Sachverhalt:
A. Mit Eingabe vom 22. Dezember 2006 erstattete die Bildungsdirektion des Kantons Zürich (Volksschulamt) Strafanzeige gegen den im Kanton Zürich als Primarschullehrer tätigen X._. Die Anzeigeerstatterin machte geltend, es bestehe der begründete Verdacht, X._ habe sexuelle Handlungen mit A._, einer Schülerin seiner 6. Primarklasse, vorgenommen.
Am 19. Januar 2007 stellte die Staatsanwaltschaft IV des Kantons Zürich der Anklagekammer des Obergerichts des Kantons Zürich den Antrag, auf die Strafanzeige sei nicht einzutreten, denn eine summarische Prüfung habe ergeben, dass kein deliktsrelevanter Verdacht vorliege.
Mit Beschluss vom 22. Februar 2007 ordnete die Anklagekammer die Eröffnung einer Strafuntersuchung gegen X._ wegen sexueller Handlungen mit Kindern und Amtsmissbrauchs an. Gleichentags wurde X._ für die Dauer einer von der Bildungsdirektion durchgeführten Administrativuntersuchung vom Unterricht freigestellt.
Nach durchgeführter Strafuntersuchung (insbesondere Einvernahme von X._, Durchsuchung von dessen Wohn- und Arbeitsort, Videobefragungen von Schülerinnen) stellte die Staatsanwaltschaft das Verfahren mit Verfügung vom 6. Juni 2007 ein. Die Kosten der Untersuchung, einschliesslich der Kosten der unentgeltlichen Geschädigtenvertretung zweier Schülerinnen, A._ und B._, auferlegte es X._.
Den von B._ gegen diese Einstellungsverfügung erhobenen Rekurs mit dem Antrag, der angefochtene Entscheid sei aufzuheben, wies das Obergericht des Kantons Zürich mit Beschluss vom 27. Februar 2008 ab.
B. Mit Eingabe vom 9. Juli 2007 stellte X._ dem Bezirksgericht Zürich ein Begehren um gerichtliche Beurteilung des Kostenentscheids. Mit Verfügung vom 9. September 2008 bestätigte dieses die von der Staatsanwaltschaft in der Einstellungsverfügung vom 6. Juni 2007 verfügte Kostenauflage an den Beschwerdeführer.
Den von X._ gegen diesen Entscheid eingereichten Rekurs wies das Obergericht des Kantons Zürich mit Beschluss vom 7. Januar 2009 ab.
C. X._ führt Beschwerde in Strafsachen mit den Anträgen, der Beschluss des Obergerichts des Kantons Zürich vom 7. Januar 2009 sei aufzuheben, und die Kosten der mit Verfügung der Staatsanwaltschaft vom 6. Juni 2007 eingestellten Untersuchung im Betrag von Fr. 7'703.55 sowie die Kosten der unentgeltlichen Geschädigtenvertretung von A._ und B._ seien auf die Staatskasse des Kantons Zürich zu nehmen. Die Kosten des vorangegangenen Verfahrens seien ebenfalls der Staatskasse Zürich aufzuerlegen, und er sei für seinen Aufwand, insbesondere für die Kosten seiner Verteidigung, angemessen zu entschädigen.
Vernehmlassungen wurden keine eingeholt.

