본 연구의 목적은 최근 20년간 국내외 문헌에 나타난 지질 답사 교육 사례가 야외 지질학 탐구 요소를 어떻게 반영하고 있는지 교육 대상별로 비교 분석하는 것이다. 분석 대상 사례는 총 53건이며, 분석은 야외 지질학 탐구 요소 및 하위 요소에 대해 수행되었다. 분석 결과, 야외 지질학 탐구 요소 반영양상에서 초중고생 대상 지질 답사 교육 사례와 지질학 관련 전공생 대상 사례 간 명확한 차이가 드러났다. 초중고생 대상 답사는 주로 교육 과정에 기반하여 설계되었기 때문에 야외 지질학 탐구 요소 중 관찰, 표상, 귀추적 추론 중 2~3가지를 포함하는 경우가 많았다. 반면 지질학 관련 전공생 대상 답사는 지질 전문가 양성을 목적으로 하기 때문에 야외 지질학 탐구 요소 중 4~5개를 다양하게 포함하고 있으며 공간적 사고 및 통시적 사고의 비율도 높게 나타났고, 지질도 작성 등 전문 기술을 요구하는 활동이 자주 활용되었다. 과학 교사 대상 답사는 초중고생 및 지질학 관련 전공생 대상 답사의 특징이 혼합된 형태로 나타났다. 포함된 탐구 요소의 다양성, 지질학자가 수행하는 활동과의 유사성, 학습자의 자율성 등을 종합적으로 고려했을 때 지질학 관련 전공생 대상 답사가 다른 교육 대상의 답사보다 야외 지질학 탐구의 실제성이 높은 것으로 평가되었다. 이 연구의 결과를 바탕으로 참 과학 탐구로서 지질 답사교육의 활용을 위한 시사점을 제시했다.

이 연구는 계절 변화에 대한 초등학생들과 벨리즈 초등교사의 선개념을 조사하고 계절 변화의 원인을 이해하는데 도움이 되는 실험을 고안한 것이다. 계절 변화에 대한 선개념을 알아보기 위해 계절변화를 학습하지 않은 초등학교 6학년 91명의 학생과 벨리즈 초등교사 10명을 대상으로 개방형 질문지와 인터뷰를 실시하였으며, 귀납적 분석법을 이용하여 범주화하였다. 초등학생과 벨리즈 초등교사는 계절 변화의 원인을 지구의 자전, 태양과 지구 사이의 거리, 지구의 공전, 환경오염이나 기후변화 등으로 생각하고 있었다. 그리고 이러한 오개념은 공간 인식에 대한 어려움, 교과서나 교재의 부정확함 등에 기인하는 것으로 나타났다. 계절 변화에 대한 부정확한 선개념을 바로 잡고 계절 변화 수업을 개선하기 위하여 지구 자전축의 기울기에 따른 태양의 남중 고도와 낮과 밤의 길이를 측정하고, 이를 비교하는 실험을 고안하였다. 이 실험은 태양의 남중 고도와 낮의 길이 변화와 같은 자연 현상을 모형을 통해 측정할 수 있도록 하여 계절변화의 원인을 이해하는데 도움을 줄 수 있다.

디지털 교과서는 다양한 상호작용을 통하여 학습자의 특성과 수준에 적합한 학습을 가능하게 하는 교수학습 자료이다. 이 연구에서는 초등 과학 수업에서 디지털 교과서를 보다 효과적으로 활용할 수 있는 수업모형을 개발하고 그 효율을 확인하고자 한다. 초등 과학 수업에서 학습자들의 완결학습을 도와주기 위한 수업모형은 출발점 행동 진단과 피드백, 자기주도적 학습 환경 구축 그리고 학습자의 학습을 돕는 교사, 학생, 디지털 교과서와의 상호작용이 필요하다. 이러한 특징을 반영한 디지털 교과서 활용 수업모형은 준비단계, 실행단계, 다지기단계로 구성하였다. 준비단계에서 학습자는 디지털 교과서를 이용한 진단평가 결과에 따라서 제공되는 수준별 피드백 자료를 통해 출발점 행동을 보완하고 학습 활동에 대한 흥미를 유지한다. 실행단계에서 학습자는 디지털 교과서의 다양한 기능과 여러 형태의 자료를 활용하여 자기 주도적으로 학습을 진행한다. 다지기단계에서 학습자는 교사가 구성한 다지기 영상 및 다지기 문제 풀이 활동 그리고 학습자가 커뮤니티에 누적해 놓은 결과물을 재확인함으로써 학습내용을 내면화할 수 있다. 개발한 수업모형의 효과를 확인하기 위해서 초등 과학 5학년 2학기 '날씨와 우리 생활' 단원을 선정하여 수업자료를 제작하여 초등학교 5학년 101명을 대상으로 실험을 설계하였다. 실험집단 50명에게는 개별적으로 스마트기기를 제공하여 디지털 교과서 활용 수업모형을 적용한 수업을 실시하였고, 비교집단 51명은 서책형 교과서를 활용한 수업을 실시하였다. 그 결과는 다음과 같다. 첫째, 디지털 교과서 활용 수업모형을 적용한 수업은 서책형 교과서를 활용한 수업에 비해 학업 능력이 낮은 집단의 학업성취도 향상에 유의미한 효과가 있었다. 둘째, 디지털 교과서 활용 수업모형을 적용한 수업은 서책형 교과서를 활용한 수업보다 학습자의 자기주도적 학습 태도 향상에 효율적이었다. 셋째, 디지털 교과서 활용 수업모형을 적용한 수업에서는 서책형 교과서를 활용한 수업보다 학습자, 교사, 디지털 교과서와의 상호작용 횟수가 많았다. 결론적으로 이 연구에서 개발한 초등 과학 수업에서의 디지털 교과서 활용 수업모형은 학습자의 학업성취도와 자기주도적 학습 태도를 향상시키는데 도움이 되었다.

