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ISSN : 1225-6692(Print)
ISSN : 2287-4518(Online)
Journal of the Korean earth science society Vol.43 No.3 pp.446-463
DOI : https://doi.org/10.5467/JKESS.2022.43.3.446

Analysis of High School Students’ Polar Literacy and Its Implications for Polar Education

Sueim Chung1, Haneul Choi2, Minjee Kim3, Donghee Shin3*
1Eunhaeng High School, Siheung 14916, Republic of Korea
2Dongduk Girls’ High School, Seoul, 06700, Republic of Kore
3Department of Science Education, Ewha Womans University, Seoul 03760, Republic of Korea
*Corresponding author: donghee@ewha.ac.kr Tel: +82-2-3277-2719
May 6, 2022 May 30, 2022 June 24, 2022

Abstract


This study suggests the need for polar literacy education as an effective conceptual system to explain climate change in terms of science education in line with the common effort of humankind to respond to global environmental changes. To this end, we investigated the status of polar literacy in high school students through quantitative tests and qualitative interviews and discussed the resulting implications. A total of 329 high school sophomore students from two high schools participated in a test consisting of 25 true and false questions developed by referring to the Polar Literacy Principles, while 13 students agreed to be interviewed. The results showed that a somewhat insufficient understanding and conceptual gaps appeared regarding several areas of the Polar Literacy Principles. Knowledge of the geographic features of the polar regions was weak, and little was known about the components and key characteristics of the cryosphere. The lack of understanding of these concepts results in the inability of students to link the operational mechanisms of polar and global climate change sufficiently. While accepting unsatisfactory concepts in the school curriculum without criticism from outside media, students perceived the mechanism of climate change as somewhat monotonous or distorted. Moreover, linguistic information, analogies, and visual observation were used as cognitive strategies to compensate for the ambiguous understanding of polar and climate change. Based on the abovementioned results, we argue that polar literacy education should be introduced as a new knowledge system that can be used to aid a systematic and comprehensive understanding of climate change within the school science curriculum. Additionally, we suggest the following implications: review the consistency of knowledge related to polar literacy in other subjects, provide critical standards for out-of-school media information related to climate change, examine students’ misconceptions, and identify improved thinking strategies.



고등학생들의 극지 소양 평가 결과 분석 및 극지 교육에의 시사점

정 수임1, 최 하늘2, 김 민지3, 신 동희3*
1은행고등학교, 14916, 경기도 시흥시 은행고길 85
2동덕여자고등학교, 06700, 서울특별시 서초구 효령로2길 123-5
3이화여자대학교 과학교육과, 03760, 서울특별시 서대문구 이화여대길

초록


이 연구는 전 지구적 환경 변화에 대응하려는 인류 공동의 노력에 발맞추어 과학교육 측면에서 기후 변화를 설 명하는 효과적 개념 체계로서 극지 소양 교육의 필요성을 제안한다. 이를 위해 현재 고등학생들의 극지 소양 현황을 양적 검사와 질적 면담을 통해 조사하고 시사점을 논의했다. 연구에 참여한 대상은 2개 고등학교 2학년 학생 329명으 로 극지 소양 원리를 참조해 개발한 진위형 25문항으로 이루어진 검사에 참여했고, 이들 중 13명이 면담에 참여했다. 연구 결과, 극지 소양 원리의 일부 영역에서 다소 미흡한 이해와 함께 개념적 공백이 나타났다. 극지의 지리적 특징에 대한 지식이 견고하지 못하고, 빙권의 구성 요소와 주요 특성을 거의 알지 못했다. 이러한 개념의 결손으로 극지 변화 와 전 지구적 기후 변화의 작동 기작을 잘 연결하지 못했다. 학교 교육과정에서 충족되지 못한 개념을 학교 밖 매체로 부터 비판 없이 수용하면서 기후 변화의 기작을 다소 단조롭거나 왜곡되게 인식했다. 한편, 극지와 기후 변화에 대한 모호한 이해와 함께 이를 보완하기 위한 인지 전략으로 언어 정보, 비유, 시각적 관찰 등을 활용했다. 이상의 연구 결 과를 바탕으로 학교 과학 교육과정에 기후 변화를 체계적, 종합적으로 이해할 수 있는 새로운 지식 체계로서 극지 소 양 교육을 도입할 것을 주장했다. 이밖에도 타교과의 극지 소양 관련 지식의 일관성 검토, 기후 변화를 다루는 학교 밖 매체 정보에 대한 비판적 기준 제공, 학생들의 오개념 점검 및 사고 전략 파악 등을 시사점으로 제시했다.



    서 론

    세계 경제 포럼(World Economic Forum)이 2022년 발간한 Global Risks Report 2022 (WEF, 2021)는 10년 내 전 지구적으로 가장 위험한 요인으로 기후 대응 실패, 극한 기상, 생물 다양성 손실을 차례로 1, 2, 3위로, 인간의 환경 파괴, 자연 자원 위기를 각각 7, 8위로 선정했다. 사실상 10개의 위기 요인 중 5개 가 환경 요인으로, 기후 변화와 지구 환경은 이제 온 인류가 체감하는 시급한 공동 과제임이 밝혀졌다. IPCC에서 제출한 6차 보고서는 불과 3년 만에 지난 2018년 ‘지구온난화 1.5°C’ (IPCC, 2018)에서 제시했 던 시기인 2030-2052년보다 더 앞당겨진 2021-2040 년 중에 1.5°C 시점에 도달할 가능성(IPCC, 2021)을 경고했다. 이들은 현재의 기후 상태에 대한 여러 요 소들의 변화치를 과거와 비교하거나, 기후 영향 인자 들의 시나리오 결과를 제시하며 미래 기후 변화의 억제 정책을 촉구했다. 주요한 인위적 온난화의 억제 방법으로 이산화탄소 배출량의 제한을 골자로 한 탄 소 중립과 함께 다른 종류의 온실 기체 배출 감축을 주장했다. 이렇게 경제적 측면에서, 과학적 측면에서 경고하는 지구 환경 변화의 위기 앞에 온 인류는 공 동 운명체로서 대응해갈 채비를 갖추어 가고 있다. 2019년 9월 국제 사회는 ‘기후 행동 정상회의’와 12 월 ‘제25차 기후변화당사국 총회(COP25)’를 통해 온 실 기체 감축을 위한 국제 사회의 모든 역량을 집중 해야 할 시간이 왔음을 결의했고, 파리협정에 따라 장기저탄소발전전략(Long-term low greenhouse gas emission development strategies)과 국가온실기체감축 목표(Nationally determined contributions)를 제출하기 로 합의했다(2050 Net Zero Portal, 2022). 지난 2020년 12월, 우리나라도 2050년까지 국가 온실 기 체 순 배출량을 제로로 하겠다는 2050 탄소 중립 목 표를 선언했다(MOEF, 2020).

