[논문]한국천문연구원 '스타-카' 프로그램 개발 및 효과 분석 : 과학문화 소외지역을 중심으로

설아침; 김형범; 한신; 김용기

doi:10.15523/jksese.2020.13.1.100

한국천문연구원 '스타-카' 프로그램 개발 및 효과 분석 : 과학문화 소외지역을 중심으로
Developement and Effect Analysis of 'Star-Car' Program of the Korea Astronomy and Space Science Institute : Focused on the Scientific Cultural Isolated Regions 원문보기

대한지구과학교육학회지 = Journal of the Korean society of earth science education, v.13 no.1, 2020년, pp.100 - 109

설아침 (충북대학교) , 김형범 (충북대학교) , 한신 (고려대학교) , 김용기 (충북대학교)

초록
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이 연구의 목적은 과학문화 소외지역 초등학생들의 천문우주에 관한 동기유발과 천문우주 과학개념의 올바른 형성을 위해 STEAM 프로그램 및 PEST 방법을 적용한 '스타-카' 운영 프로그램을 개발하고, 이에 대한 효과를 살펴보는 것이다. 이를 위해 5명의 전문가가 참여하여 워크숍을 통해 프로그램 개발 방향을 설정하고, 이동천문대 프로그램 초안을 개발한 후, 1회의 시범 적용을 통해 프로그램을 최종 개발하였다. 이 연구에서 개발한 프로그램은 융합인재교육(STEAM)을 적용하였으며, 과학문화 소외지역 초등학생들을 대상으로 진행하는 프로그램이다. 연구 결과는 다음과 같다. 첫째, 이 연구에서 개발한 이동천문대 프로그램은 초등 전 연령이 함께 할 수 있는 천문우주에 대한 호기심을 자극하는 프로그램으로 개선하였다. 둘째, 이 연구에서 개발한 프로그램은 상황제시 1차시, 감성적 체험 5차시, 창의적 설계 5차시의 총 11차시로 구성하였다. 셋째, 이 프로그램에 참여한 학생들의 만족도 분석 결과는 대체적으로 효과가 있는 것으로 나타났다. 이러한 결과로 미루어볼 때, 이동천문대 프로그램은 학습자의 핵심 역량을 강화시킬 수 있을 것으로 기대된다.

Abstract ▼ AI-Helper

This study aimed to develop a 'star-car' operational program combining with the STEAM program and the PEST method for motivating elementary school students who belonged to less favored areas in terms of scientific culture to get an interest in astronomy and appropriately forming scientific concepts of Astronomy and Space and, subsequently, to examine the effectiveness of the program. For the purposes to be feasible, 5 experts participated in the study. They set a development direction of the program through a workshop, developed a draft with respect to a mobile astronomical observatory program of the Korea Astronomy and Space Science Institute, and then complete the development of the program through one trial application. The program which was developed in the study applied the STEAM program and targeted the elementary school students who lived in isolated regions of the scientific culture. The results of the research were as follows. First, The mobile astronomical observatory program developed in this study was improved as a program which stimulated the curiosity of elementary school students in all grades towards the Astronomy and Space. Second, The program developed in the study consisted of 11 periods in total; one period was for the presentation of the situation, five periods for emotional experience, the other five periods for creative design. Third, The results of analyzing the students' satisfaction were turned out to be effective in general. Judging from the aforementioned results, the mobile astronomical observatory program is expected to enhance learners' core competencies.

주제어

표/그림 (9)

표 Table 1. Selection criteria for operating area
표 Table 2. Participants
표 Table 3. Improved program of Star-Car at the Korea Astronomy and Space science Institute
표 Table 4. Student Survey for Mobile Observatory Star-Car Program
그림 Fig. 1. Class materials used in the presentation of the situation during the first round(cover)
그림 Fig. 2. The process of students making a telescope
그림 Fig. 3. Observing astronomical objects directly via the mobile observatory 'Star-Car'
그림 Fig. 4. Hands-on learning reports by students
그림 Fig. 5. Analysis of student satisfaction according to item

