• 한국지구과학회지
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• 제41권5호
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• pp.504-519
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• 2020

해수의 서로 다른 물성이 만나는 해양 전선은 해수의 열교환 및 운동량 교환, 물성의 혼합과정과 같은 해양 역학적 과정과 해양-대기 상호작용으로 기상변화와 기후 변화를 조절하는 중요한 역할을 한다. 이러한 해양 전선이 중등학교 교과서에는 해류가 만난다는 의미를 가지는 '조경 수역'이라는 용어로 사용되고 있으며 동해 어장과의 관련성을 제시하고 있다. 그러나 고등교육과 해양과학자들은 지난 수십 년 동안 이 이 용어를 사용하지 않고 있어서 용어의 적절성이 조사되어야 하며 오개념을 제거할 필요성이 있다. 본 연구에서는 2015 개정교육과정에 기반한 중등학교 교과서 11종(중학교 5종, 고등학교 6종)을 활용하여 이와 관련된 교과 내용을 분석하였다. 또한 중등학교 과학교사 30인을 대상으로 설문 조사를 실시하여 이 문제에 대한 교사들의 인지 정도를 분석하였다. 조경 수역과 어장에 관한 교과서의 내용을 분석한 결과, 과학적 사실과 부합하지 않는 상당히 많은 오류와 오개념이 발견되었다. 교과서에서 조경 수역이라는 개념이 한류와 난류가 만나는 의미로 주로 활용되고 있으나, 수온, 염분, 밀도, 유속 등 해양의 서로 다른 물성이 접하는 '해양 전선'이라는 포괄적인 용어로 대체하는 것이 바람직하다. 교과서에서는 어장의 계절변동을 겨울에 남하하고 여름에 북상하고 북한한류의 계절변동과 연결하고 설명하고 있지만 이는 북한한류의 여름철 강화에 관한 그동안의 과학적 사실에 위배되는 내용이다. 동해의 어장은 동해안 좁은 영역에 국한된 것이 아니라 훨씬 더 넓은 해역에 광범위하게 분포하고 있다. 교사들의 설문 결과는 이러한 오개념이 지난 수십 년 동안 지속되어 왔음을 입증하였다. 본 연구는 조경 수역, 어장, 북한한류와 관련된 오개념을 수정하기 위한 과학적 지식의 중요성과 교육과정으로의 전달 과정의 중요성을 강조하였다. 향후 이 연구가 교과서 수정과 교사교육에 중요한 역할을 할 수 있기를 기대한다.

• 과학교육연구지
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• 제46권1호
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• pp.93-108
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• 2022

이 연구의 목적은 2025년 전면적으로 시행되는 고교학점제에 활용 가능한 융합교육(STEAM) 프로그램을 개발하고 그 타당성과 효과성을 알아보는 것이다. 융합교육(STEAM) 프로그램은 2015 개정 교육과정과 고교학점제 선행연구를 분석을 통해 얻어진 '수소연료', '기후위기', '데이터 사이언스', '적정기술', '바리스타'라는 5개의 최신 이슈를 주제로 개발되었다. 프로그램은 연구팀이 자체 개발한 고교학점제 융합교육(STEAM) 프로그램 개발형식(틀)에 맞춰 집단 숙의의 과정을 통해 7개월간 개발되었다. 고등학생의 진로·직업을 간접적으로 체험할 수 있도록 개발된 5종 29차시의 융합교육(STEAM) 프로그램 초안은 2인의 융합교육(STEAM) 교육 전문가에게 자문을 통해 검증을 받았으며, 프로그램의 현장 적합도를 판단하기 위해 5개 고등학교 627명을 대상으로 시범 적용하였다. 시범 적용 결과, 학생들의 융합교육(STEAM) 태도는 사전보다 사후가 통계적으로 유의미하게 향상된 것을 확인할 수 있었으며, 프로그램에 대해서 학생들의 높은 만족도를 확인할 수 있었다. 또한 시범 적용 교사 면담을 통해 '프로그램의 내용과 수준이 적합하며, 실생활 문제를 해결하는 경험을 통해 관련 교과의 내용 지식을 적용하고 진로 체험의 기회를 가질 수 있다'는 긍정적인 평가를 받았다. 시범 적용의 결과를 바탕으로 5종 29차시의 학생용·교사용 고교학점제 융합교육(STEAM) 프로그램을 최종 완성했다. 마지막으로 고교학점제에서 적용할 수 있는 차시대체형 STEAM 프로그램 개발 및 운영이 활발하게 이루어져야 할 것과 고교학점제가 바람직하게 정착되고 운영될 수 있도록 교사의 전문성 향상 방안 마련, COVID-19로 촉발된 블렌디드 수업 설계의 필요성 등을 제언하였다. 이 연구는 2025년 전면적으로 시행되는 고교학점제에서 융합교육(STEAM) 프로그램 개발 및 운영 방안에 대한 기초 자료로 활용될 것으로 기대한다.

