탄소중립 STEAM 프로그램이 초등학생의 기후변화에 대한 태도와 기후변화에 대한 탐구 능력 인식에 미치는 영향 = Effect of a Carbon Neutral STEAM Program on Elementary School Students' Climate Change Attitudes and Inquiry

국문 초록 (Abstract)

탄소중립 STEAM 프로그램이 초등학생의 기후변화에 대한 태도와 기후변화에 대한 탐구 능력 인식에 미치는 영향 김소정 서울교육대학교 교육전문대학원 초등과학교육전공 (지도교수 신동훈) 본 연구의 목적은 초등학생의 기후변화에 대한 태도와 기후변화에 대한 탐구 능력에 대한 인식의 변화를 탄소중립 STEAM 프로그램을 통해 분석하였다. 기후 변화로 인한 생태계 균형이 깨지며 이는 초등학생인 미래세대의 삶에 직접적인 영향을 미치고 있다. 탄소중립은 기후변화 대응 전략 중 하나다. STEAM 프로그 램을 활용하여 학생들의 삶에서 겪는 기후변화와 생태계에 미치는 영향, 이산화 탄소 발생 및 흡수와 관련된 탄소중립의 의미, 에너지 및 식물 자원으로 탄소중 립이 실현될 수 있는 과정을 학습함으로써 기후변화에 대한 태도와 기후변화에 대한 탐구 능력 인식에 영향을 미치는지 알아보고자 하였다. 연구방법은 다음과 같다. 서울특별시 G구에 소재한 H초등학교 6학년 학생 35 명을 대상으로 연구를 실시하였다. 선별한 두 집단이 동등한 집단임을 확인하기 위해 과학 학업 성취도 검사로 독립표본 t-검증을 실시하였다. 그 결과 p>.05가 확인되었기에 두 집단이 동등하다는 가정하여 실험집단과 비교집단을 편성하였 다. 비교집단 18명에게는 탄소중립 교육을 설명 중심의 12차시 수업으로 하였고 실험집단 17명에게는 학생 참여 중심의 탄소중립 STEAM 프로그램(CN-STEAM)을 투입하였다. 본 연구에서 개발한 CN-STEAM 프로그램은 총 12차시에 걸쳐 4주간 적용되었다. 프로그램은 기후변화의 주요 쟁점인 원인, 영향, 대응을 탄소중립 실현이라는 주제와 연계하여 다루도록 범위를 설정하였다. 또한 과학 교과를 중 심으로 수학, 실과, 미술과 같은 교과를 통합하여 학생들이 다각적으로 문제에 접근하도록 하였다. 학습 활동은 실제적인 '상황 제시'로 시작하여 '창의적 문 제 해결 및 설계', 그리고 '감성적 체험'으로 이어지는 구조로 구성하였다. 프 로그램의 교육적 적합성과 전문성을 확보하기 위해 지도교수 1인 및 과학교육 전문가(현직 교사 10인) 집단으로부터 내용 타당도를 검증받았다. 본 연구의 효과를 측정하기 위한 검사 도구는 다음과 같다. '기후변화에 대한 태도'는 기후변화 감수성, 기후변화 대응의지, 기후변화 대응실천의 3가지 하위 요소로, '기후변화에 대한 탐구 능력 인식'은 기후변화 탐구과정, 기후변화 대 응탐구의 2가지 하위요소로 구성되었다. 모든 검사 문항은 5단계 Likert 척도로 구성되었다. 본 연구에 사용된 검사도구는 신뢰도 분석을 통해 신뢰도를 저해하 는 일부 문항을 제거한 후 최종적으로 구성되었다. 그 결과, '기후변화에 대한 태도' 분야의 신뢰도 계수(Cronbach's α)는 .741로, '기후변화에 대한 탐구 능 력' 분야의 신뢰도 계수(Cronbach's α)는 .889로 나타나, 두 검사 모두 사용에 적합한 신뢰도를 확보하였다. 수집된 자료는 프로그램 적용 전과 후에 실시한 사전-사후 검사 점수를 활용하였으며, 사전 점수를 공변인으로 하여 공분산분석 (ANCOVA)을 실시하였다. 개발한 프로그램을 투입한 연구 결과는 다음과 같다. 기후변화에 대한 태도는 실험집단에서 집단 내 사전·사후 비교 시 기후변화 감수성, 기후변화 대응의지, 기후변화 대응실천, 기후변화 태도(전체)에서 p<.05로 통계적으로 유의하였다. 반면, 비교 집단에서 집단 내 사전·사후 비교 시 기후변화 감수성, 기후변화 대 응의지, 기후변화 대응 실천, 기후변화에 대한 태도(전체)에서는 통계적으로 유 의하지 않았다. 집단 간 차이 분석 결과 실험집단이 하위 요소 중 기후변화 대응 실천 영역을 제외한 나머지 하위 요소와 영역 전체에서 통계적으로 유의하였다. 기후변화에 대한 탐구 능력 인식은 다음과 같다. 실험집단과 비교집단 모두 집단 내 기후변화 탐구과정, 기후변화 대응탐구 두 하위 영역과 기후변화에 대 한 탐구 능력 인식 전체 모두에서 사전·사후 비교 시 p<.05로 통계적으로 유의 하였다. 집단 간 차이 분석 결과 실험집단이 하위 요소 중 기후변화 대응탐구만 통계적으로 유의하였다. 본 연구를 통해 기후변화의 원인, 영향, 대응 중 탄소중립 실현과 연계된 주 제를 활용한 STEAM 프로그램이 초등학생의 기후변화에 대한 태도와 기후변화에 대한 대응탐구 능력 인식함양에 효과적임을 확인한 것에 의의가 있다. 나아가 학교 현장에서 학교자율시간을 활용하여 탄소중립 실현을 활용한 과목 융합형 수업으로 발전시킬 방향을 제시하는데 시사점이 있다. 주요어: 기후변화에 대한 태도, 기후변화에 대한 탐구 능력 인식, 탄소중립, 탄소중립 교육,STEAM *본 논문은 2025 8월 서울교육대학교 교육전문대학원 위원회에 제출된 교육학 석사학위 논문임.

