램 개발을 위해 문헌 조사와 선행 연구를 바탕으로 개발의 방향을 과학 탐구 중심으로 정하고 프로그램 주제 및 개발 모형을 선정하였다. 개발된 프로그램 초안의 적절성을 위해 2회에 걸쳐 예비 적용과 전문가 집단의 컨설팅을 통해 수정 보완하였다. 연구의 대상은 2015년부터 자유학기제가 전면 시행된 광역시 소재 G중학교 1학년 92명이며, 프로그램 적용 전 후에 학생들에게 나타나는 흥미, 자기효능감 및 진로 선택 변화를 알아보고자 단일집단 사전 사후 대응표본 t-검정을 실시하였다. 프로그램의 적용은 2015년 10월 첫째 주부터 10월 셋째 주까지 진행되었으며 사전 검사 및 사후 검사는 프로그램 처치 전 후 1주일 이내에 각각 실시하였다. 또한 학생들의 구체적인 반응을 알아보고자 14명을 선택하여 심층 면담을 실시하였다. 이에 따른 연구의 결과는 다음과 같다. 첫째, 분석(Analysis)-설계(Design)-제작(Build)-평가(Assessment)의 4단계로 구성된 ADBA 모형을 적용하여 'RC 비행기' 주제의 융합인재교육을 개발하였다. 개발된 프로그램은 학생들의 흥미와 관심사에 기반을 둔 체계적 전문적 프로그램으로 학생들의 학습 동기를 유발한다는 점과 능동성을 갖춘 자기주도적 학습 경험을 제공할 수 있다는 점에 의의가 있다. 둘째, 개발된 융합인재교육 프로그램은 자유학기제 교육과정 내 중학생의 과학, 기술/공학, 수학에 대한 흥미, 자기효능감, 관련 진로 선택의 모든 정의적 영역에서 통계적으로 유의미한 효과를 미쳤다. 흥미 영역은 과학, 기술/공학, 수학 교과에 대한 학생들의 인식 변화에 기인하며, 자기효능감 영역은 과학, 기술/공학, 수학 교과에 대해 학생들의 성공적인 경험을 통해서 상승하였으며, 진로 선택 영역은 과학, 기술/공학, 수학이 실생활에 유용하고 해당 직업을 가지면 재미있을 것이라는 인식의 변화로 상승하였다. 이 연구로 개발된 융합인재교육 프로그램은 자유학기제 정책의 교육 목적에 적합하며 자유학기제와 융합인재교육의 접목이라는 점에서 중요한 의미를 가진다. 또한 중학생들의 '행복교육'과, '창의 융합형 인재' 양성에 기여할 것이다.

본 연구에서는 과학적 자기효능감, 과학적 자기효능감의 원천, 창의적 성향의 학년과 성별에 따른 차이를 살펴보았다. 연구 대상은 수도권에 소재한 3-6학년 초등학교 학생 495명이었다. 과학적 자기효능감은 학년과 성별에 따라 차이는 없었다. 과학적 자기효능감 원천은 성별에 따른 차이는 없었으나 학년에 따른 차이는 나타났다. 대리적 경험과 생리적 상태에 대한 점수가 3-4학년이 5-6학년보다 유의미하게 높았다. 창의적 성향에서도 성별에 따른 차이는 없지만 창의적 성향 중 동기와 모험심은 3-4학년이 5-6학년보다 유의미하게 높았다. 또한, 과학적 자기효능감의 원천들 중에서는 생리적 상태 점수가 가장 높고, 언어적 설득 점수는 가장 낮은 것으로 나타나 선생님이나 부모님, 친구들의 칭찬과 격려가 충분하지 않았음을 알 수 있었다. 과학적 자기효능감에 미치는 변인들의 영향력을 살펴본 결과, 성공에 대한 경험이 가장 큰 설명력을 가지고 있었다. 두 번째로 자기효능감 원천 중에 언어적 설득의 설명력이 높았고, 세 번째로는 창의적 성향 중 인내가 설명력이 높았다. 이러한 과학적 자기효능감에 영향을 미치는 변인들의 영향력이 학년과 성별에 따라서 약간 상이한 것으로 나타났다.

