[논문]초등 예비교사들의 온실효과 관련 핵심 개념들에 대한 이해

장명덕

doi:10.15267/keses.2015.34.1.015

초등 예비교사들의 온실효과 관련 핵심 개념들에 대한 이해
Preservice Elementary Teachers' Understandings of the Key Concepts related to the Greenhouse Effect 원문보기

초등과학교육 = Journal of Korean elementary science education, v.34 no.1, 2015년, pp.15 - 31

Abstract ▼ AI-Helper

The purpose of this study was to investigate elementary student teachers' conceptions about the mechanism of the greenhouse effect, the greenhouse gases, the global warming, and their learning experiences of the greenhouse effect and the global warming. Participants were 82 student teachers in their second year of studies (science education: n=28, not science education: n=27) and in their fourth year of studies (science education: n=27). The open-ended questionnaire was used to examine the teachers' spontaneous ideas depicted by their drawings and/or writings. The results of this study are as follows: First, the student teachers' scientific response rate about key concepts related to the mechanism of the greenhouse effect was low (6.1%~28.0%); Second, although there are various greenhouse gases, it was only carbon dioxide that the student teacher's response rate was more than 80%; Third, only 17.1% of the student teachers clearly distinguished the greenhouse effect and the global warming; Fourth, there was a tendency that the student teacher group in the fourth year of studies and science education showed higher scientific response rate about the concepts than the other two groups.

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

따라서 이 연구는 온실효과의 메커니즘 관련 핵심 개념, 온실기체의 종류, 온실효과와 지구온난화의 관계, 온실효과와 지구온난화에 대한 학습 경험을 초등 예비교사들이 작성한 개방형의 그림과 글 설명을 분석함으로써 초등 예비교사들의 온실효과 교육을 위한 시사점을 제공하고자 수행되었으며, 구체적인 연구문제는 다음과 같다.
이 연구는 초등 예비교사들을 대상으로 온실효과 관련 개념들에 대한 인식을 조사함으로써 초등 예비교사 교육을 위한 시사점을 얻고자 수행되었으며, 결론 및 교육적 시사점은 다음과 같다.

가설 설정

3) 개념 Ⅲ : 방출된 지구복사에너지는 대기 중의 온실기체에 의해 흡수된다.
둘째, 초등 예비교사들은 온실기체의 종류에 대한 지식은 어떠하며, 주요 온실기체에 대한 응답률에 있어서 전공 및 학년별 차이가 있는가?

제안 방법

Fig. 1의 ‘문항 1’에 대한 응답 결과는 Ekborg and Areskoug(2006)가 제시한 온실효과 관련 핵심 개념들을 재구성한 Fig. 2의 개념별로 분석하였다.
1과 같이 총 4개의 문항으로 이루어진 개방형의 설문지를 이용하였다. 설문지의 각 문항은 연구자가 초안을 작성한 후, 과학교육 전문가 1인과 대학원생인 현장교사 1인과의 검토 작업을 거쳤다.
온실효과 관련 학생과 교사의 인식에 대한 연구는 크게 주어진 진술문에 대해 동의 여부를 묻는 폐쇄형 설문지를 이용하는 방법, 학생들을 직접 인터뷰하는 방법 그리고 자신의 생각을 자유롭게 기술하는 개방형 설문지를 이용하는 세 가지 방법으로 구분할 수 있다(Papadimitriou, 2004). 이 연구에서는 예비교사들의 생각을 여과 없이 세밀하게 분석하고자 Fig. 1과 같이 총 4개의 문항으로 이루어진 개방형의 설문지를 이용하였다. 설문지의 각 문항은 연구자가 초안을 작성한 후, 과학교육 전문가 1인과 대학원생인 현장교사 1인과의 검토 작업을 거쳤다.

대상 데이터

Table 3과 같이 온실기체가 지표면으로부터 오는 에너지를 흡수한다고 응답한 예비교사는 8명(9.8%)이었다. 하지만 이들 8명 중 6명만이 <부록>의 그림 ⓚ~ⓜ과 같이 그림이나 글 설명에서 온실기체는 흡수한 에너지를 지표면뿐 아니라, 우주 공간으로 방출한다는 ‘개념 Ⅳ’와 일치하는 과학적인 설명을 표현하였으며, 나머지 2명(과학교육전공 2학년 남학생 1명과 4학년 여학생 1명)은 지표면으로만 재방출한다고 응답하였다.
검사지에 응답한 예비교사는 총 83명이었으나, 1번 문항에 응답을 하지 않은 1명은 분석에서 제외하였다. 따라서 실제로 분석에 사용된 검사지는 총 82부이다.
이 연구에 참가한 예비교사는 충청지역 소재 교육대학교에 재학 중인 과학교육전공 2학년 28명(남: 10명, 여: 18명)과 4학년 27명(남: 14명, 여: 13명) 그리고 과학교육전공이 아닌 2학년 27명(남: 7명, 여: 20명)이었다. 이들은 모두 1학년 때 교양필수과목으로 ‘자연과학의 이해(3학점 4시간)’를 이수하였다.
즉, 화석연료의 소비 증가, 산림파괴 등의 인간 활동에 의해 대기 중의 온실기체의 양 증가와 그에 따른 온실효과의 심화로 인해 지구대기의 전체적인 온도가 상승하는 현상이 지구온난화이다. 이러한 설명과 일치하는 과학적인 응답은 Table 6의 유형 A로, 총 82명 중 15명(18.3%)이 이에 해당하는 응답을 하였다.

