The purpose of this study was to understand mechanisms of scientific discovery and how this can help students, as young scientists, to understand scientific ideas in the science classroom. To unravel this mechanism, this study employed the notion of chaos. This phenomena was rediscovered by Edward Lorenz. In this paper, the general concept of chaos was briefly discussed in relation with previous scientific theories such as Newtonian physics and quantum mechanics. Following this, discovery constraints in terms of available technology at the time was described. In addition, Lorenz's psychological processes during the discovery was also discussed. Based on analysis, major implications for the field of science education were the provision of relevant schemata, the use of cognitive tools, the presentation of problems with various representational forms, and the sharing of ideas with others.

이 연구에서는 물질의 입자성에 대한 개념 학습에서 소집단 그림 그리기의 효과를 조사하였다. 경기도에 소재한 남녀공학 중학교 1학년 126명을 2인 1조의 소집단 그림 그리기 집단, 개별 그림 그리기 집단, 통제 집단으로 배치한 후,'물질의 세 가지 상태'와 '분자의 운동' 단원에 대하여 8차시 동안 수업을 실시하였다. 사전 검사로 자아효능감, 학습 동기, 과학 수업에 대한 즐거움 검사를 실시하였고, 사후 검사로 학업 성취도, 개념 이해도, 학습 동기, 과학 수업에 대한 즐거움 검사를 실시하였다. 이원 공변량 분석 결과, 소집단 그림 그리기 집단의 학업 성취도와 개념 이해도 검사 점수가 통제 집단보다 유의미하게 높았다. 그러나 학습 동기와 과학 수업에 대한 즐거움 검사 점수에서는 집단간에 유의미한 차이가 없었다. 모든 종속 변인에 대하여 수업 처치와 자아효능감 수준 사이의 상호작용 효과는 없었다.

이 연구는 학생들의 인지적 정의적 특성과 컴퓨터 보조 수업을 한 후의 개념 이해도와 관계를 조사하였다. 장의존-장독립성, 학습 전략, 자기 조절 능력, 시각적 학습 선호도, 성취 목적, 능력에 대한 자아 효능감, 개념 검사를 실시하였다. 학생들에게 컴퓨터 보조 수업을 실시한 후에 '분자의 운동'에 관한 개념 검사를 하였다. 학생들의 개념 이해도는 인지적 특성들 중에서 장의존-장독립성, 학습 전략, 자기 조절 능력, 정의적 특성 중에서는 시각적 학습 선호도, 성취 목적, 능력에 대한 자아 효능감과 CAl에 대한 태도와 유의미한 상관이 있었다. 개념 이해에 관한 인지적 특성들의 중다 회귀 분석 결과, 장의존-장독립성은 가장 유의미한 예언 변인이었다. 자기 조절 능력과 심층적 학습 전략도 유의미한 예언 변인 이었다. 정의적 특성들에 관한 분석 결과에서는 시각적 학습 선호도, 능력에 대한 자아 효능감이 학생들의 개념 이해에 유의미한 예언 변인이었다.

