이 연구의 목적은 예비 지구과학 교사들의 지질공원과 지질공원의 교육적 활용에 대한 인식을 조사하여 지질공원 교육의 필요성과 효과적인 지질공원 교육에 대한 시사점을 제공하고자 하였다. 지질공원을 활용한 교육은 학생의 탐구 능력 및 학습 능력을 함양할 수 있도록 도와주고 학생들의 수업 참여를 증진시키는 효과를 가지고 있다. 이러한 효과를 가진 교육을 실시하기 위해서는 미래 세대를 교육할 예비 지구과학 교사들의 지질공원에 대한 올바른 이해가 필요하다. 하지만 지질공원 교육의 이점과 필요성에도 불구하고 예비 지구과학 교사들은 지질공원에 대한 이해가 부족한 상황이다. 본 연구에서는 경북 소재 A 대학교 지구과학 교육과에 재학 중인 예비교사 56명을 대상으로 지질공원에 대한 인지와 이해 수준, 지질공원 교육 경험, 지질공원 교육 필요성, 지질공원 학습에 대한 인식을 조사하였다. 그 결과, 예비교사들은 지질공원에 대하여 인식하고 있지만, 국내 및 세계 지질공원에 대한 예비 교사들의 부족한 이해 수준과 이에 따른 지질공원 교육의 필요성을 확인하였다. 현행 중등교육에서 지질공원 교육을 다루는 정도가 부족하고 예비교사들이 이에 따른 지질공원 교육의 필요성을 느끼나 이해 정도가 부족한 것으로 보아 앞으로 지질공원 교육에 대한 지원의 필요성이 제기된다. 예비 지구과학 교사들은 지질공원의 교육적 활용에 대해 긍정적인 인식을 가지고 있는 것으로 보아 향후 지구과학교육 현장, 사회교육 현장, 비교과 교육 현장 등에서 지질공원 교육의 활성화에 도움을 줄 수 있을 것으로 기대한다.

본 연구는 대칭성에 대해 이론적으로 고찰하고 이의 과학교육적 함의를 도출하는 것을 목표로 한다. 이를 위해 첫째, 고대 그리스 학자들을 통해 일반적인 서양 과학의 사유방식을 살펴보았다. 둘째, 대칭성에 대한 인식을 고대와 근현대로 나누어 살펴보았다. 셋째, 이에 대한 과학교육적 함의를 도출하였다. 본 연구의 결과는 첫째, 서양 과학의 사유방식은 파르메니데스에서 시작되어 플라톤이 정립한 '추상화'이다. 둘째, 고대의 대칭성 인식은 추상화를 기반으로 한 아름다운 비율과 조화로서의 대칭성, 근현대의 대칭성 인식은 변화에서 불변을 찾고자 했던 추상화를 기반으로 한 불변의 관점으로서의 대칭성이다. 그리고 고대의 대칭성의 예시로서 에라토스테네스의 지구 둘레 측정 실험에 대해 고찰하였으며, 근현대의 대칭성의 예시로서 갈릴레이 상대성 및 변환을 고찰하였다. 셋째, 이에 따른 과학교육적 함의는 다음과 같다. 대칭성에 대한 인식은 고대부터 근현대 과학을 관통하는 핵심주제라는 관점에서 과학의 본성 교육에 도움이 될 수 있다. 둘째, 에라토스테네스 지구 둘레 측정 실험과 갈릴레이 상대성 및 변환의 경우 2022 개정 교육과정에는 제시되어 있지 않지만 과학과 핵심역량 및 개념 이해에 도움이 될 수 있다. 마지막으로, 대칭성을 중심으로한 통합적 접근으로의 과학교육은 과학적 태도와 흥미에 긍정적인 영향을 줄 수 있다.

