과학, 기술, 공학, 예술, 그리고 수학을 통합한 STEAM 프로그램은 중등 교육에서 필수적인 요소로 자리 잡았고 소프트웨어 교육은 앞으로 중등학교에서 필수 이수과목으로 선정될 예정이다. 본 연구에서는 STEAM 교육과 함께 소프트웨어 교육 자료로 레고 마인드스톰 로봇 활용방안을 제안하고자 한다. 5차시로 개발된 STEAM 교육 프로그램은 차시별로 STEAM 교육에서의 핵심적인 요소를 포함하여 문제해결중심으로 구성되었고, 이를 수업에 적용하여 사례를 분석하였다. 분석 결과 레고 로봇을 활용한 STEAM 프로그램은 학생들에게 창의적인 사고와 문제해결 방법에 대해 구상 할 수 있는 기회를 제공하고 소프트웨어 교육과 과학 수업에의 활용 가능성에 대해 긍정적인 결과를 보였다. 또한 본 연구에서 개발한 프로그램은 방과 후 수업, 영재수업 등 현장에 적용 가능함을 알 수 있었다.

본 연구에서는 과학기술과 관련된 사회적 쟁점에 대한 논증 프로그램을 통해 예비 생물교사들의 의사결정 유형과 의사소통 능력의 변화를 살펴보았다. 또한 의사결정 유형과 의사소통 능력의 상관관계를 조사하고, 예비생물 교사들은 SSI 논증 프로그램 후 의사소통 및 의사결정에 관해 어떠한 경험을 하였는지 살펴보았다. SSI 논증 프로그램은 사회적 의사결정과 문제해결전략을 활용하여 개발되었으며, 낙태, 안락사, 유전자 조작 및 인공지능을 주제로 총 12차시에 걸쳐 진행되었다. 예비교사들은 SSI 문제를 파악하고, 해결책을 생각하며, 최선의 방안을 결정하도록 하였으며, 이 과정에서 소집단 토론을 통해 사회과학적 문제에 대한 논증 활동의 기회를 가졌다. 연구 결과, 예비 교사들의 의사소통 능력은 통계적으로 유의미한 향상을 나타냈으나, 의사결정 유형에는 변화가 없었다. 또한 Pearson 상관 분석 결과, 의사결정 유형 중 '합리적 유형'은 의사소통 능력과 유의미한 상관관계를 나타냈다. 예비교사들은 사회과학적 쟁점에 대한 논증 프로그램을 통해 근거, 자료, 맥락, 반론 등을 고려하여 자신의 주장을 말하는 능력이 향상되었다고 언급하였다. 또한 사회과학적 문제에 관심을 가지게 되고 다른 사람의 비판을 수용할 수 있게 되었을 뿐만 아니라 자신도 다른 사람을 배려하면서 자신의 의견을 말할 수 있게 되었다고 하여 과학교육에서 SSI 논증 활동을 통한 인성 교육의 가능성을 시사한다.

이 연구의 목적은 우리나라를 포함한 5개국(캐나다, 뉴질랜드, 싱가포르, 미국, 한국)의 과학과 교육과정에 대한 연계성의 비교 분석을 통해서 우리나라 2015 개정 교육과정의 연계성에 대한 시사점과 제안을 도출하는데 있다. 국가교육과정정보센터(NCIC)에서 수집한 각 나라의 교육과정 문서를 분석 대상으로 핵심 개념인 '시스템'과 '에너지'의 내용 요소와 종적 횡적 연계성을 비교 분석하였다. 연구 결과에 따르면 핵심 개념인 시스템과 에너지는 국제적으로 교육과정 연계성을 위해 적용되고 있다. 대부분의 국가에서 시스템은 과학과 기술 또는 다른 내용과 통합하기 위한 틀로 사용되고 있다. 특히, 지구와 우주과학 내용 영역의 횡적과 종적인 연계성을 강화하는데 적용되고 있다. 핵심 개념인 시스템에 대한 비교 결과는 뉴질랜드의 경우 수준을 토대로 학년과 교과 사이의 연계성을 위해 시스템과 인간 활동 간의 상호관련성, 시스템의 상호작용, 시스템의 특성에 초점을 두고 있다. 캐나다나 싱가포르의 경우, 과학과 기술 내용에 대한 연계성을 강화하기 위해 통합적으로 구성되어 있다. 그러나 2015 개정 교육과정은 시스템과 에너지 개념이 특정 학년과 내용 영역에만 한정되어 있어서 연계성의 부족한 것으로 나타났다. 교육과정은 그 수준에 따라 다양한 학년을 위해 체계적으로 개발되어 있지 않다. 결론적으로 한국의 과학과 교육과정은 충분한 학생의 학습에 대한 충분한 이해와 학습발달과정과 연계성에 대한 연구가 필요하다. 아울러, 학생들의 핵심역량과 능력을 배양하고 과학 교육을 향상시키기 위해 횡적과 종적인 연계성을 기초로 교육과정을 구성하는 것이 중요하다.

