해수 탁도 기반 STEAM 탐구 활동 자료 개발-인공위성 자료와 현장 센서 활용을 중심으로-
Development of STEAM Inquiry Activity Materials on Seawater Turbidity - Focused on the Use of Satellite Data and Field Sensor -
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초록
해수의 탁도는 해양의 생지화학적 과정과 환경 변화를 이해하는 데 중요한 역할을 한다. 본 연구에서는 해수 탁도를 주제로 하여 TPACK(Technological Pedagogical and Content Knowledge) 모형에 기반한 STEAM 탐구 활동 자료를 개발하였다. 인공위성 자료, 현장 센서, 디지털 도구 및 소프트웨어 등 다양한 테크놀로지를 교육적 맥락에 적용하여, 학생들이 해수 탁도 변화를 과학적으로 탐구할 수 있도록 체계적으로 설계하였다. 탐구 활동은 강수량 자료를 분석하여 폭우 시기를 추론하고, 폭우 전후의 위성 영상을 비교⋅분석하여 해수 탁도 변화를 탐색하도록 구성되었다. 또한 위성 기반 탁도 산출 알고리즘을 적용하여 데이터를 시각화하고, 현장 센서를 활용한 빛의 투과율 측정을 통해 탁도 변동 요인을 실험적으로 확인하도록 하였다. 파일럿 수업 결과, 학생들은 해수 탁도 분포를 탐색하고 자료를 해석하는 과정에 높은 흥미와 참여를 보였으며, 폭우 전후의 탁도 변화를 분석하는 과정에서 해수 탁도 개념에 대한 이해도와 디지털 탐구 역량이 향상되었다. 개발된 자료는 현장 전문가의 검토와 파일럿 수업을 통해 수정⋅보완되어 교육 현장에서의 적용 가능성이 높음을 확인하였다. 본 연구에서 제시한 탐구 활동은 지구과학 탐구에서 학생들의 과학적 사고력과 디지털 리터러시를 동시에 강화할 수 있는 효과적인 교수⋅학습 자료로 활용될 것으로 사료된다.
Abstract
Seawater turbidity plays a crucial role in understanding the biogeochemical processes and environmental changes of the ocean. This study developed a STEAM inquiry activity based on the TPACK (Technological Pedagogical and Content Knowledge) framework, focusing on the theme of seawater turbidity. Various technologies—including satellite data, field sensor, digital tools, and software—were integrated into an educational context to systematically design learning experiences that enable students to scientifically explore variations in seawater turbidity. The activity guided students to analyze precipitation data to infer heavy rainfall periods and to compare and interpret satellite images before and after rainfall events to investigate changes in turbidity. In addition, a satellite-based turbidity retrieval algorithm was applied to visualize data, and field sensors were used to experimentally examine the factors influencing light transmittance in water. The pilot lesson revealed that students showed high levels of interest and active participation in exploring and interpreting seawater turbidity patterns. Through the analysis of turbidity changes before and after rainfall, students demonstrated improved conceptual understanding of seawater turbidity and enhanced digital inquiry competency. The developed materials were refined through expert review and pilot testing, confirming their applicability to real classroom environments. The proposed inquiry activity is expected to serve as an effective teaching–learning resource in Earth science education, fostering students’ scientific thinking and digital literacy simultaneously.