본 논문에서는 모델 구성을 통한 교수-학습 활동을 지구과학 수업을 위한 유용한 방법의 하나로 제안하였다. 모델 구성은 지구과학자들이 직접적으로 경험하기 어려운 지구과학적 현상이나 과정을 연구하기 위하여 동원하는 방법으로서, 지구과학의 본질적 속성을 반영한 수업을 개발하는 데 이용할 수 있다. 모델 구성을 통한 지구과학 수업은 학생들이 지구과학적인 현상이나 과정에 대한 모델을 창안하고 학생들이 서로 모델에 대한 의견을 교환하며 지속적으로 모델을 수정해 나가는 순환적인 과정(creation-communication-change cycle)으로 진행될 수 있으며, 학습자들의 사고 과정을 촉진시켜 여러 가지 학습 효과를 가져올 수 있다. 따라서, 지구과학 교육 현장에서 학생들이 능동적으로 참여하는 지구과학 수업을 위하여 모델 구성을 통한 교수-학습 활동이 적극적으로 실천되고 그 효과를 자세히 검토하는 일이 필요하다.
본 연구에서는 고등학교 지구과학 교과서 분석을 통해 지구과학 그래프의 주요 유형과 특징을 파악하고 지구과학 그래프 관련 검사지를 제작, 투입하여 고등학생들의 지구과학 그래프 해석 능력과 인식을 분석하였다. 지구과학 그래프는 타 과학 과목에 비해 그래프의 수가 많고 그 유형이 다양했다. 특히, 선 그래프와 등치선도가 많았으며, 선 그래프 중에는 다중 선 그래프와 YX 그래프 등의 비율이 높았다. 고등학교 2, 3학년생 111명을 대상으로 한 검사지 1단계에서는 '마그마의 생성 조건', '지구 자기장의 영년 변화', '과냉각 물방울과 빙정의 포화 수증기압', 'H-R도' 등에 관한 문항의 정답률이 특히 낮았다. 검사지 2단계에서는 약 $56\%$의 학생들이 지구과학 그래프의 유형이 타 과학 및 수학 과목의 그래프와 차이가 있다고 응답했다. 검사지 3단계에서는 동일한 내용이라 하더라도 그래프의 형식이나 구체적인 표현 방법에서 학생들의 이해를 높일 수 있는 방안에 대한 고민이 필요함을 알 수 있었다. 본 연구에서 학생들은 '그래프의 유형'에 대한 이해가 다소 부족하고 자신에게 익숙한 그래프를 쉽다고 생각하는 경향을 보였다. 따라서, 과학 교육자나 과학 교육과정 설계자들은 학생들에게 그래프 연습의 기회를 많이 부여하고, '그래프' 자체에 관한 교육은 물론 지구과학의 학문적 특성과 관련지어 '그래프의 유형'에 관해 체계적인 교육을 해야 할 필요가 있다.
이 연구의 목적은 사범 대학 과학교육학부에 재학 중인 예비 과학 교사들을 대상으로 고등학교에서의 지구과학선택 과목의 이수 여부와 대학 전공이 일반지구과학 수업에 대한 태도, 학업 성취도에 미치는 영향을 분석하는 것이다. 이 연구의 대상은 광역시 소재 대학교 과학교육학부 소속의 학생들 중 2012년 2학기부터 2015년 2학기까지 총 4개 학기 동안 일반지구과학 강의를 수강한 273명의 학생들이다. 현재 전공과 고등학교 지구과학 교과목 이수 여부가 일반지구과학 수업에 대한 태도 및 시험 체감 난이도, 학업 성취도에 미치는 영향을 SPSS 23.0을 활용하여 이원분산분석(two-way ANOVA)을 실시하였다. 연구 결과에 따르면, 지구과학교육 전공 학생들과 타 과학교육전공 학생들 사이에는 일반지구과학 수업에 대한 태도와 시험 체감 난이도에 대해서 차이가 없었지만, 고등학교에서 지구과학의 이수 여부는 학생들의 태도와 성취도에 영향을 미쳤다. 즉, 고등학교에서 지구과학 I과 지구과학 II를 모두 이수한 학생은 지구과학 I만 이수한 학생 또는 지구과학을 전혀 선택하지 않은 학생들보다 일반지구과학 수업 태도가 더 좋았으며 높은 성취 수준을 보이는 것으로 분석되었다. 과학 교사를 양성하는 사범 대학의 교육에서는 학생들의 요구와 수준을 반영한 교수학습적 접근이 필요하며, 과학 교사로서 필요한 교과 지식을 효과적으로 학습할 수 있도록 사범 대학 과학과 교육과정의 지속적인 보완이 있어야 할 것이다.
