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문제 정의
- 한다. 본 연구는 지구계 단원에서 물의 순환에 대해 학습하는 학생의 개념과 사고에 직접적인 영향을 미치게 될 지구과학 예비 교사들의 물 순환에 대한 인식을 지구 시스템의 관점에서 고찰하고자 하였다.
- 지구계 교육의 소재로서 물의 순환에 대해 학생들이 경험할 수 있는 교육 경험의 일차적인 촉진자는 교사이며(Gambro, 1995), 교사의 인식은 학생들의 인식에 영향을 미치는(Mosothwane, 2002) 직접적인 효과를 나타내므로 지구계 단원에서 물의 순환에 대해 학습하는 학생의 개념과 사고에 직접적인 영향을 미치게 될 지구과학 예비 교사들의 물 순환에 대한 인식을 지구 시스템의 관점에서 고찰해야 할 당위성이 충분하다고 사료된다. 본 연구에서는 물순환의 구성 요소와 순환 과정에 대한 예비 교사들의 개념을 구성요소들은 지구 시스템의 하위계인 수권, 기권, 암권, 생물권의 범주로 구분하고, 순환 과정으로 응답한 요소들로부터 지구 시스템 하 위계의 상호작용에 대한 인식을 밝히고자 한다.
- 피력하였다. 지구계의 하위계들 사이에서 이루어지는 물질의 순환 중 초등학교 5학년 교육과정의 물의 여행, 단원에서부터 학년을 거듭하며 심화 학습이 이루어진 물의 순환에 대한 예비 교사들의 인식 연구를 통해, 지구 시스템 관점에서의 접근'이라는 사범대학의 교육을 통해 먼저 해결해나가야 할 논제를 풀어놓고자 한다.
제안 방법
- 보완하였으며, 본 연구 단계로 2007년 6월 연구 대상에 투입하여 검사를 실시하였다. 각 연구 단계에서 지구과학교육전문가 2인의 지도로 지구과학교육을 전공하는 박사과정 2명과 석사과정 2명이 참여하여 연구 과정에 대한 검증과 논의가 이루어졌으며, 토론을 거쳐 합의점을 찾아가는 방식으로 자료 분석 과정을 진행하였다.
- 기초 연구 단계에서 문헌 연구를 통하여 물의 순환 과정과 구성요소에 대한 주요 개념을 추출하고 검사 방법에 대해 충분한 논의가 이루어진 후, 물의 순환을 주제로 수행한 선행 연구들을 기초로 하여 검사 문항 및 분석틀을 준비하였다. 예비 연구 단계로 2007년 5월 연구 대상에서 제외된 예비 지구과학교사 2명을 대상으로 예비 검사를 실시한 후 면담을 통해 검사에 대한 반응을 점검하여 검사 문항과 분석 틀을 수정 .
- 예비 연구 단계로 2007년 5월 연구 대상에서 제외된 예비 지구과학교사 2명을 대상으로 예비 검사를 실시한 후 면담을 통해 검사에 대한 반응을 점검하여 검사 문항과 분석 틀을 수정 . 보완하였으며, 본 연구 단계로 2007년 6월 연구 대상에 투입하여 검사를 실시하였다. 각 연구 단계에서 지구과학교육전문가 2인의 지도로 지구과학교육을 전공하는 박사과정 2명과 석사과정 2명이 참여하여 연구 과정에 대한 검증과 논의가 이루어졌으며, 토론을 거쳐 합의점을 찾아가는 방식으로 자료 분석 과정을 진행하였다.
- 개념 그리기는 개념과 구조적 특징 및 과정 등에 대한 연구 대상자의 사고를 그림으로 표현하고 설명을 덧붙이는 방법으로, 말이나 글로 전달하는데 한계가 있는 지구과학 교과의 내용 영역에서 과학적 원리와 과정에 대한 학습자의 이해를 증진시켜 학습과 교수 및 평가에 유용하게 활용될 수 있을 것이다. 본 연구에서는 물의 순환을 그림으로 표현하고 순환 구성요소들의 명칭과 순환 과정에 대해 설명해줄 것을 요구하였으며, 개념 그리기 방법에 대한 안내와 함께 발산형 경계중앙해령을 표현한 John破on and Reynolds (2005>의 참고 자료를 예로 제시하였다(Fig. 1).
