이 연구의 목적은 반성적 사고를 강조한 수업장학이 초등교사의 과학수업에 미치는 영향을 분석하는데 있다. 연구 대상은 경력이 18년인 A교사와 4년인 B교사를 대상으로 하였다. 수업장학은 수업장학 전기, 중기, 후기 나누어 실시되었으며, 교사의 반성적 사고를 촉진하기 위해서 VTR을 통해 자기 수업 검토하기, 면담하기, 동료협의하기, 저널쓰기와 교사 연수를 실시하였다. 수집된 자료는 9회 수업을 녹화하여 전사한 수업관찰 기록지와 9회의 면담을 기록한 면담 기록지, 교사가 작성한 7회의 저널 기록지, 연구자가 작성한 수업일지이며, 자료 분석을 위해서 반성 수준 분석틀, 질문 분석틀, 피드백 분석틀, 교수 방법 분석틀, 교수 행동 요소 분석틀을 사용하였다. 수집된 자료는 빈도수를 분석하였고 관련 사례를 제시하는 질적인 연구 방법을 사용하였다. 반성적 사고를 강조한 수업장학 기간 동안 교사의 반성 수준과 반성 내용의 변화를 알아보기 위해서 면담 기록지와 저널 기록지를 분석한 결과, 교사 모두 기계적 반성을 가장 많이 하였다. 그러나 수업장학 중기 이후에는 기계적 반성이 감소하고 실천적 반성과 비판적 반성이 증가하였다. 반성 내용은 72개의 유형이 분석되었다. 그 중에서 10번 이상 반성한 내용은 수업 자료, 수업 시간, 수업 전개 방법, 수업 목표 달성, 학생 행동 특성, 학생의 흥미와 관심, 수업 방법 개선, 탐구 방법 개선에 관한 내용이었다. 특히, 학생의 흥미와 관심, 수업 방법 개선, 탐구 방법 개선은 수업장학 후기에 더욱 빈도수가 증가하였는데 그러한 결과는 교사의 실천적 반성이 증가하였음을 의미한다. 교사의 질문은 연구가 진행됨에 따라 교사 모두 확산적 질문의 빈도가 증가하였는데 특히, 교사 연수를 실시한 수업장학 후기에 확산적 사고 질문이 크게 증가하였다. 피드백의 변화는 수업장학 후기에 교사 모두 지연적 피드백이 증가하였고, 그 중에서 추가적 질문이 증가하였다. 교수 방법은 관찰 실험 활동과 질문 대답 활동 위주의 수업을 진행했으며 다양한 교수 방법을 사용하였다. 교수 행동 요소는 모두 29개가 분석되었는데, A교사는 27개, B교사는 28개의 교수 행동 요소를 사용하였다. 수업장학 후기에 새롭게 늘어난 교수 행동 요소를 살펴보면, A교사는 학생의 질의응답 활동이 추가되었고, B교사는 개념 정의 및 확인, 변인 확인 및 통제, 실험 시간 안내, 실험결과 예상, 학생 질의응답, 후속 학습 안내 활동이 늘어났다. A교사는 수업장학 이후에 일관성 있게 다양한 교수 행동 요소를 사용하였고, B교사는 새로운 방법을 사용하는 데 개방적이었으며 다양한 교수 행동 요소를 활용하였다. 이 연구의 결과로 초등학교 과학수업에서 반성적 사고를 강조한 수업장학은 경력이 많은 교사와 적은 교사 모두에게 높은 수준의 반성과 바람직하고 다양한 교수 행동을 사용하도록 하였다. 따라서 교사의 수업개선을 위한 방법으로 교사의 자발적인 자기수업 관찰, 면담, 저널쓰기와 명시적인 교사 연수가 필요함을 알 수 있다.