본 연구의 목적은 2025년 고교학점제의 전면도입에 직면한 고등학교 지구과학 선택과목의 변화 방향을 탐색하고 차기 교육과정 개정에 대비하여 지구과학 선택과목 재구조화 방안을 모색하는 것이다. 이를 위해 지구과학교육 전문가 델파이 조사, 현장지구과학 교사설문 조사, 전문가 심층 면담을 수행하였다. 연구 결과에 따르면, 지구과학 선택과목 재구조화에서 고려해야 할 점으로 지구과학소양 함양, 학생 진로와 연계, 지구과학 자체의 재미, 학생선택률과 대학입시라는 4가지 키워드를 도출하였다. 이를 바탕으로 지구과학 선택과목의 구체적인 재구조화(안)으로 지구과학 소양을 강조하는 지구시스템과학, 그리고 교과내 진로 연계를 강화한 고체지구과학, 대기·해양과학, 우주과학의 총 4개 과목을 구성하였다. 고교학점제 도입으로 지구과학 과목의 선택률이 하락할 것이라는 우려를 해소하려면, 지구과학 선택과목의 진로 연계성을 높이는 등 지구과학 교과의 위상 재정립을 필요로 한다. 후속 연구에서는 지구과학 선택과목의 명칭과 핵심개념 등에 대한 정교화와 공론화가 필요하다.
본 연구에서는 문헌 고찰을 기반으로 현상학적 접근 및 NOS-가족 유사성 접근을 적용하여 지구과학의 본성을 규명하는 방법을 제안하였다. 현상학적 접근은 지구과학에 고정된 본질이 있는 것이 아니라 시대와 상황의 요청에 따라 본성 자체가 유동적인 것임을 전제로 한다. 이는 직관적으로 드러난 감각적 현상들을 통해 지구과학의 다면적 특성을 편견 없이 모두 수집, 분석하고 종합하는 방법이다. 현상학적 접근은 학문적 세계의 토대를 이루는 생활세계를 직시하면서 지구과학의 본성을 탐구할 수 있는 통찰력을 제공한다. 이를 통해, 지구과학이 가지는 풍부함과 복잡성, 역동성을 드러낼 수 있다. 현상학적 관점에서 지구과학의 본성을 탐색하기 위한 방법으로, 과학의 본성(NOS)에 대한 가족유사성 접근을 제안하였다. NOS-가족유사성 접근을 통해, 조금씩 차이점을 가지는 다양한 과학의 영역들이 서로서로 공유하는 특성들을 조합함으로써 과학의 본성(NOS)을 포괄적으로 설명할 수 있다. 이를 지구과학의 본성에 적용하면 지구과학을 '가족'으로 만들어주는 일반적인(domain-general) 특성과 영역별로 특수한(domain-specific) 특성을 동시에 규명할 수 있다. 예컨대 지구과학을 구성하는 학문영역인 지질학, 대기 과학, 해양학, 천문학, 지구시스템 과학 등등이 서로 공유하는 특징들의 네트워킹을 통해 이들 학문영역을 지구과학이라는 가족으로 특징짓는 가족유사성을 추출할 수 있고, 이를 통해 지구과학의 본성을 총체적으로 드러낼 수 있을 것이다. 또한, 지구과학의 본성에 대한 가족유사성 접근을 통해 지구과학을 구성하는 하위 영역 학문의 특성이 달라짐에 따라 변화하는 지구과학의 본성을 파악할 수 있으며, 교과목으로서 지구과학의 위상과 발전체계를 정립하는 데에도 기여할 수 있을 것이다.
