이 연구의 목적은 중학교 과학 수업에서 교사와 학생간의 언어적 상호작용이 실제로 어떻게 이루어지고 있는지를 관찰 분석하여 이에 대한 특징을 추출함으로써 과학 수업에서 교사와 학생간의 언어적 상호작용에 대한 기초 자료를 제공하는데 있다. 이를 위해 수업 분석 준거를 개발하였으며, 8명의 과학 교사의 수업 12차시를 관찰 및 녹화하였으며, 교사와의 면담을 실시하였다. 수업 분석 결과, 관찰한 과학 수업에서 교사와 학생간의 언어적 상호작용은 주로 교사의 단순 확인/기억 질문, 학생의 단답형 응답, 교사의 즉각적 피드백이 주를 이루었다. 교사가 사고 질문을 하고 지연 피드백을 부여 하는 경우 학생들이 자신의 생각을 드러내고 이를 기반으로 사고를 진전시켜 나갈 수 있었으나 이러한 사례는 그 수가 상당히 적었다. 교사들은 학생들의 사고를 유발하고 이를 진전시키기 위한 노력보다는 수업 내용을 논리적 흐름에 맞추어 체계적으로 제시하는 것에 더 큰 중점을 두는 경향이 있었다. 또한 관찰한 수업에서 교사가 시범 실험, 모형 혹은 실물 수업자료 등을 활용할 때 보다 많은 수의 학생들이 적극적으로 수업에 참여하여 자신의 생각을 드러내었으나 교사가 학생들의 생각을 바탕으로 학생들의 사고과정을 진전시켜 나가는 과정을 도모하지 않음으로써 학생들의 사고과정을 단절시키는 경우가 많았다. 따라서 수업 활동과 수업 자료 활용이 효과를 거두기 위해서는 각각의 활용에 있어서 학생들과 구체적으로 어떠한 상호 작용을 형성해야 하는지에 대해 연구가 이루어져야하며, 또한 교사는 교사의 질문이나 피드백이 학생들의 학습에 중요한 역할을 함을 인식해야 한다.

이 연구에서는 물체의 운동에 대한 과학사적 변천을 아리스토텔레스 시대부터 뉴턴의 관점까지 다양하게 구분하고, 이를 토대로 설문지를 개발하였다. 설문지는 운동의 원인, 운동의 형태, 운동에서 보존되는 양의 개념을 포함하며, 이를 예비 중등 과학 교사들에게 투입하여 이들의 응답을 과학사적 관점으로 분석하였다. 연구 대상은 물리 교육을 전공하는 대학교 2학년생 20명과 다른 과학관련 교육을 전공하는 대학교 2학년생 34명이었다. 연구 결과, 물리교육을 전공하는 중등 예비교사들은 다른 과학관련 교육을 전공하는 예비교사들보다 운동의 원인이나 운동의 형태에 관련된 개념에서는 관성과 뉴턴의 힘 개념을 가지고 있는 비율이 높았다. 그러나 이들은 전공에 상관없이 운동에서 보존되는 양에 대한 개념을 알아보는 설문지에서 운동량을 속력에 비례하는 것으로 이해한 데카르트의 관점이나 운동 에너지가 보존된다는 호이겐스의 관점을 가지는 비율이 매우 높았으며, 상대적으로 운동량을 속도에 비례하는 것으로 이해하는 뉴턴의 관점을 가지고 있지 못하였다.

이 연구에서는 해결자 청취자 활동을 이용한 화학 문제 해결에서 소집단 구성 방법에 따른 효과를 조사하였다. 서울시에 위치한 인문계 고등학교의 3개 학급을 선정하여 전통적 수업 집단, 동질적 집단 구성의 해결자 청취자 활동 수업 집단, 이질적 집단 구성의 해결자 청취자 활동 수업 집단으로 무선 배치하였다. 사전 검사로 메타인지적 기술의 사용에 대한 인식 검사를 실시하였다. 처치 집단의 학생들은 사전 성취 수준에 따라 동질적 집단과 이질적 집단으로 구성되었으며, 2명이 조를 이루어 화학 반응식과 화학 양론에 관한 문제를 해결하였다. 수업 처치 후 분석적 기술 검사, 문제 해결력 검사, 메타인지적 기술의 사용에 대한 인식 검사를 실시하였다. 일원 공변량 분석 결과, 동질적 집단 구성으로 해결자 청취자 활동을 한 수업 집단의 분석적 기술 점수가 다른 집단에 비해 통계적으로 유의미하게 높았다. 그러나 화학 문제 해결력 검사와 메타인지적 기술의 사용에 대한 인식 검사에서는 집단 간에 통계적으로 유의미한 차이가 없었다.