AI 본문요약
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문제 정의

결과적으로, 융합인재교육(STEAM)이 초등학생의 과학탐구능력과 과학적 태도에 긍정적 영향을 준다는 선행연구(채희인과 노석구, 2013)의 연구결과에 따라, 이 연구에서는 과학문화 소외지역의 초등학생들이 천문우주에 관한 동기유발과 과학개념의 올바른 개념 형성을 위해 학문 간 융합 중심의 STEAM 프로그램 및 학생 참여 중심의 PEST(Public Engagement of Science and Technology; PEST) 방법을 적용한 ‘스타-카’ 운영프로그램을 개발하였으며, 이에 대한 효과를 살펴보고자 하였다.
3-4차시는 ‘창의적 설계’ 단계로, 3차시 수업에서는 ‘태양, 달, 별이 사는 우주에서 볼 수 있는 것들’이란 주제로 기본적인 과학 지식을 확인하고 행성들의 실제 크기에 따른 비교를 학생들이 직접 그려보게 하고, 이후 영상자료를 확인하게 하는 hands-on 활동으로 구성하게 한다. 또한, 태양의 크기를 10cm 크기로 줄이면 다른 행성들의 크기는 얼마나 작고, 비율로 따지면 거리가 얼마나 떨어져 있는지 알려주고, 이를 실감할 수 있게 실제 방문한 학교의 위성 지도에 운동장 한가운데 태양을 가져다 놓았을 때 수성, 금성, 화성, 목성, 토성, 천왕성, 해왕성은 얼마나 떨어져 있는지를 학생들에게 소개한다. 이를 통해 학생들이 천문우주에서 거리의 개념을 이해하게 되고, 태양계라는 넓은 공간에 좁쌀보다 작은 행성들이 태양 주위를 1년, 10년, 100년도 넘는 긴 시간에 한 바퀴씩 돌고 있고 그사이의 공간은 대부분 비어있다는 내용을 중심으로 수업활동이 전개된다.
이러한 문제를 극복하고, 그 효과를 극대화하기 위한 이동천문대 프로그램을 개발하기로 하였다. 이 연구에서 개발한 프로그램은 지구과학교육 2명, 창의교육 1명, 천체물리학 2명의 전문가가 참여하였다.
5-7차시는 ‘감성적 체험’ 단계로, 5차시에서는 태양계 행성 사이의 거리 비교 이후 별과 별 사이의 거리를 소개하는 수업 단계이다. 초등학교 과학과 교과과 정과 연계하여 계절별 별자리의 의미와 가장 대표적인 별자리 및 별들에 대해 간략히 소개한다. 또한, 우주에 별은 얼마나 있는지와 별들의 집단인 구상성단에는 별이 몇 개인지, 이런 성단들이 모여있는 은하에는 별이 몇 개인지, 은하들이 우주에는 몇 개인지 등의 수업 내용과 더불어 미리 준비된 자료를 통해 별의 개수를 세어보게 한다.
또한 학교수업과 연계되어 저학년, 고학년 학생들에게 적합한 예습 및 복습의 수업과정을 두어 정규 수업시간에 더 집중할 수 있도록 구성하였다. 특히 프로그램 실시 이후에도 담당교사와 함께 참가 후기를 작성하고 그림으로 그려보게 하였고 더 나아가 후기가 홈페이지에 올라간 이후에는 단체사진과 함께 살펴볼 수 있게 하여 반복적 노출을 통한 파지의 효과가 지속 되도록 프로그램의 활용도를 높이고자 하였다.

