3D 천문 프로그램을 활용한 과학 수업이 초등학생의 과학 학습 동기 및 공간지각능력에 미치는 영향
Effects of Science Classes Using 3D Planetarium Program on Elementary School Students' Science Learning Motivation and Spatial Perception
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최근 스마트 기기의 발달과 교육 현장의 ICT 인프라가 확충됨에 따라 다양한 과학교육 콘텐츠가 개발되고 있다. 이에 천문 교육 영역에서도 직접 관찰과 실험의 시·공간적 제약을 극복하고 사실적이고 입체적인 영상과 시뮬레이션을 제공하는 3D 천문 프로그램을 많이 개발하였으나, 학교 현장에서 이를 활용하는 수업에 대한 연구는 부족한 실정이다. 천문 교육에서 천문학적 공간지각능력의 중요성을 감안할 때, 현실에서 실행하기 어려운 공간적 변화를 조작·체험하는 활동을 가능하게 하는 3D 천문 프로그램을 적극적으로 활용하는 수업은 필요하다고 할 수 있다. 이 연구에서는 초등학교 5학년 과학 ‘태양계와 별’ 단원을 여러 가지 3D 천문 프로그램을 활용하는 수업으로 재구성 하였으며, 초등학교 5학년 학생 96명을 대상으로 실험집단과 비교집단으로 나누어 과학 학습 동기와 공간지각능력의 변화를 t-검정을 통하여 알아보았다. 그 결과 실험집단은 비교집단에 비하여 과학 학습 동기 모든 하위영역에서 통계적으로 유의미한 결과가 나왔다. 공간지각능력은 공간 방향화 영역과 공간 시각화 영역에서는 유의미한 결과가 나오지 않았으나 공간 관계 영역 및 전체 공간지각능력에서 유의미한 결과가 나왔다. 부가적으로 실시한 실험집단의 인터뷰에서도 학생들은 수업에 대하여 긍정적인 인식을 가지고 있었다. 결론적으로 이 연구에서 활용한 3D 천문 프로그램은 천문 분야 학습에서 인지적인 측면과 정의적인 측면에 모두 효과를 나타내는 수단이며, 과학 학습 동기와 공간 지각력을 기르기에 적합하였다. 앞으로 교육 현장에서 적극적으로 활용하고 다양한 수업 효과에 관한 연구도 추가적으로 필요할 것이다.
Abstract
Various contents for science education have been recently developed, along with the development of smart devices and the expansion of ICT infrastructure in education settings. Therefore, although the 3D planetarium program which provides realistic and three-dimensional videos, by overcoming temporary/spatial limitations of direct observations and experiments, few studies on classes using the program have been conducted. Given the importance of astronomical spatial perception in the astronomical education, it may be necessary to promote classes which actively utilize the 3D planetarium program that allows students to manipulate and experience spatial changes which are not easy to be actually practiced. This study reconstructed the 'Solar System and Star', a science unit for the fifth grade in an elementary school, into the class using a variety of 3D planetarium programs, and conducted t-test of changes in spatial perception and science learning motivation, by dividing 96 fifth graders in an elementary school into an experimental and a comparison group. Statistically significant results were found in sub-domains of science learning motivation for the experimental group, compared with the comparison group. Although the spatial perception did not exhibit significant results in spatial orientation and visualization domain, it showed them in spatial relationship domain and overall spatial perception. An additional interview with the experimental group showed that students had positive perception on such a class. In conclusion, the 3D planetarium program is a measure that is effective for both cognitive and affective domain in the field of astronomical learning, and is suitable for fostering science learning motivation and spatial perception. The program should be actively used in the education field and further studies on effects of it on various classes will be required in the future.
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