학교밖 과학교육과 과학 동아리 활동에 적극적으로 참여한 경험을 가지고 있는 이공계 전공 대학생과 과학동아리 지도교사를 대상으로 과학 동아리 활동과 활동에 대한 인식을 조사하였다. 과학에 흥미와 재능을 가지고 있는 학생틀이 1)직업적 역할 모델로서의 열정 있는 교사의 지도를 받으며, 2)직접적 체험을 경험하며, 3)오랜 기간 동안 과학실험을 준비하여, 4)비슷한 재능과 홍미를 가진 또래의 과학 동아리들 앞에서 발표하는 경험은 학생들을 과학관련 진로로 격려하는 좋은 요인임을 알았다. 또한 연구 참여자들은 과학 동아리 활동이 인생의 진로를 선택해야하는 중요한 시기에 과학에 대한 긍정적인 태도 형성에 영향을 주었고, 자신들의 학문적 진로를 결정하는데 중요한 영향을 주었다고 믿었다.

이 연구의 목적은 우리나라, 미국, 영국, 일본, 싱가포르의 과학과 교육과정을 목표 및 내용 체계를 중심으로 비교함으로써 우리나라의 과학과 교육과정을 위한 시사점을 도출하는 데 있다. 먼저, 과학 교육 목표의 진술 체제와 수준은 나라마다 서로 달랐다. 우리나라와 미국의 경우에는 여러 학년을 위한 과학 교육의 목표를 통일하게 제시하고 있으며, 목표를 비교적 폭 넓은 수준에서 진술하고 있다. 영국의 경우에는 성취 수준별로 성취 목표를 제시하고 있다. 일본은 초등학교와 중학교의 경우에는 상위 목표로 학교급별 목표를 먼저 제시하고 그 하위 목표로 학년별 또는 분야별(과목별) 목표를 제시하고 있으며, 고등학교의 경우에는 과목별로 목표를 제시하고 있다. 목표의 진술 수준을 보면, 학교급별 목표는 폭 넓은 수준에서 진술되어 있는 반면, 학년별 혹은 분야별 목표는 학습 내용과 결부시켜 조금 더 상세하게 진술되어 있다. 싱가포르의 경우에는 학교급별로 과학 교육의 목표를 제시하고 있으며, 비교적 폭 넓은 수준에서 목표를 진술하고 있다. 과학 교육의 목표는 나라별로 큰 차이가 없으며, 대부분의 나라에서 과학적 소양을 기르는 것을 중요한 목표로 삼고 있는 것으로 나타났다. 과학 지식의 습득, 과학 탐구, 과학에 대한 흥미와 호기심과 관련된 내용은 모든 비교 대상국의 교육과정의 목표 속에 포함되어 있었다. 각국의 과학과 교육과정의 내용을 종합적으로 비교하였을 때의 특징은 다음과 같다. 첫째, 과학 탐구를 가르쳐야할 내용 체계의 하나로 포함하는 경향이 있었다. 우리나라와 일본을 제외하고 미국, 영국, 싱가포르에서는 과학 탐구를 가르쳐야 할 독립적인 내용 체계의 하나로 포함하고 있다. 둘째, 물리, 화학, 생물, 지구과학 내용으로 영역을 구분하는 전통적인 내용 체계 방식에서 벗어나 내용 체계가 다양해지는 경향이 있었다. 셋째, 과학 내용과 관련하여 각국에서 가르치는 내용은 비교적 비슷한 것으로 분석되었다. 넷째, 우리나라, 일본, 싱가포르의 경우에는 학년별로 학습 내용을 제시하고 있으며, 미국과 영국의 경우에는 몇 개 학년을 묶어서 학습 내용을 제시하고 있었다.