    이와 같이, 지구 온난화로 인한 기후 변화 관련 쟁 점은 21세기 인류의 최대 관심사가 되었고, 우리나라 국민도 예외가 아니다. 환경부가 수행한 기후 변화에 따른 전 국민 의식 조사(MOE, 2008)에 의하면 우리 국민의 91%가 지구 온난화와 기후 변화에 큰 우려 를 보였고, 2010년 Pew Research Center가 22개국을 대상으로 조사한 결과(Pew Research Center, 2010)에 서도 우리나라 국민이 4번째로 높은 우려 수준을 나 타냈다. 이처럼 기후 변화에 대한 인식과 관심이 높 음에도 불구하고, 국내에서는 최근 들어 학교 교육과 정에서 기후 변화에 대해 학생, 교사 등의 개념 이해 를 심층적으로 연구하기 시작했다. 기후 변화 관련 과학 개념을 포함한 소양 측정 도구나 설문 문항 개 발(Lee et al., 2021a;Lee et al., 2021b;Shin and Shin, 2020)을 통해 관련 개념에 대한 학생 이해를 양적으로 분석한 연구, 지구 온난화에 대한 개념을 열수지 문항과 서술형 답안을 통해 질적으로 분석한 연구(Chung and Yu, 2021) 등 다양한 방법으로 학생 들의 정교한 이해 수준을 파악하기 시작했다. 또한, 프로그램 운영 효과를 측정하기 위한 목적으로 검사 문항을 통해 기후 변화 개념 수준을 단편적으로 파 악하는 연구(An and So, 2020;Jeong and Lee, 2018;So and Ha, 2016)들도 보고되었다.

    한편, 지구 온난화, 해수면 상승, 극한 기후와 같이 전 지구적 환경 변화를 민감하게 감지할 수 있는 최 적의 장소이며 해수 순환의 발원지로서 기후 변화 문제의 지표가 되는 극지 연구의 중요성도 점차 부 상하고 있다(IPCC, 2021;Couchon and Mccall, 2020;IPCC, 2018;Hur et al., 2017;Francis and Skific, 2015;Francis and Vavrus, 2012;Chang et al., 2003). 특히 극지 과학자와 교육자들의 협력 단 체인 Polar-ICE (Polar Interdisciplinary Coordinated Education) Team은 기후 변화의 영향이 극지에서 빠 르게 확장되면서 장단기적으로 인류에 중대한 영향을 미친다는 점에 주목해서 극지 소양 원리(Polar Literacy Principles)를 합의하고 이를 청소년 교육 및 대중 교 육에 활용할 것을 제안했다. 극지 소양 원리는 대중 이 극지에 대해 이해해야 할 핵심 개념을 7가지로 제시하며, 극지의 지리적·기후적 특성, 전지구적 기후 변화와의 관계, 극지 변화가 생태계와 인류에게 영향 을 주고받는 작동 원리를 주요 내용으로 한다. 이를 통해 과학자는 극지에서 진행되는 연구 프로젝트를 대중에게 효과적으로 전달하고, 연구의 광범위한 영 향을 전달할 중요 개념을 정의한다. 한편, 교육자에 게는 극지에 대해 가르쳐야 할 중요 개념에 대한 지 침을 제공(Polar Literacy, 2022)할 뿐 아니라 극지 교육을 학교 안팎에서 전개되는 교육 활동에 통합 (Mcdonnell et al., 2020)할 수 있는 방향을 제시한다.

    이처럼 극지 연구 성과를 이해하고 대중에게 극지 과학 문화를 전파하기 위해 극지 과학자와 교육자들 이 협업해야 할 필요성이 제기됨(AAAS, 2007;Wise, 2010;Illingworth and Roop, 2015)에 따라 세계 각 국에서 극지 과학 교육 홍보 프로그램을 개발·운영했 다(Beck et al., 2014;Krupnik et al., 2011;Allison and Béland, 2009). 극지를 소재로 한 게임 프로그램 (Turrin et al, 2020)이 개발되고, 학생이 극지 환경에 서 산출된 실측 자료를 활용해서 연구를 진행하는 프 로젝트도 실시(Wood, 2020;Mcdonnell et al, 2020;Hunter-Thomson, 2020, Bigwarfe and Sebert, 2020) 되었다. 특히 ‘국제 극지의 해(International Polar Year)’ 는 60개국의 과학자와 교육자가 참여해 극지 환경과 사회적 과정을 전 지구적 관점으로 조명한 대표적 교 육 프로그램이며(Salmon et al., 2011), 극지 소재가 다 양한 학제를 관통하는 교육 소재임을 확인했다. 학교 밖 프로그램 뿐 아니라 학교 수업에서도 극지 과학 을 도입하려는 시도가 오하이오주립대학의 극지 기후 연구소인 Byrd Polar Research Center를 중심으로 수 행(BPRC, 2020)되었다. 교실에서 학교 교육과정과 연계해 수행할 수 있는 극지 소재를 활용한 탐구 자 료를 개발, 공개하며 극지 과학 학습을 소개한다.

    최근 우리나라에서도 극지 연구의 중요성뿐 아니라, 극지 교육의 필요성을 강조하는 연구가 활발하게 발 표되고 있다. 극지연구소 견학 프로그램 개발과 국내 외 극지 교육 프로그램 분석(Choi et al., 2021;Jung et al., 2020) 연구를 시작으로 국내외 교과서 분석 (Chung et al., 2021a), 학생들의 극지 인식(Chung et al., 2021b;Choi et al, 2022), 교사들의 극지 소양 (Chung et al., 2021c) 등 학교 교육과정에 체계적 극 지 교육을 도입하기 위한 기초 연구가 진행되고 있 다. 이 연구 결과에서 주목할 만한 것은 교사들이 극 지 변화와 기후 변화의 연계 기작에 대해 다소 모호 하게 이해하고 있으며, 학생들은 기후 변화를 ‘지구 온난화로 빙하가 녹아 해수면이 상승해서 북극곰이 살 곳을 잃는다’고 인식하는 등 극지에 대한 교사와 학생들의 이해 부족이다. 학생들이 지닌 기후 변화와 극지에 대한 이해 수준을 정확히 파악해야 기후 변 화에 대한 과학적 지식 체계를 형성할 수 있는 교육 적 처방이 가능함을 시사했다.

    국외의 경우, 기후 변화 문제에서 극지의 중요성을 인식하여 대중의 인식을 지속적으로 점검하는 조사 연구가 진행되었다. Hamilton(2008)은 극지 기후 변 화 캠페인에 참가했던 참여자조차 극지에 대한 지식 이 부족했다는 연구 결과에 기반해, 효과적 극지 교 육 필요성뿐 아니라 극지 교육 현황을 파악할 설문 조사의 중요성을 주장했다(Hamilton, 2016;Hamilton et al., 2012). 특히 2000년대 이후 극지에 대한 인식 과 지식을 조사하는 연구가 활발히 진행되었는데 (Anisimov & Orttung, 2019;Minor et al., 2019;Hamilton et al., 2019;Hamilton et al., 2017;Eliassen et al., 2012;Hamilton, 2012;Craciun, 2010;Leiserowitz & Craciun, 2006), 극지 관련 정책에 대 한 지지나 반대에 대중의 극지 인식이 지대한 영향을 미친다는 점(Leiserowitz, 2005)에서, 그 결과에 주목 할 필요가 있다. 2006년과 2010년에 미국에서 실시했 던 General Social Survey (GSS)(Smith et al., 2019) 에는 극지에서 온난화의 영향, 해빙(海氷), 생태계 변 화와 인간에 대한 일반적 지식 문항을 포함하여 대중 들의 극지 인식을 지속적으로 모니터링하고 있다.