이 연구는 초등 예비교사들이 작성한 과학 일기를 양적·질적 분석하여 초등 예비교사들이 지닌 과학의 본성에 대한 관점의 특징과 그 변화 과정을 분석하여 범주화하는데 그 목적이 있다. 이를 위해 초등 예비교사 13명이 쓴 과학 일기 112편을 분석하였다. 수집된 자료는 과학의 본성 4가지 영역의 연구 개념틀을 이용하여 영역별 빈도수를 분석하였고, VNOS-C 검사 분석틀을 이용하여 과학의 본성에 대한 관점 변화 양상을 귀납적으로 도출하여 유형화하였다. 그 결과 초등 예비교사들이 작성한 과학 일기에 나타난 과학의 본성에 대한 관점은 과학의 사고적 본성, 지식적 본성, STS적 본성, 탐구적 본성은 비교적 비슷한 비율로 서술되었으나 그 중 과학의 사고적 본성이 가장 높은 비율로 나타났고, 과학의 탐구적 본성이 가장 낮은 비율로 기술되었다. 과학 지식의 가변성, 경험적 증거의 중요성, 과학의 긍정적·부정적 작용에 대해서는 특히 집중적으로 언급되었다. 또한 초등 예비교사들의 과학의 본성에 대한 관점 변화 양상은 '고전적 관점 유지형', '현대적 관점 유지형', '회귀형', '발전형', '혼재형'으로 유형화 할 수 있었다. '과학 지식의 경험적 본성' 요소는 학생에 따라 변화 양상이 다양한 유형으로 나타났고, 대부분의 학생들이 과학 지식의 잠정성에 대해서는 현대적 관점을 여러 회기 동안 유지하였다.

이 연구는 지방에 소재한 초등학교 2학년·4학년·6학년 197명의 학생을 대상으로 메타버스를 활용한 온라인 기반 학습형 STEAM 프로그램을 적용한 수업이 초등학생의 STEAM에 대한 태도와 만족도에 어떤 효과가 있는지를 알아본 것이다. 연구 수행을 위해서 각 학년군에서 각각 4~5차시의 온라인 기반 학습형 STEAM 프로그램을 개발한 후 이를 적용하여 효과를 알아보았다. 이 연구의 결론은 다음과 같다. 온라인 기반 학습형 STEAM 프로그램을 적용한 수업은 초등학생의 STEAM에 대한 태도를 향상하는 데 통계적으로 유의미한 효과가 있었으며, 프로그램에 대한 학생들의 만족도가 높게 나타났다. 또한 시범 적용 교사는 면담에서 '프로그램에 대한 학생들의 수업 집중도가 굉장히 높았으며 메타버스 공간을 활용하는 것이 매우 흥미로웠다'는 긍정적 평가를 하였다. 시범 적용 결과를 바탕으로 초등학교의 학년군별 4 ~ 5차시에 해당하는 1종의 학생용·교사용 STEAM 프로그램을 개발하였다. 메타버스를 활용한 온라인 학습 프로그램은 교육 불평등을 해소하고 유연한 학습 환경을 제공하여 팬데믹 기간에 교육을 혁신할 수 있는 잠재력을 가지고 있다. 이에 중·고등학생을 위한 온라인 STEAM 프로그램 개발 연구를 제안하였다.

본 연구의 목적은 논증구조를 교수적 추론 도구로 활용한 예비 지구과학 교사들이 말하는 논증구조의 역할과 실효성을 탐구하고, 이 과정에서 예비교사들이 보여주는 PCK 특성을 탐구하려는 것이다. 논증구조를 활용한 수업 계획과 성찰을 체험하는 일련의 교수적 추론과정에서 교사의 PCK가 발휘되므로, 본 연구에 참여한 예비교사들이 보여주는 미래지향적 가족유사성 PCK의 특성을 탐색하였다. 이를 위해 15명의 예비 지구과학 교사들이 참여하여 논증구조를 활용하여 수업설계와 수업시연을 체험하고, 학기말에 수업 체험에 대한 심층면담을 실시하였다. 심층면담을 토대로 질적 분석을 실시함과 동시에 예비교사들의 가족유사성 PCK의 특성을 분석하기 위해 의미연결망 분석을 실시하였다. 주요 연구결과를 살펴보면, 예비교사들은 논증구조를 적용하면서 수업을 조직적으로 계획하고, 사실에서 결론에 이르기까지 관련된 논증요소를 구분함으로써 짜임새 있게 수업을 구성하였다. 논증구조 구성요소별 특징을 살펴보면, 예비교사들은 사실과 결론의 징검다리인 논거, 반박, 한정어 등을 찾아내는 데 어려움을 겪은 것으로 나타났다. 논증구조로 인해 가장 많은 영향을 받은 PCK 영역은 과학수업 실천 부분으로, 수업내용에 적합한 수업모형선정, 과학수업을 통한 데이터 리터러시와 디지털 역량개발 등을 예비교사들은 강조하였다. 연구결과를 토대로 교수적 추론 도구로서 논증구조의 잠재력과 활용 가능성, 논증구조를 활용한 과학수업을 체험한 중등학교 학생들의 과학탐구와 추론 역량 개발의 가능성, 논증구조를 교수적 추론 도구로 활용하는 교사교육 프로토콜 개발의 필요성 등을 결론으로 제언하였다.

