물의 순환에 대한 고등학생들의 지구시스템 관련 개념과 시스템 사고의 분석 Analysis of Conceptions Related to Earth System and Systems-Thinking of High School Student about Water Cycle원문보기
본 연구의 목적은 물의 순환에 대한 고등학생들의 시스템 사고의 정도를 알아보고, 학생들이 물의 순환에 대해 기술한 내용 중에서 지구시스템과 관련된 개념들은 어떤 것들이 있는지 알아보고자 하는 것이다. 연구 대상은 비평준화 지역인 포항시에서 성적이 중간 정도인 고등학교 3학년 학생 4명을 선정하여 물의 순환에 대한 질문지를 작성하게 하고 그 결과를 토대로 인과지도를 작성한 후 시스템 사고의 관점에서 분석하였다. 연구의 결과는 첫째, 학생들이 기술한 내용 중에 지구시스템과 관련된 개념은 모두 21개였으며, 이 중 과학적 개념 연결은 14개, 비과학적 개념 연결은 7개로 나타났다. 둘째, 학생들이 기술한 내용을 인과지도로 작성한 결과 피드백 루프가 완성된 학생은 A, C학생 2명 뿐 이었으며 그 중 C학생의 피드백 루프는 비과학적 개념 연결을 포함하고 있었다. 전체적으로 학생들이 물의 순환에 대하여 시스템 사고를 적절하게 수행하지 못하고 있거나 낮은 수준의 시스템 사고를 하고 있으며 내용에 대한 이해가 부족한 것으로 나타났다.
본 연구의 목적은 물의 순환에 대한 고등학생들의 시스템 사고의 정도를 알아보고, 학생들이 물의 순환에 대해 기술한 내용 중에서 지구시스템과 관련된 개념들은 어떤 것들이 있는지 알아보고자 하는 것이다. 연구 대상은 비평준화 지역인 포항시에서 성적이 중간 정도인 고등학교 3학년 학생 4명을 선정하여 물의 순환에 대한 질문지를 작성하게 하고 그 결과를 토대로 인과지도를 작성한 후 시스템 사고의 관점에서 분석하였다. 연구의 결과는 첫째, 학생들이 기술한 내용 중에 지구시스템과 관련된 개념은 모두 21개였으며, 이 중 과학적 개념 연결은 14개, 비과학적 개념 연결은 7개로 나타났다. 둘째, 학생들이 기술한 내용을 인과지도로 작성한 결과 피드백 루프가 완성된 학생은 A, C학생 2명 뿐 이었으며 그 중 C학생의 피드백 루프는 비과학적 개념 연결을 포함하고 있었다. 전체적으로 학생들이 물의 순환에 대하여 시스템 사고를 적절하게 수행하지 못하고 있거나 낮은 수준의 시스템 사고를 하고 있으며 내용에 대한 이해가 부족한 것으로 나타났다.
The purpose of the study is to research students' proficiency with systems-thinking approach concerning water cycles and to acquire data on Earth System-related concepts based on students' feedback. To achieve the purpose of the study, I chose 4 mid-level high school juniors living in Pohang, where ...
The purpose of the study is to research students' proficiency with systems-thinking approach concerning water cycles and to acquire data on Earth System-related concepts based on students' feedback. To achieve the purpose of the study, I chose 4 mid-level high school juniors living in Pohang, where the high school equalization policy has not been implemented, and the students answered a questionnaire about water cycles. Then, based on the results, I created a causal map and evaluated it using systems-thinking analysis. The results of the study are as follows: First of all, among the answers of the subjects, there were 21 concepts related to the conception of the earth system : 14 of the conceptions were linked scientifically, and 7 of the conceptions were not linked scientifically. Secondly, results of the causal map of what the subjects described showed that only two students'(A and C) feedback loops were completed, and that student C's feedback loop included unscientific reasoning. In conclusion, this study indicated that the students failed to understand the water cycle with the systems-thinking approach, or alternatively they applied low-level systems-thinking approach and had a lower understanding of it.