    그러나 학교 교육과정의 측면에서 학생들이 지닌 극지에 대한 지식 현황을 탐색한 연구는 국내외를 통틀어 부족한 실정이다. 앞서, Choi et al.(2022)Chung et al.(2021c)은 학생과 교사가 지닌 극지 소 양을 지식과 기능의 인지적 영역과 신념과 태도의 정의적 영역으로 나누어 극지 소양의 현황을 측정한 바 있다. 이들의 연구 목표는 극지 소양을 측정하는 척도의 개발 및 타당화보다, 극지 소양의 7가지 원리 에 대해 교사와 학생들이 반응하는 결과로써 극지 소양의 현황을 진단하고, 학교 교육과정에 극지 소양 을 도입할 근거를 찾는 데 있었다.

    이에 본 연구는 학교급에 따라 학생들이 지닌 극지 변화와 기후 변화에 대한 지식의 이해 수준을 파악해 서 학교 교육과정에 극지 소양 교육의 도입 필요성과 구체적 방안을 제안하기 위해 선행 연구(Choi et al., 2022;Chung et al., 2021c)의 연구 대상을 고등학생 으로 확장했다. 고등학생을 대상으로 극지 소양 지식 을 측정하고, 학생 면담을 통해 극지와 기후 변화에 대한 이해 수준을 심층적으로 조사함으로써 현행 과 학 교육과정에서 극지 소양 관련 내용의 공백을 찾고, 이를 교육과정에 포함할 방안이 있는지 탐색한다. 연 구 문제는 첫째, 극지 소양 검사 결과 나타난 고등학 생들의 극지에 대한 지식 현황 파악, 둘째, 면담을 통 해 파악된 고등학생들의 극지 소양 지식의 특성 파악 등이다. 또한, 이러한 연구 문제를 바탕으로 과학 교 육과정에 극지 소양을 반영할 필요성을 논의했다.

    연구 방법

    연구 대상

    이 연구는 고등학생들이 지닌 극지에 대한 지식 현황을 극지 소양 검사의 지식 문항을 통해 파악하 고, 학생 면담을 통해 검사 결과를 해석하면서, 이들 이 지닌 극지 관련 지식의 특성을 분석했다. 연구에 참여한 대상은 고등학교 2학년 학생 329명으로 이들 은 대도시 1개교, 중소 도시 1개교 등 총 2개 고등학 교에서 참여했다. 2021년 4월 21일부터 4월 29일까 지 연구자 2인이 직접 학생들에게 연구의 필요성과 의미를 설명하고, 자료 제공 동의서를 사전에 배부한 후, 법정 대리인의 동의를 얻은 363명에게 검사지를 회수했다. 실제 검사는 담당 과학 교사가 임장하여 30분 동안 실시했고, 모든 검사는 5월 30일에 종료되 었다. 미응답 문항이 많거나, 모든 문항에 획일적 반 응으로 의미 있는 분석이 불가능한 경우를 제외한 후, 최종 분석에 사용한 자료는 329건이다. Table 1 은 검사에 참여한 학생 현황이다.

    극지 소양 검사 결과를 분석한 후, 결과 해석 및 특성 파악을 위해 학생 면담을 실시했다. 극지 소양 에 대한 인지적·정의적 점수를 4분위로 나누어 인지 적 점수가 높거나 낮은 학생, 정의적 점수가 높거나 낮은 학생이 고르게 포함된 표본을 선정했다. 극지 소양 지식의 수준뿐 아니라 정의적 특성의 수준에 따라 다양한 이해 특성을 분석하고자, 인지적 수준과 정의적 수준이 일치하거나, 불일치한 경우를 포함했 다. 인지적, 정의적 수준이 모두 높거나 낮은 경우와 달리, 두 영역의 성취가 불일치한 경우는 극지 소양 지식의 형성 과정에서 겪는 어려움을 구체적으로 드 러낼 수 있다(Chung and Shin, 2018). 그러나 모든 유형의 학생들이 실제 면담에 동의하지는 않아, 연구 참여에 동의한 13명의 학생만을 대상으로 2021년 9 월 1일부터 12월 21일까지 면담을 실시했다. Table 2 는 면담에 참여한 학생에 대한 인적 사항과 극지 소 양 지식 점수와 태도 점수다. 13명에 대한 면담 시간 은 총 368분으로 1명 평균 28분이 소요되었고, 2명 의 연구자가 각각 6명, 7명으로 나누어 방과 후, 대 면 및 화상 면담을 진행했다. 이때 면담 학생의 심리 적 안정성을 고려해 1회당 면담 인원은 1인, 2인, 3 인 등으로 나누어 실시했고, 면담 내용을 녹음하고 전사하는 것에 대해 사전에 학생과 보호자의 동의를 얻어 연구를 진행했다.

    검사 문항 개발 및 검사 실시와 결과 분석

    학생들의 극지 소양 지식 수준을 파악하기 위한 검사지를 Table 3, 4에 정리했다. 극지 연구자와 교 육자들의 단체인 Polar-ICE가 제공하는 7가지 극지 소양 원리로부터 25문항의 진위형 문항을 구성했다. 문항 개발에는 2021년 1월부터 2월 16일까지 고등학 교 과학 교사 2인과 문항 개발 전문가를 포함한 과 학 교육 전문가 4인의 협의로 1차 제작한 31문항을 교사 5인의 의견을 반영해서 수정했다. 문항 제작의 주요 목적이 극지와 기후 변화에 대한 학생의 이해 특성을 파악하는 데 있기에 극지 소양 관련 내용 타 당도를 검토했다. 지구과학교육을 전공한 과학 교육 전문가 3인이 3점 척도로 검토하면서 한 문항당 3점 만점 중 3인의 평균이 2.3점 이하인 문항은 제거 혹 은 수정했다. 평가자 3인의 신뢰도인 플레이스 카파 계수(Fleiss’ kappa)는 .638 (p< .001)로 상당히 일치 (substantial agreement)했다(Laerd Statistics, 2019;Landis and Koch, 1977).

    내용 타당도 검토 결과, ‘남극에는 곰, 순록, 여우, 펭귄, 고래, 물개 등 다양한 동물들이 산다.’라는 내 용의 1문항을 제거했다. 남극과 북극의 자연·지리적 특성에 기인해서 남극이 북극에 비해 생물 다양성이 낮음을 판단하는 취지의 내용인데, 남극과 북극에 사 는 생물을 옳게 분류할 수 있는지를 묻는 문항으로 오해될 수 있기 때문이다. 이 문항은 평가자 3인 중 2인이 타당하지 않다는 의견을 제시했다. 이후 30문 항에 대해 2021년 3월 15일까지 고등학생 46명을 대 상으로 예비 검사를 실시했고, 문항 수에 대한 검사 의 피로도, 가독성 등을 고려해 최종 25문항을 확정 했다. 제거한 문항 중에는 ‘북극은 육지 위에 있다’, ‘남극은 육지 위에 있다’의 두 문항을 ‘북극은 바다 위에, 남극은 육지 위에 위치한다’의 한 문항으로 결 합하면서 삭제하거나, 예비 검사에 참여한 학생 전원 이 정답을 맞힌 문항 등이 있었다. 예컨대 ‘극지가 온난화되면 인간 생활과 생태계에 변화가 일어난다’, ‘극지가 따뜻해져 눈과 얼음이 녹으면, 극지는 더 따 뜻해진다’는 문항은 이견이 없이 옳은 명제로 판단할 가능성이 있기 때문이다. Table 3은 극지 소양 원리 별 문항을 정리한 것이고 Table 4는 각 문항이 참조 한 극지 소양의 하위 원리다.

