기후변화 시뮬레이션 활용 수업에서 나타난 고등학생의 과학적 논증 분석
Analysis of High School Students’ Scientific Arguments in Classes Using Climate Change Simulation
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초록
기후변화의 원인과 영향은 과학, 사회, 경제적 요인이 매우 복잡하게 얽혀 있고 기후변화는 우리가 쉽게 지각하기 어려운 시간적, 공간적 규모로 진행된다. 기후변화를 탐구하는 과학자들은 컴퓨터 시뮬레이션을 핵심적인 탐구 도구이자 방법으로 활용하여 기후변화에 대한 우리의 이해를 확장해 왔다. 기후변화 교육에서도 컴퓨터 시뮬레이션은 학생의 탐구 활동을 위해 유용하게 활용될 수 있다. 이 연구의 목적은 기후변화 시뮬레이션을 활용한 고등학생의 탐구에서 과학적 논증의 양상이 어떻게 나타나는지 분석하는 것이다. High-Adventure Science에서 제공하는 기후변화 시뮬레이션 모듈(What is the future of Earth’s Climate?)을 한국의 고등학교 1학년 학교 수업 맥락에 맞게 4차시 수업으로 재구성하여 적용하였다. 과학적 논증을 분석하기 위한 틀을 개발하고 95명의 학생이 작성한 세 가지 논증 과제의 내용을 분석하였다. 연구 결과는 크게 두 가지로 요약된다. 첫째, 학생들의 주장이 과학적 합의와 일치하는 주장인 경우, 시뮬레이션에 근거를 두는 비율이 높은 편이었고, 학생들의 주장이 과학적 합의와 불일치한 주장인 경우, 근거를 제시하지 않거나 비과학적 지식에 근거한 경우가 많았다. 둘째, 시뮬레이션 기반 설명의 비율은 세 가지 논증 과제에서 모두 50 % 미만으로 나타났으며, 후반부로 진행되면서 오히려 시뮬레이션 기반 설명 비율은 낮아졌다. 이는 논증 과제의 성격 및 시뮬레이션의 복잡도와 관련이 있는 것으로 해석된다. 이러한 연구 결과의 함의와 기후변화 시뮬레이션을 효과적으로 활용하는 방안을 논의하였다.
Abstract
The causes and effects of climate change are very complexly intertwined with scientific, social, and economic factors, and climate change progresses on temporal and spatial scales that are difficult for us to perceive easily. Scientists have expanded our understanding of climate change by using computer simulations as a key research tool and method. In the context of climate change education, computer simulations can also facilitate students' inquiry activities and enhance their understanding of the issue. This study aims to analyze the characteristics of scientific arguments in high school students' inquiry activities using climate change simulations. The climate change simulation module (What is the future of Earth's Climate?) provided by High-Adventure Science was reorganized and applied to the four lessons in accordance with the context of the first-year high school class in Korea. The results are largely summarized in two ways. First, when students made claims that were consistent with scientific consensus, the proportion of explanations based on simulation was high. Conversely, when the students' arguments were inconsistent with scientific consensus, there were many explanations without evidence or explanations based on non-scientific knowledge. Second, simulation-based explanations were found to be less than 50 % in all three argumentation tasks. Simulation-based explanations did not increase as the lesson progressed. The implications of these findings and ways to more effectively utilize climate change simulations were discussed.