[논문]물의 순환 학습 상황에서 초등학생의 시스템 사고의 특징

김보민; 맹승호

doi:10.15267/keses.2020.39.3.412

물의 순환 학습 상황에서 초등학생의 시스템 사고의 특징
Characteristics of Elementary Students' System Thinking in Learning of Water Cycle 원문보기

초등과학교육 = Journal of Korean elementary science education, v.39 no.3, 2020년, pp.412 - 432

김보민 (서울공진초등학교) , 맹승호 (서울교육대학교)

Abstract ▼ AI-Helper

The purpose of this study is to explore the characteristics and the level of fourth grade elementary students' system thinking when they learn the unit of "Journey of Water" in terms of four key elements of system thinking such as understanding of the structure of a system, non-linearity and cyclic features, inter-relations and feedback between system properties, and temporal and invisible aspects of a system. Data included students' worksheets and their responses to a set of Likert-scaled and written assessment items on water cycle. The results showed that the level of students' system thinking did not have any hierarchy in relation to the key elements of water cycle system. In addition, the aspects of individual student's system thinking on its sub-elements were different from each other. Also, there were core ideas of system thinking which were intensively considered according to a given context to understand a complex systemic subject. When students learn water cycle, understanding of non-linearity and inter-relations were weaker compared with other key elements of system thinking. Therefore, if these two factors are taught in advance, it can promote understanding of whole system of water cycle.

주제어

표/그림 (26)

표 Table 1. Key elements of system thinking (Modified from Ben-Zvi Assaraf & Orion, 2005/2010 and Lee et al., 2018)
표 Table 2. The lesson periods structure of the journey of water with system thinking
그림 Fig. 1. A student's word-map including the largest number of relations between words.
표 Table 3. Frequency of the sub-elements of water cycle system
표 Table 4. Frequency of the inter-relations between the sub-elements of water cycle system
표 Table 5. The levels of understanding of water cycle system structure
그림 Fig. 2. A circular word-map.
그림 Fig. 3. A complex-typed word-map.
표 Table 6. The types of word-map for water cycle
표 Table 7. The levels of students' understanding of non-linearity of water
표 Table 8. Students' responses to the worksheet #2
표 Table 9. The number of students' responses to assessment item #1
표 Table 10. The number of students' responses to assessment item #8
표 Table 11. The levels of students' understanding of the circularity and reasons of water cycle
표 Table 12. Frequency of the response for understanding of the inter-relationships of sub-elements
표 Table 13. The level of students' understanding of inter-relationships among sub-elements
표 Table 14. The number of students' responses to assessment item #4
표 Table 15. The number of students' responses to assessment item #7
표 Table 16. The number of students' responses to assessment item #3
표 Table 17. The level of understanding of feedback and its dynamics
표 Table 18. Students' responses to the worksheet #1
표 Table 19. The number of students' responses to assessment item #2
표 Table 20. The number of students' responses to assessment item #5
표 Table 21. The number of students' responses to assessment item #6
표 Table 22. The types and levels of responses to item #2, 5, & 6
그림 Fig. 4. Students' level on each core element of system thinking.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	시스템 사고는 무엇인가?	시스템 사고는 “시스템을 구성하는 요소들의 작동이나 기능이 서로 영향을 주어 시스템의 전체적인 작용을 이루어내는 과정을 이해하는 능력이며, 시스템 내 구성 요소들 간의 상호작용을 분석하고 평가하며, 그 과정에 대한 추론 능력을 포함한다.”(NRC, 2010, p. 3). 과학에서 다루는 자연현상 중 기후 변화나 생태계 파괴, 기상 이변, 에너지 문제 등과 같이 전 지구적 현상에 대한 집단 간 또는 국가 간 합리적 의사결정을 위해서는 각 현상들 간의 연관성에 주목하여 전체와 부분을 종합하고 문제를 통합적으로 인식하는 시스템적 접근이 중요하다(오헌석과 성은모, 2013).
	초등학교 과학 수업에 시스템 사고를 활용하는 것에 비판적 의견이 제기될 수 있는 이유는 무엇인가?	초등학교 과학 수업에 시스템 사고를 활용하는 것이 적절한가에 대한 비판적 의견이 제기될 수도 있다. 언어 능력이 제한되거나 추상적 사고 기술이 부족한 경우, 시스템 사고를 자연 현상에 적용하여 이해하거나 활용하기 어려울 수 있기(Ben-Zvi Assarf & Orion, 2010) 때문이다. 그러나 Sheehy et al.
	2015과학 교육과정에서 통합 단원 중 초등학교 3∼4 학년군에 포함된 ‘물의 여행’ 단원에서 시스템 사고가 필요한 부분은 어디인가?	한편, 지구 시스템의 관점에서 육지(지권)와 바다(수권)의 모습 및 공기(기권)의 특징과 역할을 다루는 지구의 모습 단원, 오랜 시간에 걸쳐 지표가 변화된 모습과 그 원인 간의 관계를 다루는 지표의 변화 단원, 지구 내부의 활동에 의해 일어나는 화산과 지진이 인간의 생활에 미치는 영향을 다루는 화산과 지진 단원, 태양과 행성들 간의 크기 및 거리 규모에 따른 구조적 관계를 다루는 태양계와 별 단원, 날씨에 영향을 주는 각 요소들과 날씨 현상의 복합적 이해를 다루는 날씨와 우리생활 단원, 태양의 고도, 낮의 길이, 지구 자전축의 경사 등 여러 요인이 복합적으로 적용되어 파악하게 되는 계절의 변화 단원 등에서도 시스템 사고가 필요하다. 이와 함께 2015과학 교육과정에서 통합 단원 중 하나로 초등학교 3∼4 학년군에 포함된 ‘물의 여행’ 단원은 물이 그 상태를 변화하면서 순환하는 과정을 생명 현상, 기상 현상과 관련지어 통합적으로 이해(교육부, 2018) 하는데 역시 시스템 사고가 필요하다.