이 연구는 중학교 8학년 과학 '지구의 역사와 지각 변동' 단원에서 ICT 활용 수업 과정안을 개발 적용하여 ICT 활용 수업이 학생의 과학 탐구 능력과 과학에 관련된 정의적 특성에 미치는 효과를 알아보는 데 그 목적이 있다. 이 연구를 위해 충청남도에 소재한 D 중학교 2학년 2개 학급을 선정하고 교수-학습 방법을 달리하여 약 6주간 수업하였다. 1개 학급은 실험집단으로 ICT 수업 과정 안을 개발하여 lCT를 활용한 수업을 실시하였으며, 1개 학급은 통제집단으로 교과서 위주의 전통적 방법으로 수업하였다. 학습을 하기 1주일 전에 두 집단을 대상으로 과학 탐구 능력과 과학에 관련된 정의적 특성에 대한 사전 검사를 실시하였으며, 수업이 끝난 뒤에 사후 검사를 실시하였다. 그 결과, lCT를 활용한 실험집단과 전통적 학습을 실시한 통제집단의 과학 탐구 능력 검사에서는 실험 집단에서 유의미한 차이가 나타났다. 또한, 과학에 관련된 정의적 특성에 대한 검사에서 실험집단에서 통계적으로 유의미한 차이가 나타나지는 않았지만, 3개의 과학에 관련된 특성 범위 중에서 흥미 범위에서는 통계적으로 유의미한 차이가 나타났다. 이는 lCT 활용 수업이 학생들의 과학에 관련된 정의적 특성에도 긍정적인 효과가 있음을 시사하는 것이다.

본 연구의 목적은 첫째, 학생들이 과학적 관찰 및 규칙 발견 활동을 수행할 때 나타나는 과학적 감성 단어의 유형과 빈도, 강도를 분석하고, 둘째, 과학 지식 생성력과 과학적 감성지수(ISE)와의 상관관계를 밝히는 것이다. 이를 위해 연구에서는 먼저 선행 연구를 고찰하여 과학적 감성을 정의하고, 효과적인 지식 생성 활동을 위해 겨울눈과 화석 관찰, 씨앗과 암석 분류의 4개의 과제를 개발하였다. 연구대상은 교원양성대학교 4학년 학생 161명으로 하였다. 피험자들은 각 과제를 수행하면서 인지적 사고과정과 느낀 과학적 감성을 기록하고 형용사 이모티콘 척도 용지에 자신의 감성 강도를 나타내었다. 연구 결과, 관찰 활동에서는 '흥미-수용-사랑-거부' 의 순으로 감성유형이 나타났고, 규칙성 발견 활동에서는 '흥미-거부-수용-기대' 의 순으로 감성유형이 나타났다 각각의 감성 단어 빈도는 감성 강도와 통계적으로 상관관계가 있었다. 과학적 감성 빈도(FSE)와 과학적 감성 강도(SSE)를 곱한 과학적 감성지수(ISE)는 과학적 감성능력을 나타내는 하나의 지표로서 과학 지식 생성력과 높은 정적인 상관관계를 가진다. 개별적인 과학적 감성 지수에서는 '수용-사랑-슬픔-흥미' 순으로 과학 지식 생성력과 정적인 상관관계를 나타낸다.

