본 연구는 B 교육대학교의 4학년 과학 심화과정 1개반 22명을 대상으로 하였다. 초등예비교사들을 대상으로 지질답사 후의 지층과 암석에 대한 개념 습득과 인식의 변화를 알아보았다. 본 연구를 위해 한 학기 중 4주간의 시간을 지정하여 지질답사를 하였다. 지질답사는 B시의 지질공원(금정산, 암남공원, 이기대, 두송반도, 장산, 태종대, 황령산)을 지정하였다. 지층과 암석에 대한 개념은 지질공원에서 발견할 수 있는 개념을 추출하였다. 모둠원 구성은 자율적으로 4인 1조로 구성하였다. 모둠원 구성 중 나머지 2명은 친화력이 있는 동료 모둠에 합류하였다. 지질답사 후에는 모둠별로 자료를 정리하여 모든 모둠원이 청취가 가능한 강의 시간에 PPT 발표를 하였다. 초등예비교사들이 지질답사를 한 후, 지질과 암석에 대한 개념을 습득한 정도를 전-후 통계 처리 결과로 해석하였다. 또한 초등예비교사들이 지질답사 후에 어떠한 인식을 하게 되었는 지도 전-후의 통계 처리 결과로 해석하였다. 연구 결과를 바탕으로 다음과 같이 결론을 얻었다. 첫째, 지질답사를 통한 초등예비교사들의 지층과 암석에 대한 개념습득은 효과적이었다. 초등예비교사들이 지질답사를 수행하면서 미리 학습한 개념이나 내용을 지질현장에서 가서 확인하는 과정에서 보다 지층과 암석에 관련 된 내용을 심도있게 학습을 할 수 있는 계기가 되었을 것이다. 둘째, 지질답사를 통한 초등예비교사들의 인식 변화에는 긍정적인 효과가 있었다. 초등예비교사들은 지질답사를 수행함으로써 지층과 암석에 관련한 내용을 직접 체험함으로써 보다 자신감을 갖게 되었다.

본 연구의 목적은 초등 예비교사가 가지고 있는 천문 관련 개념을 조사하여 오개념의 분포를 분석하는 것이었다. 연구는 우리나라 중부지방에 위치한 초등교사 양성 대학 2학년에 재학 중인 예비교사 43명을 대상으로 실시하였다. 연구 결과, 첫째, 천문 개념에 대해 초등 예비교사들의 오개념은 다양한 분포를 나타냈다. 특히 많은 선행 연구에서 지적되었던 계절의 변화와 관련하여 초등 예비교사들은 여전히 오개념을 가지고 있었다. 둘째, 초등 예비교사들은 천문 개념에 대해 단순 암기 수준의 개념을 형성하고 있었으며, 다양한 사례에 알고 있는 개념을 적용하는 데에는 어려움을 겪고 있었다. 이러한 연구 결과를 바탕으로 앞으로의 천문 관련 교육이 단순 암기가 아닌 다양한 사례의 적용과 응용을 통해 천문 현상을 이해하는 방향으로 이루어져야 하며, 교사 양성 과정이나 교사 연수에서도 이를 반영하여 천문 교육이 실시되어야 할 것으로 생각한다.

본 연구는 교육대학교 84명의 학생들을 대상으로 계절변화 단원에 대한 수업 곤란도를 분석한 연구이다. 본 연구의 결론은 다음과 같다. 첫째, 초등과학 계절의 변화를 구성하는 4개 주제별 초등예비교사의 수업곤란도가 큰 주제부터 제시하면 '계절의 변화가 생기는 까닭은 무엇일까요?'(수업곤란 도 4.05), '계절에 따라 태양의 남중 고도와 낮과 밤의 길이는 어떻게 달라질까요?'(수업곤란도, 3.12), '하루 동안의 태양 고도, 그림자의 길이, 기온은 서로 어떤 관계가 있을까요?'(수업곤란도 2.85), '계절에 따라 기온은 어떻게 달라질까요?'(수업곤란도 2.80)이다. 이것으로 초등과학 계절의 변화 단원에서 공간지각 개념이 필요한 수업주제로 분류되는 '계절의 변화가 생기는 까닭은 무엇일까요?'에 대한 4주제에 대한 수업이 다른 단원에 비해서 수업곤란도가 높게 나타났다. 둘째, 계절변화 단원에서 수업주제별로 수업곤란도의 요인은 다양하게 나타났다. 초등예비교사들이 계절 변화 단원에 대한 수업을 지도할 때 수업을 어렵게 만드는 요인을 빈도수가 높은 순서대로 살펴보면 '자전축 기울기에 따른 태양남중 고도 비교하기 실험 지도' 가 42명(50%), '태양 남중고도와 낮과 밤의 길이 설명의 어려움'이 38명(45%), '남중고도 개념 설명의 어려움'이 27명(32%), '계절별 태양의 위치변화 설명의 어 려움'이 24명(29%), '태양고도를 측정할 때 전등의 높이를 조절해야 하는 합당한 이유 설명'이 20명(24%), '태양고도와 최고기온 사이의 불일치 이유 설명의 어려움'이 16명(19%), '모래(지면)온도 측정의 어려움'이 12명(14%)으로 각각 나타났다. 셋째, 수업곤란도 요인을 분석해 보면 교사요인보 다 교육과정요인이 많았다. 이러한 맥락에서 볼 때, 초등예비교사들의 수업곤란도가 가장 크게 나타난 계절 변화 단원 중 4주제인 '계절의 변화가 생기는 까닭은 무엇일까요?'에 대한 탐구활동은 교육과정의 측면에서 개선이 필요하다고 판단된다.