    진위형 문항의 답안을 표기할 때 추측에 의한 오 차를 제거하기 위해 ‘옳다’와 ‘옳지 않다’의 답지 외 에 ‘모른다’를 추가해서 3개의 답지로 구성했다. 확 정된 극지 소양 지식 25문항은 2021년 3월 21일부터 5월 30일까지 보호자의 동의를 얻어 초, 중, 고등학 생 1,010명을 대상으로 본검사를 실시했으며, 본 연 구에서는 이중 고등학생 329명의 검사 결과를 분석 했다. 회수한 검사지의 내용 중 배경 변인과 정답률, 오답률 등 양적 자료는 SPSS Statistics 27 프로그램 을 활용하여 분석했다.

    면담 실시와 면담 결과 분석

    극지 소양 지식 검사 결과를 바탕으로 2개교에서 13명의 대상자를 선정했다. 면담은 2개교에서 실시되 었고, 동일한 질문을 기본으로 학생들의 답변에 따라 구체적 사항을 추가로 질문하는 방법으로 진행되었 다. Table 5는 연구자들이 사용한 질문 내용을 정리 한 것이다. 2개교에서 얻은 면담 전사본을 취합 후 합본하여 동일한 인물의 연속적 발언을 1개의 분석 단위로 집계하는 방법으로 모두 1,013개의 분석 단위 로 나누었다. 하나의 분석 단위는 질문에 대한 학생 의 답변이 교사의 추가 질문으로 중단되기 이전의 연속된 모든 진술을 의미한다. 하나의 분석 단위 안 에는 질문에 대한 학생의 답변 이외에도 그렇게 생 각한 이유와 맥락, 자신의 느낌과 의견이 추가되는 경우가 있어, 여러 문장이나 진술이 포함되기도 한 다. 이중 교사 진술 287개를 제외한 726개의 학생 진술 단위를 분석에 포함했다. 각 분석 단위는 엑셀 에 입력해 학생별, 질문 문항별, 검사지 관련 문항별, 발견 특성별로 정리했다.

    연구 결과

    학생들의 극지에 대한 지식 현황

    고등학생들이 극지에 대해 알고 있는 지식의 현황 을 극지 소양 검사 결과로부터 분석했다. 극지 소양 검사 중 지식 문항들은 극지 소양 원리(Polar Literacy, 2022)로부터 추출한 7가지 원리의 하위 진술을 진위 형으로 구성했다. Table 6은 각 원리에 따른 문항군 들의 평균 점수를 성별, 진로 희망 집단에 따라 나타 낸 것이다. 전체 학생들의 평균 점수는 13.09점으로 만점인 25점에 대해 52% 정도의 성취율을 보였고, 인문/사회/예체능 계열을 진로로 희망한 학생의 점수 (12.29)보다 과학/공학 계열 학생의 성취 점수(14.05) 가 유의미하게(p< .01) 높았다. 이는 극지 소양 지식 이 일부 과학적 사고를 요구하는 지식을 포함하고 있어 과학에 관심이 많은 학생들에게 유리한 측면이 있기 때문이다.

    7가지 극지 소양 원리별로는 극지와 인간(PLP-6)에 대한 문항군의 평균 정답률은 81%로 가장 높았고, 극지의 주요 특징인 얼음(PLP-2)의 정답률이 28%로 가장 낮았다. 세부 원리에서도 과학/공학 집단 학생 들의 점수가 통계적으로 의미있게 높게 나타났는데, 지구 날씨와 기후 조절자 극지(PLP-3), 기후 변화의 영향을 받는 극지(PLP-5), 극지와 인간(PLP-6), 과학 기술과 극지(PLP-7) 등의 원리다. 근소하게 과학/공 학 계열 학생들의 점수가 높지만 통계적 의미가 없 었던 극지의 지리적 특징과 독특성(PLP-1)과 극지의 주요 특징인 얼음(PLP-2)은 정답률이 각각 32%, 28%로 비교적 낮게 나타났다. 이는 두 원리가 진로 계열에 상관없이 모두 어렵게 느껴졌고, 과학에 대한 필요와 관심이 많더라도 이 분야에 대한 지식에는 다소 결핍이 있음을 의미한다. 반면 진로에 따른 집 단 차이가 없지만 정답률 67%로 비교적 높은 극지 의 생물(PLP-4)의 문항군은 극지 생물에 대해 질문 하고 있어, 두 집단 모두에게 관심이 많거나 친숙한 소재임을 짐작할 수 있다.

    Table 7은 극지 소양 검사의 지식 문항 25개에 대 한 정답과 오답 등의 응답 비율을 정리한 것이다. 정 답의 추측 요인을 감소시키기 위해 ‘모름’에 응답한 비율을 함께 나타냈다. 극지 소양 지식 문항의 정답 률은 5% (k14-북극의 해빙이 녹으면 해수면이 상승 한다)에서 91% (k13-전 세계적 기후 변화는 극지에 사는 사람들과 생물에게 영향을 미친다)의 범위로 나 타났고, 전체 문항의 정답률 평균은 52.3%다. 정답률 이 높아 비교적 쉽게 응답한 문항은 k13 (전 세계적 기후 변화는 극지에 사는 사람들과 생물에게 영향을 미친다, 91%), k20 (극지의 기후 변화는 전 세계 사 람들과 생물에게 영향을 미친다, 90%), k18 (남극의 빙하가 녹으면 해수면이 상승한다, 84%), k22 (극지 연구를 통해 과거 지구의 역사를 알 수 있다, 84%), k12 (극지의 겨울에 바다 위 얼음이 넓어지면 생물들 이 살 수 없다, 82%), k8 (극지가 따뜻해질 때, 극지 와 멀리 떨어진 우리나라의 기후는 영향을 받지 않 는다, 78%), k21 (극지에는 천연가스와 석유와 같은 화석 에너지 자원은 존재하지 않는다, 75%)이다. 정 답률이 낮아 어렵게 반응한 문항은 k14 (북극의 해 빙이 녹으면 해수면이 상승한다, 5%), k5 (바닷물이 얼어서 만들어진 해빙을 그대로 녹이면 다시 바닷물 이 된다, 19%), k2 (북극에서 여름에는 해가 지지 않 고, 겨울에는 해가 뜨지 않는다, 24%), k6 (세계에서 담수(민물)가 가장 많이 저장된 곳은 남극이다, 26%), k4 (빙하와 빙산은 바닷물이 얼어서 만들어졌다, 28%), k15 (극지가 온난화되면, 극지에 비나 눈이 많 이 온다, 28%) 등이다. 변별도의 분포는 0.03 (k14- 북극의 해빙이 녹으면 해수면이 상승한다)에서 0.50 (k24-극지 생물을 유전적으로 분석하면 새로운 약과 치료제를 개발할 수 있다)으로 나타나, 정답률이 가 장 낮아 모두에게 어려웠던 k14 (북극의 해빙이 녹 으면 해수면이 상승한다)와 정답률이 가장 높아 모두 에게 쉬웠던 k13 (전 세계적 기후 변화는 극지에 사 는 사람들과 생물에게 영향을 미친다)의 변별도가 낮 았다.

