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천문 현상은 거대한 시·공간적 규모에 대한 것으로 하나의 구조로 이해하기가 어려우므로 과학적 사고력 외에 천문학적 시스템 사고가 필요하다. 이는 천체 운동이 그 천체가 포함된 계를 구성하는 다른 천체들과의 역학적 관계를 고려해야 하고 작은 규모에서 형성된 부분적인 결과를 종합하여 큰 규모의 설명 모델로서 파악되는 경우가 많기 때문이다. 선행연구에서는 초등학생들의 천문학적 시스템 사고에 대한 학습발달과정에서 학생들의 시스템 사고 수준을 구분하여 가설적인 발달의 경로를 제시하였다. 천문학적 시스템 사고의 발달 경로는 태양계의 구성 요소에 대한 이해, 행성들의 관계에 대한 이해, 태양계 행성들 간의 패턴에 대한 이해, ...

천문 현상은 거대한 시·공간적 규모에 대한 것으로 하나의 구조로 이해하기가 어려우므로 과학적 사고력 외에 천문학적 시스템 사고가 필요하다. 이는 천체 운동이 그 천체가 포함된 계를 구성하는 다른 천체들과의 역학적 관계를 고려해야 하고 작은 규모에서 형성된 부분적인 결과를 종합하여 큰 규모의 설명 모델로서 파악되는 경우가 많기 때문이다. 선행연구에서는 초등학생들의 천문학적 시스템 사고에 대한 학습발달과정에서 학생들의 시스템 사고 수준을 구분하여 가설적인 발달의 경로를 제시하였다. 천문학적 시스템 사고의 발달 경로는 태양계의 구성 요소에 대한 이해, 행성들의 관계에 대한 이해, 태양계 행성들 간의 패턴에 대한 이해, 시스템 모델을 정확히 표현하는 수준으로 분류된다. 태양계에 대한 시스템 사고 수준이 가장 높은 학생들은 태양계 행성들에 대한 시스템 모델을 정확히 표현할 수 있고 그 하위 수준에 대한 이해 능력을 모두 갖추고 있다고 전제한다.
이에 본 연구에서는 선행연구의 전제조건을 확인하고 태양계에 대한 시스템 모델링 수준을 분류하고 시스템 모델링 수준에 따라 그 아래 단계에 해당하는 시스템 구성 요소 구분, 요소들 간의 관계 인식, 시스템 구성 요소들 간의 패턴 이해에 대한 수행 능력이 어떻게 달라지는지를 조사하였다.
연구 대상은 경기도 소재지의 5학년 158명을 대상으로 학생들의 천문학적 사고를 파악하는 5문항의 검사 도구를 투입하였다. 태양계와 별 단원 수업 후 학생들이 천문 현상에 대해 시스템 사고를 할 때, 시스템 모델링 수준에 따라 행성의 요소, 관계, 패턴 이해의 경향성을 파악하는지 확인하기 위하여 순차적으로 배열하고 각 문항의 응답 데이터를 시스템 모델링 수준에 따라 분류 및 분석하였다.
분석 결과, 선행 연구의 전제와 달리 최고 수준의 시스템 모델링 학생은 하위 시스템 사고 발달 단계를 완벽하게 수행하지 못했다. 그러나 시스템 모델링 수준이 높을수록 각 시스템 사고 발달 경로에서 수행 능력이 우수하고 시스템 모델링의 수준에 따라 학생들의 천문학적 시스템 사고를 분류할 수 있으며 각 시스템 모델링 수준은 경향성을 보였다. 또한 각 시스템 사고 발달 경로에 대해 시스템 모델링 수준간 상관관계를 가지는 경우가 있었다.
연구 결론을 바탕으로 상위 수준에 도달한 학생들이 하위수준에 도달한 학생들 보다 각 구인에 대해 어느 정도 우수한지 많은 사례에 대한 실증적인 조사와 우리나라 초등 과학 교육과정과 천문학적 시스템 사고의 관련성에 대한 추가적인 연구가 필요하다. 이를 시스템 사고 발달 경로와 천문학적 시스템 학습발달 수준에 대한 실증적 사례 조사로서 활용하여 교사가 천문 영역 교수방법에 대해 고민하는 기반을 마련하여 연구하는 환경을 만들어주는데 기여하고자 한다.