本研究では、空間認識能力が必要とされる中学校天文分野の学習を対象に、科学的リテラシーを育成する学習プログラムを開発し、その指導の効果を実証的に明らかにした。
特に満ち欠けの学習では、天体の位置関係を位相角でとらえさせ、モデル実験用教材で満ち欠けと位相角の関係についての仮説を検証させる指導が有効であることが明らかとなった。現象とそれを引き起こす要因との因果関係について仮説を設定させ、それを検証させる探究的な学習に作図を導入することは、現象を科学的に説明する能力の育成に有効であることが示唆された。