참고문헌 (27)

고수진(2009). 초등학교 과학영재 학생들의 지구계에 대한 이해. 경북대학교 대학원 석사학위논문.
교육부(2018). 3-4학년군 과학 교사용 지도서: 4-2. 서울: (주) 천재교육.
김윤지, 정진우(2009). 지구계 교육과 소재로서 순환에 대한 이해. 한국과학교육학회지, 29(8), 951-962.

원문보기 상세보기
김윤지, 정진우, 위수민(2009). 대학생들이 인식하는 지구계 순환의 구성 개념 분석. 한국과학교육학회지, 29(8), 963-977.

원문보기 상세보기
문병찬(2014). 초등과학교육에서 지구시스템 인식강화를 위한 시스템사고 교육 프로그램 개발 및 적용효과. 대한지구과학교육학회지, 7(3), 313-326.

원문보기 상세보기
문병찬, 송진여(2012). 초등학생들의 시스템사고 교수 - 학습 효과. 한국시스템다이내믹스 연구, 13(4), 81-99.

원문보기 상세보기
문병찬, 정진우, 경재복, 고영구, 윤석태, 김해경(2004). 예비교사들의 탄소 순환에 대한 지구시스템의 관련개념과 시스템 사고의 적용. 한국지구과학회지, 25(8), 684-696.

원문보기 상세보기
성연선(2013). 구인 모델링 방식을 적용한 초등학교 4-6학년 학생들의 물의 순환에 대한 학습 발달과정. 서울교육대학교 교육대학원 석사학위논문.
송진여, 문병찬, 김종희(2015). 초등과학 수업에서 시스템사고 학습을 위한 교수-학습 프로그램 개발 및 적용. 대한지구과학교육학회지, 8(3), 318-331.

원문보기 상세보기
안현복(2009). 초등학교 5학년 학생들의 물 순환 구성요소와 물 순환 과정에 대한 이해. 한국교원대학교 교육대학원 석사학위논문.
오헌석, 성은모(2013). 융합인재역량 분석 - k대학교 공과대학 신기술융합학과 대학원 사례를 중심으로. 아시아교육연구, 14(4), 201-228.
이경현, 한문현, 김희백(2016). 생태계의 단계적 외적 표상화 과정에서 나타난 고등학생들의 시스템 사고 발달. 생물교육, 44(3), 447-462.
이동은, 정진우, 김윤지(2008). 고등학생들의 물 순환 과정과 구성 요소에 대한 이해. 한국과학교육학회지, 28(1), 24-31.

원문보기 상세보기
이현동(2014). 고등학생의 시스템 사고 척도 개발 및 타당화. 경북대학교 대학원 박사학위논문.
이효녕, 전재돈, 이현동(2018). 학생들의 시스템 사고 수준 측정을 위한 Framework와 rubric의 개발. 한국과학교육학회지, 38(3), 355-367.

원문보기 상세보기
정진우, 김윤지(2008). 물의 순환에 대한 초등 예비 교사들의 지구 시스템적 인식. 초등과학교육, 27(4), 319-327.

원문보기 상세보기
한국과학창의재단(2019). 미래세대 과학교육표준: 모든 한국인을 위한 과학적 소양. 한국과학창의재단.
Ben-Zvi-Assaraf, O., & Orion, N. (2005). Development of system thinking skills in the context of earth system education. Journal of Research in Science Teaching, 42(5), 518-560.

상세보기
Ben-Zvi-Assaraf, O., & Orion, N. (2010). System thinking skills at the elementary school level. Journal of Research in Science Teaching, 47(5), 540-563.

상세보기
Covitt, B. A., Gunckel, K. L., & Anderson, C. W. (2009). Students’ developing understanding of water in environmental systems. Journal of Environmental Education, 40(3), 37-51.

상세보기
Kali, Y., Orion, N., & Eylon, B. S. (2003). Effect of knowledge integration of the earth’s crust as a cyclic system. Journal of Research in Science Teaching, 40(6), 545-556.

상세보기
National Research Council (2010). Exploring the intersection of science education and 21st century skills: A workshop summary. Washington, DC: The National Academies Press.
NGSS Lead States (2013). Next generation science standards. Washington, DC: The National Academies Press.
Schaffer, D. L. (2013). The development and validation of a three-tier diagnostic test measuring pre-service elementary education and secondary science teachers' understanding of the water cycle. Unpublished doctoral dissertation, University of Missouri-Columbia.
Sheehy, J. W., Wylie, J. W., Mcguinness & Orchard, G. (2000). How children solve environmental problems: Using computer simulations to investigate systems thinking. Environmental Education Research, 6(2), 109-126.

상세보기
Stave, K., & Hopper, M. (2007). What constitutes systems thinking? An proposed taxonomy. Proceedings of the 25th International Conference of the System Dynamics Society. Boston, MA.
Sibley, D. F., Anderson, C. W., Heidemann M., Merrill, J. E., Parker, J. M. and Szymanski, D. W. (2007) Box diagrams to assess students’ systems thinking about the rock, water and carbon cycles. Journal of Geoscience Education, 55(2), 138-146.

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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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