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전문성 신장 과정으로서의 한 수학교사의 성찰적 실천 (A Mathematics Teacher's Reflective Practice as a Process of Professional Development)

  • 김동원
    • 한국수학교육학회지시리즈E:수학교육논문집
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    • 제23권3호
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    • pp.735-760
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    • 2009
  • 교사 삶의 대부분은 수업이 차지하고 있으며, 수업이 이루어지는 교실은 교사와 학생이 함께 성장할 수 있는 실험실이기도 하다. 곧 교사의 전문성이란 실험실 속에서 부단히 회의하고 실험하고 검증하는 과정의 순환을 통해 높아질 수 있다. 전문성의 신장은 주로 $Sch\ddot{o}n$의 실천의 인식론에 토대를 둔 교사의 성찰적 실천, 그 중에서도 수업 실천을 통해 모색된다. 그리고 성찰적 실천의 밑바탕은 당면한 상황 또는 현실에 대한 철저한 간파, 마주대하고 있는 학생들의 특성에 대한 정확한 이해라고 할 수 있다. 본고에서는 교사의 실천을 논의하기 위하여 우선 기존 연구들이 어떤 시사를 주는지 살펴본다. 교실에 대한 이해, 수업에 대한 이해, 학생에 대한 이해와 관련된 기존의 연구들을 살펴보면 핵심적인 두 가지 주장을 발견할 수 있다. 하나는 수업을 바라보는 관점의 전환을 촉구하는 것이며, 또 하나는 교사의 성찰적 실천의 필요성을 제기하는 것이다. 다음으로, 실제 한 중학교 수학교사의 실천 사례를 이야기 할 것이다. 연구자는 1년간 한 수학교사의 수업을 관찰했다. 그 교사는 지난 몇 년간의 성찰과 실천의 순환 과정을 통해 자신만의 실천적 지식을 창출해 왔다. 실천적 지식의 주요 내용은 발표 환경이라는 의사소통을 위한 큰 틀이 교실에서 온전히 정착되도록 하고, 그 속에서 앉아서 함께 생각하고 정당화하기, 한 사람이 자리에서 일어서서 설명하기, 나와서 풀고 설명하기라는 세 가지 대표적인 상호교섭구조를 창출하고 학생들의 자발적인 변화를 촉진하는 것이다. 더불어, 변화가 원활하지 않거나 장애를 만났을 때 부단히 문제점을 진단하고 극복 방안을 찾으려는 노력과 실험도 실천적 지식의 주요 요소가 된다. 성찰과 실천이 교사 전문성 신장의 핵심 개념임을 고려할 때, 위와 같은 한 교사의 실천적 지식의 창출 과정은 곧 자기 주도적 전문성 신장의 과정이 된다.

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과학 탐구 기반의 통합적 STEM 교육 모형 개발 및 적용 (Development and Application of Integrative STEM (Science, Technology, Engineering and Mathematics) Education Model Based on Scientific Inquiry)

