이 연구는 테크놀로지 활용 과학 수업을 위한 분산 인지 이론 기반 수업 전략을 신뢰도와 타당도가 확보된 절차에 따라 개발한 설계·개발 연구이다. 수업 전략 개발을 위해 설계·개발 연구 방법론 절차에 따라 개발 연구와 타당화 연구를 진행하였다. 개발 연구에서는 선행 문헌 검토와 사전 전문가 검토 방법으로 초기 수업 전략을 개발하였다. 타당화 연구에서는 내적 타당화(전문가 타당화, 사용성 평가)와 외적 타당화(현장 적용 평가) 방법으로 수업 전략을 타당화하고 최종 수업 전략을 개발하였다. 최종 수업 전략은 3개의 수업 원리와 9개의 수업 전략, 38개의 세부 지침으로 구성하였다. 이 연구를 통해 연구자는 테크놀로지 활용 과학 수업을 위한 수업 전략의 적합성, 블록과 교수·학습 과정안의 유용성, 인지적 도구로서 테크놀로지의 활용 가능성, 테크놀로지 활용 교수 역량 함양을 위한 교사의 노력 필요, 수업 전략 적용에 영향을 미치는 조건을 고려한 수업 설계를 제안하였다.

이 연구의 목표는 지구과학의 혁명 과정으로 설명되는 20세기 베게너의 대륙이동을 정당화하는 과학자들의 과학 활동을 살펴보면서 새로운 과학 이론의 제안 전략과, 이론 선택의 과정이 어떻게 이루어지는지를 방법론적으로 분석하는데 있다. 베게너의 대륙 이동설 이전에는 지구는 정적인 지구모형으로 지각의 상하 운동만을 고려하였다. 하지만 대륙이동설은 지구의 동적 모형으로 지각의 수평운동을 제안하여, 수많은 문제들을 제거하였다. 따라서 이 연구는 현재의 판구조론이 형성되기까지 수많은 과학자들의 합리적인 활동을 탐색하고자 한다. 또한, 대륙이동설은 기존의 정적모형인 지구수축설과 충돌한다. 즉, 지구가 이미 완성되고, 고정되고, 불변하는 정적인 모델이 아닌, 지구가 생성되고 변화하는 역동적인 모델을 제시함으로써 기존의 기계론적 세계관에서 벗어난다. 이러한 결과, 옛 지질학은 약화되고 새로운 지구물리학이 탄생하게 되었다. 그리고 대륙이동설과 학문후속세대에 의한 지속적인 탐구는 지구과학의 혁명을 가져왔다. 이는 지구과학교육에서 학생들을 위한 다양한 방법론의 교육자료로서, 학생들의 세계관의 변화를 위한 교육 자료로서 좋은 탐구대상이라고 할 수 있다.

세계적으로 역량중심 교육이 주목됨에 따라, 교육부는 2015 개정 교육과정에서 창의융합형 인재가 갖춰야 할 미래 사회 핵심역량 6가지를 제시하였다. 본 연구에서는 2015 개정 교육과정에 제시된 미래 사회 핵심역량을 함양하고, 천문 영역 실험·실습의 한계를 보완하기 위해 HTE-STEAM 별자리 교육 프로그램을 개발하였고 그 효율성을 파일럿 테스트를 통해 확인하였다. 개발한 프로그램은 학교 밖 교육 현장인, 충청북도 청주시 소재의 G 도서관에서 초등 3~6학년 학생들을 대상으로 적용하였다. 연구의 결과는 다음과 같다. 첫째, HTE-STEAM 별자리 교육 프로그램은 STEAM 태도 검사의 '자아 개념'을 제외한 모든 구인에서 통계적으로 유의미한 효과를 보였으며, 특히 '이공계 진로선택', '배려', '소통'에서 높은 효과를 보였다. 따라서 미래 사회 핵심역량 중 '창의적 사고 역량'과 '의사소통 역량', '공동체 역량'의 함양에 긍정적인 결과를 도출하였다. 둘째, HTE-STEAM 별자리 교육 프로그램은 시공간이라는 어려운 개념을 다루었으나, 수업 내용의 난이도가 쉽다고 응답한 학생들이 많고, 배운 공간개념을 응용하여 교구를 활용한 것으로 보아, 학생들의 하늘과 우주의 공간 구조에 대한 이해에 효과적이었다. 덧붙여, 본 프로그램은 2022 개정 교육과정에서 추가된 하늘의 공간적 구조에 대한 성취기준을 충족하는 교육 프로그램으로 활용될 수 있을 것으로 보인다. 따라서 HTE-STEAM을 기반으로 한 별자리 교육 프로그램은 미래 사회 핵심 역량의 함양에 긍정적인 효과를 보였으며, 학교 환경에서 천문 영역의 야간 관측 실습을 보완하는 역할을 할 수 있을 것으로 보인다.