• 한국지구과학회지
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• 제42권6호
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• pp.770-788
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• 2021

본 연구는 중학생들이 온실 효과와 지구 온난화를 이해하고, 이를 지구 복사 평형 관점에서 설명할 수 있는지 심층적으로 살펴보고자 하였다. 이를 위해 '대기권과 날씨' 대단원 수업을 완료한 중학교 3학년 118명의 학생을 대상으로, 복사 평형, 온실 효과, 지구 온난화에 대한 선택형 및 서답형으로 구성된 학생 이해 온라인 평가를 2021년 7월 13일부터 7월 24일까지 실시하였다. 최종적으로 97명의 학생 응답을 수집하여 분석한 결과, 과반수(61.9%)가 넘는 학생들이 복사 평형의 의미를 옳게 기술하였으나 제시된 자료와 무관하게 사전 지식이나 구체적 사례를 들어 설명하는 경우가 많았다. 대부분의 학생들(92.8%)은 대기가 있는 지구에서 온실 효과가 나타나는 것을 알고 있었지만, 온실 효과를 복사 평형이 깨진 상태로 생각하는 경향이 높았으며(32.0%), 달과 지구 모두 복사 평형이 일어난다고 응답한 학생(47.4%)은 절반에 미치지 못했다. 온실 효과의 원인으로 대기의 재복사를 찾아낸 학생은 다수(69.1%)였으나, 지구로 입사한 태양 복사량보다 방출한 지표 복사량이 더 크다고 응답한 학생은 소수(39.2%)에 불과하였다. 또한 절반 정도의 학생들(49.5%)이 온실 기체의 증가와 대기 흡수, 이로 인한 지표로의 재복사의 관계를 잘 이해하고 있었다. 그러나 온실 기체가 증가할 때, 지표 방출에 대해서는 증가(14.4%), 일정(9.3%), 감소(7.2%), 무응답(18.6%)으로 의견이 매우 다양하게 나타났다. 복사 평형, 온실 효과, 지구 온난화는 지구계의 균형과 상호작용이라는 빅 아이디어로 연결된 커다란 하나의 의미망이므로 학생들이 지구 온난화로 인한 기후 변화를 이해하고 적용하고 해석하는 개념 체계가 될 수 있다. 따라서 현재 인류에 닥친 기후 변화 위기와 관련해 학생들이 정확한 이해에 근거하여 과학적으로 사고하고 과학적 개념을 정립할 수 있도록, 정교한 프로그램 개발과 수업 경험을 제공하고 그 효과를 점검하는 후속 연구가 진행 되어야 할 것이다.