제안 방법

이전에 실행된 프로그램은 비정규 학습으로 1회성 교육이라는 한계를 가지고 있다. 1회성 교육은 단시간에 다양한 지식을 전달하기에는 분명한 한계가 있기 때문에 기존의 PUST 방법론에서 벗어나 PEST 방법론을 적용하여 초등 전 연령이 함께 할 수 있는 천문우주에 대한 호기심을 자극하는 프로그램으로 개발하였다.
둘째, 이 연구에서 개발한 프로그램은 총 11차시로 구성되어 있으며, 학생들에게 ‘상황 제시’ 1차시, ‘감성적 체험’ 5차시, ‘창의적 설계’ 5차시로 다양화하였다.
따라서 이 연구에서는 기존 프로그램 운영 결과에 따라 만족도가 떨어지는 프로그램의 항목들은 제외하고 교사 및 학생들의 선호도가 좋았던 항목들에 대해 STEAM을 적용하여 최종 프로그램을 개발하였다(Table 3). 소규모 과학문화 소외지역의 학생들을 대상으로 진행되는 프로그램은 그 특성에 맞추어 STEAM의 수업 준거틀을 구성하고, 과학뿐만 아니라 문학, 예술, 전통문화의 내용 및 요소들을 포함하는 융합적 교육과정으로 개발하였다.
초등학교 과학과 교과과 정과 연계하여 계절별 별자리의 의미와 가장 대표적인 별자리 및 별들에 대해 간략히 소개한다. 또한, 우주에 별은 얼마나 있는지와 별들의 집단인 구상성단에는 별이 몇 개인지, 이런 성단들이 모여있는 은하에는 별이 몇 개인지, 은하들이 우주에는 몇 개인지 등의 수업 내용과 더불어 미리 준비된 자료를 통해 별의 개수를 세어보게 한다. 6차시는 지금까지 알아본 우주에 대한 내용을 과학자들은 어떻게 알아냈는지와 이에 대해 운석 연구, 우주 탐험, 천체망원경 관찰 등에 관한 우주 연구 방법들을 소개하는 내용으로 수업이 전개된다.
이를 위해 이동천문대 스타-카 프로그램에 참여한 학생과 교사를 대상으로 설문조사를 실시하였다. 설문 내용은 이동천문대 스타-카 프로그램 만족도 및 사업 운영 효율성에 대한 피드백을 중점 내용으로 하였으며, 이 프로그램 개발에 참여한 전문가 5인이 검토하여 제작하였다.
따라서 이 연구에서는 기존 프로그램 운영 결과에 따라 만족도가 떨어지는 프로그램의 항목들은 제외하고 교사 및 학생들의 선호도가 좋았던 항목들에 대해 STEAM을 적용하여 최종 프로그램을 개발하였다(Table 3). 소규모 과학문화 소외지역의 학생들을 대상으로 진행되는 프로그램은 그 특성에 맞추어 STEAM의 수업 준거틀을 구성하고, 과학뿐만 아니라 문학, 예술, 전통문화의 내용 및 요소들을 포함하는 융합적 교육과정으로 개발하였다. 이전에 실행된 프로그램은 비정규 학습으로 1회성 교육이라는 한계를 가지고 있다.
이 ‘스타-카’ 운영프로그램을 적용한 후 학생들의 과학에 대한 흥미 및 프로그램 만족도를 분석하였다.
이 연구는 과학문화 소외지역 초등학생들을 위한 STEAM 프로그램 및 학생 참여 중심의 PEST 방법론을 적용한 ‘스타-카’ 운영프로그램을 개발하였다.
이 연구에서 개발한 프로그램은 지구과학교육 2명, 창의교육 1명, 천체물리학 2명의 전문가가 참여하였다. 이 연구에 참여한 전문가들은 한국천문연구원을 5회 방문하여 워크숍을 통해 이동천문대 프로그램의 개발 방향을 설정하였다.
이 연구에서는 2015 개정 과학과 교육과정과 연계된 다양한 천문우주관련 현장학습 장소를 발굴하고, 학생들의 인지 수준에 적절하며, 학습 효과 및 과학에 대한 흥미를 높일 수 있도록 체계적으로 고안된 이동 천문대 ‘스타-카’ 운영프로그램을 개발하였다. 이 연구에서 개발한 운영프로그램은 지구과학교육 2명, 창의 교육 1명, 천체물리학 2명의 전문가가 참여하여 워크숍 및 자문회의, 1회의 시범수업의 현장적용을 거쳐 완성하였다. 이에 따른 연구 결과는 다음과 같다
이 연구에서는 2015 개정 과학과 교육과정과 연계된 다양한 천문우주관련 현장학습 장소를 발굴하고, 학생들의 인지 수준에 적절하며, 학습 효과 및 과학에 대한 흥미를 높일 수 있도록 체계적으로 고안된 이동 천문대 ‘스타-카’ 운영프로그램을 개발하였다.
첫째, 이 연구에서 개발한 이동천문대 스타-카 운영프로그램은 과학문화 소외지역 초등학생들을 위한 STEAM 프로그램 및 PEST 방법론을 적용하였다. 한국천문연구원 이동천문대 ‘스타-카’ 운영프로그램은 교육부의 융합 인재교육(STEAM)을 적용하여 학생들의 과학 수업 흥미 도와 자기주도 학습능력을 향상시키는 데 그 목적을 두었으며, 1회성 교육은 단시간에 다양한 지식을 전달하기에는 분명한 한계가 있기 때문에 기존의 PUST 방법론에서 벗어나 PEST 방법론을 적용하여 초등학생의 전 연령이 함께 할 수 있는 천문우주에 대한 호기심을 자극하는 프로그램으로 개발하였다.
한국천문연구원의 이동천문대 시설을 중심으로 한 프로그램을 개발하기 위해 한국천문연구원에 근무하고 있는 전문가 3인과 자문회의를 2회 실시하였고, 이에 기반한 이동천문대 프로그램 초안을 개발하였다. 개발된 이동천문대 프로그램 내용은 다시 한국천문연구원 전문가 3인, 지구과학교육전문가 2인의 검토를 거쳐 수정·보완하였고, 1회의 시범 적용을 통해 최종 개발되었다.