Erwägungen:
1. Die Vorinstanz hat erwogen, die Kostenauflage dürfe sich in tatsächlicher Hinsicht nur auf unbestrittene oder bereits klar nachgewiesene Umstände stützen. Vorliegend sei aufgrund der vom Beschwerdeführer eingestandenen Handlungen von einem widerrechtlichen, schuldhaften und für die Einleitung des Verfahrens kausalen und damit verwerflichen bzw. leichtfertigen Benehmen im Sinne des kantonalen Strafprozessrechts auszugehen. So habe der Beschwerdeführer eingeräumt, dass er Schülerinnen und Schüler, um sie aufzumuntern, über die Schultern bzw. über den Rücken gestreichelt habe. Auch habe er ausgesagt, regelmässig Schülerinnen und Schüler mit dem Zeigefinger die Haare aus dem Gesicht gestrichen zu haben. Weiter habe er nicht bestritten, dass er - bei kalter Witterung - Schülerinnen, die "bauchfrei" herumgelaufen seien, das T-Shirt ein wenig heruntergezogen habe. Ferner habe er angegeben, A._ gefragt zu haben, ob sie schockiert wäre, wenn sie von ihm einen Kuss erhielte. Sodann habe er eingestanden, einer Schülerin gesagt zu haben, sie könne doch ihre Narbe im Bauch- und Hüftbereich zeigen. Zwar - so betont die Vorinstanz - möge diskutabel sein, ob die geschilderten Vorgänge für sich genommen persönlichkeitsverletzend seien oder nicht. Jedenfalls aber habe der Beschwerdeführer mit seinem für einen Lehrer inakzeptabel distanzlosen Verhalten wiederholt den aus der kantonalen Gesetzgebung für Lehrpersonen resultierenden Verpflichtungen zuwider gehandelt (§ 82 der damals geltenden Volksschulverordnung [aVSV]/ZH, welcher dem heutigen § 55 VSV/ZH [LS 412.101] entspricht, und § 18 Abs. 1 des Lehrpersonalgesetzes [LPG]/ZH [LS 412.31]). Sein unter zivilrechtlichen Aspekten widerrechtliches und schuldhaftes Verhalten sei geeignet gewesen, den Verdacht zu erwecken, er habe eine strafbare Handlung gegen die sexuelle Integrität begangen, weshalb er das eingeleitete Strafverfahren adäquat kausal verursacht habe (angefochtener Beschluss S. 11 ff.).
2. 2.1 Der Beschwerdeführer bringt vorab vor, die vorinstanzliche Sachverhaltsfeststellung basiere auf einer willkürlichen Beweiswürdigung und verstosse folglich gegen <ref-law>.
Er führt aus, "die Unterstützung durch Berühren" habe er weniger häufig angewendet als andere Formen der Ermutigung (Beschwerde S. 13). Des Weiteren habe er im Unterricht immer verlangt, dass "die Kinder keine Haare über das Gesicht hängen liessen", weshalb er manchmal den Betroffenen "die Haare auch mit der eigenen Hand aus dem Gesicht gestrichen" habe (Beschwerde S. 13 f.). Betreffend das Herunterziehen von T-Shirts hält der Beschwerdeführer fest, er habe die "bauchfrei" gekleideten Schülerinnen darauf aufmerksam gemacht, sie sollten sich ein längeres Oberteil anziehen. Da seine Bemerkungen nichts bewirkt hätten, "habe er einzelne Male einer Schülerin das Oberteil selbst weiter heruntergezogen, quasi um seinen Ermahnungen mehr Gewicht zu verleihen" (Beschwerde S. 14). Mit der Frage an A._, ob sie schockiert wäre, wenn sie von ihm einen Kuss erhalten würde, habe er wissen wollen, "wie die Mädchen das Küssen handhabten und ob es ein Thema sei, welches im Fach Lebenskunde (...) angesprochen werden sollte". Er habe aber nicht den Wunsch gehabt, die Geschädigte tatsächlich zu küssen (Beschwerde S. 15). Betreffend die Aufforderung an A._, ihre Narbe zu zeigen, erklärt der Beschwerdeführer, A._ habe Fotos ihrer Hüftoperation präsentiert, und er habe dazu ergänzt, "die Geschädigte habe eine schöne Narbe bekommen, diese könne sie doch auch zeigen" (Beschwerde S. 15).
Der Beschwerdeführer hebt hervor, die dargestellten Aussagen ergäben ein Bild eines Lehrers, welcher einerseits darauf bestehe, dass seine Schüler im Unterricht "vollständig bekleidet sind und nicht durch ihre Frisur abgelenkt werden", und andererseits aber auch bereit sei, "persönlich auf seine Schüler einzugehen, d.h. sie bei Bedarf zu trösten und zu motivieren". Dass er "sich vor mehr als 20 Jahren Übergriffe auf seine Schüler zu Schulden kommen liess", dürfe nicht in die Beurteilung seines heutigen Verhaltens einfliessen (Beschwerde S. 15 f.). Der Beschwerdeführer betont zusammenfassend, die Vorinstanz habe bei der Erstellung des Sachverhalts den "Situationszusammenhang" weggelassen und hierdurch seine Aussagen willkürlich gewürdigt (Beschwerde S. 16 f.).