- 참조하였다. 연구 대상자들이 물 순환의 구성요소로 응답한 개념들을 지구 시스템의 하위계인 수권, 기권, 암권, 생물권의 범주로 코딩하고(Table 1), 물의 순환 과정으로 응답한 요소들로부터 지구 시스템 하위계의 상호작용에 대한 인식을 분석하였다. 지구과학 예비 교사 1H 의 분석 사례를 제시한다(Fig.
- 8). 예비 교사들이 물의 순환으로 인식한 모든 과정을 사례수로 하여 전체 응답에 대한비율을 계산하였으며, 각 하위계 내부에서 발생하는 물의 이동에 대해서도 물 순환의 구성요소를 달리 인식하는 경우는 순환 작용의 횟수로 포함하였다. 예비 지구과학 교사들이 지구 시스템의 하위 계에서 물의 순환 작용으로 가장 많이 인식하는 과정은 수권에서 수권으로의 이동(25.
- 문항 및 분석틀을 준비하였다. 예비 연구 단계로 2007년 5월 연구 대상에서 제외된 예비 지구과학교사 2명을 대상으로 예비 검사를 실시한 후 면담을 통해 검사에 대한 반응을 점검하여 검사 문항과 분석 틀을 수정 . 보완하였으며, 본 연구 단계로 2007년 6월 연구 대상에 투입하여 검사를 실시하였다.
- 학년별로 도표화하였다(Table 6). 지구 시스템의 수권에 해당하는 개념을 바다, 강, 지하수, 호수, 빙하(만년설 포함)로 구분하고, 기권에 해당하는 개념을 구름, 강수(비, 눈), 수증기, 태양으로 구분하고, 암권에 해당하는 개념을 육지땅), 산, 암석(운석 포함), 틈으로 구분하고, 생물권에 해당하는 개념을 식물, 동물, 생물, 인간으로 구분하여 범주화하였다.
- 지구과학 예비 교사들이 물 순환의 구성요소로 인식하는 개념들에 대해 지구 시스템적 관점에서 범주 화한 결과를 학년별로 도표화하였다(Table 6). 지구 시스템의 수권에 해당하는 개념을 바다, 강, 지하수, 호수, 빙하(만년설 포함)로 구분하고, 기권에 해당하는 개념을 구름, 강수(비, 눈), 수증기, 태양으로 구분하고, 암권에 해당하는 개념을 육지땅), 산, 암석(운석 포함), 틈으로 구분하고, 생물권에 해당하는 개념을 식물, 동물, 생물, 인간으로 구분하여 범주화하였다.
- 지구과학 예비 교사들이 물의 순환 과정에서 지구 시스템의 하위계인 수권, 기권, 암권, 생물권 의 상호작용에 대해 인식하는 내용을 분석하여 학년별로 정리하였다(Table 8). 예비 교사들이 물의 순환으로 인식한 모든 과정을 사례수로 하여 전체 응답에 대한비율을 계산하였으며, 각 하위계 내부에서 발생하는 물의 이동에 대해서도 물 순환의 구성요소를 달리 인식하는 경우는 순환 작용의 횟수로 포함하였다.
- 지구과학 예비 교사들이 물의 순환 과정으로 인식하는 현상들을 증발과 응결, 강수와 침투, 식물의 흡수와 증산작용, 동물의 흡수와 배설, 결빙과 융해, 지표 흐름과 지하 흐름으로 코딩 분석하고 학년별로 구분하여 정리하였다(Table 7).
대상 데이터
- 본 연구 대상이 속한 학과의 교육과정에서는 1학년 1학기에 지구과학의 전반적인 내용 영역에 대해 이론적으로 다루는 개론 수준의 지구과학 1(3-3-0) 교과목을 통해서 지구계에 대해 1차시(3시간)를 학습하고 물의 순환과 암석의 순환, 탄소의 순환 등 지구계에서 하위계의 상호작용에 대해 학습하게 되는데, 연구 대상 전원이 학습을 마친 상태였다.
