기후 변화로 인한 생태계 변화 이해 맥락에서 초등학생들의 시스템 사고 분석 -북극곰의 사례-
Analyzing Elementary Students’ Systems Thinking in Understanding Ecosystem Changes under Climate Change: A Case Study of Polar Bears
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초록
기후 변화가 생태계와 생물다양성에 점점 더 큰 영향을 미치면서, 환경 변화가 생명체에 어떠한 영향을 미치는지를 이해하도록 돕는생물교육의 필요성이 증가하고 있다. 본 연구는 초등학생들이 기후변화에 의해 발생하는 생태계 변화를 어떻게 시스템 사고를 통해 설명하는지를 질적으로 탐색하였으며, 특히 북극곰 개체 수 감소 현상에 초점을 맞추었다. 연구 참여자는 경기도에 위치한 한 초등학교의5∼6학년 학생들로, “왜 북극곰이 사라질까요?”라는 질문을 중심으로 구성된 수업에 참여하였다. 수업은 북극 생태계 내의 서식지 변화, 먹이의 가용성, 피드백 과정 등과 같은 생물학적 상호작용을 학생들이 식별하고 추론할 수 있도록 돕기 위해 수정된 아이스버그 모형을기반으로 설계되었다. 자료는 연구자의 필드 노트, 소집단 담화의 녹음 자료, 학생들의 디지털 산출물로 구성되었으며, 지속적 반복적 비교 분석을 통해 학생들이 종(種)의 감소 현상에 대해 생물학적 설명을구성할 때 어떠한 시스템 사고를 활용하였는지를 분석하였다. 연구결과, 학생들은 (1) 생태계와 관련된 주요 생물적 및 비생물적 요소를식별하고, (2) 선형적이고 인과적인 연결을 파악하며, (3) 생물학적요인과 환경적 요인 간의 상호의존성을 이해하고, (4) 피드백 순환을탐지하고, (5) 생태계의 시간에 따른 동적 변화를 개념화하며, (6) 개체군 수준의 변화를 종합적으로 설명하는 역량을 드러냈다. 이러한결과는 아이스버그 모형이 기후 변화의 복잡한 본질에 대한 학생들의시스템 사고를 촉진하는 데 효과적임을 시사하며, 기후 변화 교육및 생물교육에서 시스템 사고를 장려하는 수업의 통합 필요성을 강조한다.
Abstract
As climate change increasingly affects ecosystems and biodiversity, there is a growing need for biological education that helps students understand how environmental changes impact living organisms. This study qualitatively explores how elementary school students engage in systems thinking to explain climate-driven ecological changes, particularly focusing on the decline of polar bear populations. Participants were fifthand sixth-grade students from an elementary school in Gyeonggi Province, South Korea, who took part in a lesson series framed around the question, “Why are polar bears disappearing?” The lessons were structured using a modified Iceberg Model to support students in identifying and reasoning about biological interactions, such as changes in habitat, food availability, and feedback processes in the Arctic ecosystem. Data sources included the researcher’s field notes, audio recordings of small group discussions, and students’ digital work products. Through constant comparative analysis, the study identified how students used systems thinking to construct biological explanations of species decline. The findings revealed that students were able to: (1) identify key biotic and abiotic components related to the ecosystem, (2) recognize linear and causal connections, (3) understand interdependencies between biological and environmental factors, (4) detect feedback loops, (5) conceptualize dynamic changes in the ecosystem over time, and (6) articulate comprehensive explanations of population-level change. These results suggest that the Iceberg Model is effective in fostering students’ systems thinking regarding the complex nature of climate change and underscore the importance of incorporating lessons that encourage systems thinking in climate change education and biology education.