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문제 정의
- 본 연구에서는 물 순환의 구성 요소에 대한 예비교사들의 개념을 지구 시스템의 하위계인 수권, 기권, 암권, 생물권의 범주로 구분하고, 물의 순환과정에 대해 응답한 요소들로부터 지구 시스템 하위계 사이의 상호작용을 지구 시스템의 관점에서 밝히고자 한다.
제안 방법
- 또한, 물의 순환 과정에서 지구 시스템의 하위계에서 일어나는 상호작용을 수권, 기권, 지권, 생물권으로 구분하였으며, 각 하위계 내에서 발생하는 물의 이동에 대해서도 구성 요소를 달리하는 경우에는 순환 과정의 횟수로 포함하였다.
- 인간 오염으로 유형화하고, 각 순환 과정을 표현한 예비 교사의 명 수와 전체 사례인 131명에 대한 비율을 %로 나타내었다(표 2). 또한, 물의 순환 과정에서 지구 시스템의 하위계인 수권, 기권, 지권, 생물권 사이에서의 상호작용을 표현한 예비 교사의 명 수와 전체 사례인 131명에 대한 비율을 %로 나타내고, 131명 중 해당 하위계에서의 작용을 인식한 명 수 및 131명에 대한 비율을 계로 정리하였으며, 사례수 항목에서는 예비 교사의 개념 그림에서 표현된 하위계 사이의 작용을 복수 응답으로 분석하고 전체 사례에 대한 비율을 %로 나타내었으며, 각 하위 계에서 사례수를 다시 계로 정리하였다(표 3). 지구과학교육을 전공하는 박사 과정의 연구자가 석사 과정 연구자의 협조를 받아 분석을 실시하였는데, 각자 연구 대상의 모든 사례를 분석한 후 과학교육 전문가의 검토 아래 분석 결과를 상호비교하면서 상이한 분석 결과에 대해 합의에 도달할 때까지 논의를 계속하는 방법으로 연구가 진행되었으며, 각 단계에서 과학교육 전문가의 검증이 이루어 졌다.
- 문헌 연구를 통해 물의 순환에 대한 개념들을 추출하고 선행 연구들을 기초로 검사 방법에 대해 논의하여 검사 문항을 설계하였다. 예비 교사 2명을 대상으로 예비 검사가 이루어진 후 반응에 대한 면담을 통해 검사 문항을 수정 보완하였고, 지구과학교육을 전공하는 박사 과정 1인과 석사 과정 1인이 검사를 진행하였으며, 과학교육 전문가의 검증을 거쳤다.
- 분석틀의 수정이 이루어졌다. 본 검사에서는 선행 연구의 분석 방법을 참조하여 예비 교사들이 표현한 물의 순환 구성 요소들을 개념 수준으로 지구 시스템의 하위계인 수권, 기권, 지권, 생물권으로 범주화하였고, 수권에 해당하는 구성 요소로 바다 . 강 .
- 본 연구에서는 개념 그리기 방법에 대해 안내하면서 판의 발산형 경계로 중앙해령을 표현한 참고 자료를 예로 제사하였고(그림 2), 물의 순환을 그림으로 표현하여 순환 구성 요소들의 명칭과 순환 과정에 대해 자세하게 설명할 것을 지시하는 개방형 검사 문항을 투입하여 약 30분 동안 검사가 이루어졌다.
- 예비 검사 단계에서 결과 분석을 위해 물의 순환을 주제로 연구한 Ben-Zvi Assaraf와 Orion(2005b)의 선행 연구에서 개발한 분석틀을 번안하였으나, 개념 수준의 응답 사례에서 본 연구 결과와 차이가 있어 그대로 적용하기에 무리가 있다고 판단하여 분석틀의 수정이 이루어졌다. 본 검사에서는 선행 연구의 분석 방법을 참조하여 예비 교사들이 표현한 물의 순환 구성 요소들을 개념 수준으로 지구 시스템의 하위계인 수권, 기권, 지권, 생물권으로 범주화하였고, 수권에 해당하는 구성 요소로 바다 .