본 연구는 이전 연구 (Park et al. 2015)에서 POCoM (Practical On-site Cooperation Model)이 긍정적으로 과학수업을 개선할 수 있었다는 결과에 기초하여, 보다 다양한 상황에서도 POCoM의 긍정적인 결과를 기대할 수 있는지, 그에 따라 POCoM을 일반화할 수 있는지를 탐색해 보기 위해 실시되었다. 이를 위해 이전 연구결과를 포함한 총 18개 순환 (총 72개 수업)을 교실 수업과 실험실 수업으로 나누고, 1차 순환과 얼마의 기간 후에 다시 실시된 2차 순환으로 나누고, 또 본 연구를 계획한 연구자가 수업 개선을 노력한 경우와 다른 전문가들이 수업 개선을 위해 노력한 경우로 각각 나누어 다음 3가지 측면을 중심으로 POCoM의 적용결과를 비교하였다: 전체적인 수업 개선율, 개선이 필요하다고 분석된 KTOP (Korean Teaching Observation Protocol) 항목 수와 4차시까지 진행되면서 나타난 이러한 항목 수의 변화. 분석 결과, 1차 순환 이후에 POCoM을 2차로 적용해도 동일한 개선효과를 볼 수 있었으며, 이 결과로부터 2차 순환 후 일상적 과학학습에서도 개선 효과가 유지될 것으로 예측되었다. 그리고 교실 수업과 실험실 수업 모두에서 POCoM 적용을 통한 유사한 개선 효과를 볼 수 있었다. 다른 전문가들이 적용한 경우에는 본 연구자가 적용한 경우보다 통계적인 차이가 있지는 않았지만, 개선율이 적게 나타나고 개선이 필요한 항목수도 많은 것으로 나타났다. 그러나 다른 전문가들도 6차시까지 개선을 계속하면, 본 연구자가 4차시까지 적용하면서 얻은 개선 정도를 얻을 수 있을 것으로 예측되었다. 결론적으로 POCoM은 다양한 상황에 적용할 수 있으며, 다양한 상황에서 큰 차이가 없는 효과를 기대할 수 있다고 판단되었다.

이 연구에서는 2015년 국가수준 학업성취도 평가(NAEA)의 서답형 문항을 이용하여 중학교 과학 교과의 8개 핵심 개념에 대한 학습발달과정을 탐색하고자 하였다. 이를 위해 2015년 실시된 NAEA 서답형 8개 문항에 대한 중학교 3학년 7,390명의 응답 결과를 전산으로 입력하고 입력된 답안을 분석하여 수준별로 유형화하는 과정을 거쳤다. 이 과정을 마친 후 각 평가 구인별로 5개 수준을 설정하여 구인구성도를 작성하였다. 이 연구에서의 구인구성도는 발달 기반의 루브릭 형식으로 작성되었는데, 전체 학생들의 답안에 대해 수준을 부여하는 준거로 활용되었다. 또한, 평가 결과로 얻은 학생들의 점수를 평가 구인에 대한 성취 수준과 연결하기 위하여 통계적 해석으로 응답자의 점수나 성취 정도를 측정하는 Rasch 모델을 적용하였다. 마지막으로, Rasch 모델 적용 결과를 반영하여 구인구성도를 수정한 예비 학습발달과정을 작성하였다. 이 연구는 NAEA의 서답형 문항을 활용하여 학습발달과정 개발 가능성을 탐색하였다는 데 의의가 있다. 하지만, 이 연구에서 작성된 예비 학습발달과정이 개별 학생들 대상으로 종적으로 추적한 것이 아니므로 여전히 가설적이며 추론적이다. 그러므로 반복적인 연구 과정을 통해 지속적으로 수정 및 보완될 필요가 있다.

