환경 문제의 통합적 이해를 위한 국내외 연구 동향 분석 -탄소 순환 주제의 과학 교육을 중심으로- document_id A220623200890

인류가 직면한 지구온난화와 같은 기후 변화에 대한 이슈는 우리의 삶에 직접적인 영향을 미치는 매우 중요한 문제로 이를 극복하기 위해서는 탄소 순환에 대한 통합적 이해를 바탕으로 대기 중 이산화 탄소 등의 온실기체 방출량 감축이 필수적이다. 이 연구의 목적은 탄소 순환 교육에 대한 국내외 연구동향을 분석하여, 미래 시민으로 성장할 학생들을 위한 탄소 순환 교육의 가치와 방향을 제시하는데 있다. 이를 위해 ‘탄소 순환 교육’과 관련하여 국내외 다양한 학술 연구 데이터베이스에서 수집된 52편의 연구들을 대상으로 분석하였다. 그 결과, 탄소 순환 교육을 위해 많은 연구들이 다양한 형태로 이루어져 왔으나, 개발된 프로 그램의 낮은 활용 가능성과 검증의 필요성, 정밀하고 일괄적인 학생 인식과 수준 조사 도구 개발의 필요성, 교수⋅학습 모형과 교사를 대상으로 한 관련 연구의 필요성, 교사의 탄소 순환 교육을 위한 자료의 필요성, 그리고 다양한 주제와 소재의 활용이 필요한 것으로 확인 되었다. 지구온난화를 포함한 지구 환경 변화에 능동적으로 대처하기 위해서는 학생들의 탄소 순환에 대한 통합적인 이해가 중요하다. 이러한 학습 기회를 지원하기 위해 기존에 개발된 프로그램의 검증을 바탕으로 교육 현장에서 활용할 수 있도록 제공하고, 학생들의 탄소 순환에 대한 이해 수준을 높이고 오개념을 개선할 수 있도록 생활 속에서 적용할 수 있는 실질적인 형태의 내용을 교육과정에 포함할 필요가 있다. 또한 교사의 전문성 향상을 위해 다양한 소재와 주제를 포함하는 탄소 순환 교육 사례에 대해 교사 연수를 통해 제공되어야할 것이다. 이 연구의 주요 목적은 탄소 순환 교육에 대한 국내외 연구 동향을 분석하여, 탄소 순환 교육의 가치와 방향을 제시하는데 있다. 이를 위해 ‘탄소 순환 교육’과 관련하여 국내외 52편의 학술 연구들을 대상으로 분석하였다. 이 연구의 결과에 따른 결론과 제언을 종합하여 정리하면 다음과 같다. 첫째, 학생들을 대상으로 탄소 순환 교육 프로그램을 개발하는 연구는 다수 수행되었지만, 개발을 위한 이론적이고 실제적인 검증 결과를 다루고 있는 연구는 부족한 것으로 나타났다. 분석된 연구에서는 이론적 근거가 부족한 교수 학습 자료의 개발과 일회성 적용에 초점을 두고 있다. 그러나 보다 개선된 탄소 순환 교육을 위해 체계적인 교수 학습 모형을 제시하거나 효과적인 평가 도구를 개발하여, 이를 기반으로 체계적인 적용을 통한 검증이 필요할 것으로 사료된다. 과학 교육의 내용적 측면에서 그 적용 범위가 넓은 탄소 순환 개념의 특성을 고려하면, 학생들의 인식이나 수준을 일괄적으로 평가할 수 있는 도구를 개발하기란 쉬운 일이 아닐 것이다. 그러나 체계적인 탄소 순환에 대한 학습을 위해 학생들의 인식과 수준을 정확하게 측정할 수 있는 도구는 필요할 것이다. 따라서 추후 연구에서는 기존의 연구들을 바탕으로 탄소 순환의 특성을 반영한 타당한 검사 도구의 개발이 요구되며, 연구자들은 이를 바탕으로 탄소 순환의 내용적 특성과 학생의 수준을 균형적으로 반영한 교수 학습 자료의 개발에 관심을 가져야 할 것이다. 둘째, 교과 영역에 대한 분석 결과를 통해 생명과학과 지구과학 영역에서 탄소 순환이 많이 다루어져 왔으며 물리학, 화학, 그리고 환경 영역에서는 상대적으로 적게 다루어졌음을 알 수 있었다. 실제 분석 연구들에서 물리학 관련 개념들이 탄소 순환과 함께 다루어지고 있다는 것을 확인하였지만, 물리학 영역에서 체계적으로 수행된 연구는 찾아볼 수 없었다. 지구 시스템 내에서 탄소와 탄소 순환의 역할을 이해하는데 특정 교과에 편중된 교육은 학생들에게 편향된 인식을 심어줄 수 있으며, 균형적인 학습기회의 제공에 부정적인 영향을 미칠 수 있을 것이다. 이러한 편중된 연구 경향은 통합적이고 융합적인 사고를 지향하는 최근 과학 교육 방향에도 부합하지 않는다. 따라서 탄소 순환의 물리학적, 화학적 및 환경적 측면을 고려한 추가적인 연구가 요구되며, 이러한 연구 결과들은 학생들에게 탄소 순환에 대한 균형적인 교육 기회를 제공하는데 반영되어야 할 것이다. 셋째, 탄소 순환 교육과 관련된 선행 연구들이 대부분 학생을 대상으로 수행되었고, 모든 학교 급에서 다루고 있음을 확인하였다. 