본 연구에서는 2022 개정 과학과 교육과정 개발 과정에서 고등학교 지구과학 TF팀에서 수행한 고등학교 지구과학 분야의 2022 개정 교육과정 개발의 철학적 배경과 성과 등을 탐색하였다. 연구보고서에서 다루지 못한 연구로, OECD Education 2030의 변혁적 역량과 지구과학 분야 교육과정 문서 체제의 관련성, 이해중심 교육과정에 비추어 본 지구과학 분야의 핵심 아이디어 구성과 선택과목 구성, 지구과학 분야의 탐구 기반 교수학습의 특징 등을 탐색하였다. 주요 연구결과를 살펴보면, 지구과학 분야를 포함하여 2022 개정 과학과 교육과정에서는 OECD Education 2030의 변혁적 역량과 과학소양을 함양할 수 있도록 학생과 교사의 행위주체성(agency)을 강조하였으며, 지구과학 분야 교육과정 문서 체제에서는 학습 나침반 바늘을 구성하는 지식·이해, 과정·기능, 가치·태도를 중심으로 핵심 아이디어와 성취기준을 구성하였다. 이해중심 교육과정에 근거하여 지구과학 분야의 핵심 아이디어를 도출하고, 지구과학 분야의 핵심 아이디어에 도달할 수 있도록 선택과목별 특성에 맞추어 과목별 영역과 지식·이해 내용요소를 구성하였다. 또한, 지식 생산 역량을 갖춘 학생 행위주체 육성을 위해 과학과 과정·기능에 부합하는 IB형 탐구 기반 교수학습을 강조하였다. 연구 결과를 토대로 국가 수준 그리고 총론 수준에서 교육 과정 대강화의 필요성, 가치·태도에 대한 과정중심 평가 방안 개발보급, 및 백워드 설계 형태의 교육과정 개발의 필요성, 과학과 탐구의 과정·기능에 입각한 탐구 기반 교수학습을 통한 학생 행위주체의 과학 역량 함양 방안 등을 결론으로 제언하였다.

이 연구는 대학생들을 대상으로 외계행성 교육을 받기 전, 후의 인식 변화를 알아보기 위해 비구조화된 면담을 실시하고 주제분석법을 활용하여 분석하였다. 연구 결과는 다음과 같다. 첫째, 외계행성 교육 프로그램은 학생들의 외계행성에 대한 지식을 증진시키고, 우주에 대한 관심과 호기심을 높이는 데 긍정적인 영향을 미쳤다. 둘째, 학생들은 외계행성 탐사의 중요성과 외계행성 탐사에 대한 다양한 방법에 대한 이해도가 깊어졌다. 셋째, 학생들은 외계행성 탐사가 인류에게 다양한 측면에서 중요한 의미가 있으며, 외계행성에 대한 교육이 필요하다고 인식하였다. 이러한 결과는 향후 외계행성과 관련된 교육 프로그램의 개발과 적용에 있어 중요한 시사점을 제공할 수 있다.

이 연구의 목적은 기후 행동이 참여자에게 미치는 영향은 무엇인지, 고등학교에서 기후 행동 교육이 어려운 이유는 무엇인지를 알아보는 것이었다. 이를 위해 기본적 질적 연구(basic qualitative research) 방법을 택하였으며 연구참여자는 활동 당시의 중학생 5명이다. 연구 결과는 다음과 같다. 중학생 때의 기후 행동으로 참여자의 진로는 구체적으로 변하였고 기후 소양은 함양되었다. 그리고 고등학교에서 기후 행동 교육은 충분하지 않았다. 기후 행동 교육을 하는 환경 과목은 많은 학생의 선택을 받지 못하여 개설이 어려웠으며 대학 입시에 대한 부담으로 창의적 체험활동 시간에 기후 행동 교육을 하는 것은 비현실적이었다. 이 연구의 논의점은 다음과 같다. 기후 행동은 진로를 구체화하고 기후 소양을 함양하는 데 일조하기 때문에 중학생에게 장려할 필요가 있다. 또한 기후 행동은 지속성이 중요하기 때문에, 기후 소양을 꾸준히 유지할 수 있도록 초·중·고등학교의 교육과정에 기후 행동 교육을 전문적으로 할 수 있는 과목을 개설할 필요가 있다.