대상 데이터

이러한 문제를 극복하고, 그 효과를 극대화하기 위한 이동천문대 프로그램을 개발하기로 하였다. 이 연구에서 개발한 프로그램은 지구과학교육 2명, 창의교육 1명, 천체물리학 2명의 전문가가 참여하였다. 이 연구에 참여한 전문가들은 한국천문연구원을 5회 방문하여 워크숍을 통해 이동천문대 프로그램의 개발 방향을 설정하였다.
이 ‘스타-카’ 운영프로그램을 적용한 후 학생들의 과학에 대한 흥미 및 프로그램 만족도를 분석하였다. 이를 위해 이동천문대 스타-카 프로그램에 참여한 학생과 교사를 대상으로 설문조사를 실시하였다. 설문 내용은 이동천문대 스타-카 프로그램 만족도 및 사업 운영 효율성에 대한 피드백을 중점 내용으로 하였으며, 이 프로그램 개발에 참여한 전문가 5인이 검토하여 제작하였다.
이와 같은 기준에 따라 최종적으로 천문우주 관련 소외지역 10곳을 선정하였으며, 최종 연구대상은 초등학교 11곳의 687명이었다(Table 2).

데이터처리

이동천문대 스타-카의 학생 및 교사 대상 설문지는 Table 4에 제시하였다. 설문지 문항의 경우 리커트 5점 척도 평균값을 통해 만족도를 분석하였다.

성능/효과

개발된 이동천문대 프로그램 내용은 다시 한국천문연구원 전문가 3인, 지구과학교육전문가 2인의 검토를 거쳐 수정·보완하였고, 1회의 시범 적용을 통해 최종 개발되었다.
셋째, 이 프로그램에 참여한 학생들의 만족도 분석 결과는 대체적으로 효과가 있는 것으로 응답하였다. 과학문화 소외지역의 학생들이 멀리 가지 않고도 천문 우주 과학문화 체험 프로그램에 참여할 수 있다는 것에 많은 호기심을 느꼈으며, 프로그램 내용과 관련된 항목에서도 비교적 높은 평균 점수를 나타냈다. 그러나 이번 연구에서는 교사에 의한 과학 시연이 상대적으로 낮은 점수를 나타내었는데, 이를 통해 학생들이 직접적으로 체험할 수 있는 hands-on 중심의 과학프로 그램으로 구성할 필요가 있다.
마지막으로 학생들의 운영프로그램에 대한 전반적인 흥미 요인은 문항 7-10번까지이며, 문항 7의 ‘전체적인 내용이 흥미로웠는가?
셋째, 이 프로그램에 참여한 학생들의 만족도 분석 결과는 대체적으로 효과가 있는 것으로 응답하였다. 과학문화 소외지역의 학생들이 멀리 가지 않고도 천문 우주 과학문화 체험 프로그램에 참여할 수 있다는 것에 많은 호기심을 느꼈으며, 프로그램 내용과 관련된 항목에서도 비교적 높은 평균 점수를 나타냈다.
이는 단순한 1회성 경험으로 오래 기억에 남기 어렵고 학교 수업과 도 연계성이 떨어져 그 효과성에 상대적 아쉬움이 있었다. 프로그램 실행 이후에도 담당 교사와 함께 참가 후기를 작성하고 그림으로 그려보게 하였고 더 나아가 후기가 홈페이지에 올라간 이후에는 단체 사진과 함께 살펴볼 수 있게 하여 반복적 노출을 통해 오래 기억에 남을 수 있게 개선하였다.