- 충청북도에 소재한 국립 사범대학교의 지구과학교육학과에 재학 중인 약 80명의 학생들 중에서 본 연구에 대한 안내를 받고 자발적 참여 의사를 밝힌 1 학년 18명(1A, IB, 1C, ID, IE, IF, IQ 1H, Ⅱ, 1J, IK, IL, IM, 1N, 10, IP, IQ, 1R로 부호화), 2학년 8명 (2A, 2B, 2C, 2D, 2E, 2F, 2Q 2H로 부호화), 3학년 11명 (3A, 3B, 3C, 3D, 3E, 3F, 3Q 3H, 31, 3J, 3K로 부호화), 4학년 13명 (4A, 4B, 4C, 4D, 4E, 4F, 4Q 4H, 41, 4J, 4K, 4L, 4M로 부호화)의 예비 교사 50명을 공개적으로 선정하였다.
이론/모형
- 물의 순환 과정과 구성 요소에 대한 예비 지구과학 교사들의 지구 시스템적 사고를 분석하기 위해서 Johnson and Reynolds(2005)의 연구를 통해 소개된 개념 그리기(concept sketch) 방법을 적용하였다. 개념 그리기는 개념과 구조적 특징 및 과정 등에 대한 연구 대상자의 사고를 그림으로 표현하고 설명을 덧붙이는 방법으로, 말이나 글로 전달하는데 한계가 있는 지구과학 교과의 내용 영역에서 과학적 원리와 과정에 대한 학습자의 이해를 증진시켜 학습과 교수 및 평가에 유용하게 활용될 수 있을 것이다.
- 예비 지구과학 교사들이 개념 그리기 방법으로 표현한 물의 순환에 대한 자료를 물 순환의 구성요소에 대한 개념과 물 순환의 과정에 대한 사고로 구분하여 분석하였으며, 물의 순환을 주제로 시스템 사고기술의 발달에 대해 연구한 Ben-Zvi-Assaraf and Orion(2005a, 2005b>의 자료 분석 방법을 참조하였다. 연구 대상자들이 물 순환의 구성요소로 응답한 개념들을 지구 시스템의 하위계인 수권, 기권, 암권, 생물권의 범주로 코딩하고(Table 1), 물의 순환 과정으로 응답한 요소들로부터 지구 시스템 하위계의 상호작용에 대한 인식을 분석하였다.
성능/효과
- 그러나 거의 대부분의 예비 교사들은 물이 수권과 기권으로 순환하면서 이동하는 과정으로 암권의 구성요소들을 인식할 뿐, 지표수가 암권을 침투하여 지하수로 이동하고 토양에 흡수되어 생물권인 식물로 이동하는 등 암권에서 물의 순환 작용에 대한 이해가 부족함을 알 수 있었다.
- 물이 암석과 토양으로 침투하여 암권에서 작용하고 생물권에서 식물과 동물의 생활에 필수적인 요소로 작용하는 과정에 대한 예비 교사들의 개념 표출이 부족했는데, 이는 Ben-Zvi-Assaraf and Orion(2005a) 선행 연구의 대상인 고등학생들 중 약 70%의 학생들이 지하수를 인식하지 못한다는 연구 결과와 유사한 결과로 해석할 수 있다. 또한 인간이 물의 순환에 미치는 영향과 작용에 대해서는 응답률이 매우 낮다는 점에서도 선행 연구에서 약 10% 내외의 고등학생들이 물의 순환에서 생물권과 인간 활동의 영향을 인식하고 있다는 측면과 차이를 보이지 않아서 예비 교사들이 지구 환경 시스템 속에 우리 자신을 포함시키고 있지 않다는 결정적인 단면을 본 연구를 통해 알 수 있었다.
- 하더라도 식물의 뿌리로 물이 흡수된다는 응답이 10%, 식물 잎에서의 증산작용이 16%, 동물의 물 섭취와 배설을 인식한 예비 교사가 1명으로 나타나 지구 시스템의 생물권에서 물의 순환과정에 미치는 영향과 작용에 대한 인식이 매우 부족함을 확인하였다. 물 순환의 구성요소로 수권의 빙하를 인식한 응답자가 20%에 지나지 않았던 결과와 더불어 빙하의 용융과 승화를 인식한 응답률은 10%, 결빙을 인식한 응답률은 4%에 불과했다. 예비 교사들은 물 순환의 구성요소로서 강(80%), 호수(20%) 및 지하수(76%)를 인식하였는데, 개념 그리기 방법으로 지표에서 물의 흐름을 표현한 응답자는 86%, 지하에서 물의 흐름을 표현한 응답자는 72%로 나타나 물의 순환 과정에서 지표면의 이동에 비해 지하에서의 이동에 대한 인식이 부족함을 확인할 수 있었다.