  • 이효녕;권혁수;박경숙;오희진
    • 한국과학교육학회지
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    • 제34권2호
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    • pp.63-78
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    • 2014
  • 통합적 STEM 교육은 과학, 기술, 공학, 수학의 내용과 과정을 체계적이고 의도적으로 통합하려는 공학적 설계기반 학습을 말하며, 다른 교과와 통합을 통해 더욱 발달할 수 있다. 이 연구는 과학 탐구 기반의 통합적 STEM 교육 프로그램의 개발과 효과 검증을 위한 기초연구이며, STEM 교육 관련 문헌 연구를 통해 STEM 교육의 가치와 핵심요소를 분석하고 과학 탐구 기반의 통합적 STEM 교육 모형의 개발 및 모형을 적용하여 개발한 대표적인 예시 프로그램을 제시하는 것이다. 모형에 포함될 요소를 확정하기 위해 문헌 분석을 실시하였고, 선행 연구에 포함된 내용과 탐구 과정을 분석하여 통합적 STEM 교육 모형을 구성하였다. 전문가의 내용 타당도 분석 결과 CVR 값의 평균은 0.78로 구성된 모형은 내용 타당도가 있는 것으로 판단되었다. 이 STEM 교육 모형은 내용과 탐구 과정의 두 가지 측면으로 나누어진다. 내용의 측면은 실생활 문제에서 경험할 수 있는 과학, 기술, 공학, 수학 그리고 인문사회와 예술적 소재까지 포괄할 수 있으며, 탐구 과정은 설계와 제작을 기반으로 한 문제해결 과정이다. 탐구 과정은 과학 탐구를 기반으로 하여 기술 공학적 문제해결 과정을 적용할 수 있도록 구성하였다. 학생들은 실생활 문제를 분석하고, 설계하고 제작하는 과정에서 STEM 교과에 대한 흥미를 향상시킬 수 있고 문제에 포함된 지식과 탐구의 방법과 기능을 체계적으로 학습할 수 있다. 개발된 프로그램은 학교 현장에서 활용되어, STEM 교과에 대한 이해도 증진과 과학, 수학에 대한 흥미를 높이고, 과학기술 기반의 융합적 소양과 설계 기반의 문제해결력을 배양하는 데 기여할 수 있을 것이다.

수학적 사고력에 관한 인지신경학적 연구 개관 (A Review of the Neurocognitive Mechanisms for Mathematical Thinking Ability)

  • 김연미
    • 인지과학
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    • 제27권2호
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    • pp.159-219
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    • 2016
  • 수학적 사고력은 STEM(science, technology, engineering, mathematics) 분야에서의 학업적인 성취와 과학기술의 혁신에서 중요한 역할을 하고 있다. 본 연구에서는 학제 간 연구 분야인 수 인지(numerical cognition) 및 수학적 인지와 관련된 최근의 인지신경학적 연구 결과들을 종합하여 개관하였다. 첫째로 수학적 사고의 기초가 되는 뇌 기제의 위치와 정보처리 메커니즘을 확인하였다. 수학적 사고는 영역 특정적(domain specific)인 기능인 수 감각과 시공간적 능력뿐만 아니라 영역 일반적(domain general)인 기능인 언어, 장기기억, 작업 기억(working memory) 등을 기초로 하며 이를 토대로 추상화, 추론 등의 고차원적인 사고를 한다. 이 중에서 수 감각과 시공간적 능력은 두정엽(parietal lobe)을 기반으로 한다. 두 번째로는 수학적 사고 능력에서 관찰되는 개인 차이에 대하여 고찰하였다. 특히 수학 영재들의 신경학적인 특성을 신경망 효율성(neural efficiency)의 관점에서 고찰해 보았다. 그 결과 높은 지능이란 두뇌가 얼마나 많이 일하느냐가 아니라 얼마나 효율적으로 일하는가에 달렸다는 사실을 확인하였다. 수학 영재들의 또 다른 특성은 좌반구와 우반구 간의 연결과 반구 내에서 전두엽과 두정엽의 연결이 뛰어나다는 사실이다. 세 번째로는 학습과 훈련, 그리고 성장에 따른 변화 및 발전에 대한 분석이다. 개인이 성장하며, 수학 학습과 훈련을 하게 될 때 이에 따라 두뇌 피질에서도 변화가 반영되어 나타난다. 그 변화를 피질에서의 활성화 수준의 변화, 재분배, 구조적 변화라는 관점에서 해석하였다. 이 중에서 구조적 변화는 결국 신경 가소성(neural plasticity)을 의미한다. 마지막으로 수학적 창의성은 수학적 지식(개념)을 기초로 하여 수학적 개념들을 결합하는 단계가 요구되며, 그 후 결합된 개념들 중에서 심미적인 선택을 통해 수학적 발명(발견)으로 연결된다. 전문성이 높아질수록 결합과 선택이라는 두 단계가 더욱 중요해진다.