2.2 <ref-law> gewährleistet den Anspruch darauf, von den staatlichen Organen ohne Willkür behandelt zu werden. Auf dem Gebiet der Beweiswürdigung ist die Kognition des Bundesgerichts auf Willkür beschränkt. Willkür in der Beweiswürdigung liegt vor, wenn die Behörde in ihrem Entscheid von Tatsachen ausgeht, die mit der tatsächlichen Situation in klarem Widerspruch stehen oder auf einem offenkundigen Fehler beruhen (<ref-ruling> E. 5.4). Dass der angefochtene Beschluss mit der Darstellung des Beschwerdeführers nicht übereinstimmt oder eine andere Lösung oder Würdigung ebenfalls vertretbar erscheint oder gar vorzuziehen wäre, genügt praxisgemäss für die Begründung von Willkür nicht. Wird eine willkürliche Beweiswürdigung gerügt, reicht es nicht aus, wenn der Beschwerdeführer zum Beweisergebnis frei plädiert und darlegt, wie seiner Auffassung nach die vorhandenen Beweise richtigerweise zu würdigen gewesen wären, wie er dies in einem appellatorischen Verfahren mit freier Rechts- und Tatsachenüberprüfung tun könnte. Er muss gemäss ständiger Rechtsprechung vielmehr aufzeigen, inwiefern die angefochtene Beweiswürdigung die Verfassung dadurch verletzen sollte, dass sie im Ergebnis offensichtlich unhaltbar wäre (vgl. <ref-ruling> E. 4; <ref-ruling> E. 2; <ref-ruling> E. 3c).
2.3 Was der Beschwerdeführer gegen die Beweiswürdigung vorbringt, ist nicht geeignet, Willkür darzutun.
Der Beschwerdeführer stellt der vorinstanzlichen Begründung lediglich seine eigene Sicht der Dinge gegenüber, ohne näher zu erörtern, inwiefern der Entscheid (auch) im Ergebnis schlechterdings unhaltbar sein sollte. Insbesondere vermag der Beschwerdeführer mit seinen Ausführungen nicht aufzuzeigen, dass die Vorinstanz durch angebliches Weglassen des Situationskontextes seine Aussagen willkürlich gewürdigt hätte. Nicht näher substantiiert ist des Weiteren die Behauptung des Beschwerdeführers, die kantonalen Instanzen seien unter dem Eindruck des Ergebnisses einer gegen ihn im Jahr 1998 geführten Strafuntersuchung wegen sexueller Handlungen mit Kindern gestanden. Vielmehr ist es - wie die Vorinstanz zutreffend festgehalten hat (angefochtener Beschluss S. 13) - durchaus zulässig im Rahmen von Ermittlungen Akten aus früheren Verfahren beizuziehen.
Die Ausführungen des Beschwerdeführers erschöpfen sich damit in einer unzulässigen appellatorischen Kritik am angefochtenen Beschluss und genügen den Begründungsanforderungen gemäss <ref-law> nicht.
3. 3.1 Der Beschwerdeführer rügt eine Verletzung der Unschuldsvermutung sowie eine qualifiziert falsche Anwendung von § 42 StPO/ZH.
Er präzisiert, der angebliche Verstoss gegen die Verhaltensnormen für Lehrer stehe nicht in Zusammenhang mit dem Strafverfahren. Die Frage, ob er diese Normen missachtet habe, könne ohnehin nicht ein Strafgericht, sondern einzig die zuständige Fachinstanz, sprich die Bildungsdirektion, entscheiden. Die Unschuldsvermutung sei aber auch deshalb verletzt, weil die Vorinstanz sein Verhalten in einen sexuell motivierten statt pädagogischen Kontext gerückt und ihm hierdurch latent sexuelle Motive unterstellt habe. Zudem hätten seine Handlungen die Persönlichkeitsrechte der Geschädigten zwar tangiert, jedoch nicht verletzt, weil es an der erforderlichen Intensität und Erheblichkeit mangle. Ebenso wenig begründe sein Verhalten einen Verstoss gegen seine Berufspflichten, so dass es zusammenfassend an der Widerrechtlichkeit seines Verhaltens fehle (Beschwerde S. 17 ff.).
Ferner - so hebt der Beschwerdeführer hervor - verletze der angefochtene Entscheid den Grundsatz der Verhältnismässigkeit, da eine Kostenauflage in der Höhe von rund Fr. 20'000.-- viel zu hoch sei und er als Folge dieses Kostenentscheids mit dem endgültigen Entzug seines Lehrerpatents rechnen müsste. Es müsse mit anderen Worten die Verhältnismässigkeit zwischen seiner (allfälligen) Verfehlung und den finanziellen und insbesondere den persönlichen Konsequenzen (Berufsverbot) berücksichtigt werden (Beschwerde S. 24).