The purpose of the study is to research students' proficiency with systems-thinking approach concerning water cycles and to acquire data on Earth System-related concepts based on students' feedback. To achieve the purpose of the study, I chose 4 mid-level high school juniors living in Pohang, where the high school equalization policy has not been implemented, and the students answered a questionnaire about water cycles. Then, based on the results, I created a causal map and evaluated it using systems-thinking analysis. The results of the study are as follows: First of all, among the answers of the subjects, there were 21 concepts related to the conception of the earth system : 14 of the conceptions were linked scientifically, and 7 of the conceptions were not linked scientifically. Secondly, results of the causal map of what the subjects described showed that only two students'(A and C) feedback loops were completed, and that student C's feedback loop included unscientific reasoning. In conclusion, this study indicated that the students failed to understand the water cycle with the systems-thinking approach, or alternatively they applied low-level systems-thinking approach and had a lower understanding of it.
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문제 정의
따라서 본 연구에서는 지구과학Ⅰ에서 학습한 바 있는 물의 순환에 대한 학생들의 시스템 사고의 정도를 알아 보고자하는데 그 목적이 있으며, 그에 따른 연구 문제는 다음과 같다.
가설 설정
둘째, 학생들이 물의 순환에 대해 시스템 사고를 수행하고 있는가?
제안 방법
본 연구에 사용한 검사 도구는 연구자가 작성하였으며, 포항시에 근무하는 경력 15년 이상의 지구과학 교사 5인으로부터 검증을 받은 질문지(Appendix 1)를 사용하였다. 검증 전 질문지에는 물의 순환에 대한 그림이 없었으나 조사에 참여한 학생들의 학업 수준을 고려하여 그림을 넣는 것이 좋겠다는 검증 요원들의 의견이 우세하여 본 연구에 사용한 질문지에는 물의 순환에 관한 그림을 제시하였다.
단 연구의 목적에 대한 구체적인 언급은 하지 않았다. 그리고 조사의 목적이 지식의 정도나 정답을 요구하는 것이 아니라 사고 기술을 파악하기 위한 것임을 주지시킨 후 질문지를 투여 하였다. 답변지 작성 시간은 제한하지 않았다.
물의 순환과 관련된 학생들의 진술에서 나타나고 있는 개념들을 과학적인 연결과 비과학적인 연결로 구분하였다.
본 연구에 사용한 검사 도구는 연구자가 작성하였으며, 포항시에 근무하는 경력 15년 이상의 지구과학 교사 5인으로부터 검증을 받은 질문지(Appendix 1)를 사용하였다. 검증 전 질문지에는 물의 순환에 대한 그림이 없었으나 조사에 참여한 학생들의 학업 수준을 고려하여 그림을 넣는 것이 좋겠다는 검증 요원들의 의견이 우세하여 본 연구에 사용한 질문지에는 물의 순환에 관한 그림을 제시하였다.
적용된 개념이 인과 관계 상 적절하게 상호 연결되었는지에 따라 과학적 연결과 비과학적 연결로 분류하였으며, 분류된 개념들 간의 인과 지도를 작성한 후 피드백 루프의 완성 여부에 따라 시스템 사고의 외형적 구성에 대한 적정성을 판별하였다(문병찬 외, 2004). 인과지도 작성 시비과학적 개념 연결도 학생들이 진술한 대로 삽입하여 작성하였다.
학생들이 물의 순환에 관하여 진술한 내용에서 주요 변수들을 추출하여 와 같이 인과 지도를 작성하였다.
학생들이 작성한 답변지의 내용을 인과 지도로 작성하기에 적합한 형태로 요약 정리하였다. 적용된 개념이 인과 관계 상 적절하게 상호 연결되었는지에 따라 과학적 연결과 비과학적 연결로 분류하였으며, 분류된 개념들 간의 인과 지도를 작성한 후 피드백 루프의 완성 여부에 따라 시스템 사고의 외형적 구성에 대한 적정성을 판별하였다(문병찬 외, 2004).
대상 데이터
연구 대상은 비평준화 지역인 포항시에서 성적이 중간 등급 정도의 위치에 있는 J여자고등학교 3학년 자연반 학생 4명을 선정하였다. 이 들은 2학년 과정에서 지구과학Ⅰ을 학습한 학생들로서 지구과학 성적이 계열석차 5% 이내의 학생 중 설문조사에 흥미를 보이는 학생을 선정하였다.
연구 대상은 비평준화 지역인 포항시에서 성적이 중간 등급 정도의 위치에 있는 J여자고등학교 3학년 자연반 학생 4명을 선정하였다. 이 들은 2학년 과정에서 지구과학Ⅰ을 학습한 학생들로서 지구과학 성적이 계열석차 5% 이내의 학생 중 설문조사에 흥미를 보이는 학생을 선정하였다.