후속연구

과학문화 소외지역의 학생들이 멀리 가지 않고도 천문 우주 과학문화 체험 프로그램에 참여할 수 있다는 것에 많은 호기심을 느꼈으며, 프로그램 내용과 관련된 항목에서도 비교적 높은 평균 점수를 나타냈다. 그러나 이번 연구에서는 교사에 의한 과학 시연이 상대적으로 낮은 점수를 나타내었는데, 이를 통해 학생들이 직접적으로 체험할 수 있는 hands-on 중심의 과학프로 그램으로 구성할 필요가 있다. 프로그램 운영 결과 및 프로그램의 전체적인 흥미 요인도 높은 만족도를 나타내었는데, 이러한 결과를 통해 학생들의 흥미를 이끌어 낼 수 있는 다양한 교수 방법을 활용하여 운영프로 그램을 개발할 필요가 있다.
첫째, 한국천문연구원과 같은 기관에서 개발하는 프로그램이 지금보다 활성화되기 위해서는 이 프로그램을 교육하고, 프로그램을 개발할 수 있는 교육 전문 연구원들이 보충되어야 할 것이다. 한국천문연구원은 교육하기에 충분한 인적, 물리적 자원을 많이 보유하고 있으나, 교육 관련 연구원은 부족하다.
그러나 이번 연구에서는 교사에 의한 과학 시연이 상대적으로 낮은 점수를 나타내었는데, 이를 통해 학생들이 직접적으로 체험할 수 있는 hands-on 중심의 과학프로 그램으로 구성할 필요가 있다. 프로그램 운영 결과 및 프로그램의 전체적인 흥미 요인도 높은 만족도를 나타내었는데, 이러한 결과를 통해 학생들의 흥미를 이끌어 낼 수 있는 다양한 교수 방법을 활용하여 운영프로 그램을 개발할 필요가 있다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	'스타-카' 운영 프로그램이 개발된 목적은?	이 연구의 목적은 과학문화 소외지역 초등학생들의 천문우주에 관한 동기유발과 천문우주 과학개념의 올바른 형성을 위해 STEAM 프로그램 및 PEST 방법을 적용한 '스타-카' 운영 프로그램을 개발하고, 이에 대한 효과를 살펴보는 것이다. 이를 위해 5명의 전문가가 참여하여 워크숍을 통해 프로그램 개발 방향을 설정하고, 이동천문대 프로그램 초안을 개발한 후, 1회의 시범 적용을 통해 프로그램을 최종 개발하였다.
	이동천문대 ‘스타-카’가 개발 된 이유는?	기존에 개발된 한국천문연구원의 이동천문대 프로그램은 평가 실적을 위해 지자체가 주관하는 대형 별 축제, 전시프로그램, 시민천문대 공동 프로그램 위주로 운영되어왔다. 이러한 프로그램은 대형 과학 전시나 체험 프로그램 등 과학분야 비정규 학습의 경우 그 참가인원이 평가의 한 축으로 활용된 경우가 많다. 그로 인해 다수의 참가자가 혜택을 볼 수 있었다는 장점도 있지만, 심층적 프로그램을 통한 참가자의 과학적 효능을 기대하기에는 분명한 한계가 있었다. 이러한 문제를 극복하고, 그 효과를 극대화하기 위한 이동천문대 프로그램을 개발하기로 하였다. 이 연구에서 개발한 프로그램은 지구과학교육 2명, 창의교육 1명, 천체물리학 2명의 전문가가 참여하였다.
	이동천문대 ‘스타-카’와 같은 이동과학교실의 예는?	이동천문대 ‘스타-카’와 같은 이동과학교실은 1997년 경상남도 과학연구원의 ‘찾아가는 과학탐구교실’을 시작으로 1998년 전라남도 과학연구원과 경기도 과학교육원의 ‘Astro car’ 등을 예로 들 수 있다(조하늬, 2009). 즉 한국천문연구원에서 운영하는 이동천문대 ‘스타카’와 같은 이동과학교실은 학생들에게 과학탐구에 대한 태도, 과학 분야에 대한 미래 직업의 관심을 높이고 농어촌을 포함한 중·소도시 지역의 과학교육 활성화에 도움을 줄 수 있다(권난주와 안재홍, 2011).

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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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