교사는 자신이 담당하고 있는 교과의 전문가일 뿐 아니라 교육활동에 있어서 특별한 노하우를 갖고 있는 전문가이며, 교사의 가장 중요한 임무는 수업이다. 그러나 교사들의 전문적 수업지도성 확보를 위한 동기유발의 역할을 담당해야 할 교사평가가 그 역할을 못하고 있는 실정이다. 본 연구는 전문성 향상을 위한 과학 교사의 자기평가 도구를 개발하고 적용하는데 그 목적이 있다. 일반적인 교사 평가의 준거와 과학 교사가 갖추어야 할 자질과 역할에 대한 선행 연구와 문헌을 고찰하고, 중등 과학 교사의 업무와 과학 수업의 특징, 실험과 수행 평가가 강화된 현실을 반영하여 과학 교사 자기평가 도구의 평가 영역과 평가 요소를 결정하고 검사 문항을 개발하였다. 예비 검사를 실시하여 문항을 수정 보완하고, 과학교육 석사 학위를 소지하고, 교직 경력이 8년 이상인 현직 중등 과학교사 10명으로부터 검사 도구의 내용 타당도를 알아보았다. 개발된 평가 도구를 이용하여 중등 과학교사 220명을 대상으로 검사를 실시하고 SPSS 통계 패키지를 이용하여 신뢰도와 교사 집단별로 총점과 하위 영역별 점수에 통계적으로 유의미한 차이가 있는지 분석하여 보았다. 본 연구를 통하여 얻은 결과는 다음과 갇다. 첫째, 본 연구에서 개발한 과학 교사를 위한 자기평가 도구는 과학 교사가 갖추어야 할 자질인 여섯 가지 하위영역에서 과학 교사의 자질을 스스로 진단해 볼 수 있도록 제작되었다. 평가 도구는 교과 지식, 교수 전략, 교수 기술, 실험실 경영, 평가, 전문성의 6개 하위영역, 총 77개의 문항으로 구성되어 있다. 각 문항은 5점 Likert 척도의 형식으로 제작되어 점수가 높을수록 과학 교사의 자질이 높음을 의미한다. 자기평가 도구의 내용 타당도는 80.8%로서 평가목표에 문항의 내용이 적합한 것으로 나타났으며, 신뢰도 계수는 하위 영역별로 .54$\sim$.69의 범위에 있었고 전체 검사의 신뢰도는 .95로 양호하다. 하위영역과 전체 검사간의 상관계수는 .54$\sim$.79로 나타났다. 특히, 전문성 영역의 상관계수가 .79로서, 전문성이 교사의 자질과 밀접한 관계가 있음을 알 수 있었다. 둘째, 서울과 경기지역 중학교 과학 교사 220명을 대상으로 개발한 평가 도구를 적용해 본 결과, 성별로는 교과 지식 영역과 실험실 경영에서 남교사가 여교사보다 유의미하게 높은 점수를 얻었고(p<.05 ), 경력별로는 경력이 많은 교사집단이 모든 영역에서 통계적으로 유의미하게 더 높은 점수를 얻었다(p<.05). 전공별로는 통계적으로 유의미한 차이가 나타나지 않았다. 학위별로는 교과 지식 영역에서만 석사 이상의 교사 집단이 유의미하게 더 높은 점수를 나타냈다 (p<.05)다.

평가는 학생들이 배워야 하는 가장 중요한 것들을 반영해야 한다. 지금까지 학교교육에서의 대부분의 평가는 학력의 측정에 목적을 두고 실시하였으며 설령 진단평가와 형성평가를 실시하였더라도 그 평가결과를 유용하게 활용하는 경우는 드물었다. 이러한 원인은 평가결과로부터 개인별 정보를 얻을 수 있는 도구가 없었기 때문이다. 본 연구에서는 그동안의 평가결과로부터 얻을 수 없었던 집단별, 개인별 정보를 끄집어 낼 수 있는 평가도구를 소개하고 있다. 본 연구에서는 학생들의 평가결과를 지식공간론을 활용하여 분석하고, 이것으로부터 개인의 향후 학습지도를 위한 이정표를 제시하였다. 지식공간론은 수학이나 과학과 같이 비교적 위계관계가 강한 학문에 매우 유용하게 이용될 수 있으며, 평가를 통해 학생들이 구성하는 지식구조를 지식의 위계라는 관점에서 정확히 분석함으로써 효과적인 물리교육을 도모할 수 있다. 특히, 처리 과정을 컴퓨터시스템을 이용하여 정확하고 빠르게 처리할 수 있음은 물론 객관적 타당도를 높이고 많은 양의 자료를 효율적으로 처리할 수 있다. 더 나아가서 개개인에 대해 실질적으로 도움을 줄 수 있는 피드백을 제시하여 학생들의 이해를 증진시킬 수 있다. 본 연구에서는 물리 성취도 평가 문항에 대하여 지식공간론을 적용하여 예비 물리교사들의 학년별 평가결과를 분석하고, 그 결과를 토대로 향후 물리교육을 위한 효율적인 교육과정 개발에 기초자료로 활용하고자 한다.

이 연구는 증등학생의 탐구능력 향상을 위한 실생활 소재 탐구모듈 개발 연구이다. 실생활소재를 사용하여 물, 열, 빛, 운동, 물질과 관련된 물리내용으로 모듈을 구성하였는데, 각 모듈 당 4-6개의 관련 활동들이 포함되어 있고, 각 모듈은 학생용 실험서와 교사용 지도서로 구성되어 있다. 모듈을 현장 물리 교사에게 워크삽을 통해 모듈의 목표, 내용, 활용 측면에서 타당도 평가를 받았는데, 모듈의 목표 측면에서는 79%의 긍정적인 평가를 받았고, 내용 측면에서는 77%, 활용 측면에서는 71 %의 긍정적인 평가를 받아, 전체적으로 74 %의 긍정적인 평가를 받았으며, 모듈의 개선점, 보완점등의 설문을 바탕으로 수정보완하여 모듈을 완성하였다.