環境汚染의 解決을 위한 綜合科學的 接近方法 (I) (An Interdisciplinary Approach for the Solution of Enviromental polution)

  • 신현덕
    • 한국표면공학회지
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    • 제12권3호
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    • pp.207-216
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    • 1979
  • Environmental pollution or contaminations caused by various kinds of pollutants have become one of most serious problems of our time. Environ mental pollution is the unfavoralble alteration of our surroundings, through direct or indirect effects of changes in energy patterns, rediation levels, chemical and physical constitution and abundances of organisms. These changes may affect humans directly or through their supplies of water and of agicultural and other biological products, their physical objects or possessions, or their opportunities for recreation and appreciation of nature. Pollutants that meet the criteria of this definition of environmental pollution are numerous: gases (such as sulfur dioxide and nitrogen oxides) and paniculate matter (such as smoke particles, lead aerosols, and asbestos) in the atmosphere; pesticides and radioactive isotopes in the atmosphee and in waterways; sewage, organic. chemicals, and phosphates in water; solid wastes on land; excessive heating (thermal pollution) of rivers and lakes; and many others. Some of these pollutants are introduced into the environment naturally, others by human actions, and most in both ways. Our major concer is with environmental pollution resulting wholly or largely as a by-product of human activities, because these can be controlled most readily. Environmental pollution cannot be solved by science and technology alone. It should be handled by an interdisciplinary approach with combined methods of science and technology as wen as social science disciplines for the better solution of this critical problem. In this respect, introducing "Environmental Science," a new scientific approach for the solution of environmental problems, which is now widely accepted by most developed countries of the world will be very helpful for systematization of theoretical basis for a new scientific approach to environmental pollution. Environmental science is "the study of all systems of air, land, water, energy, and life that surround Man. It includes all sciences directed to the system-level of understanding of the environment, drawing especially upon such disciplines as meteorology, geophysics, oceanography, and ecology, and utilizing to the fullest knowledge and techniques developed in such fields as physics, chemistry, biology, mathematics and engineering as well as many social science disciplines, such as economics, such as economics, law, political science and public administration." The components of this discipline are not new, for they are drawn from existing areas of science within biology chemistry, physics, and geoscience. What is really new about environmental science, however, is it siewpoint - its orientation to global problems, its conception of the earth as a set of interlocking, interacting systems, and its interest in Man as a part of these systems.

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융합인재교육에서 핵심역량 기반 학습성과 구성요소의 상대적 가중치 연구 (A Study on the Relative Weights of the Components of Core Competence Based Learning Outcomes in STEAM (Science, Technology, Engineering Art, Mathematics))

  • 박기문
    • 대한공업교육학회지
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    • 제40권2호
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    • pp.239-258
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    • 2015
  • 이 연구의 목적은 융합인재교육의 학습성과에 대한 합리적인 교육평가에 활용될 수 있는 기초자료를 제공하는 것으로, 융합인재교육에서 학습자가 함양해야 할 핵심 역량 준거의 상대적 가중치를 포함하는 학습성과 평가 방안을 제시하였다. 연구 방법은 융합인재교육 전문가를 대상으로 핵심역량에 대한 이원비교 설문조사를 실시하였고 핵심역량 요인의 우선순위를 분석하기 위하여 계층적 분석기법(AHP)을 적용하였다. 이에 따른 연구의 결론은 다음과 같다. 첫째, 핵심역량 1계층에서 융합수행능력과 융합인지능력의 중요도는 각각 39.4%, 36.8% 순으로 분석되었다. 융합인재교육의 교육평가에서 융합수행능력과 융합인지능력은 유사한 중요도 수준을 보였으며, 융합태도능력(23.8%)보다는 중요하게 고려해야 하는 요인으로 평가되었다. 둘째, 핵심역량 2계층에서 문제해결(20.0%)의 상대적 중요도가 가장 높게 나타났고, 다음으로는 창의적 사고력(18.3%), 책임감(15.3%), 융합지식 이해(11.0%) 순으로 분석되었다. 셋째, 핵심역량의 상대적 가중치 분석 결과는 융합인재 교육프로그램의 교육목표 달성 여부를 상대적 가중치에 따라 합리적으로 평가하는 역량평가 체제의 토대가 될 것이다. 더불어 융합인재교육의 교육평가뿐만 아니라 교수 학습 과정 개선과 학습효과를 높일 수 있는 교육프로그램 개발에 가이드 역할을 할 것으로 기대된다.