천문학은 학생들이 쉽게 흥미를 느끼는 분야로 과학에 대한 호기심을 토대로 과학적 핵심역량 함양에 중요한 역할을 한다. 그러나 제한된 공간인 교실에서 이루어지는 학교 교육을 통해서는 천문학의 핵심 개념 이해에 필요한 공간적 사고를 발달시키기 어렵다. 주로 과학관에 위치하며 체험, 관람시설의 성격을 지닌 천체투영관은 시간과 공간의 제약을 넘어 천문학 개념을 교수할 수 있는 공간으로, 천체투영관에서 진행되는 비형식 교육은 정규교육과정을 보완할 수 있다. 본 연구에서는 천체투영관을 이용한 교육 프로그램을 개발하고 이를 초등, 중등, 고등학생에게 적용하여 천체투영관이 천문 개념에 미치는 효과를 살펴보았다. 국립대구과학관 1박 2일 캠프에 참가하여 천문 교육 프로그램을 수료한 학생을 대상으로 연구를 진행하였으며, 총 연구 기간은 8개월, 연구 대상 인원은 761명이다. 기존 캠프에서는 교실에서 방위, 별자리, 지구의 자전 등에 관한 수업을 진행하였는데 이와 동일한 내용을 천체투영관 수업용으로 개발하였으며, 수업 전과 후에 개념 이해 정도를 측정할 수 있는 검사 문항을 제작하였다. 이후 실제로 교실 수업 혹은 천체투영관 수업을 진행하여 수업의 효과를 비교하는 이질통제집단 전후검사 설계에 기초하여 연구를 수행하였다. 연구 결과 첫째, 천체투영관 수업은 교실 수업에 비해 방위, 지구의 자전, 별자리 개념 이해에 효과적이었다. 둘째, 성별이나 학생들의 사전 천문학 지식 정도 등과 같은 메타 요인과 무관하게 천체투영관 수업은 개념 이해도 향상에 긍정적인 효과가 있었다. 셋째, 고등학생에게 천체투영관 수업은 교실 수업 이후 추가적으로 수행하는 야간 관측 활동과 동일한 효과가 있었다. 따라서 야간 관측이 불가능한 환경에서 천체투영관은 이를 대체할 수 있을 것이다. 종합하면 천체투영관은 학생들의 천문 개념 이해에 도움이 되는 효과적인 교육 수단이라 할 수 있으며, 보다 효율적인 활용을 위해 앞으로 더 많은 연구가 필요하다.

본 연구의 목적은 TIMSS 2015 결과에서 상위 성취를 보인 5개국(대한민국, 싱가포르, 대만, 홍콩, 일본)에서 8학년 과학성취에 미치는 교육맥락변인의 영향을 비교 분석하고, 이를 통해 우리나라 과학교육 개선을 위한 시사점을 도출하는 것이다. 과학성취에 미치는 교육맥락변인의 영향력을 비교하기 위해 위계선형모형에 의한 분석을 실시하였다. 연구결과에 따르면 우리나라는 학생수준 변인에서 가정의 학습자원, 과학학습에 대한 흥미, 과학에 대한 가치 인식, 학생의 교육기대 수준이 8학년 학생들의 과학성취도에 유의하게 정적인 영향을 미치는 것으로 나타났다. 학교수준 변인에서는 재학생의 경제적 배경, 학교의 학업적 성공 강조가 과학성취도에 유의하게 정적 영향을 미치는 것으로 나타났다. 상위 5개국 결과를 비교하면 가정의 학습자원, 과학학습에 대한 흥미, 학생의 교육기대 수준이 모든 국가에서 과학성취도에 정적으로 유의한 영향을 미치는 것으로 나타났다. 학교변인에서 재학생의 경제적 배경은 일본을 제외한 모든 나라에서 정적으로 유의한 것으로 나타났으며, 학생 특성에 의한 수업 제한은 우리나라를 제외한 모든 나라에서 정적으로 유의한 것으로 나타났으며, 실험보조 인력은 일본과 대만에서 정적으로 유의한 것으로 나타났다. 연구결과를 토대로 우리나라 중학교 과학과 교수학습에 주는 시사점을 학생과 학교의 사회경제적 지위에 따른 교육격차를 완화, 역량교육을 위한 과학 수업혁신, 과학수업에서 탐구실험 활동 내실화 등의 측면에서 제안하였다.

이 연구에서는 과학 교수를 기피하고자 하는 초등학교 교사들의 감정 표현과 그와 관련한 예상 관련 요인을 탐색해보는 것을 통해 과학 교수를 기피하는 초등학교 교사들의 감정을 과학 교수 불안으로 규정하는 것이 타당한지 살펴보고자 했다. 이를 위해 과학을 가르치는 것을 꺼리는 10명의 초등학교 교사가 연구에 참여하였고, 참여자들이 반구조화된 인터뷰를 통해 과학 교수와 관련한 그들의 생각과 느낌을 제시하였다. 참가자들이 제시한 감정 표현과 예상 관련 요인을 분석한 결과, 28가지의 감정 표현이 등장하였고 각 감정 표현별로 예상 관련 요인이 모두 수반되거나 그렇지 않은 경우, 그리고 부분적으로 예상 관련 요인이 수반된 경우를 찾아볼 수 있었다. 이러한 결과를 통해 초등학교 교사들의 과학 교수를 기피하는 감정은 과학 불안으로 해석할 수 있는 부분과 그렇지 않은 부분이 있다는 것을 알 수 있었다. 따라서 과학 교수를 기피하는 초등학교 교사들의 감정을 과학 교수 불안으로 한정하기 보다는 다양한 감정의 혼합되어 있는 과학 교수 기피 관련 감정으로서 살펴보기를 제안하였다.