데이터처리

‘문항 3’도 ‘문항 1’과 같이 공통된 의미의 응답들끼리 분류하고, 범주화 작업이 이루어 졌다. 두 달 간격의 2회에 걸친 분류와 범주화 작업 후, 1차와 2차 분류 및 범주화 작업에서 서로 일치하지 않는 응답과 범주에 대해서는 과학교육전문가와 논의를 통해 결정하였으며, 각 문항에 대한 예비교사들의 응답 결과는 범주별로 빈도와 백분율로 분석되었다. 한편, ‘문항 2’의 온실기체의 종류 그리고 ‘문항 4’의 온실효과와 지구온난화에 대한 학습경험은 온실기체별 그리고 학습경험 시기별로 구분한 후 각각의 빈도와 백분율로 분석되었다.

성능/효과

‘기타’ 그리고 ‘잘 모르겠음/무응답’을 제외한 나머지 온실기체에 대한 세 집단의 응답 결과를 비교해보면 과학교육전공이 아닌 2학년, 과학교육 전공 2학년, 과학교육전공 4학년 집단의 온실기체에 대한 평균 응답 개수는 각각 1.4개, 2.1개 및 2.0개로 과학교육전공 집단이 그렇지 않은 집단보다 높은 수치를 보였으나, 과학교육전공 집단의 경우 4학년보다 2학년이 약간 더 높은 수치를 보였다.
5) 개념 Ⅴ : 온실기체가 방출하는 에너지로 지구는 온실기체가 없을 때보다 높은 온도를 유지한다. 하지만 인위적인 요인에 의한 온실기체의 증가는 온실효과를 심화시킨다.
넷째, 과학교육전공 4학년 집단이 다른 두 집단보다 온실효과 관련 개념들에 대해 전반적으로 과학적인 생각을 가진 비율이 높은 경향성을 보이기는 하지만, 이는 대학의 관련 교과목에서의 교수-학습에 의한 것이 아니라, 예비교사 스스로의 학습에 의한 것으로 추정된다. Kil et al.
둘째, 온실효과를 일으키는 기체의 종류가 다양함에도 불구하고, 이 연구에 참가한 예비교사들이 80% 이상의 응답률을 보인 것은 이산화탄소뿐이다. 이는 고등학교 교과서가 온실효과의 기체들을 예시할 때 이산화탄소를 맨 먼저 제시하고 있으며, 이로 인해 온실효과를 일으키는 대기성분 중 이산화탄소가 주 역할을 하다는 오개념 발생의 원인을 제공하고 있다는 Kook(2003)의 지적과 비교적 일치한다.
셋째, 온실효과와 지구온난화를 명확히 구분하고 있는 예비교사는 17.1%에 불과하며, 두 개념을 혼동하는 것으로 보이는 예비교사는 최소 26.8%로 추정된다. 이와 같이 온실효과와 지구온난화를 명확히 구분하지 못하는 현상은 환경교육을 전공하는 대학생이나 초등 예비교사들에게서 흔히 발견되므로(Han et al.
셋째, 초등 예비교사들은 온실효과와 지구온난화의 관계에 대해 어떻게 이해하고 있으며, 과학적인 설명에 대한 전공 및 학년별 차이가 있는가?
유형 D(32명, 39.0%), 유형 E(7명, 8.5%), 유형 F(3명, 3.7%)는 온실효과를 온실기체의 증가, 환경오염, 오존층의 파괴 등의 인위적인 요인에 의해 지구의 평균기온이 상승하는 현상이라고 보는 인식이 강한 유형으로, 모두 41명(50.0%)이 이에 해당하는 응답을 하였다.
이상과 같이 ‘개념 Ⅲ’과 관련하여 유형 A의 9.8%를 제외한 나머지 대부분의 예비교사들(75.6%, 유형 B~F에 해당하는 62명)은 지표면으로부터 오는 에너지가 대기 중의 온실기체에 의해 흡수된다고 생각하기보다는 온실기체, 대기오염물질, 오존층 등에 의해 반사하거나 차단된다는 생각을 가지고 있었다.
첫째, 이 연구에 참여한 예비교사들의 온실효과 관련 핵심 개념들에 대한 과학적인 응답 비율은 6.1~28.0%로 낮은 편이다. 특히 ‘태양복사에너지 중 일부만이 지구 대기를 통과하여 지표면에 도달한다.
6%, 유형 B~F에 해당하는 62명)은 지표면으로부터 오는 에너지가 대기 중의 온실기체에 의해 흡수된다고 생각하기보다는 온실기체, 대기오염물질, 오존층 등에 의해 반사하거나 차단된다는 생각을 가지고 있었다. 한편, 세 집단(과학교육전공이 아닌 2학년, 과학교육전공 2학년, 과학교육전공 4학년)의 유형 A에 대한 응답률을 비교해 보면, 과학교육전공자이며 학년이 높은 집단이 다른 두 집단보다 과학적인 설명을 하는 비율이 높았다. 즉, Table 3에서 과학적인 응답(유형 A)에 해당하는 응답을 한 예비교사는 과학교육전공이 아닌 2학년 집단에는 한 명도 없었으며, 과학교육전공 2학년 집단에는 2명(남:여=1:1), 과학교육전공 4학년 집단에는 6명(남:여=3:3)이었다.