본 연구의 목적은 '계절변화'에 대한 탐구적 과학 글쓰기 수업이 초등학생들의 과학 학습동기 및 과학적 태도에 어떤 영향을 미치는지를 알아보는 것이다. 본 연구는 P광역시 소재 Y초등학교 6학년 2개 학급의 학생들을 대상으로 실시하였다. 연구집단으로 선정된 1개 학급 24명을 대상으로 '계절변화' 단원에 대한 10차시 수업을 탐구적 과학글쓰기 형식으로 진행하였다. 본 연구의 결과는 다음과 같다. '계절변화'에 대한 탐구적 과학글쓰기 수업은 초등학생들의 과학학습동기 및 과학적 태도에 유의미한 효과가 있었다. 이것은 학생들이 탐구한 내용을 글로 표현하는 과정에서 자신감과 흥미를 가지게 되었고 자신이 탐구한 내용을 글로 표현하고 동료들과 논의하는 과정에서 호기심과 협동성 그리고 끈기가 생겨 이것이 과학적 태도 향상에 영향을 미친 것으로 생각된다. 또한 탐구적 과학글쓰기 수업에 참가한 학생들의 수업에 대한 만족도, 흥미도, 참여도 조사 결과에서도 좋은 평가를 받았다.

본 연구는 과학교육 질적 연구와 관련된 연구 동향을 분석하고, 과학교육 질적 연구의 기초 자료를 제공하고, 후속 연구 방향을 선정하는 데 목적이 있다. 연구대상은 한국연구재단의 KCI등재에 등록된 학술지에서 과학교육, 질적 연구를 키워드로 한 학술지 발표 논문을 대상으로 키워드를 중심으로 언어 네트워크 분석 방법을 활용하여 연구 동향을 살펴보았다. 본 연구에서는 기술 통계 분석 방법과 논문 주요 키워드 대한 빈도 분석, 네트워크 분석, 연결중심성 분석을 krkwic과 ucinet6.0을 활용하여 자료처리를 하였다. 연구 결과 첫째, 과학교육 관련 학술지에 발표된 질적 연구 방법을 적용한 논문은 14종 학술지에서 총 138편의 논문이 발표되었다. 둘째, 논문 키워드의 출현 빈도를 분석한 결과 '분석'이 가장 높은 빈도를 나타내었고, '초등교사', '초등학교', '영재학생', '과학교사', '수업' 순으로 나타났다. 셋째, 네트워크 분석 결과 '분석', '초등학교', '수업'이 네트워크 중심에 위치하였으며, 비교, 탐구, 인식, 영재학생 등이 근접하였다. 넷째, 전체 구간에서 공통적으로 출현하는 키워드는 '분석', '영재학생', '초등학생' 등으로 초등학생과 영재학생을 대상으로 한 연구나 수업이나 인식, 특성 등을 분석한 연구는 지속적으로 이루어지고 있음을 알 수 있다. 본 연구의 결과를 기초로 과학교육 질적 연구와 관련된 연구주제의 과거와 현재를 탐색하고 앞으로의 연구 방향에 관한 논의를 하였다.

본 연구의 목적은 공간지각능력에 따른 고등학생들의 탄소 순환 개념을 알아보고자 하는 것이다. 이를 위하여 광역시 소재의 평준화 일반계 남녀공학 S고등학교 학생들 중 2학년 1학기에 지구과학 I을 이수한 자연계열 남학생 30명과 여학생 33명을 대상으로 공간지각능력 검사를 실시하고 공간지각능력 상 하 두 집단의 학생들 중에서 본 연구 참여에 동의한 남학생 4명과 여학생 4명을 대상으로 탄소순환 개념 검사를 실시하였다. 본 연구의 결과, 공간지각능력이 높은 학생들은 공간지각능력이 낮은 학생들 보다 단어연상에서 탄소 순환 개념, 상태 변화개념, 과정 개념이 더 많았으며 그림 그리기에서 탄소 순환 개념, 상태 변화와 과정 개념도 더 많은 것으로 나타났다. 시스템적 관점에서 사용된 연결고리는 공간지각능력이 높은 학생들의 인과지도에서 1명이 2개, 1명이 1개, 2명이 0개로 나타났고 그림 그리기에서 3명이 1개, 1명이 0개로 나타났으며 공간지각능력이 낮은 학생들의 인과지도와 그림 그리기에서는 전혀 나타나지 않았다. 공간지각능력이 높은 학생들은 공간지각능력이 낮은 학생들에 비해 지구시스템의 하위영역의 상호작용으로 탄소가 이동하는 것을 이해하고 있었다. 공간지각능력이 높은 3명의 학생들은 낮은 수준의 시스템 사고 개념이 있었으며 공간지각능력이 높은 학생 1명과 공간지각능력이 낮은 학생들 4명은 시스템 사고 개념이 없었다.