이 연구는 두 가지 목적으로 수행되었다:(1) 초등학생들이 작성한 평일과 일요일 과학자와 회사원의 하루 일과표의 비교를 통해 과학자의 생활시간에 대한 인식을 조사하고, (2) 학생 및 교사의 과학자 및 과학자가 하는 일에 대한 이미지 조사 방법으로서 '과학자의 일과표 그리기 (DASS: Drawing a Scientist's Schedule)' 의 가능성을 검토하는 것이다. 이를 위해 공주시 소재 초등학교 1개 학급 6학년 30명(남:15명, 여:15명)이 본 연구에 참가하였다. 이들이 작성한 하루일과표와 이에 대한 면담을 통해 과학자와 회사원의 생활시간(필수, 의무 및 여가생활시간)을 비교 분석하였다. 이 연구의 결과는 다음과 같다: 첫째, 학생들은 회사원에 비해 과학자의 의무생활시간은 많고 필수생활시간이나 여가생활시간은 적다고 인식하고 있으며 일요일에는 더욱 두드러진 양상을 보인다. 둘째, 학생들의 인식하고 있는 과학자와 회사원의 필수생활시간에 있어 차이는 수면시간의 차이에 의한 것이며, 과학자의 수면시간과 관련하여 학생들의 인식은 회사원에 비해 다양함을 보인다. 셋째, 학생들은 과학자가 회사원에 비해 의무생활시간 중 직업과 관련된 일을 하는데 사용하는 시간은 많으나, 가정관리와 관련된 일을 위한 시간은 적을것이라고 인식하는 경향을 보인다. 넷째, 학생들이 생각하는 과학자의 여가생활시간은 회사원에 비해 적을 뿐 아니라 그 활동 유형에도 차이를 보인다. 다섯째, '과학자의 일과표 그리기(DASS: Drawing a Scientist's Schedule)'를 통해 학생들이 인식하고 있는 과학자의 생활모습에 대한 다양한 정보 뿐 아니라 기존에 널리 활용되고 있는 DAST로는 분석하기 어려운 학생들의 과학자와 과학자가 하는 일에 대한 이미지를 분석해냄으로써 새로운 접근방식으로서 그 가능성과 유용성을 보였다.

과학자들의 진로선택과정에서 드러난 부각요인을 분석한 결과 개인적 특성에서 면담자의 83%는 자신의 적성이나 능력을 파악하는 능력이 부각되었다. 이러한 과학자들은 진로선택과정에서 자신의 흥미와 관심을 중요시하였으며 동시에 왜 흥미를 느끼는지에 대한 이유를 명확히 진술하였다. 학교 성적은 87%의 과학자가 초 중 고등학교 전체 성적이 상위 10%이내에 들었다. 가정환경에서는 부모의 영향이 가장 부각되었는데, 특히 진로에 대해 조언을 한 아버지의 영향이 지배적이었다. 학교환경에서 가장 부각된 요인은 교사였다. 특히 과학교사의 수업과 대학 교수의 영향이 중요하게 언급되었다. 고등학교 3학년에 진로를 결정한 경우는 고등학교 과학 교사의 영향이, 대학교 1학년 이후에 진로를 결정한 경우는 대학교 교수의 영향이 부각되었다. 사회문화적 환경에서는 미래 직업 기회와 관련된 사회적인 전망이 가장 중요하게 부각되었다. 연령이 젊을수록 자신의 적성과 능력을 파악하는 능력과 사회적인 전망을 중요시하는 것으로 드러났으며, 물리학자들은 자신의 적성과 능력을 파악하는 능력이, 화학자들은 자신의 적성과 능력을 파악하는 능력과 사회적인 전망이, 생물학자들은 사회문화적 환경의 다양한 요인들이, 공학자는 아버지의 조언과 사회적인 전망이 부각되었다. 그리고 과학자들의 진로선택과정을 분석해 본 결과 대부분 제도적으로 진로를 결정해야하는 고등학교 3학년과 대학교 1학년말에 진로를 결정하였다. 결론적으로 과학자들은 현재의 진로를 선택하면서 자신의 내부적 요인과 외부적 요인을 모두 고려하였다. 내부적 요인으로 자신의 적성과 능력을 중요하게 고려하도록 한 것에는 중고등학교 과학 교사와 대학교수의 역할이 관련되었으며, 외부적 요인인 사회적인 전망은 아버지가 진로에 대해 조언한 것과 관련되었다. 따라서 이러한 연구 결과는 우수한 과학인력을 양성하기 위해서 자신의 적성과 능력을 파악할 기회, 과학자와 과학적 연구 활동에 대한 부모의 긍정적인 인식과 전망의 제시, 우수한 능력을 지닌 교사와 교수의 확보, 과학에 대한 긍정적인 인식 등이 이뤄질 수 있는 과학교육적 환경이 필요함을 시사한다.