    몰라서 진위를 판단할 수 없다는 반응이 높았던 문항은 k6 (세계에서 담수(민물)가 가장 많이 저장된 곳은 남극이다, 65%), k2 (북극에서 여름에는 해가 지지 않고, 겨울에는 해가 뜨지 않는다, 53%)이고, 모른다는 응답 비율이 가장 낮았던 문항은 k14 (북 극의 해빙이 녹으면 해수면이 상승한다, 5%), k13 (전 세계적 기후 변화는 극지에 사는 사람들과 생물에게 영향을 미친다, 7%), k20 (극지의 기후 변화는 전 세 계 사람들과 생물에게 영향을 미친다, 9%), k12 (극 지의 겨울에 바다 위 얼음이 넓어지면 생물들이 살 수 없다, 10%)로 나타났다. 모른다는 응답이 많을 때 정답률이 낮거나 정답과 오답 비율이 비슷하게 나오 는 경우, 모른다는 응답이 적을 때 정답률이 높게 나 오는 경우는 대체로 예측 가능한 상황이다. 그러나 대부분 학생들이 모른다는 문항에서 정답률이 높은 경우는 해당 문항에 대한 지식의 특성이 표면적으로 는 낯설지만, 생소함의 장벽만 넘어서면 사고 과정이 단순하거나 해결이 용이한 종류일 것이다. k1 (북극 은 바다 위에, 남극은 육지 위에 위치한다), k6 (세계 에서 담수(민물)가 가장 많이 저장된 곳은 남극이다), k16 (남극에 비나 눈이 많아지면 펭귄의 수는 증가한 다), k23 (남극은 우주에서 들어오는 빛과 물질을 연 구하기에 좋은 장소다), k24 (극지 생물을 유전적으 로 분석하면 새로운 약과 치료제를 개발할 수 있다) 는 모른다는 응답이 높지만, 정답률이 오답률보다 높 아 이러한 특성을 나타내는 문항들이다. k16 (남극에 비나 눈이 많아지면 펭귄의 수는 증가한다)을 제외하 고 북극과 남극에 대한 구체적 지식이므로 알거나 들어본 적이 있으면 맞힐 가능성이 높다. 한편, 모른 다고 응답하는 학생이 극히 드문 문항에서 정답률과 오답률이 팽팽하거나, 정답률이 낮은 문항에 주목할 필요가 있다. 모두가 잘 알고 있다고 생각하지만, 잘 못된 개념이 단단히 결합되어 있을 수 있기 때문이 다. k3 (대체로 북극은 남극보다 더 춥다), k4 (빙하 와 빙산은 바닷물이 얼어서 만들어졌다), k5 (바닷물 이 얼어서 만들어진 해빙을 그대로 녹이면 다시 바 닷물이 된다), k14 (북극의 해빙이 녹으면 해수면이 상승한다)는 이러한 조건에 부합한 문항으로 극단적 인 예가 바로 k14다. ‘북극의 해빙이 녹으면 해수면 이 상승한다’는 진술은 95%의 학생들이 확실히 알고 있다고 여겼지만, 90%의 학생들이 오답을 했다. 따 라서 이러한 결과가 나타난 문항을 이루는 지식에 대한 학생들의 이해 특성을 분석하고 학습에 반영할 필요가 있다. 해당 문항 관련 이해 특성을 학생 면담 에 포함했다.

    학생들이 어렵거나 잘 모르겠다는 반응을 한 문항 들은 PLP-1 (극지의 지리적 특징과 독특성)에서 1문 항, PLP-2 (극지의 주요 특징인 얼음)에서 3문항, PLP-5 (기후 변화의 영향을 받는 극지)에서 2문항으 로 나타났다. 앞서 계열별 집단 차이가 나타나지 않 았으면서도 정답률이 낮았던 극지의 지리적 특성 (PLP-1)과 얼음 관련 지식(PLP-2)과 함께 기후 변화 의 영향을 받아 극지에서 나타나는 현상(PLP-5)과 관련되며, 모른다는 응답이 적음에도 정답률은 낮았 던 5문항 중 4문항이 이에 해당한다. Table 8은 해당 문항들의 특성을 학생 면담을 통해 밝혀진 내용과 함께 정리한 것이다. 정답률이 낮았던 문항들의 특징 은 학교 과학과 교육과정에서 잘 다루지 않아서 개 념의 결손이 있는 경우로 k2(북극에서 여름에는 해가 지지 않고, 겨울에는 해가 뜨지 않는다), k5(바닷물이 얼어서 만들어진 해빙을 그대로 녹이면 다시 바닷물 이 된다), k14(북극의 해빙이 녹으면 해수면이 상승 한다), 일상에서 형성된 강력한 심상이나 경험과 결 합한 경우로 k3(대체로 북극은 남극보다 더 춥다), k4(빙하와 빙산은 바닷물이 얼어서 만들어졌다), k15( 극지가 온난화되면, 극지에 비나 눈이 많이 온다)가 이에 해당한다. 그 밖에 k6(세계에서 담수(민물)가 가 장 많이 저장된 곳은 남극이다)과 같이 단순 지식처 럼 보이지만, 극지에 대한 다양한 지식을 종합해야 하는 경우로 분석되었다.

    극지 소양 검사 결과를 통해 고등학생들이 지닌 극지에 대한 지식 현황을 분석한 결과, 극지 소양의 7가지 원리 중 극지의 지리적 특징과 빙권의 주요 특 성에 대한 개념의 결손으로 결과적으로 극지의 변화 와 전 지구적 기후 변화의 기작을 정확히 적용하지 못하고 있음이 드러났다. 극지 소양 교육을 확산하고 학교 교육과정에 반영하기 위해서는 극지 소양 원리 를 중심으로 교육과정에 결여된 내용을 추가하거나 재구성하는 방안이 검토되어야 하며, 이에 대한 학생 의 이해 특성을 우선 살펴보아야 할 것이다.

    면담을 통해 파악된 학생들의 극지 소양 지식 특성

    극지의 지리적 특성에 대한 지식 부족

    극지 소양 검사를 통해 양적으로 측정된 극지 지 식 현황과 함께 학생들의 면담 자료를 함께 분석했 다. 검사를 통해 드러난 학생들의 극지 지식 현황에 서 가장 특징적인 것은 빙권에 대한 개념 결여다. 극 지 소양의 첫 번째 원리였던 문항들에 대해 정답률 32%를 나타낸 만큼, 대체로 북극과 남극의 지리, 기 후 등 기본적 특성에 대해 확실한 지식을 지니고 있 지 않았다. 특히 북극해와 남극 대륙은 초등학교에서 배우는 지리 지식이지만, 이에 대한 학생들의 지식은 견고하지 않았다. 북극이 대륙이라고 알고 있는 학생 2는 북반구에 대륙이 많은 사실로부터 북극을 대륙이 라고 생각했다. 북극이 남극보다 대체로 기온이 높다 고 생각하는 이유에 대해서도 대륙에 살고 있는 인 간과 육상 생물이 내뿜는 온실 기체 때문이라 생각 했다. 학생3은 남극이 대륙이라는 사실은 알고 있지 만, 그래서 비열이 바다보다 작아 겨울에 더 혹독하 게 춥다고 이야기했다. 결과적 현상은 맞지만, 이들 이 사고한 과정과 이유는 정확하지 않다. 그들이 알 고 있는 과학적 사항들과 잘못 연결했지만, 자신의 사고 안에서 그럴듯하게 들어맞았고 나름의 지식 체 계로 굳어졌다.

