본 연구는 과학자들이 과학을 하는 데 관련된 뇌의 구조·기능과 과학의 진화적 속성을 토대로 개발된 뇌기반 진화적 접근법(ABC-DEF)에 따른 과학 야외학습이 초등학생들의 흥미도와 성취도에 어떠한 영향을 미치는지를 분석하였다. 서울 소재 N 초등학교 6학년 세 개반(67)을 대상으로 하였고, 6학년 1학기 4단원 ‘생태계와 환경’을 연구 단원으로 선정하였다. 비교반에는 교과서·지도서 기반 수업을, 실험반 A에는 뇌기반 진화적 접근 교수모형을 적용한 교실수업을, 실험반 B에는 뇌기반 진화적 접근 교수모형을 적용한 야외학습 수업을 각각 적용하여 실시하였다. 각 집단의 흥미도와 성취도를 분석하기 위하여 ‘일반 과학 태도 검사지’, ‘적용 단원 관련 흥미 검사지’, ‘적용 단원 성취도 검사지’를 투입하여 정량적인 변화를 알아보았다. 정량적 검사지로 드러나지 않는 특성들을 알아내기 위하여 포트폴리오, 관찰지, 면담일지를 분석하는 등 정성적 연구를 병행하였다. 본 연구의 주요 결과는 다음과 같다. 첫째, 뇌기반 진화적 접근법과 야외학습에 가장 적합하다고 판단한 단원을 선정하여 단원을 재구성하였다. 총 10차시의 수업을 개발하였다. 교사설명 중심 수업을 두 차시, 전통적인 교과서·지도서 기반 수업을 세 차시, 뇌기반 진화적 접근법을 적용한 수업을 다섯 차시의 분량으로 구성하였다. 또한 야외학습은 블록타임을 활용하여 두 차시씩 묶어 두 차례 수업을 진행하였다. 둘째, 사후 흥미도 검사 결과, 비교반과 실험반 B사이에 통계적으로 유의한 차이가 있었다[t(22,24)=2.0771 (p<.05)]. 문항별로 분석해보았을 때, 특별히 ‘생물 학습에 대한 흥미’ 요인은 세 개 문항 모두에서 유의한 결과가 나타났다. 면담 결과, 수업 과정에서 야외 학습의 유무가 학습자의 생물 학습 흥미에 가장 큰 영향을 준 것으로 나타났다. 셋째, 사후 흥미도와 사후 성취도 점수의 상·중·하 수준에 따라 학생들을 9가지로 유형화하였다. 흥미도와 성취도가 모두 중간 수준인 M-M 유형의 학생들이 가장 많았고(25.4%), 흥미도는 높지만 성취도는 낮은 H-L 유형의 학생들이 가장 적었다(4.5%). 또한 비교반이 실험반들에 비해 특이 유형(H-L, L-H 유형)의 학생들이 더 많았다. 이 연구 결과를 토대로, 과학교육 연구와 학교 현장에서의 교수학습에 관한 함의들을 논의한다.