목차 (Table of Contents)

• Ⅰ. 서론 1
• 1. 연구의 필요성 및 목적 1
• 2. 연구문제 4
• 3. 용어의 정의 5
• 4. 연구의 제한점 7
• Ⅱ. 이론적 배경 8
• 1. 탄소중립 교육 8
• 2. STEAM 교육 15
• Ⅲ. 연구 방법 19
• 1. 연구 대상 및 설계 19
• 2. 연구 절차 20
• 3. 탄소중립 STEAM 프로그램 개발 24
• 4. 검사 도구 29
• 5. 자료분석 방법 31
• Ⅳ. 연구 결과 및 논의 32
• 1. 프로그램 개발 32
• 2. 탄소중립 STEAM 프로그램이 기후변화에 대한 태도에 미치는 영향 45
• 3. 탄소중립 STEAM 프로그램이 기후변화에 대한 탐구 능력 인식에 미치는 영향 51
• Ⅴ. 결론 및 제언 57
• 1. 결론 57
• 2. 제언 58
• 참고문헌 60
• ABSTRACT 65
• 부록 69
• <표 Ⅱ-1> 기후변화 대응교육을 주제로 하는 선행연구 11
• <표 Ⅱ-2> 탄소중립에 대한 선행연구 13
• <표 Ⅲ-1> 연구 설계 20
• <표 Ⅲ-2> 실험집단 및 비교집단 학생 수 20
• <표 Ⅲ-3> 집단 동등성 검사 20
• <표 Ⅲ-4> 연구 절차 21
• <표 Ⅲ-5> 프로그램 개발 세부 절차 24
• <표 Ⅲ-6> 탄소중립 교육 과학교과 성취기준 26
• <표 Ⅲ-7> 선정 교과별 성취기준 27
• <표 Ⅲ-8> 기후변화 태도 및 탐구 영역별 문항의 내적 일관도 신뢰도 계수 30
• <표 Ⅳ-1> 프로그램의 개요 34
• <표 Ⅳ-2> 기후변화에 대한 태도 변화 대응표본 t-검정 결과 58
• <표 Ⅳ-3> 기후변화에 대한 태도 변화 기술통계 값 61
• <표 Ⅳ-4> 기후변화에 대한 태도 변화 집단간 ANCOVA 결과 62
• <표 Ⅳ-5> 기후변화에 대한 탐구 능력 인식 대응표본 t-검정 결과 64
• <표 Ⅳ-6> 기후변화에 대한 탐구 능력 인식 기술통계 값 66
• <표 Ⅳ-7> 기후변화에 대한 탐구 능력 인식 집단간 ANCOVA 결과 66
• [그림 Ⅲ-1] (박종호, 2024) 학년 별 탄소중립 교육내용빈도 25
• [그림 Ⅲ-2] (박종호, 2024) 교육과정에서의 탄소중립교육 내용 빈도 25
• [그림 Ⅳ-1] 이산화탄소 발생과 탄소중립 관계 이해 활동 39
• [그림 Ⅳ-2] 지구평균기온 변화 시뮬레이터 활용 40
• [그림 Ⅳ-3] 증산작용 중 이산화탄소, 온습도 측정 40
• [그림 Ⅳ-4] 식물이 많은 장소의 이산화탄소, 온습도 측정 40
• [그림 Ⅳ-5] 지구사랑 이모티콘 만들기 42
• [그림 Ⅳ-6] 탄소 증가 요인 워드클라우드 43
• [그림 Ⅳ-7] 태양광 설치 효율 분석하기 43
• [그림 Ⅳ-8] 모둠 주제 정하기 44
• [그림 Ⅳ-9] 탄소 감소 방안 책갈피 만들기 44
• [그림 Ⅳ-10] 미래학교에 적용할 수 있는 아이디어 45