성능/효과
D학생의 인과지도는 피드백 루프가 나타나지 않았으며 가장 단선적 사고를 하는 것으로 나타났다.
둘째, 학생들의 진술을 토대로 변인들 간의 인과지도를 작성한 결과 피드백 루프가 완성된 학생은 A, C학생 2명 뿐 이었으며 그 중 C학생의 피드백 루프는 비과학적 개념 연결을 포함하고 있다.
분석 결과 와 같이 21개의 개념 연결이 나타났으며 이 중 과학적 개념 연결은 14개였으며, 비과학적 개념 연결은 7개로 나타났다.
지구시스템의 하위계들을 분석하고 그 것들을 각각 연구하는 것이 아니라 지구시스템 전체를 상호 의존적이며 물질과 에너지가 끊임없이 순환하며 상호 작용하는 거대한 시스템으로 바라보는 거시적인 관점을 갖게 한다. 셋째, 지구시스템 교육은 훌륭한 통합의 주제를 제공한다. 근본적으로 과학의 탐구 대상인 자연은 통합적인 것이며, 따라서 자연을 탐구하는 과학도 통합적인 시각을 갖는것이 바람직하다.
학생들이 물의 순환에 관하여 진술한 내용에서 주요 변수들을 추출하여 <그림 2>와 같이 인과 지도를 작성하였다. 완성된 인과 지도의 외형적 특징은 물의 순환 과정에서 순환성이 강조되기 보다는 분산적이고 단선적인 특징이 나타났으며 약화(-) 작용은 전혀 없었고 강화(+) 작용만이 나타났다. 이는 학생들이 물의 순환이 다양한 구성요소 들이 관여하여 복잡한 과정 속에서 이루어지고 있는 시스템의 순환적 특성에 대하여 이해도가 낮은 것에 기인한다고 생각한다.
전체적으로 학생들이 물의 순환에 대하여 시스템 사고를 수행하지 못하고 있거나 낮은 수준의 시스템 사고를 하고 있으며 내용에 대한 이해가 부족한 것으로 나타났다.
첫째, 연구에 참여한 4명의 학생들은 지구시스템에 관련된 개념 중 21개의 개념 연결이 나타났으며 이 중 과학적 개념 연결은 14개, 비과학적 개념 연결은 7개로 나타났다.
후속연구
지구시스템 교육의 취지에 부합하는 교수-학습 활동에서 시스템 사고의 수행에는 교사의 역할이 무엇보다 중요한 요인적 역할을 하게 된다. 본 연구에서 나타난 바와 같이 학생들의 시스템 사고가 미흡한 수준이므로 물의 순환과 같은 지구시스템 개념이 풍부한 교수-학습에서는 교사가 시스템 사고를 염두에 두고 학생들을 지도한다면 더 좋은 결과를 얻을 수 있을 것이다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
본 연구에서 설정한 물의 순환에 대한 학생들의 시스템 사고의 정도를 알아보기 위한 목적으로 구성된 연구 문제는 무엇인가?
첫째, 학생들이 물의 순환에 대해 기술한 내용에서 지구시스템과 관련된 과학적 또는 비과학적 개념 연결들은 어떤 것이 있는가?
둘째, 학생들이 물의 순환에 대해 시스템 사고를 수행하고 있는가?
구성주의 관점에서 봤을 때 무엇에 따라 학생들의 사고 기술에 대한 관심도가 높아지고 있는가?
구성주의 관점에서 학생들의 사고 활동이 중요하게 인식되어짐에 따라 학생들의 사고 기술(thinking skill)에 대한 관심도 높아지고 있다(문병찬 외, 2004). 지구시스템 교육은 학생들에게 복잡한 상호 작용을 이해하기 위한 사고 기술로 시스템 사고(systems-thinking)를 요구한다.
지구시스템 교육은 학생들에게 무엇을 요구하는가?
구성주의 관점에서 학생들의 사고 활동이 중요하게 인식되어짐에 따라 학생들의 사고 기술(thinking skill)에 대한 관심도 높아지고 있다(문병찬 외, 2004). 지구시스템 교육은 학생들에게 복잡한 상호 작용을 이해하기 위한 사고 기술로 시스템 사고(systems-thinking)를 요구한다. 과학 교수-학습에서는 학생들의 지식, 이해 그리고 더욱 더 높은 사고 기술을 개선하기 위해서는 논쟁의 여지가 있는 사례를 발굴하여 학습에 이용해야 한다(Dori et al.
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