중학교 전기전자기술 영역의 활동 중심 STEM 교육프로그램 개발 및 적용 (The Development and Application of Activity-Centered STEM Education Program of Electricity, Electronics Technology area in Middle School)

  • 배선아
    • 대한공업교육학회지
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    • 제36권1호
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    • pp.1-22
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    • 2011
  • 이 연구의 목적은 중학교 전기전자기술 영역의 활동 중심 STEM 교육프로그램을 개발하고 적용하는데 있었다. 이 통합교육프로그램은 과학, 기술, 공학, 수학 교과의 지식, 기능, 태도와 관련한 현실 세계에서의 문제해결에 초점을 맞추었다. 활동 중심 STEM 교육프로그램 개발은 준비, 개발, 개선의 3단계를 거쳐 진행되었다. 준비단계에서는, (1) STEM 교육프로그램 개발에 대한 학생, 교사, 사회의 요구 분석, (2) STEM 교육프로그램의 통합유형 선정, (3) 전기전자기술 영역의 전문교과 내용 분석, (4) 활동과제 선정 준거를 도출하였다. 개발단계에서는, (1) 전기전자기술 영역 STEM 교육프로그램의 활동과제 선정, (2) 활동과제별 교육목표 설정, (3) 활동분석 및 세부 활동 명료화, (4) 학습 내용 선정, (5) 학습내용 조직, (6) 수업목표 진술, (7) STEM 교육프로그램 내용 구성 및 작성이 이루어졌다. 개선단계에서는, (1) 전문가에 의한 타당도 검증, (2) 학생들에 의한 예비시험과 현장시험을 실행하여 STEM 교육프로그램을 수정 보완하였다. 개발한 활동 중심 STEM 교육프로그램을 S중학교 '방과후학교, 활동에 적용한 결과 학생들의 만족도가 높았으며, 인지적 정의적 영역의 긍정적인 변화가 있었고, 문제해결능력 함양에 긍정적인 효과가 있었다.

'융·복합'과 디드로의 철학 - 『자연해석론』을 중심으로 - (Interdisciplinary and philosophy of Diderot Considered through De l'interprétation de la nature)

  • 백찬욱
    • 비교문화연구
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    • 제33권
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    • pp.143-169
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    • 2013
  • Recently, because of the danger and damages that following the steady development of scientific technologies, natural science is faced with many humane and ethical problems. So it is asserted the interdisciplinary with social and human science. However, it comes commonly that the ethical issues such as world view and one's view of life caused the development of sociology, especially development of the market economy. But in many cases, the interdisciplinary can be useful for widen the view of scholars. The interdisciplinary is actually connected with the problems of philosophy, and located in that domain. In this case, this is noticed as a model to the philosophers in 18th century, especially Denis Diderot. Diderot published De $l^{\prime}interpr{\acute{e}}tation$ de la nature during editing the Encyclopedia, from there he picked out the contents from piles of documents of Encyclopedia. Even though the contents or opinions of De $l^{\prime}interpr{\acute{e}}tation$ de la nature are inaccuracy or erroneous, it shows that how human-social science and natural science encountered. Diderot studied mathematics and then Diderot accepted to the natural science proposal, he approaches philosophy with translate English books to the French. Next he understood natural science by reading Buffon and Maupertuis, and during working for Encyclopedia, he possessed his knowledge that he can claim his opinion to other scholars. However in this De $l^{\prime}interpr{\acute{e}}tation$ de la nature, Diderot who sometimes rebutted other scholars' theory and demonstration, tried to build a philosophy on metaphysics in order to it was important for himself that he imposed the methods of science and importance of experience. Anyhow, this De $l^{\prime}interpr{\acute{e}}tation$ de la nature cause consider the recognition of Diderot in the field of natural science, and is suggested as a model about his Nature. This mean that it is an expression of his philosophy, and the content is found from natural philosophy and empirical philosophy. Like giving these attache the importance of method study for science and technique, these are targeted the promotion of popularization of natural-science and scientific-technology. Also it advocates fulfilling from reasonable philosophy to empirical philosophy. Therefore, the philosophy which was speculative and abstracted became his philosophy which was writing the meaning, as waiting the discovery of science. And at that time, the humanities made interdisciplinary with natural science.

