이 연구는 탐구활동의 개방도를 달리하였을 때 학업성취도, 정신용량, 과학태도, 과학탐구능력에 의한 개별 학생들의 특성에 따라 탐구수행능력이 어떻게 다르게 나타나는지를 알아보고자 하였다. 자율형 사립고등학교의 1학년 학생 중에서 학업성취도가 다른 5명의 학생을 선정하여 정신용량과 과학태도 및 과학탐구능력 검사를 실시하여 개별 학생들의 특성을 분석하였고 개방도 1수준의 탐구실험을 실시한 후 2수준의 탐구실험을 실시하였다. 탐구수행능력을 알아보기 위해 먼저 탐구활동 관찰 점검표를 작성하였고, 이를 바탕으로 개방도 1수준과 2수준의 탐구활동에 대한 구체적 평가 척도를 개발하였다. 개방도 수준에 따른 탐구수행능력을 분석한 결과, 개방도 수준이 높을수록 탐구수행능력이 낮게 나타났으며, 개방도 1수준과 2수준 모두 학업성취도가 높을수록 탐구수행능력이 더 높게 나타났다. 학업성취도가 높을수록 개방도 1수준에서는 결론도출을, 2수준에서는 가설설정과 결론도출을 더 잘 수행하였다. 개방도에 따른 탐구과정 요소별 분석 결과, 개방도 1수준에서는 결론도출을 어려워하였으며, 개방도 2수준에서는 실험설계와 자료해석을 가장 어려워하는 것으로 나타났다. 정신용량은 탐구수행능력과 연관성이 있었지만 과학태도는 거의 연관성이 없었다.