후속연구

따라서 온실효과에 대한 개념 지도 시 지구로 입사하는 태양복사에너지에 대한 이해, 태양 복사에너지와 지구복사에너지의 개념적 구분, 그리고 오존층의 역할과 온실기체의 역할에 대한 개념적 구분(Koulaidis & Christidou, 1999), 온실기체의 지구복사에너지 흡수와 방출에 대한 체계적인 이해를 도모할 수 있는 내용을 포함하는 교육적 접근 방법이 필요함을 시사한다.
이 연구는 초등 예비교사를 대상으로 한 연구로, 앞으로 현장교사의 온실효과에 대한 각종 연수 등을 위해 필요한 정보를 얻는 후속연구를 필요로 한다. 또한 온실효과에 대한 교과서의 개념 설명이 학생들의 개념 형성에 깊은 관련이 있으므로(Shin & Lee, 2006), Kook(2003)의 연구와 같이 새로 개정된 과학교과서의 온실효과에 대한 내용 분석 연구도 이루어질 필요가 있다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	학생이나 교사 모두 온실효과에 대한 정확한 개념적 이해를 갖추는 게 어려운 이유는 무엇인가?	사실 온실효과를 제대로 이해하려면 그 메커니즘과 관련된 핵심 개념들, 예를 들어 태양복사와 지구복사, 복사 평형, 온실기체의 지구복사에너지의 흡수 등 많은 추상적 개념에 대한 이해를 필요로 하기 때문에(Kwak, 2004), 학생이나 교사 모두 온실효과에 대한 정확한 개념적 이해를 갖추는데 어려움을 준다. 따라서 온실효과의 메커니즘과 관련된 핵심 개념들에 대한 학생이나 교사의 인식을 체계적으로 조사할 필요가 있음에도 이에 대한 연구는 국내외에서 찾아보기 쉽지 않은 실정이다.
	지구에 입사하는 태양복사에너지는 왜 일부만 표면에 도달하는가?	지구에 입사하는 태양복사에너지는 대기의 흡수, 반사, 산란으로 인해 그 일부(주로 가시광선)만이지표면에 도달한다. 이러한 개념 Ⅰ의 첫 번째 과정, 즉 ‘태양복사에너지 중 일부 만이 지구 대기를 통과하여 지표면에 도달한다.
	지구온난화와 온실효과의 차이는 무엇인가?	한편, 지구의 기후 변화와 관련하여 지구온난화와 온실효과는 우리에게 매우 친숙한 용어이지만 서로 다르다. 온실효과는 지구상의 생명체가 살아가기에 적절한 온도를 유지시켜주는 대기의 중요한 기능인 반면에, 지구온난화는 온실기체의 과도한 증가와 그에 따른 온실효과의 심화로 인해 지구의 평균 기온이 상승하는 것을 말한다. 즉, 지구온난화는 온실효과가 증가할 때 나타나는 현상일 뿐이다(Kook, 2003). 따라서 온실효과에 대한 이해는 지구온난화에 대한 이해에 기초가 되고, 지구온난화에 대한 이해는 기후 변화에 대한 이해에 기반이 된다(Shepardson et al.

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저자의 다른 논문 :

표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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