본 연구에서는 과학사를 도입한 과학 수업이 전통적인 수업과 비교하여 과학 성취도와 태도면에서 효과가 있는지를 알아보았다. 서울 소재 중학교 1학년 학생 193명을 대상으로 성취도와 태도에 대한 사전, 사후검사를 실시하였다. 과학사를 도입한 수업을 받은 실험집단과 전통적 수업을 받은 통제집단간 공변량분석을 실시한 결과 과학 성취도와 태도면에서 유의미한 차이가 나타났다. 그러나 성별에 따라서는 과학 성취도와 태도면에서 유의미한 차이가 나타나지 않았다. 이러한 연구 결과 과학사 자료를 활용한 수업은 과학 성취도와 태도면에 긍정적인 효과를 나타내는 교수-학습 전략이라고 볼 수 있다.

이 연구에서는 개발한 설문지를 통해 공기 중의 수증기량이 증발과 끓음에 미치는 영향에 대한 고등학생과 화학 전공 교사들의 인식을 조사하였다. 교과서의 서술에서 증발과 끓음은 기화라는 개념으로 연결되어 제시되고, 끓음은 증기압과 대기압의 관계로 설명되며, 증기압은 증발로 형성된 공기 중의 수증기 개념으로 연결되어 제시되어 있다. 이러한 개념간의 연결 사이에서 일어나는 다양한 인식들을 고등학생들의 경우와 화학 전공 교사들의 경우로 구분하여 비교하여 보았다. 또한 다양한 인식들이 형성된 배경을 알아보기 위하여 교과서의 관련 내용을 분석하였다. 연구 결과, 많은 학생들이 공기 중의 수증기량과 증발 및 끓음은 관련이 있다고 생각하였다. 그러나 이들은 거시적인 수준에서 설명되는 증발 현상과 미시적인 수준에서 이루어지는 물 입자들의 증발을 구분하지 못하였다. 또한 공기 중의 수증기가 증기압과 끓음에도 영향을 미친다고 생각하였다. 교사들의 경우에는 과학적 개념의 형성 비율이 학생들보다 높았으나, 많은 교사들이 학생들과 유사하게 증발과 끓음에 대해 다양한 인식을 하고 있었다. 교과서에서는 보편적으로 거시적인 관점에서 증발과 끓음의 현상을 설명하였으며, 미시적인 관점을 제시하는 경우에도 개념들간의 연결이 제대로 이루어지지 않았다.

이 연구의 목적은 초등학생의 인지수준에 따른 확률적 사고의 형성 정도와 TS 프로그램의 확률 활동이 확률적 사고의 형성에 미치는 효과를 알아보는 것이었다. 이를 위하여 초등학교 6학년 152명을 실험집단과 통제집단으로 나누어, 실험집단에는 TS 프로그램의 확률 활동을 투입하였고, 통제집단에는 정규 교육과정을 운영하였다. 투입 전에 SRT II와 확률적 사고 검사를 실시하여 학생들의 인지수준에 따른 확률적 사고의 형성 정도를 조사하였고, 투입 후에 확률적사고 검사를 실시하여 처치의 효과를 알아보았다. 연구 결과에 의하면, 확률 문제 해결에서 구체적 조작기와 과도기 학생들은 주관적 전략과 양적 전략을 혼용하여 사용하였으며, 전기 형식적 조작기 학생들은 양적 전략을 많이 사용하여 인지수준이 높을수록 보다 높은 수준의 확률적 사고를 하고 있었다. TS 프로그램의 확률 활동은 학생들의 확률적 사고 형성에 효과적이었다. 확률적 사고의 형성을 인지수준에 따라 분석한 결과, 전기 구체적 조작기와 과도기 학생들에게 효과적이었음을 알 수 있었다.

The purpose of this study was to examine the state of management and science teachers perception of science classes and clubs in secondary schools. There ware 125 participants (75 middle school teachers and 50 high school teachers) from eight metropolitan cities and local areas, and more than 80% of the participants had managed science classes or clubs. Results found that a significant number of science teachers felt it necessary to manage science classes and/or clubs in secondary schools. They believed the classes and/or clubs to be beneficial in the activation of students' interest in science, even though they might not be effective ways of improving scientific achievement. In addition, it was found that secondary science teachers desire financial support, in-service programs, and efficacious programs supporting science class and club management.