오늘날 지구 환경 문제가 크게 부각됨에 따라 환경 교육의 중요성도 점차 강조되고 있다. 과학은 환경에 대한 교육, 환경 안에서의 교육, 환경을 위한 교육 등에 크게 기여할 수 있는 과목이다. 과학의 여러 분야 중에서 지구 과학은 연구의 대상이 지구에서 일어나는 자연적 또는 인위적 변화의 과정이라는 점에서 볼 때, 환경 교육적 차원에서 접근할 수 있는 내용이 상당히 많다. 따라서, 지구 과학 교육은 환경 교육에 큰 역할을 할 수 있음이 분명하다 이는 지구계 교육과 환경 교육의 목표가 거의 일치하고 있고, 지구에 대한 소양을 갖추기 위한 내용이 환경에 대한 소양을 갖추기 위한 내용에서 크게 벗어나지 않음에서도 알 수 있다. 그러나, 우리 나라의 지구 과학 교육 과정에서는 환경 교육적 차원의 관심이 적은 것으로 나타났다. 지구 환경을 전체적으로 고려한 지구 과학 교육이야말로 지구 과학 교육에 대한 새로운 관심을 집중시키는 방법이 될 뿐만 아니라, 인류의 당면 과제인 지구 환경 문제를 해결하고자 하는 환경교육에 적극적으로 참여하게 되는 길이기도 하다.
본 연구의 목적은 예비 지구과학교사들이 학생에 의해 구성된 기후변화 모델을 평가하는 기준을 탐색하는 것이다. 대도시 소재 대학 지구과학교육과 전공 수업에서 3주간 모델링 기반 과학 학습에 대한 강의를 수강한 예비 지구과학교사 25명이 연구에 참여하였다. 예비 지구과학교사들이 작성한 고등학생들이 구성한 7개의 기후변화 모델을 평가하는 보고서와 사후 인터뷰 자료를 수집하여 기후변화 모델 평가 기준을 귀납적으로 범주화하였다. 연구 결과 예비 지구과학교사들이 기후변화 모델을 평가할 때 다양한 인식론적 기준과 의사소통 기준을 동원하였음을 확인하였다. 연구 결과를 바탕으로 모델링 기반 기후변화 학습에 대한 시사점을 도출하였다.
2000년대에 들어와서 강력하게 추진되고 있는 국내 학회와 학술지에 대한 평가는 학회와 학술지의 장래를 결정하게 되는데 여기에 대한 한국지구과학회의 대응과 그 결과를 제시하고 앞으로 지구과학이 어떤 방향으로 연구하고 교육해야 하는지를 토의해 보고자 한다. 2002년에 실시된 학술진흥재단 평가에서 한국지구과학회지가 우수하게 평가되어 학술진흥재단의 등재지로 선정되었으며, 한국지구과학회의 정체성을 결정하는 지구과학 학문 분류 (2002년도)가 학술진흥재단에 그대로 반영되었다. 그리고 2003년도부터 국가 학문 분류를 확정하기 위하여 KISTEP(한국과학기술기획평가원)에서 실시한 공청회와 의견 수렴에 적극적으로 참여하여 우리의 학문 분류 안을 관철시켰다. 그리고 2003년도 학술진흥재단학문분류를 위하여 지구과학분야의 학문 분류 안을 제출하였다. 앞으로도 학술지 평가와 학문 분류 조정이 계속적으로 이루어지기 때문에 지구과학의 정체성과 함께 지구과학의 학문 분류에 대하여 지속적으로 연구해야 할 것이다.
본 연구의 목적은 현행 중등교사임용시험의 지구과학교육학 출제 경향을 분석함으로써 지구과학교육학 출제 개선방안을 도출하려는 것이다. 이를 위해 먼저 중등교사자격증 표시과목 '지구과학'의 기본이수과목 중 '지구과학교육론'에 해당하는 중등교사임용시험 지구과학교육학 문항 분석을 위한 분석틀을 도출하였다. 지구과학교육학 문항 분석틀은 대영역, 평가영역, 평가요소 등으로 구성된다. 중등교사임용시험의 변천 과정을 시기별로 4가지 유형으로 구분하고, 본 연구에서는 중등교사임용시험 체제가 현재와 같은 2단계 전형으로 바뀐 2014학년도 부터 2018학년도까지 출제된 1차 전공시험의 지구과학교육학 문항들을 분석 대상으로 선정하였다. 연구결과에 따르면, 전체 전공 80점 중에서 지구과학교육학에는 22-24점이 배정되어 출제되어왔다. 평가영역별 출제 경향과 배점을 살펴보면, 지구과학 교수학습 영역의 출제 비중이 가장 높았으며, 이어서 지구과학 탐구, 과학사 및 과학철학 등의 순으로 출제되었다. 각 평가영역별로 출제경향을 상세하게 분석하였다. 연구결과를 토대로 향후 중등교사임용시험 지구과학교육학 출제 및 평가 개선방안과, 교사양성대학의 지구과학교육학 교육과정 개선방안을 제안하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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