- 검사 문항을 설계하였다. 예비 교사 2명을 대상으로 예비 검사가 이루어진 후 반응에 대한 면담을 통해 검사 문항을 수정 보완하였고, 지구과학교육을 전공하는 박사 과정 1인과 석사 과정 1인이 검사를 진행하였으며, 과학교육 전문가의 검증을 거쳤다.
- 예비 교사들이 물의 순환 과정으로 인식하여 표출한 개념들을 증발과 응결, 강수와 침투, 결빙과 융해, 지표의 흐름과 지하의 흐름, 식물의 흡수와 배출, 동물의 이용과 배설, 인간의 이용과 그로 인한 오염이라는 14가지 항목으로 분석하였다. 또한, 물의 순환 과정에서 지구 시스템의 하위계에서 일어나는 상호작용을 수권, 기권, 지권, 생물권으로 구분하였으며, 각 하위계 내에서 발생하는 물의 이동에 대해서도 구성 요소를 달리하는 경우에는 순환 과정의 횟수로 포함하였다.
대상 데이터
- 액체 . 기체의 상태 변화만으로 설명하거나 추상적으로 식물 또는 인체에서의 순환으로 표현한 29명의 사례였다. 대상 학생들의 심화 전공은 국어, 사회, 수학, 교육으로 다양하였고, 검사 시기는 과정이 끝난 학기말로 7차 교육과정의 5학년, 물의 여행, 단원에서 다루는 증발과 응결, 구름과 강수, 물의 순환에 대한 수업이 이루어진 상태였다.
- 지구계의 기권에서 비는 연구 대상 131명의 예비 교사 전원이 강수 과정과 함께 물의 순환 구성요소로서 인식하여 표현하고 있으며, 약 50%인 65명이 비와 함께 눈을 강수 현상에 포함하여 응답하였다. 물의 순환 구성 요소로서 구름에 대해 125명(95%)으로 지표면에서 증발한 물이 구름을 형성한다는 응답은 많았으나, 물이 수증기 형태로 대기 중에서 응결하여 구름이 형성되는 과정을 과학적으로 설명한 경우는 그보다 적어 75명(57%)이 수증기를 순환의 구성 요소로 답하였다.
- 충청남도에 소재한 A 교육대학교 1학년 교육과정에 개설된 필수 과목인, 자연과학의 이해, 중 지구과학 영역의 수업을 수강하는 160여명의 학생들 중 131명을 대상으로 하였다. 대상에서 제외된 학생들은 지구계에서 물의 순환을 고체 .
이론/모형
- 물의 순환 과정과 요소에 대한 예비 교사들의 인식을 조사하기 위해 개념과 구조적 특징 및 과정 등에 대한 사고를 그림으로 표현하고 그림 속에 설명을 덧붙이는 개념 그리기(Concept Sketches) 방법을 적용하였다. Johnson과 Reynolds(2005)는 수업 과정에서 학생들이 활동적으로 지식을 구성할 수 있는 방법으로 개념 그리기를 소개하였는데, 학생들은 자신만의 개념 그림을 작성하면서 더 많은 개념을 확인하고 이해를 향상시키며 내면화하는데 도움을 받게 되며, 과제와 평가 등의 과정에서 유용한 방법이라 하였다.
성능/효과
- 인간을 포함하였다. 각 구성 요소를 표현한 예비 교사의 명 수와 전체 사례인 131명에 대한 비율을 %로 나타내고, 계에서는 해당 하위계에 속한 구성 요소를 응답한 예비 교사의 수를 사례수로 보고 전체 사례에서 해당 하위계의 사례 비율을 %로 환산하여 나타내었다(표 1). 물의 순환 과정은 증발 .
- 빙하를 물의 다른 형태로 인식하여 표현한 사례는 1명으로 물의 순환 과정에서 빙하가 된다는 응답을 통해 결빙을 표현하였으나 융해 과정은 나타내지 못하였다. 또한, 개념 그림을 통해 지표면에서 물의 흐름으로 순환 과정에서의 이동을 표현한 예비 교사는 96명으로 73.3%에 달하지만, 지하에서 물의 이동을 표현한 사례는 29명(22.1%)으로 인식의 차이가 매우 크다는 점을 확인할 수 있다.