과학 다큐멘터리 만들기: EBS의 <빛>의 제작과정과 자문위원의 역할을중심으로 (Making Science Documentary: On the role of experts in the production of "Light" by EBS)

  • 문지호;홍성욱
    • 과학기술학연구
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    • 제13권1호
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    • pp.145-180
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    • 2013
  • 과학 다큐멘터리는 대중에게 직접적으로 전달되는 과학의 한 가지 모습이다. STS는 과학을 더 깊게 이해하기 위해서는 '만들어지는 과학'을 분석해야 한다고 요청한다. 마찬가지로 과학 다큐멘터리도 그것이 만들어지는 과정을 살펴볼 때 보다 깊이 이해할 수 있다는 것이 본 연구자들의 출발점이다. 본 연구자들은 과학 다큐멘터리라는 '블랙박스'를 열어보려는 시도로서 참여관찰의 방법을 사용하여 EBS의 과학 다큐멘터리 팀이 2012년부터 새롭게 제작을 시작한 <빛>의 제작과정을 분석했다. 본 논문은 다음 두 가지 논점을 다룰 것이다. 첫 번째는, 다큐멘터리 제작팀이 과학을 이해하고 이를 구성안에 풀어냄에 있어 시각화, 삶 속에서의 과학, 스토리와 인물을 각각 중요한 기준으로 상정하고 있다는 것이다. 두 번째로는 다큐멘터리 구성안이 완성되는 과정 속에서 제작팀과 자문위원 간의 흥미로운 상호작용이 나타난다는 것이다. 특히 자문위원의 의견이 모든 부분에서 일방적으로 받아들여지는 것이 아니라 자문위원과 제작팀 사이에 여러 가지 충돌과 타협이 있었다. 이러한 특성들은 과학 다큐멘터리가 과학 내용에 대한 정확성이나 과학에 대한 구성주의적인 이해의 기준으로만 평가될 수 없는 독자적인 가치 체계를 가진 영역임을 시사한다.

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TIMSS 2003 성취 수준에 따른 우리나라 중학생들의 과학 성취도 분석 (Analysis of Korean Middle School Student Science Achievement at International Benchmarks in TIMSS 2003)