이 연구의 목적은 STS에 대해서 우리 나라 고등학생들이 가지는 견해를 알아보기 위한 평가 도구인 HS-VOSTS(Korean Students' Views on STS)를 개발하는 것이다. HS-VOSTS 문항을 개발하기 위해서 다음과 같은 연구과정을 수행하였다. 우선, 문헌과 선행 연구 고찰을 통해 4가지 범주의 10가지 하위 범주와 관련하여 23개의 논제를 포함하는 STS 범주 체계를 설정하였다. STS 범주 체계는 정의 과학의 외적 사회학 과학의 내적 사회학 인식론의 네 가지의 커다란 범주로 구성되어 있다. 다음은 STS 범주 체계를 기초로 4단계에 걸쳐 문항을 개발하였다. 1단계에서는 각 논제에 대한 짝진술문을 기초로 학생진술 문항지를 작성하여 772명의 고등학생들(16.3세)에게 투입하였다. 2단계에서는 짝진술문 중 하나를 제거하여 문항의 진술문으로하고, 분류된 공통견해를 답지로 하여 1차 다지선다형 문항지를 구성하였다. 3단계에서는 고등학생 28명(16.5세)을 대상으로 반구조화 면담을 실시하여 그 결과 분석을 통해 2차 다지선다형 문항지를 구성하였다. 4단계에서는 2차 다지선다형 문항지를 고등학생 306명에게 적용하여 낮은 반응비율을 보인 답지들을 제거하여 최종 검사도구를 완성하였다. HS-VOSTS는 학생들의 STS에 대한 신념 및 견해를 알아볼 수 있는 유용한 도구로서, 그 결과는 교사뿐만 아니라 교육과정 개발자, 교과서 저자, 교육정책 입안자들에게 많은 시사점을 줄 수 있을 것이라 생각한다.

이 연구는 중등학생들이 가지고 있는 자연에 대한 관점중 인식론적 관점과 존재론적 관점과 그러한 관점의 원인을 알아보고자 하였다. 156명의 중등학생들이 참여했고, 자료는 설문지를 통해 수집되었다. 이 설문지는 선행연구에 기초하여 연구자들에 의해 개발되었다. 연구 결과, 중등학생들의 자연에 대한 관점 중에는 자연은 알 수 없다는 인식론적 관점이 가장 많았다. 이러한 관점의 근원은 자연의 규칙성과 조화, 예측 가능한 자연 현상, 자연 현상의 순환 과정이나 인과 관계, 자연과 인간과의 관계 등으로 매우 다양하였다. 중등학생들의 존재론적 관점에는 초자연적인 관점이 가장 많았다. 존재론적 관점들 중에서 학생들의 초자연적 관점은 그들의 신학적 측면의 영향이 광범위하게 나타났다. 과학이 다루는 세상이면서 동시에 과학의 대상물이 존재하는 물질세계인 자연에 대한 인식론적 관점과 존재론적 관점은 학습자가 과학 학습을 어떻게 이해하는지에 대한 바탕을 제공하는 중요한 자료가 된다. 앞으로 학생들이 가지고 있는 자연에 대한 인식론적 관점과 존재론적 관점과 그들의 과학 학습 과정 사이의 관련성의 연구가 필요하다.

본 연구는 초등학생의 과학에 대한 인지모니터링 기능이 어느 정도인지, 또한 학년별 수준은 어떠한지를 알아 보는데 그 목적이 있다. 연구 대상은 대전시에 위치하는 5개 학교에서 $2{\sim}6$학년까지 각 1개반을 표집하여 총 1001명을 대상으로 $2{\sim}4$학년용인 과학 인지모니터링 검사지 I(TSCM I)와, $4{\sim}6$학년용인 과학 인지모니터링 검사지 II(TSCM II)를 개발하여 검사를 실시하였다. 학년별, 성별 과학 인지모니터링 기능의 효율성에 차이가 있는지를 알아보기 위해 분산 분석과 Scheffe검증을 실시하였다. 연구 결과에 의하면 $2{\sim}4$학년의 인지모니터링 기능은 63.4%, $4{\sim}6$학년에서는 57.4%의 효율성을 갖는 것으로 나타났다. 인지모니터링 기능의 효율성을 학년별로 구분할 때, 3, 4학년은 2학년보다 유의미하게 높게 나타났으며, 5, 6학년이 4학년보다 더 높게 나타났다. 성별로 보면 2, 3학년은 여학생이 남학생보다 높았으며, $4{\sim}6$학년은 성별 차이가 나타나지 않았다.