본 연구는 과학혁명 시기의 창의적 과학자 중 한 명인 Hooke의 생애와 업적을 통해, 오늘날 과학교육에서의 발명교육에 대한 시사점을 제시하고자 하였다. 이에 Hooke에 의해 출간된 저서와 논문을 중심으로 그의 업적과 창의적 문제해결 과정을 통해 나타나는 특징을 범주화하고 영향을 미친 배경이 무엇인지 논의하였다. 연구 결과, Hooke는 일상적 맥락에서 관찰가능하고 통용되는 사실을 기반으로 과학적 추론을 시도하였으며, 실제 관찰과 탐구에 필요한 다양한 도구와 방법들을 직접 제작하고 이를 적극적으로 활용하였다. 다른 과학자들과 구분되는 Hooke의 발명에 관한 천재성은 호기심을 자극할 수 있는 주변 환경과 그의 예술적 재주, 그리고 다양한 분야에 대한 관심을 이끈 스승과 동료들이 있었기에 가능했다. 또한 과학적 이론과 관찰 가능한 실재 사이의 일원론적인 세계관을 지지함으로써 실물 및 도구의 제작을 통한 이론의 창안을 시도하였다. 이에 본 연구에서는 이를 토대로 오늘날 과학교육에서 발명교육을 연계한 실천방안과 시사점을 제시하였다.

본 연구의 목적은 암석에 관한 문제를 해결하는 대학생들의 사고 과정을 분석하여 지구과학의 귀추적 추론에서 결정적 증거(CE)와 결정적 자원 모델(CRM)의 역할과 중요성을 살펴보는 것이었다. 한 교육대학교에서 과학 심화 전공 과목을 수강하는 20명의 4학년 학생들이 연구에 참여하였다. 이들에게 많은 구멍이 발달한 퇴적암의 지질학적 과정을 귀추적으로 추론하여 모델로 나타내게 하고, 그 과정을 모델링 중심의 귀추적 추론에 관한 도식에 따라 분석하였다. 그 결과, 문제를 성공적으로 해결한 학생들의 추론은 다양한 알갱이와 많은 구멍을 CE로 삼아 퇴적암의 생성 과정과 풍화 작용을 CRM으로 각각 활성화하고 이들을 결합하여 과학적으로 타당한 설명 모델(SSEM)을 구성하는 특징이 있었다. 반면 문제 암석에 관하여 SSEM을 제안하지 못한 추론에서는 학생들이 많은 구멍이라는 증거로부터 화성암(현무암)의 생성 과정을, 다양한 알갱이라는 증거로부터 퇴적 작용을 자원 모델(RM)로 활성화하고, 이들로부터 자신들의 설명 모델(EM)을 구성하였다. 학생들이 SSEM을 구성하여 암석에 관한 지구과학 문제를 수월하게 해결하기 위해서는 문제 상황에 맞는 CE가 무엇인지 알고, 암석의 특징에 관하여 통합적 또는 시스템적으로 접근하며, 복수의 RM을 활용하고, 증거에 비추어 RM이나 EM을 평가할 필요가 있음을 제안하였다.

이 연구에서는 중학생을 대상으로 성별, 과학성적, 과학에 대한 인식, 학교 밖 경험이 과학 진로 희망에 미치는 영향을 조사하였다. 이를 위하여 181명의 중학생을 대상으로 설문 조사를 실시하여 과학 진로 희망 여부에 따라 과학에 대한 인식과 학교 밖 경험에 차이가 있는지 조사하고 탐색적 요인 분석을 통해 도출한 8개의 변인과 성별, 과학 성적 등이 과학 관련 진로 희망 여부에 미치는 영향을 알아보기 위해 로지스틱 회귀분석을 실시하였다. 분석 결과, '과학 학습에 대한 흥미와 선호'와 '일상 도구 사용' 변인만이 과학 진로 희망 여부를 유의미하게 설명할 수 있는 설명변인인 것으로 나타났다. 따라서 학생들의 과학 진로를 희망을 증가시키기 위해서는 학생들의 과학 학습에 대한 흥미와 선호를 높이고 일상생활에서 도구를 사용하는 경험을 늘리는 것이 중요한 것으로 나타났다.