    음, 북극이 대륙이고 남극이 빙하로 이루어진 것으로 알고 있 어요. 북극은 흙으로 덮여있고, 남극은 빙하로, 그런데 북극은 북쪽에 대륙이 많아서, 대륙에 사는 인간 활동의 영향을 받아 서 덥고, 남극은 인간이 별로 없어서 춥고. (학생2)

    남극이 더 (춥죠), 남극은 대륙이니까 물보다는 더 빨리 식고 빨리 데워지는 그래서 겨울에는 더 추워지는, 그러지 않을까. (학생3)

    빙권에 대한 개념의 결손

    Table 9는 해빙의 사진과 바다 위에 떠 있는 빙하 (빙산)의 사진을 보여준 후 얼음의 명칭과 형성 원리 를 질문한 결과다. 앞서 두 번째 극지 소양인 극지의 얼음에 대한 지식 문항들에 대해 정답률 28%로 조 사되었다. 학교 교육과정에 명시적으로 언급된 빙권 의 명칭은 단 하나, 눈이 쌓여서 만들어진 육지 기원 의 빙하뿐이며 해수 기원의 해빙(海氷)이라는 명칭은 학교에서 학습한 경험으로는 전무했다. 학생들은 빙 하/빙산에 대해서 대체로 ‘빙하’라고 응답했으나, 해 빙에 대해서는 빙하, 빙판, 녹은 빙하 등으로 답했다. 이때 해빙의 모습이 평평하고 빙하(빙산)의 모습이 높이 솟아있는 모습에 착안해서 해빙을 ‘빙하’나 ‘빙 판’으로, 빙하를 ‘빙산’으로 표현하는 학생이 다수 있 었다. 학습되지 않은 ‘해빙’과 같은 개념을 불러오는 전략은 관찰한 사실과 추론한 내용을 익히 알고 있 는 언어와 연결하는 것이며, 학생1은 빙하의 ‘하’를 아래(下) 혹은 평평함과 연결했고, 학생10은 판 모양 을 연상해 일상에서 쓰는 빙판이라는 용어를 가져 왔다.

    빙하는 ‘하’니까 아래 있는 그래서 물이나 그런 얼음이 많이 딱딱하게 뭉쳐서 평평할 것 같고, 빙산은 눈이 위에서 내려서 높게 산처럼 쌓이는. (학생1)

    얘를 뭔가 빙하로 하기에는 좀 그렇지 않아요? 너무 얇은 판 때기 잖아요. 그러니까 빙판. (학생10)

    교육과정에 없는 해빙이라는 새 개념을 도입하지 않고는 북극해를 덮고 있는 해빙의 면적 변화와 알 베도의 관계, 빙하의 융해와 해수면 상승 기작을 정 확히 파악하기에 한계가 있다. 북극해를 덮고 있는 얼음이 해빙이든 빙하든 명칭을 구분하는 것이 중요 할 것이 없다 하더라도, 이를 구분하지 않고서는 형 성 원리를 알 수 없기 때문이다. 학생들은 학교에서 배운 적이 있는 빙하/빙산의 형성 원리는 과학적 개 념으로 잘 말하지만, 해빙의 형성 과정에 대해서는 다양한 추측들을 제안했고 바닷물이 언 것이 아니라 빙하로부터 유래된 일부로 인식한 학생들이 많았다. 평평한 조각처럼 보이는 해빙은 빙하에서 떨어져 나 온 조각이라는 학생6의 추론을 따르자면, 해빙의 기 원도 빙하와 동일한 육상 기원의 강수로 생각하게 되는 것이다.

    이제 2번이 빙산이잖아요. 얘가 여름이 되면, 북극 사진 같은 데, 얘가 녹아서 결국 얼음 조각이 떨어지는 거잖아요. 그럼 이 얼음 조각이 또 녹아서 분해돼 가지고 결국에는 이제 빙하 이 모양처럼 조각조각 흩어지고 그래서 이렇게 (해빙이)된 게 아닐까. (학생6)

    그러나 학생들이 말한 이런 내용들은 앞서 극지 소양 검사 문항의 k4(빙하와 빙산은 바닷물이 얼어서 만들어졌다)와 k5(바닷물이 얼어서 만들어진 해빙을 그대로 녹이면 다시 바닷물이 된다)의 응답 결과와는 대조를 이룬다. 상당수 학생들(45%)은 빙하를 해수 기원으로 생각했고, ‘바닷물이 얼어서 만들어졌다’는 기원을 밝히면서 새롭게 해빙이라는 개념이 등장했는 데, 해빙을 녹이면 다시 바닷물이 된다는 응답이 절 반 이상(53%)으로 나타났다. 많은 학생들은 빙하, 빙 산, 해빙이라는 용어를 차별적으로 인식하기보다는 바다 위에 떠있는 얼음이라는 시각적 이미지와 함께 잘 모르는 용어와 결합한 언어, 예컨대 ‘바닷물이 얼 어서 만들어진(언어 정보)+해빙(용어)’과 같이 언어적 인 일차 정보로부터 즉각적으로 판단했다. 이는 이전 의 학습에서 배운 바 없는 개념에 대해 학생들이 개 념 결손을 메우는 방법이었다. 빙권의 사진을 보며 빙하와 해빙의 형성 원리를 추론했던 면담의 경우에 도, 언어적 정보만으로 빠르게 판단했던 검사의 경우 에도, 결국은 모르는 개념을 바탕에 깔고, 모호한 지 식 체계를 쌓으며 다음 단계의 사고로 진행한다.

    여름이 되거나 지구 온난화로 기온이 높아지면 해 빙이든 빙하/빙산이든 바다를 덮거나 그 위에 떠있는 얼음이 녹는다. 학생들은 얼음이 녹는 현상에 대해 자연스럽게 해수면 상승, 해수의 염분 및 밀도 변화 와 그로 인한 해양 순환의 변화를 떠올린다. 북극해 의 해빙이 녹아서 해수면이 상승한다는 k14에는 90%의 학생들이 그렇다고 응답했다. 실제로 바다 위 의 해빙이나 빙산보다는 육지 위 빙하가 녹을 때 해 수면 상승 효과가 크기 때문에, 이는 오답임에도 불 구하고 무려 90%의 학생들에게 그럴듯한, 매력도가 높은 오답이다. k14에 정답을 한 학생8의 응답은 거 의 과학적 개념에 가깝지만, 해빙을 ‘빙하’로 오해하 고 있는 학생2는 해빙과 빙산을 구분해서 상승 정도 를 달리 생각한다. 실제 바닷속에 잠겨 있는 빙산도 해빙과 마찬가지로 해수면 상승에 큰 영향은 없지만, 얼음의 종류에 따라 상승 정도가 다를 수 있다는 생 각에 이르게 된 것이다. 한편 학생8의 말을 듣고, 학 생7은 해수면이 상승해서 저지대가 침수된다는 이야 기가 교과서에 있는데 정확하지 않을 리가 없다고 반문했다.