  • 홍미영;정은영;이미경;곽영순
    • 한국과학교육학회지
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    • 제26권2호
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    • pp.246-257
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    • 2006
  • TIMSS 2003에서는 교육과정과 교수 학습 개선에 도움이 되는 구체적인 정보를 제공하기 위하여 전체 과학 성취점수를 수윌, 우수, 보통, 기초 4개의 수준으로 구분하여 각 성취수준에 해당하는 학생이 무엇을 알고, 무엇을 할 수 있는지를 제시하고 있다. 이 연구에서는 수윌 수준과 우수 수준을 중심으로 우리나라 중학생들의 과학 내용 영역별 성취도 경향 및 문항별 정답률 분포와 특성을 분석하였다. 수월 수준 문항들의 정답률을 내용 영역별로 살펴보면, 우리나라의 평균 정답률은 물리, 지구과학, 생물, 화학, 환경의 순으로 높았다. 반면에 국제 평균 정답률은 지구과학, 화학, 생물, 물리, 환경의 순으로 높았다. 우수 수준에서 우리나라의 경우에는 환경, 물리, 생물, 지구과학, 화학의 순으로 평균 정답률이 높게 나타난 반면에 국제 평균 정답률은 지구과학, 생물, 환경, 물리, 화학의 순으로 높았다. 수윌 수준과 우수 수준에 해당되는 문항들의 정답률을 내용 영역별로 살펴본 결과, 우리나라 학생들은 물리 영역에서 강세를 나타내었고 화학영역은 상대적으로 약세를 나타내었다. 각 수준에 해당하는 문항들 중 정답률이 높거나 낮은 문항들의 특성을 분석한 결과, 수윌 수준에서 우리나라 학생들은 기본적인 과학 탐구에 대한 이해도는 높으나, 과학 지식을 글로 설명하거나 복합적이고 추상적인 과학 개념을 이해하는 것, 그리고 과학 원리를 적용하여 정량적으로 문제를 해결하는 것에서는 취약한 것으로 나타났고, 우수 수준에서는 생태계에 대한 이해 정도가 국제 수준에 비해 상대적으로 취약한 것으로 나타났다. 이러한 결과를 바탕으로 우리나라 과학과 교육과정 및 교수 학습에 주는 시사점을 도출하였다.

우리나라 중학생들의 환경 영역 성취도 국제 비교 분석 (An Analysis of Korean Middle School Student Achievement in Environmental Science in TIMSS 2003)

  • 정은영
    • 한국과학교육학회지
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    • 제26권2호
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    • pp.200-211
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    • 2006
  • 이 연구에서는 우리나라 중학생들의 TIMSS 2003환경 영역 성취도의 국제 수준을 파악하고, 환경 영역의 주제가 의도한 교육과정과 실행된 교육과정에 포함된 정도를 국제 비교하며, 성취도 결과를 주제별, 문항 유형별, 인지 영역별로 분석하고, 우리나라 학생들의 정답률과 국제 평균 정답률의 차이가 큰 문항과 남 여학생의 정답률 차이가 큰 문항을 분석하였다. TIMSS 2003에서 우리나라 중학생들은 환경 영역에서 544점으로 4위를 기록하였다. 교육과정 비교 결과에서 TIMSS 2003에 참여한 대부분의 국가에서 8학년까지 과학과 교육과정에 환경 영역 주제가 일부 또는 3 가지 모두 포함되어 있는 반면에, 우리나라의 경우 환경 영역의 세 주제 모두 의도한 교육과정에 포함되어 있지 않았다. 환경 영역에서 우리나라 학생의 평균 정답률은 51.7%로 국제 평균 정답률 38.7%보다 유의하게 높게 나타났다. 주제, 문항 유형, 인지 영역별 정답률을 비교하면, '천연 자원의 이용과 보존' 주제에서, 선택형 문항에서, '사실적 지식'에 해당되는 문항에서 정답률이 더 높게 나타났고, 남학생의 성취도가 여학생의 성취도보다 유의하게 더 높았다. 문항을 분석한 결과, 우리나라 학생들은 자유반응형 문항, 과학 수업에서 학습하지 않은 내용이거나 과학과 기술의 이용 방법과 영향을 서술하는 문항 등에 대해서 어려움을 겪는 것으로 나타났고, 산성비, 지구온난화, 오존층 파괴 등의 환경 문제에 대한 이해가 명확하지 않았다. 그리고 여학생틀의 경우 환경 관련 개념과 자료 해석 능력이 상대적으로 부족한 것으로 나타났다. 이러한 결과에 근거하여 우리나라 과학과 교육과정에 환경 관련 주제를 적극적으로 도입하되 그 시기를 앞당기고, 학생틀이 환경 문제의 원인, 현상, 대책 등을 명확하게 이해하고 과학과 기술의 긍정적 부정적 측면을 인식하도록 안내할 필요가 있음을 제안하였다.