본 연구는 중학교 과학교과서 2종에 수록된 시각화자료들을 데이터시각화와 인포그래픽으로 나누어 분류한 후, 인포그래픽 분석틀에 따라 에너지, 물질, 생명, 지구의 과학 내용 영역별로 인포그래픽의 유형과 특징을 분석하였다. 연구 결과는 다음과 같다. 첫째, 중학교 과학 교과서에서 시각화 자료는 인포그래픽(평균 23.20%)보다 데이터시각화(평균 76.80%)에 해당하는 자료가 더 많았다. 둘째, 인포그래픽은 정보내용의 영역에서 과학 교과의 영역별로 서로 다른 특징을 보였다. 에너지와 물질 영역에서는 정보내용 중 '관계'에 해당하는 내용이 많았고, 생명 영역에서는 '기능', 지구 영역에서는 '위치'와 관련된 정보내용이 많이 나타났다. 과학 전체 영역에서 시각표현 유형은 일러스트형과 비교분석형이 주로 사용되었으며 레이아웃 유형은 수평형이 가장 많은 비율을 차지하였다. 따라서 과학교과서에서 제시하는 그림은 단순 정보를 전달하는 데이터시각화보다 인포그래픽으로 표현하여 제시할 필요가 있으며, 과학의 각 영역별로 다양한 인포그래픽 유형을 활용한 교과서 개발이 필요하다.

본 연구는 측정 영역의 문제해결 과정에서 나타나는 초등학교 6학년 학생의 오류를 분석하였다. 초등 5~6학년군의 내용에서 학생들이 어려워하는 부분에 대한 오류를 분석함으로써 학생들의 성취기준 도달을 도울 수 있는 교수 학습에서의 시사점을 도출하고자 하였다. 첫째, 문제를 해결할 수 있는 충분한 시간을 학생들에게 제공했음에도 불구하고 풀이과정을 바르게 쓰지 못한 학생이 문항에 따라 약 30~60%에 이르렀다는 점은 학생들이 측정 영역의 일부에서 어려움을 겪고 있음을 시사한다. 둘째, 단위 사이의 관계에 대한 불충분한 이해 등 측정 단위에 대한 학생들의 이해가 낮은 것을 확인하였다. 셋째, 학생들은 삼각형에서 밑변이 정해지면 그에 따라 높이가 결정되고 이로부터 삼각형의 넓이를 구하는 여러 개의 식을 도출할 수 있다는 것에 대한 이해가 낮은 것으로 나타났다.

본 연구는 수학영재프로그램이 창의성 신장에 미치는 효과를 연구한 논문에 대한 메타분석연구이다. 이 연구의 목적은 수학영재교육이 영재아의 창의성 신장에 미치는 효과성을 밝히는데 있다. 연구 결과, 수학영재프로그램이 수학영재아의 창의성 향상에 미치는 전체 효과 크기는 .66으로 나타났으며, 이는 실험집단의 평균점(중간점)이 통제집단 내에서 75% 정도에 위치하는 효과이다. 둘째, 수학영재프로그램이 창의성의 하위 요소에 미치는 효과크기는 유창성이 .76, 융통성이 .60, 독창성이 .50, 수학적 사고능력이 .50으로 나타났다. 셋째, 수학영재프로그램이 미치는 초등영재의 효과크기는 .685로 중등영재의 효과크기 .457보다 높게 나타났다. 또한 창의적 문제해결력의 관계를 중재하는 수학영재프로그램의 프로그램 모형 변인으로 효과 크기를 계산하면 문제해결학습과 탐구학습모형이 높게 나타났다.