그에 비해, 교사와 교과서 및 교육과정에 대한 연구는 매우 낮은 비율을 차지하고 있다. 교육의 중요한 요소는 자료와 학생만으로 구성되는 것이 아니다. 그러므로 학생의 수준을 정밀하게 분석하고, 그것을 반영한 효과적인 학습을 위한 프로그램을 개발하더라도, 학습 내용과 학생들의 학습을 연결하는 교사에 대한 연구가 수행되지 않는다면 교육의 효과를 극대화시키기 어려울 것이다. 또한, 학습 내용의 깊이와 범위, 그리고 내용의 체계적인 구성을 위한 기준이 되는 교육과정과 실질적인 현장 교육의 자료가 되는 교과서에 대한 연구가 부족한 것으로 나타났다. 따라서 학생들의 인식과 수준을 분석하고 프로그램을 적용하여 검증하는 연구 이외에 교사, 교육과정, 그리고 교과서 등을 대상으로 한 연구에 초점을 맞추어 교사의 탄소 순환에 대한 교수 학습 활동에 실질적으로 기여할 수 있는 연구의 수행이 요구된다. 넷째, 선행 연구들은 평가, 프로그램, 오개념 등과 관련된 연구 내용에 초점을 두고 수행된 경향이 나타난다. 이러한 결과는 탄소 순환 교육을 위해 학생들이 가지고 있는 기존의 개념 수준을 파악하고 그것을 개선하기 위한 노력이 비교적 많이 이루어 졌음을 의미한다. 그러나 교수 학습 과정에 전략적으로 활용될 수 있는 학습발달과정, 교수 학습 모형의 개발 및 적용, 평가 등과 같은 교수 학습 방법에 중점을 둔 연구는 많이 수행되지 않았다. 탄소 순환에 대한 교육에 있어서 간학문적 접근에 대한 연구 또한 부족한 것으로 나타났다. 따라서 추후의 연구에서는 탄소 순환 교육을 위해 적용 가능한 교수 학습 모형, 효과적인 교수 학습 방법에 대한 연구 및 다양한 교과에서 관련 내용을 통합적으로 다룰 수 있는 방안들에 대한 연구들이 필요할 것이다. 다섯째, 교과내용학적 관점에서 살펴본 결과, 지구 시스템 내에서 일어나는 상호작용의 대표적인 예시는 탄소 순환이고, 과학 교육에서 탄소 순환에 대한 학습을 위해 다룰 수 있는 소재나 주제는 다양하게 나타났다. 연구 결과를 통해 알게 된 흥미로운 사실 중 하나는 탄소 순환 교육을 위해 다양한 소재와 주제를 활용할 수 있으며, 또 그러한 많은 시도와 연구가 필요하다는 것이다. 표 7에서 제시된 것과 같이, 기존의 연구에서 일반적으로 흔히 다루어진 ‘기후 변화’, ‘시스템’, ‘환경’, ‘광합성’ 등의 주제뿐만 아니라 논의의 빈도가 낮은 ‘화산’, ‘해양 산성화’, ‘탄소 플럭스’, ‘조류’, ‘영구 동토’, ‘그린 IT’ 등과 같은 개념들을 포함하여 아직까지 다루어 지지 않은 주제에도 관심을 둘 필요가 있다. 실제로 ‘화산’, ‘탄소 플럭스’, ‘영구 동토’를 주제로 한 연구들은 교육 연구자들이 거의 다루지 않았던 내용을 다루어 탄소 순환 교육을 위한 새로운 소재와 주제의 활용 가능성을 제시했다는 측면에서 중요한 의의를 가진다. 이는 탄소 순환과 관련된 개념의 과학적이고 효과적인 이해를 위해 실생활에서 관찰 가능하고 적용 가능한 주제나 소재를 활용하는 것이 유용하기 때문이기도 하지만, 보다 다양한 소재와 주제를 활용한 학습을 통해 폭넓은 관점을 바탕으로 탄소 순환을 이해하는 것이 지구시스템을 유지하는데 있어서 광범위하게 작용하는 탄소 순환의 특성을 이해하는데 유용하기 때문이다.기존의 연구들을 통해 살펴본 바와 같이 탄소 순환 교육을 위해 많은 연구들이 다양한 형태로 이루어져 왔다. 그러나 기존의 연구 경향에 대한 분석 결과는 개발된 프로그램의 낮은 활용성, 검증의 필요성, 정밀하고 일괄적인 학생 인식과 수준 조사 도구 개발의 필요성, 교수 학습 모형과 교사를 대상으로 한 관련 연구의 필요성, 교사의 탄소 순환 교육을 위한 교수 자료의 필요성, 그리고 다양한 주제와 소재의 활용 필요성을 보여주고 있다. 따라서, 추후 연구에서 연구자들은 기존에 개발된 프로그램의 검증을 통해 교육적 의의가 높은 연구 결과들을 선별하여 교육현장에서 활용 가능한 형태의 자료로 소개하거나 교육과정의 내용구성에 적극 반영할 필요가 있다. 또한 탄소 순환에 대한 학생의 수준 및 오개념을 판별하는 객관적인 조사를 바탕으로 학생의 교육적 요구에 부합하는 형태의 교육 내용을 실생활에 적용할 수 있도록 제공할 필요가 있다. 그와 더불어 교사의 전문적인 지식과 이해를 지원하기 위해 교사 연수를 통해 다양한 소재와 주제를 포함하는 탄소 순환 교육의 사례를 접할 수 있도록 관련 경험을 충분히 제공할 필요가 있을 것이다.