3.2 Gemäss <ref-law> und Art. 6 Ziff. 2 EMRK gilt jede Person bis zur rechtskräftigen Verurteilung als unschuldig. Nach der Rechtsprechung verstösst es gegen Verfassung und Konvention, in der Begründung des Entscheids, mit dem ein Freispruch oder eine Verfahrenseinstellung erfolgt und der beschuldigten Person Kosten auferlegt werden, dieser direkt oder indirekt vorzuwerfen, sie habe sich strafbar gemacht bzw. es treffe sie ein strafrechtliches Verschulden. Dagegen ist es mit Verfassung und Konvention vereinbar, einer nicht verurteilten beschuldigten Person die Kosten zu überbinden, wenn sie in zivilrechtlich vorwerfbarer Weise - d.h. im Sinne einer analogen Anwendung der sich aus <ref-law> ergebenden Grundsätze - gegen eine geschriebene oder ungeschriebene Verhaltensnorm, die aus der gesamten schweizerischen Rechtsordnung stammen kann, klar verstossen und dadurch das Strafverfahren veranlasst oder dessen Durchführung erschwert hat (<ref-ruling> E. 3b; Urteil des Bundesgerichts 6B_175/2008 vom 20. Juni 2006 E. 2.4).
3.3 Wird eine Kostenauflage wegen Verletzung des Grundsatzes der Unschuldsvermutung angefochten, so prüft das Bundesgericht frei, ob der Text des Kostenentscheids direkt oder indirekt den Vorwurf einer strafrechtlichen Schuld enthält.
Nur unter dem Gesichtswinkel der Willkür untersucht das Bundesgericht, ob die beschuldigte Person in zivilrechtlich vorwerfbarer Weise gegen eine geschriebene oder ungeschriebene Verhaltensnorm klar verstossen und durch ihr Benehmen das Strafverfahren veranlasst oder dessen Durchführung erschwert hat. Insofern steht nicht der Schutzbereich der Bestimmungen von <ref-law> und Art. 6 Ziff. 2 EMRK in Frage, welche den guten Ruf der beschuldigten Person gegen den direkten oder indirekten Vorwurf einer strafrechtlichen Schuld schützen wollen. Die Voraussetzungen der Kostenauflage werden vielmehr durch die Vorschriften der kantonalen Strafprozessordnungen umschrieben. Insoweit greift ausschliesslich <ref-law> Platz, wonach die betreffenden Gesetzesbestimmungen nicht willkürlich angewendet werden dürfen.
3.4 Gemäss § 42 Abs. 1 StPO/ZH werden die Kosten einer eingestellten Untersuchung der beschuldigten Person ganz oder teilweise auferlegt, wenn diese die Untersuchung durch ein verwerfliches oder leichtfertiges Benehmen verursacht hat oder sie die Durchführung der Untersuchung erschwert hat.
Die Kostenauflage zulasten der beschuldigten Person aufgrund verwerflich verursachter Untersuchungseinleitung setzt adäquate Kausalität zwischen deren Verhalten, der eingeleiteten Untersuchung und den erwachsenen und aufzuerlegenden Kosten voraus (Niklaus Schmid, in: Andreas Donatsch/ Niklaus Schmid [Hrsg.], Kommentar zur Strafprozessordnung des Kantons Zürich, Januar 1999, § 42 N. 22).
Gleichlautende oder ähnliche Vorschriften wie § 42 StPO/ZH finden sich in fast allen kantonalen Strafprozessordnungen. Auch gemäss Art. 426 Abs. 2 der künftigen schweizerischen Strafprozessordnung können der beschuldigten Person im Falle einer Verfahrenseinstellung oder eines Freispruchs die Verfahrenskosten ganz oder teilweise auferlegt werden, wenn sie rechtswidrig und schuldhaft die Einleitung des Verfahrens bewirkt oder dessen Durchführung erschwert hat (siehe Botschaft zur Vereinheitlichung des Strafprozessrechts, BBl 2006 1326). Diesen Regelungen liegt der Gedanke zugrunde, es solle nicht der Staat und damit nicht der einzelne Bürger als Steuerzahler für Verfahrenskosten aufkommen müssen, die von einem Angeschuldigten durch vorwerfbares Verhalten verursacht worden sind (<ref-ruling> E. 2a; Urteil des Bundesgerichts 6B_724/2007 vom 11. Januar 2008 E. 2.6).