- 표현하고 있지 않았다. 또한, 수권에서 생물권으로 37회(5%), 기권에서 생물권으로 19회(3%), 지권에서 생물권으로 4회(1%), 생물권에서 다른 하위 계로의 순환 과정이 11회(1.5%)로 분석되어 생물권에서 물 순환 작용에 대한 인식의 표출이 매우 낮은 것으로 나타났다.
- 물의 순환 과정을 지구 시스템 하위계 사이의 작용으로 분석한 결과(표 3), 연구 대상 131명 증에서 127명(97%)의 예비 교사들이 수권에서 기권으로 증발 현상을 통한 물의 이동을 표현하였고, 강수 현상이 일어나는 장소에 따라 기권에서 수권으로 물의 이동을 답한 경우가 98명(75%)이며, 기권에서 지권으로 답한 경우가 89명(68%)으로 나타났다. 연구 대상 전체(131명, 100%)가 기권에서 다른 하위계로 물의 순환을 표현하였고, 수권에서 다른 하위계로의 순환 과정을 표현하고 있는 예비교사들이 127명(96.
- 연구 대상 전체(131명, 100%)가 기권에서 다른 하위계로 물의 순환을 표현하였고, 수권에서 다른 하위계로의 순환 과정을 표현하고 있는 예비교사들이 127명(96.9%)으로 대부분이 해당되지만, 지권에서 다른 하위계로 이동의 경우는 78명(59.5%) 으로 나타났으며 생물권으로부터의 이동을 답한 사례는 7명(5.3%)에 지나지 않았다.
- 부족함을 알 수 있었다. 예비 초등 교사들이지구 시스템 하위계 사이의 상호작용으로 표출한 물의 순환 과정 에 대한 인식은 대부분 기권에서의 작용(100%)과 수권에서의 작용(96.9%)으로 표현하여 수권(48.1%)과 기권(35.1%)을 주체로 인식하고 있는 것으로 결론 내릴 수 있다.
- 인간 이용 . 인간 오염으로 유형화하고, 각 순환 과정을 표현한 예비 교사의 명 수와 전체 사례인 131명에 대한 비율을 %로 나타내었다(표 2). 또한, 물의 순환 과정에서 지구 시스템의 하위계인 수권, 기권, 지권, 생물권 사이에서의 상호작용을 표현한 예비 교사의 명 수와 전체 사례인 131명에 대한 비율을 %로 나타내고, 131명 중 해당 하위계에서의 작용을 인식한 명 수 및 131명에 대한 비율을 계로 정리하였으며, 사례수 항목에서는 예비 교사의 개념 그림에서 표현된 하위계 사이의 작용을 복수 응답으로 분석하고 전체 사례에 대한 비율을 %로 나타내었으며, 각 하위 계에서 사례수를 다시 계로 정리하였다(표 3).
- 동물 . 인간을 표현한 전체 사례의 비율이 6.4%로 예비 교사들은 기권과 수권을 물의 순환 구성 요소로 표현한 사례가 많았다.
- 지표수 중에서 육수로 114명(87%)이 강(하천, 냇가, 개울, 계곡, 유수 등)을 표현하였으나, 호수는 17명 (13%)에 그쳤으며, 빙하를 인식하여 표현한 사례는 2명(2%)으로 나타났다. 지하수를 물의 순환 구성 요소로 응답한 예비 교사는 55명(42%)으로 지표수에 비해 매우 낮은 인식을 보였으며, 그림으로 표현된 지하수는 지하에 큰 구멍이 있고 그 속에 호수처럼 물이 저장되어 있는 모습이나, 지하에서 물이 강처럼 줄기를 이루며 흐르고 있는 형태로 지하수의 저장과 이동에 대한 주관적 개념을 표출하였다(그림 4).
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