    얘가 녹아있든 얼어있든 어차피 바닷물에 있는 거니까 부피 차이가 그렇게 나지는 않지 않을까요? 물이 이렇게 있는데 얼 음이 있으면 물이 높아지는 거잖아요. 물이 녹아 가지고 물이 높아지는 거랑 똑같잖아요. 그래서 거의 비슷할 거 같아요. ( 학생8)

    빙하(해빙)가 녹으면 해수면이 오르지는 않고 그대로고, 빙산이 녹으면 해수가 올라갈 거 같아요. 빙산이 해수보다 떠 있잖아 요. 그래서 해수의 부피를 포함하지 않고 있으니까 또 다른 물이 생기는 거랑 똑같은 현상이 일어나는 거니까, 빙하(해빙) 는 모양이 평평하니까 해수의 부피에 포함된, 얇아서. (학생2)

    해수면 상승도 있고 바닷물에 얼음이 녹아드니까 밀도가 낮아 지는 거잖아요. 그래서 해수 순환 같은 것도 잘 안일어나고. 저는 중학교 때도 과학 시간뿐 아니라 사회 시간에도 저지대 침수 같은 그런 얘기도 교과서에 있는 데 그게 틀린 말일까요 ? (학생7)

    바다 위 얼음인 해빙이 녹으면 해수면이 상승하는 지의 판단은 우선 ‘해빙’의 개념과 기원이 전제되어 야 할 문제다. 이에 대비되는 개념인 빙하와 빙하의 기원 그리고 이 빙하가 육지 위에 있을 때나 바다 위에 있을 때의 상태와 영향은 자연스럽게 후속되는 내용일 것이지만 명시적으로 해수 위의 빙하와 대륙 빙하를 구분하는 내용을 교육과정에서 다루지 않는다. 다만, 바다 위든 육지든 ‘빙하가 녹으면 해수면이 상 승한다’는 메시지는 학교 수업과 매체로부터 끊임없 이 제기된다. 교과서에서 배운 내용은 그 자체로 권 위가 있고(학생7), 인터넷 동영상도 여러 경로를 통 해 반복되면서 근거나 자료가 축적되면서(학생4), 권 위 있는 연구 결과로 믿게 된다. 학생12의 이야기처 럼 극지를 직접 체험할 수 없다는 한계점도 매체 의 존성을 높인다.

    왜냐면 직접 학교에서 수업을 받거나 이런 게 없어서 그냥 그 런 인터넷 매체 나오는 정보를 그냥 그대로 흡수하는 것 같아 요. 거기 가서 직접 느껴볼 수도 없고, 그냥 저희가 접할 수 있는 거는 그러한 매체를 통해서 밖에 없는데. (학생4)

    저는 좀 많이 보고 이거 좀 많이 나왔다 싶으면 믿는 편이에 요. 이 동영상을 다른 곳에서도 여러 번 봤다, 이런 현상이 다 른 동영상에서도 많이 나왔다 약간 이러면 믿는 편. (학생12)

    이때, 극지방에서 해빙이든 육지 기원의 빙하든 기 원을 구분하지 않고 얼음 혹은 빙하가 녹으면 해수 면이 상승한다고 당연하게 가르치는 것이 합당한 것 인지, 기후 변화의 기작을 이로써 잘 설명할 수 있는 지에 대한 논란은 여전히 남는다. 극지 소양 원리 (Polar Literacy, 2022)는 빙하, 빙상, 빙붕, 빙산, 해빙 과 같은 빙권의 요소를 PLP-2에서 자세히 정의하고, PLP-3에서는 빙권의 변화에 의한 알베도와 양의 피 드백으로 북극의 빠른 온난화를 설명하며, PLP-5에 서 해수면 상승의 원인을 육지 빙상의 손실과 열팽 창으로 설명한다. 빙하가 녹아서 해수면이 상승하고 생물들의 서식지가 줄어들고, 저지대가 침수된다는 식의 한 방향 시나리오를 획일적인 공식처럼 되뇌는 학생들의 진술과 비교해 극지 소양 원리는 기후 변 화가 일어나고, 영향을 주는 기작을 여러 측면에서 과학적이고 구체적으로 전개하며, 기후 변화의 원인 과 영향에 대한 풍부하고 복합적인 설명을 제공한다. 면담에 참여한 학생 중 어느 누구도 열팽창에 의한 해수면 상승을 언급한 이가 없었고, 육지 기원 빙하 의 중요성을 구분하지 않았다. 해수면 상승의 주요 요인을 대륙 빙하 및 빙상과 함께 해수의 열팽창 (Ruddiman, 2014;IPCC, 2021)으로 보고 있는 과학 적 분석이 단편적으로 반영되었을 뿐이다. 기후 변화 가 주요한 쟁점이며 모든 인류가 해결해야 할 공동 의 과제로 대두되고 있는 시점에서, 이는 지구 기후 변화와 온난화의 작동 원리와 영향, 그리고 구체적 기작을 이해하는 데 있어 큰 공백이 될 것이다. 학교 교육과정에서 기후 변화의 원인과 영향을 보다 정확 하고 풍부하게 제공하기 위해서 극지 소양 원리를 도입하고 극지 교육의 중요성을 강조할 필요성이 제 기된다.

    논 의

    이상 극지 소양 검사의 양적 결과와 학생 면담으 로부터 얻은 질적 결과로부터, 학생들이 극지에 대해 다소 빈약한 지식을 지녔으며, 이와 관련해 기후 변 화에 대한 획일적 심상과 모호한 이해가 함께 나타 나고 있음을 보였다. 극지를 우리 삶과 동떨어진 미 지의 동토로 여기면서 관심은 비교적 낮았지만, 다수 매체들은 기후 변화를 호소하기 위한 대중적 소재로 사용했다. 충분한 과학적 설득 없이 학생들에게 단편 적으로 파고든 극지 영상은 기후 변화에 대한 부분 적이며 부정확한 이해에 일조했다. 본 연구는 학교 교육과정이 이러한 매체들을 보다 합리적으로 비판할 수 있는 과학적 관점을 충분히 제공해야 한다고 제 안하며, 연구 결과에 근거한 몇 가지 논의로 이러한 주장의 근거를 제시하고자 한다.

    첫째, 빙권에 대한 몇 가지 개념을 도입하면 극지 변화와 기후 변화 사이에 일어나는 기작을 풍부하게 설명할 수 있으며 다양한 현상에 연계할 수 있는 전 이 또한 용이할 것으로 생각한다. Table 10은 2015 개정 과학과 교육과정(MOE, 2015)에서 빙권을 다룬 영역, 핵심 개념과 일반화된 지식, 내용 요소 등을 정리한 것이다. 빙권에 대한 개념 및 내용은 초등학 교에서 물의 고체 상태의 특징으로부터 시작해 물이 순환하는 과정에서 빙하로 존재한다는 것, 중학교에 서는 빙하가 수권의 한 영역임을 지구계의 관점으로 소개한다. 이어서 수권의 담수가 얼음이나 눈의 형태 인 빙하에 가장 많이 존재함을 소개한다. 그러나 고 등학교 통합과학에서는 더욱 심화된 빙권에 대한 소 개로 진전되지 않으며 물의 순환 과정 중 한 형태로 존재한다는 내용(Shin et al., 2018)과 빙하가 녹으며 해수면이 상승한다는 수준의 언급만을 반복한다. “지 구과학Ⅰ” 과목에서도 빙권에 대한 내용은 고기후 연 구를 위한 빙하 코어 연구와 기후 변화의 지구 내적 요인으로서 빙하에 의한 지표 반사율 변화(Oh et al., 2018)를 소개한다. 이때도 빙권을 구체적으로 구분하 지 않고 ‘빙하’라는 용어만 사용한다.