이 연구에서는 제7차 교육과정에 따른 중등 과학 교과서 25권에 나타난 성역할 고정관념을 분석하였다. 전체 19810개의 삽화 중 인물을 포함하는 3549개(17.9%)의 삽화를 선택하였다. 각 삽화에 등장한 남성과 여성의 빈도를 조사한 후, 각 인물의 활동 유형과 적극성 여부를 분석하였다. 교과서에는 남학생과 남성이 여학생 또는 여성에 비하여 더 많이 등장하였는데, 특히 남성과 여성의 차이가 매우 컸다. 반면에 대부분의 학생과 성인이 나이나 성별에 관계없이 적극적으로 묘사되었다. 남성의 직업 유형은 여성에 비하여 다양하게 나타났으며, 교과서에 등장하는 과학자는 대부분 남성이었다.

본 연구의 목적은 중학교 교사와 학생들을 대상으로 광선추적과 스펙트럼에 대한 교사와 학생의 개념 유형을 비교하는 것이다. 본 연구에서는 7학년 '빛' 단원에서 가장 중요하다고 생각되는 핵심개념은 광선추적과 스펙트럼에 의해 파악할 수 있다고 전제하고, 이에 대한 교사와 학생의 개념 유형을 조사하였다. 연구 대상은 서울 경기지역 과학교사 10명과 이들에게 배운 학생 328명이다. 모든 검사문항은 광선추적법과 스펙트럼 방법을 적용하는 문항으로 구성하였다. 연구결과 광선추적과 스펙트럼에 대한 교사와 학생들의 개념유형에는 차이가 있었다. 또한 대부분의 교사와 학생들은 상이 생기는 근본원리에 대하여 정확하게 알지 못하였다. 광선추적법을 알지 못하여 반사와 굴절에 의한 상을 찾을 때, 물체에서 나온 두 개 이상의 광선을 그려서 상을 찾는 경우는 거의 없었고, 하나의 광선으로 임의의 위치에서 상을 찾거나 평소 암기하고 있던 상의 위치를 표시하였다. 그리고 색에 대하여는 교사와 학생들은 개념을 이해하지 못하고, 교사들은 학생들에게 원리에 대한 설명 없이 현상을 제시하였다. 즉 교사와 학생들은 색에 대해서 단순 암기하고 있었다.

본 연구에서는 오프라인과 온라인으로 진행된 물리탐구 토론에 참여한 학생들을 대상으로 실시된 설문과 면담을 통하여 온라인 물리탐구토론 학습체제에 대한 학생들의 인식을 알아보고, 이를 통하여 온라인 물리탐구토론 학습 체제의 특징을 알아보았다. 분석은 온라인 물리탐구토론 학습체제의 사용자 편리상 온라인 탐구토론의 비동시성, 글쓰기와 관련된 온라인 탐구토론, 온라인 탐구토론의 시각적 표현과 물리적 존재감, 온라인 탐구토론의 선호도의 다섯 가지 범주로 실시되었다. 학생들은 온라인 탐구토론에서 시공간을 초월하여 접근할 수 있고, 비동시성으로 인하여 충분한 사고 후에 논쟁에 참여할 수 있다는 점을 온라인 탐구토론의 가장 큰 장점으로 여기고 있었다. 또한 온라인 활동이 학생들 스스로의 참여로 수행되지만, 학생들의 활발한 참여를 위해서는 온라인 교육 시스템의 기술적인 부분이외에도 학부모와 교사의 역할이 더없이 중요하다.