본 연구의 목적은 예비교사가 상황에 따라 과학에 대해 어떤 인식론적 신념을 가지는지를 살피고, 교과독서를 통한 인식론적 신념의 변화양상을 심층적으로 탐색하는 것이다. 이를 위해 초등 예비교사들이 '파인만의 과학이란 무엇인가?'를 읽고 쓴 에세이 77편을 귀납적 분석법을 이용해 분석하였다. 연구 결과로, 기존에 예비교사가 지녔던 인식론적 신념을 '교과 학습에서의 과학', '일상생활에서의 과학'의 두 가지 상황으로 구분하고, 교과독서 후에 '과학자가 다루는 과학' 상황에서 형성된 인식론적 신념을 분석하였다. 각 상황은 '지식의 인상', '지식의 근원', '지식의 정당화', '지식의 가변성', '지식의 구조', '지식 습득 가치'를 하위 범주로 세분화하여 세련된 신념과 소박한 신념 수준에서 차이를 밝혔다. 그 결과로 파인만의 과학 강의가 예비교사에게 새로운 관점 정립, 기존의 인식론적 신념 재맥락화 측면에서 영향을 주었음을 도출하였다. 본 연구는 예비교사가 가지는 과학에 대한 인식론적 신념이 상황에 따라 상이할 수 있음을 밝히고, 교과독서를 통해 과학자가 다루는 과학에 대한 신념을 포괄하는 방향으로 인식론적 신념의 폭과 깊이가 확장될 가능성을 확인하였다는 점에서 의미가 있다.

이 연구의 목적은 지역사회의 시민 강사 등이 지역사회 문제에 기반한 초등학생용 기후변화교육 프로그램을 개발할 때 반드시 포함해야 할 내용을 분석틀로 제안하는 것으로, 이 분석틀의 개발을 위해 현장 및 기후환경교육 전문가 24명에게 총 7번의 자문을 받았다. 최종 분석틀은 문항별 내용타당도는 I-CVI와 S-CVI 계수로, 전문가 패널 간 신뢰도는 Fleiss' Kappa 계수를 통계적으로 검증하였다. 최종 분석틀은 3개의 분석 영역(프로그램 목적 - 프로그램 내용 - 프로그램 평가)과 7개의 분석 항목, 7개의 분석 지표와 세부 설명으로 구분하여 개발했다. 특히 분석 지표에 대한 세부 설명란을 추가하여 내용타당도와 신뢰도를 높임으로써 객관적인 분석틀로서의 성격을 확고히 했다. 이 연구에서 제안한 지역사회 기반 초등학생용 기후변화교육 프로그램 분석틀이 체계적인 프로그램 개발에 도움이 되길 기대한다.

이 연구는 코로나19로 인한 위험의 인식론적 불확실성의 이해에 도움이 되고자 대학생을 대상으로 위험사회 교육프로그램을 개발하였다. 그리고 대학생의 과학 관련 수업에 적용하였으며 과학 글쓰기를 통해 위험사회에 관한 대학생의 이해정도와 생각을 살펴보는 것을 목적으로 하였다. 대학생들의 과학 글쓰기를 정성 분석하여 정량화한 결과 대학생들의 이공계와 인문사회계열의 전공에 관계없이 참여한 모든 계열의 학생들에서 위험사회에 대한 이해 정도가 매우 높게 나타난 것을 볼 수 있었다. 또한 위험사회 교육프로그램과 과학글쓰기는 대학생들이 코로나19 위험의 인식론적 불확실성을 해소하고, 코로나19 거리두기로 인해 어렵고 힘들었던 마음을 극복하는 자세를 갖는 데에도 도움을 준 것으로 분석되었다. 이 연구의 결과는 과학교육에 있어서 과학기술의 예측범위를 넘어서고 있는 기후변화와 팬데믹의 위험 시대를 살고 있는 미래세대를 위한 위험사회 교육이 필요함을 시사한다.