3.5 Nach § 82 aVSV/ZH (bzw. § 55 VSV/ZH) ist die Haltung der Lehrpersonen gegenüber den Schülerinnen und Schülern durch Anerkennung, Verständnis, Konsequenz und Achtung geprägt. Gemäss § 18 Abs. 1 LPG/ZH hat die Lehrperson die Persönlichkeit der Kinder zu achten.
3.6 Der angefochtene Beschluss verletzt die Unschuldsvermutung nicht. Dem Beschwerdeführer wird auch nicht indirekt vorgeworfen, er habe sich sexuelle Handlungen mit Kindern zu Schulden kommen lassen. Vielmehr wird die Kostenauflage einzig damit begründet, der Beschwerdeführer habe "wiederholt den gemäss einschlägigen kantonalen Normen für Lehrpersonen gebotenen Verhaltensnormen Schülern gegenüber" zuwider gehandelt (angefochtener Beschluss S. 12). Entgegen der Behauptung des Beschwerdeführers rückt die Vorinstanz insbesondere dessen Verhalten seinen Schülerinnen und Schülern gegenüber nicht in einen sexuellen Kontext. Die Kostenauflage läuft somit nicht auf einen verdeckten strafrechtlichen Schuldvorwurf hinaus.
3.7 Des Weiteren hat die Vorinstanz auch § 42 StPO/ZH nicht willkürlich angewendet. Sie hat, ohne in Willkür zu verfallen, ausgeführt, der Beschwerdeführer habe durch sein distanzloses Verhalten seinen Schülerinnen und Schülern gegenüber (Schultern und Rücken streicheln, Haare aus dem Gesicht streichen, T-Shirts herunterziehen, Kuss in Aussicht stellen, Aufforderung zum Zeigen einer Narbe im Bauch- und Hüftbereich) gegen die ihm gemäss § 82 aVSV/ZH (§ 55 VSV/ZH) und § 18 Abs. 1 LPG/ZH als Lehrperson obliegende Verpflichtung, die Persönlichkeit seiner Schülerinnen und Schüler zu achten respektive diesen mit Verständnis und Achtung zu begegnen, verstossen. Nicht zu beanstanden ist des Weiteren die Feststellung im angefochtenen Beschluss, das Verhalten des Beschwerdeführers insbesondere A._ gegenüber habe dazu geführt, dass die Bildungsdirektion Strafanzeige gegen ihn erstattet hat, weshalb er im Ergebnis die gegen ihn geführte Strafuntersuchung wegen sexuellen Handlungen mit Kindern adäquat kausal verursacht hat. Da die Vorinstanz im Rahmen der Überprüfung des Kostenentscheids zu klären hatte, ob sich der Beschwerdeführer zivilrechtlich vorwerfbar verhalten hatte, war sie insoweit entgegen dessen Vorbringen auch kompetent zu prüfen, ob er seine Berufspflichten missachtet hat.
Nicht stichhaltig ist schliesslich die Rüge des Beschwerdeführers, der angefochtene Beschluss verletze den Grundsatz der Verhältnismässigkeit. Einerseits sind die Kosten der Untersuchung wie auch jene der unentgeltlichen Geschädigtenvertretung von A._ und B._ ausgewiesen, und andererseits kann der Umstand, dass der Kostenentscheid möglicherweise Auswirkungen auf das gegen den Beschwerdeführer laufende Administrativverfahren hat, einer Kostenauflage nicht entgegen stehen.
4. Die Beschwerde ist folglich abzuweisen, soweit darauf einzutreten ist. Bei diesem Ausgang des Verfahrens sind die bundesgerichtlichen Kosten dem Beschwerdeführer aufzuerlegen (<ref-law>).

Demnach erkennt das Bundesgericht:
1. Die Beschwerde wird abgewiesen, soweit darauf einzutreten ist.
2. Die Gerichtskosten von Fr. 2'000.-- werden dem Beschwerdeführer auferlegt.
3. Dieses Urteil wird den Parteien und dem Obergericht des Kantons Zürich, III. Strafkammer, schriftlich mitgeteilt.
Lausanne, 17. Juni 2009
Im Namen der Strafrechtlichen Abteilung
des Schweizerischen Bundesgerichts
Das präsidierende Mitglied: Der Gerichtsschreiber:
Schneider Stohner