• 한국지구과학회지
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• 제32권7호
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• pp.832-859
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• 2011

해류는 기후변화와 지구상의 에너지 균형에 중요한 역할을 하고 있어 정확한 해류와 순환에 대한 과학 교육의 중요성이 점점 더 강조되어 왔다. 본 연구의 목적은 교과서 해류도의 오류를 분석하고, 가능한 원인에 대하여 토의하며, 학생들에게 동해에 관한 통일된 해류도를 어떻게 제안할 것인지 방안을 제시는 것이다. 제 7차 교육과정에 근거한 27종의 교과서를 기존의 문헌과 최근의 과학적 지식과 비교함으로써 동해 해류도의 특성을 정량적으로 분석하고 조사하였다. 서로 다른 도법을 바탕으로 제작된 교과서 해류도들을 위치 정보를 이용하여 디지털 영상자료로 변환한 후 메르카토르 도법을 사용하여 새로운 영상으로 전환하였다. 대한해협에서의 대마난류 분지 양상과 대마난류의 근해 분지가 일본 연안에 얼마나 근접하여 북상하는지를 정량적으로 조사하고, 동해 극전선 이남에서 사행하는 대마난류의 외해 분지의 양상을 면밀히 분석하였으며, 우리나라 동해안을 따라 북상하는 동한난류의 북상 범위, 이안 위도도 조사하였고, 난류의 유출 양상을 쓰가루 해협과 소야 해협 부근에서 분석하였다. 또한 리만해류와 북한한류가 시작하는 위도, 남하하는 범위, 연안에 근접한 정도에 대하여 분석하였다. 이외에도 교과서 해류도에 대한 잘못된 표현도 제시하였다. 이러한 분석들은 교과서 해류도의 문제점을 드러내었으며, 이는 학생들에게 오개념을 일으킬 수 있다. 본 연구는 최신의 과학적 연구 결과를 가지고 있는 과학자들과 교육 자료가 필요한 교육자들 사이에 연결 고리의 필요성도 강조하였다.

• 한국지구과학회지
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• 제44권1호
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• pp.13-35
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• 2023

지구의 기후 변화를 유도하고 제어하는 가장 중요한 역할을 하는 것은 해양의 해류이다. 황해는 수심이 동해에 비해 매우 얕고, 다양한 바람과 조류, 강물의 유입, 동중국해에서의 해수 유입 등 외력의 영향으로 해수의 순환과 해류가 상당히 복잡하다. 황해난류는 겨울철 황해의 대표적인 해류로서 겨울철 황해와 동중국해 바람 변동성과 밀접한 관련이 있으며, 황해의 수온과 염분 분포에 큰 영향을 주어서 중등학교 교과서에서 중요하게 다루어질 필요성이 있다. 2015 개정 교육과정 기반 중등학교 과학 및 지구과학 교과서의 황해난류와 관련된 내용을 분석하였다. 또한 해류의 시간 변동성에 대한 교사들의 인식을 조사하기 위해 중등학교 과학 교사들을 대상으로 설문조사를 실시하였다. 대부분의 교사들은 황해난류가 우리나라 서해안으로 연중 북상하고 있으며 일반적인 난류와 같이 여름철에 강하다는 잘못된 지식을 가지고 있는 것으로 나타났다. 황해난류는 해류의 세기가 강한 계절변동성을 가지는 북한한류와 달리 해류 자체가 연중 항시 존재하지 않으며 겨울철에만 발생하는 해류이다. 이러한 교사들의 교과내용 지식에 대한 오류는 북한한류가 겨울철에 강하다는 오개념을 가지게 된 연유와 유사한 배경을 가지고 있었다. 따라서 본 연구에서는 황해난류에 대한 교과서 내용의 오류를 분석하여 제시하였다. 또한 학생들과 교사들의 데이터 리터러시 함양을 위하여 탐구활동에서 활용할 수 있는 황해난류에 대한 수업 자료를 개발하였다. 황해 해수면 온도를 가시화할 수 있는 GUI 프로그램을 소개하였고, WOA (World Ocean Atlas) 2018 해양 실측 수온 및 염분자료와 국립해양조사원에서 생성한 해양 수치모델 재분석자료를 활용하여 수온과 염분의 공간 분포를 도시하는 자료를 개발하여 제시하였다. 이러한 해양 자료를 활용한 데이터 시각화과정은 교사들의 오개념을 개선하고, 나아가 학생들과 교사들의 해양 리터러시뿐만 아니라 데이터 리터러시도 제고하는 계기가 될 것으로 기대된다.