전통적인 학교 과학 실험은 실제 과학 활동, 즉 참과학 탐구의 특징을 적절히 반영하고 있지 못하며, 특히 토론이나 논변적 실제가 부족하다는 비판이 제기되고 있다. 이에, 본 논문의 목적은 학생들의 동료간 논변활동을 강조한 개방적 탐구 활동을 제안하기 위해, 그 조건 및 특징을 알아보고 적절한 모형을 제안하는 것이다. 문헌 분석 및 이론적 논의를 바탕으로, 학생들의 논변활동을 촉진시키기 위해서 논변적 과학탐구 활동이 가져야 할 조건에 대하여 살펴 본 결과, 인지적 측면에서는 '다양한 견해가 가능한 문제 상황', '학생 자신의 주장 펼치기', '효과적으로 조직된 논변 구성의 기회'가 필요하며, 사회적 측면에서는 '수펑적 관계', '경쟁과 협력의 공동체 활동'이 필요한 것으로 분석되었다. 이러한 조건을 만족시키기 위해 논변적 과학 탐구 활동은 실험활동과 논변활동으로 구성되며 논변활동은 동료 검토용 보고서 쓰기와 비판적 토론으로 조직되었다. 논변활동은 조 내부와 조 별간에, 그리고 쓰기와 토론을 통해서 반복적으로 이루어지며 되먹임을 통해 실험활동과 연계되어 있으며 전체 탐구 과정은 순환적인 특징을 갖는다.

학업성취도 국제 비교 연구 결과에서 우리나라 남 여학생의 과학 성취도 차이가 큰 것으로 보고되고 있다. 이 연구에서는 TIMSS-R 과학 성취도에서의 성 차이를 문항 수준에서 살펴보기 위하여 각 문항의 GDI(Gender Difference Index) 값을 산출하였다. 그리고 문항 유형, 성취수준, 내용 영역에 따른 GDI 값을 비교하였다. 문항 유형에 상관없이 우리나라와 국제 결과 모두 남학생이 여학생보다 성취도가 높은 것으로 나타났으며, 우리나라의 성차가 국제 펑균보다 크게 나타났다. 특히 우리 나라 여학생들은 선다형 문항에서 상대적으로 낮은 성취도를 나타내었다. 성취수준에 따른 우리나라와 국제의 GDI 값을 비교해 보면, 상위 10%에 해당되는 문항들에 대해서는 우리나라의 GDI 값이 국제의 경우보다 낮게 나타났으나 그 이외의 성취수준에 해당되는 문항들에 대해서는 우리나라의 GDI 값이 더 높게 나타났고 특히 상위 50%에 해당되는 문항들의 경우 우리나라와 국제의 차이가 크게 나타났다. 내용 영역별로 남 여학생의 성취도를 비교했을 때는 과학 탐구와 과학의 본성 영역을 제외하고는 모든 내용 영역에서 우리나라 남학생들의 성취도가 여학생들보다 높았다. GDI가 10 이상인 문항 중 남학생들의 성취도가 높은 문항들은 생물과 지구과학 영역에 속하는 경우가 상대적으로 많았으며, 학교 교육과정에서 전혀 배우지 않은 문항들의 비율 또한 비교적 높았다. 그리고 남학생들이 높은 성취도를 보이는 문항은 전 수행 영역에 걸쳐서 비교적 골고루 분포되어 있었다. 이상에서와 같이 문항 유형, 성취수준, 내용 영역에 따라 과학에서의 남 여학생의 성취도 차이가 다르게 나타났다. 이러한 결과는 여학생들의 과학 성취도를 향상시키기 위한 방안을 모색하는 과정에서 보다 구체적인 방향을 제시할 것으로 기대된다.