- 대부분의 예비교사들은 바닷물이 증발하여 생성된 수증기가 대기 중으로 상승하여 구름을 형성한다고 이해하고 있으나, 구름이 형성되는 과정에서 응결 현상이 발생한다는 응답은 많지 않았다. 물의 순환 과정 중 구름에서 비와 눈이 지표로 이동하는 강수 현상에 대한 인식은 92%로 높았으나, 대부분 바다에서 생성된 구름이 육지 특히 산으로 이동하여 강수 현상이 일어난다는 응답이 많았으며 바다와 강 및 호수에서의 강수 현상에 대한 인식은 매우 낮았다. 예비 교사들은 육지에서 강수 현상(92%)과 지하수의 존재(76%)를 인식하고 있지만, 지표면에 도달한 물이 지표의 틈이나
- 수권과 기권에 비해 예비 교사들의 인식이 적은암권에서 물의 이동은 암권에서 기권으로 물의 증발 현상을 표현한 응답이 (7.1%), 암권을 통해 수권인 지하수로 물이 이동함을 응답한 비율이 (5.1%)로 나타났으며, 생물권의 식물이 암권인 땅을 통해 물을 흡수한다는 응답이 (2.0%)에 해당하였다.
- 물 순환의 구성요소로 수권의 빙하를 인식한 응답자가 20%에 지나지 않았던 결과와 더불어 빙하의 용융과 승화를 인식한 응답률은 10%, 결빙을 인식한 응답률은 4%에 불과했다. 예비 교사들은 물 순환의 구성요소로서 강(80%), 호수(20%) 및 지하수(76%)를 인식하였는데, 개념 그리기 방법으로 지표에서 물의 흐름을 표현한 응답자는 86%, 지하에서 물의 흐름을 표현한 응답자는 72%로 나타나 물의 순환 과정에서 지표면의 이동에 비해 지하에서의 이동에 대한 인식이 부족함을 확인할 수 있었다.
- 예비 지구과학 교사들 중 90%의 응답자가 물 순환의 구성요소로 육지 f당)를 응답하였는데 주로 강수 현상으로 인하여 물이 기권에서 암권인 육지로 이동한다고 인식하고 있으며, 연구 대상의 52%는 산을 물 순환의 구성요소로 인식하고 강수 현상이 산에서 일어나 강이나 계곡으로 이동함을 표현하였다. 그러나 거의 대부분의 예비 교사들은 물이 수권과 기권으로 순환하면서 이동하는 과정으로 암권의 구성요소들을 인식할 뿐, 지표수가 암권을 침투하여 지하수로 이동하고 토양에 흡수되어 생물권인 식물로 이동하는 등 암권에서 물의 순환 작용에 대한 이해가 부족함을 알 수 있었다.
- 포함한 응답자는 3명에 불과했다. 특히 인간이 물의 순환에 미치는 영향에 대한 예비 지구과학 교사들의 인식을 밝히는데 강조점을 두었으나, 단 1명의 예비 교사만이 물의 순환 구성요소로서 하수를 응답하여 지구 시스템에서 인간의 작용에 대한 인식이 매우 부족함을 확인할 수 있었다.
- 물 순환의 구성요소로 예비 교사들이 인식하고 있는 생물권의 식물(28%)과 동물(6%), 생물(2%) 및 인간(6%)에 대한 인식이 낮을 뿐만 아니라, 구성요소로 인식하고 있다. 하더라도 식물의 뿌리로 물이 흡수된다는 응답이 10%, 식물 잎에서의 증산작용이 16%, 동물의 물 섭취와 배설을 인식한 예비 교사가 1명으로 나타나 지구 시스템의 생물권에서 물의 순환과정에 미치는 영향과 작용에 대한 인식이 매우 부족함을 확인하였다. 물 순환의 구성요소로 수권의 빙하를 인식한 응답자가 20%에 지나지 않았던 결과와 더불어 빙하의 용융과 승화를 인식한 응답률은 10%, 결빙을 인식한 응답률은 4%에 불과했다.
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