이 연구는 코로나19 시기에 지방 소규모 과학관의 조직 및 운영 현황을 조사하여 과학문화 확산과 과학 대중화를 위한 기초연구를 수행하고자 거창월성우주창의과학관을 사례로 하여 질적 연구를 실행하였다. 과학관의 실태를 분석하기 위하여 평가 틀을 개발하였으며 정보 통신매체를 통하여 얻은 정보와 과학관의 정보 위원과 심층 면담을 통해 얻은 정보를 이용하여 연구를 진행하였다. 본 과학관은 코로나19가 최고조로 유행하였던 2020년 기준 전년 대비 매출과 입장 인원의 뚜렷한 감소세를 보인 것으로 나타났다. 이러한 상황에서도 비대면 프로그램 신설, 전시물 관리, 다양한 홍보 매체를 이용한 홍보 관리와 같은 위기 개선 방법을 사용하고 있음을 확인하였다. 하지만 전문인력 수급의 어려움, 직원들의 업무의 과다, 다른 과학관과의 차별화 부재 등은 향후 해결해야 하는 선결과제로 남아 있음을 확인하였다.

본 연구는 B 교육대학교의 2학년 심화과정 4개반 115명을 대상으로 하였다. 초등예비교사들은 초등과학 천문영역 주제에 대해서 어떤 교수 방법을 인식하고 있는지 조사하였다. 설문이 수집된 80명의 인식자료를 분석하였다. 본 연구를 위해 5일간의 설문조사를 하였다. 초등예비교사들은 과학과의 다양한 영역 중에서 천문영역 교수방법에 대해 어려움을 호소하고 있었다. 초등예비교사들이 초등과학 천문영역의 주제를 교수하는데 어떠한 어려움이 있는지 파악하고자 하였으며 천문영역 주제를 교수하는데 보다 효율적인 교수방법을 찾고자 연구하였다. 초등과학 천문영역의 주제를 교수하는데 어떠한 설문을 할 것인지에 대해서도 초등예비교사들과 함께 토의하여 설문에 대한 주제를 설정하였다. 초등과학 천문영역에 대한 주제는 여러 가지가 있으나 지구와 달에 대한 단원을 중심으로 2가지의 설문을 작성하였다. 3학년 1학기 4단원(1/10)에서 '지구는 어떤 모습일까요?'. 6학년 1학기 2단원(1/11)에서 '달은 어떤 모습일까요?'로 설정하였다. 초등예비교사들의 배경지식을 총동원하여 초등학생들에게 천문영역 주제를 어떻게 교수할 것인가에 대해서 솔직하게 서술하시오. 이러한 설문에 대한 결과 처리는 언어 분석방법으로 넷마이너를 활용하여 언어 표현을 가시화하여 나타내었으며, 초등예비교사들이 실제 설문에 응답한 내용을 기술하고 해석하였다. 이러한 결과를 바탕으로 초등예비교사들이 초등과학 천문영역 주제에 대해 보다 효율적인 교수방법을 제시하고자 하였다. 또한 초등과학 천문영역 주제를 강의하기 위한 기본적인 절차와 방법을 제시하였다. 초등예비교사들에게 초등과학 천문영역 주제를 교수하는데 보다 효율적인 교수방법을 제시하였다.

본 연구는 학습자들의 환경 소양을 조사하여 환경 소양의 요인별로 그 결과를 분류한 후, 요인별 분류에 따른 학생들의 환경행동 실천 경험에 대해 어떤 차이가 있는지를 알아보기 위한 연구이다. 연구의 실행은 P 광역시에 위치한 D 초등학교 6학년 학생 47명의 학생들을 최종 분석의 대상으로 진행되었으며, 환경소양 검사지와 환경행동 실천 경험에 관한 설문지를 주요 데이터로 사용하였다. 연구의 결과 학습자들은 환경소양 요인에 따라 세 군집으로 분류되었으며, 각각 고 환경소양군, 저 환경소양군, 저기능정서군으로 명명하였다. 각 군집별로 환경행동 실천 경험에 대한 기술 내용을 활용하여 언어 네트워크를 형성하고, 중심도 분석을 실시하여 시각화한 후 분석하였다. 분석한 결과 고환경소양군은 1) 환경행동 실천 주체를 개인과 가족으로 인식하고, 2) 환경행동 실천 경험을 환경소양의 모든 요소와 연관지어서 기술하였으며, 3) 기후변화에 대해 비교적 비관론적 관점으로 인식하는 것을 확인하였다. 저 환경소양군과 저기능정서군은 1)환경행동 실천 주체를 비교적 사회적 문제로 인식하고, 2) 환경행동 실천 경험에 대한 기술이 비교적 편향되어 있으며, 특히 저기능정서군은 지식 요소에 집중되어 있다. 그리고 3) 기후변화에 대해서는 비교적 낙관론적인 관점으로 인식하고 있는 것을 확인하였다. 이 같은 결론을 바탕으로 환경교육의 관점에서 시사점을 주는 제언을 하였다.