본 연구에서는 평가도구의 구비조건을 갖춘 초등학교 고학년 학생의 과학탐구능력을 측정할 수 있는 과학탐구 능력 평가도구를 개발하고자 하였다. 평가도구를 구성하는 문항은 R&D 방법에 의해 개발되었으며, 2차례에 걸친 과학교육 전문가의 점검과 2번의 현장 검증을 통해 문항을 수정 보완하였다. 각 평가 문항은 교과 내용에 대한 지식이 없어도 해결할 수 있는 범교과적인 문항으로 제작하여 과학탐구능력의 하위 요소들을 측정하고자 하였다. SAPA 교육과정과 제7차 과학과 교육과정에서 제시한 과학탐구과정 요소를 근간으로 관찰, 분류, 측정, 예상, 추리,문제인식, 변인통제,자료해석,결론도출,실험설계의 10가지 하위 요소들을 선정하고 각 요소에 대한 조작적 정의와 평가 목표를 설정하였다. 물질과 에너지, 생명과 환경, 지구와 순환의 3가지 내용 영역의 소재를 중심으로 총 30문항을 개발하였다. 개발된 문항을 과학교육 전문가에게 2회 의뢰하여 타당도, 객관도, 문항의 명료성을 점검 받았으며 2번의 현장 검증을 통해 신뢰도, 변별도, 난이도를 검증하였다. 그 결과 타당도 91.6%, 신뢰도 지수 Cronbach ${\alpha}$-값 0.79, 객관도 93.3%, 변별도 지수 0.30, 난이도 지수 66.1%로 나타났다. 위와 같은 값들은 평가도구가 갖추어야 할 구비조건의 허용 범위내에 있는 것으로 보아 본 연구에서 개발한 과학탐구능력 평가도구는 양호한 것으로 볼 수 있다. 따라서 본 연구에서 개발한 과학탐구능력 평가도구는 초등학생들의 과학탐구능력 성취 수준의 진단, 과학과 교육과정과 교수 학습 자료 및 과학과 교수 학습 방법의 과학탐구능력 반영 수준을 평가하는 도구로도 이용될 수도 있을 것이다.

최근 학교교육에서 학생들의 과학 태도에 대한 관심과 중요성이 증대되고 있다. 학생들의 과학 태도는 학업 성취도, 교육 프로그램의 일관성, 수업의 질뿐만 아니라 과학 교육의 관점과 과학 관련 직업 선택에도 영향을 준다. 그 동안의 과학 태도에 대한 선행 연구와 국제 비교 연구에 의하면, 우리나라 학생들의 과학 태도는 점차 하락하고 있는 것으로 나타났다. 이 연구에서는 초 중 고 학생들의 과학 태도 변화 과정을 알아보고, 이에 영향을 미치는 학습 환경 변인을 밝히는데 그 목적이 있다. 초등학교 3학년부터 고등학교 2학년 학생 약 6,925명을 대상으로 2003년 3월부터 3회에 걸쳐 학생틀의 과학 태도와 학습 환경 검사를 실시하였다. 분석 결과, 학생들의 과학 태도는 일년 중 6월 이후에 낮아지고, 초등학교 4학년에서 중학교 2학년까지 과학 태도가 크게 변하였다. 과학 태도가 1학기보다는 2학기에 더 많이 하락하였으며, 초 중학교 학생들보다 고등학생들의 과학 태도 하락 폭이 더 컸다. 학생들의 과학 태도에 가장 큰 영향을 주는 요인은 과학에 대한 경험이고, 교사, 학급 분위기 등이 과학 태도 변화에 영향을 주는 것으로 나타났다. 학습 환경 변인은 과학 태도가 하락한 학생과 과학 태도가 상승한 학생이 각각 다르게 영향을 주는 것으로 밝혀졌다. 과학 태도에 영향을 주는 범주는 초등학교에서는 성, 학년, 지역, 중학교에서는 학년과 지역, 그리고 고등학교에서는 지역으로 나타났다.

수도권 소재 대학 부설 과학영재교육원 소속 중학교 2학년 학생 21명을 대상으로 인터넷 홈페이지를 이용하여 2개월 동안 과학일기쓰기를 실시하였다. 이들은 총 192편의 일기를 작성하였는데, 자신의 과학일기를 작성하여 탑재하고 다른 사람의 일기를 읽고 토론히는 활동을 하였다. 일기내용과 설문 응답 내용, 홈페이지에서의 상호작용 내용, 면담 내용 등을 분석하여 학생들의 과학에 관련된 정의적 영역에 어떠한 변화가 있었는지를 고찰하였다. 그 결과 과학일기쓰기는 과학영재학생들의 과학에 대한 인식과 흥미, 과학적 태도 등 정의적 영역의 모든 대범주에 현저하게 긍정적인 영향을 미치는 것을 알 수 있었다.