이 연구는 중학생의 자기조절학습 전략과 같은 인지적 요인과 과학에 대한 태도, 과학적 자기효능감과 같은 정의적 요인의 과학 핵심역량에 대한 직·간접 효과를 검증하여 변인 간의 구조적 관계를 규명하고자 하였다. 이를 위해 광역시 소재 S 중학교의 전학년 학생 438명의 자료를 사용하여 변인 간의 인과 관계를 살펴보았다. 중학생의 자기조절학습 전략, 과학에 대한 태도, 과학적 자기효능감은 과학 핵심역량에 직접적인 영향을 미쳤으며, 자기조절학습 전략은 과학에 대한 태도, 과학적 자기효능감에 직접적인 영향을 미치는 것으로 나타났다. 또한 중학생의 자기조절학습 전략은 과학에 대한 태도와 과학적 자기효능감을 매개로 과학 핵심역량에 간접적인 영향을 미쳤다. 그러므로 중학생의 과학 핵심역량 함양을 위해서는 인지적 요인인 자기조절학습 전략과 정의적 요인인 과학에 대한 태도와 과학적 자기효능감을 고려한 종합적 관점에서 학생들을 교육할 필요가 있다.

본 연구에서는 TMSI모형을 적용한 메이커교육 프로그램 과학수업이 초등학생의 과학 학업성취도 및 과학 관련 태도에 미치는 영향을 알아보았다. 광역시 소재 초등학교 6학년 40명을 대상으로 각 20명씩 연구집단과 비교집단으로 구분하여 연구를 진행하였다. 6학년 2학기 '계절의 변화' 단원의 내용을 10차시를 선정하여 연구집단의 학생들은 TMSI모형을 적용한 메이커교육 프로그램 과학수업을, 비교집단의 학생들은 교사용 지도서에 제시된 전통적 교육방법을 적용한 수업에 참여하였다. 연구 결과는 다음과 같다. 첫째, TMSI모형을 적용한 메이커교육 프로그램 과학수업은 학생들의 과학 학업성취도 향상에 유의미한 효과를 미쳤다. 둘째, TMSI모형을 적용한 메이커교육 프로그램 과학수업은 학생들의 과학 관련 태도 향상에 유의미한 영향을 미쳤다. 이러한 연구 결과를 바탕으로 메이커교육 프로그램 과학수업이 학생들의 과학 수업에 대한 즐거움을 향상시키기 위해 다양한 교육플랫폼을 활용한 단계별 메이커교육 콘텐츠를 개발하여 제공할 필요가 있으며 보다 향상된 영역별 메이커교육 프로그램을 개발하고 교과별 수업에 적용해 봄으로써 메이커교육 프로그램이 적용된 수업이 관련 교과 수업의 즐거움으로 이어지기 위한 추가적인 연구가 필요하다.

이 연구는 사회적 요구에 의해 강조되고 있는 집단지성, 가치관, 소프트웨어를 적용하여 예비교사들이 통합과학교육 프로그램을 개발하는 과정에서 예비교사에게 미치는 영향을 알아보았다. 이러한 결과로 첫째, 집단지성을 활용한 통합과학교육 프로그램 개발은 예비교사의 학습동기를 향상시켰다. 특히 수행과정에서 학습동기가 향상되는 것이 나타났다. 둘째, 집단지성 기반 통합과학교육 프로그램 개발은 예비교사들의 집단지성 역량을 함양하였다. 프로그램을 개발, 시연, 피드백하는 전 과정에서 집단의 긍정적 영향이 발현되었다. 셋째, 과학 교과에 소프트웨어와 개인의 가치관은 접목할 필요가 있으나 이를 위해 전문적 지원이 필요한 것으로 나타났다.