    통합과학: 눈으로 내린 물은 지권에 쌓여 빙하가 되고 빙하는 움직이며 지표를 깎아낸다(Shin et al., 2018).

    지구과학 I: 빙하는 주로 극 지역의 대륙 위에서 만들어지므로 남극 대륙의 위치가 빙하 형성에 중요한 역할을 한다. 빙하가 형성되면 지표의 반사율이 증가하므로 지구가 흡수하는 태양 복사 에너지량은 감소하게 된다(Oh et al., 2018).

    2015년 개정 과학과 교육과정에서 ‘빙하’라는 용어 는 2회, ‘만년설’은 1회 사용되지만 ‘해빙’이라는 용 어는 사용되지 않고 있다. 우리나라 과학과 교육과정 에서 빙권을 구체적으로 다루지 않으므로, 빙권의 기 원을 규명하지 못하고, 담수의 분포와 기원이 다른 빙권의 융해가 기후 변화에 미치는 영향을 정확히 짚어내지 못하게 된다. 따라서 빙권을 이루는 요소 중 육지 기원의 빙하와 해수 기원의 해빙을 구분하 는 개념을 도입함으로써 극지 변화와 기후 변화를 연결하는 작동 원리를 풍부하게 설명할 수 있는 지 식 체계의 토대를 생성할 수 있을 것으로 기대한다.

    둘째, 극지 변화와 기후 변화를 연계하는 개념의 공백을 점검하고, 이를 대체한 대안적 개념 체계의 적절성을 검토해야 한다. 학생들에게 극지 개념과 관 련 현상 등은 대충 이해할 수밖에 없는 것들인 경우 가 종종 있다. 정확한 지식 형성이 안 된 개념이나 용어에 대해서 학생들은 언어적 지식을 동원해 추론 하기도 한다. 이 과정에서 전체 지식 체계가 부정확 해져 버리는 결과를 초래할 수 있다. Table 11은 극 지에 대한 근본적 인식, 북극과 남극을 어떻게 인식 하고 있는지를 정리한 것이다. 일부 학생들은 자전 축, 자기장, 북극성, 좌표계 등을 연계해서 극지를 정 의해 보려고 시도했는데, 비록 지리상 북극과 자북극 을 잘 구분하지는 못했지만, 적어도 이들은 과학적 정의를 이야기했다. 반면 다수 학생들은 북극과 남극 을 정의하기 위해 언어적 해석이나 비유적 표현을 사용했다. ‘극한 곳’이므로 극지라거나 ‘양 끝’이라는 언어적 해석과 함께 에어컨, 옆집, 아이스크림, 표본 등의 비유로 극지를 정의했다. 특히 ‘에어컨’이라는 표현이 자주 언급되었으며, 이는 타교과에서 들었던 극지 변화와 지구 온난화의 관계를 통해 형성되었다 고 했다. 극지 개념이 에어컨이라는 친숙한 비유물로 대체될 때, 극지를 더 잘 이해하고 나아가 극지에서 일어나는 현상을 적절히 설명하는 개념 체계를 형성 할 수 있을지(Noh & Kwon, 1999;Dagher, 1995), 아니면 비유물의 속성이 극지에 대한 사고를 제한하 거나 왜곡하고 있지는 않은지(Clarke, 2005;Rule & Furletti, 2004;Friedel et al., 1990) 등도 검토해야 한다. “극지의 온도가 올라가면 에어컨처럼 지구 전 체를 시원하게 유지시켜주던 역할을 못하게 되어 지 구 전체가 더워진다(학생11)”는 학생의 비유는 극지 의 변화가 전 지구에 영향을 미치며, 극순환을 통해 에너지가 이동하는 현상에 대한 이해는 가능하지만, 그 안에서 가동하는 구체적 과정과 단계에 대한 더 이상의 진전된 사고로 나아갈 필요를 느낄 수 없도 록 사고를 제한하기도 한다. 또한 지구의 기후 변화 가 극지에 미치는 반대 방향의 영향을 간과하게 되 고, 원인과 결과가 상호적인 기후 변화와 그 결과로 나타나는 현상을 단순화시킬 수 있다.

    이렇게 학생들이 극지에 대한 과학적 정의에 앞서 비유와 언어를 우선 사용하는 주요 이유는 학교 교 육과정에서 관련 개념 체계에 대한 설명이 부족하거 나 결손된 상태에서 검증되지 않은 일상적 매체의 설명 방식이 깊게 자리잡았기 때문이다. 잠재적 팬데 믹으로 가장 유력한 기후 변화가 전 인류의 공동 관 심사로 부각되는 현 상황에서 각종 매체가 쏟아내는 선정적 정보를 과학적으로 검증하고 비판할 수 있는 역량을 학교 교육이 제공해야 한다. 이를 위해 기후 변화에 대해 생성력과 교육적 전이가 풍부한 지식 체계가 필요하며, 극지 소양을 그 대안으로 검토해 볼 수 있음을 제안한다.

    결론 및 시사점

    본 연구는 기후 위기를 포함한 범지구적 환경 변 화에 대응하려는 세계적 연대에 동참하기 위해 과학 교육적 측면에서 효과적 개념 체계인 극지 소양의 도입을 제안한다. 이를 위해 현재 고등학생들이 지닌 극지 소양을 점검하고, 그를 근거로 지구 환경 변화 를 설명할 극지 소양을 과학 교육과정에 포함할 필 요성을 논의했다. 연구에 참여한 대상은 2개교의 고 등학교 2학년 학생 329명으로, 7가지 극지 소양 원 리에 대한 지식을 진위형으로 개발한 25문항의 검사 에 응했다. 조사 결과는 정답률과 모름에 응답한 비 율, 변별도 등으로 나타냈고, 성별, 희망 진로별 평균 과 함께 집단 차이를 분석했다. 검사의 양적 분석 결 과 극지 소양 지식이나 태도 점수가 높은 13명의 학 생을 면담하여 극지 지식에 대한 세부적 이해 수준 을 질적으로 파악했다. 이상으로부터 검사와 면담의 양적, 질적 자료를 분석한 결과 고등학생들의 극지 소양 지식의 이해 특성을 파악했고, 그를 근거로 극 지 소양 교육을 학교 교육과정에 반영해야 할 필요 성을 논의했다. 본 연구에서 도출한 결과를 요약하면 다음과 같다.

    첫째, 극지 소양 검사 결과 나타난 고등학생들의 극지에 대한 지식 현황은 평균 52% 정도의 성취율 을 보였으며, 과학/공학 계열 학생들이 인문/사회/예 체능 계열 학생보다 높은 점수를 나타냈다. 극지 소 양 원리의 세부 영역 일부에서 다소 미흡한 이해가 나타났는데, 극지의 지리적 특징에 대한 단순 지식부 터 과학적 현상까지 개념 체계를 견고하게 형성하지 못했고, 특히 빙권의 주요 특성에 대한 개념은 거의 공백에 가까웠다. 이러한 개념의 결손으로 극지 변화 와 전 지구적 기후 변화의 상호 작용과 작동 원리를 정확히 적용하지 못하는 결과를 초래했다.

    둘째, 면담을 통해 파악된 고등학생들의 극지 소양 지식의 특성은 빙권의 요소 중 육지 기원의 빙하와 해수 기원의 해빙을 구분하지 못해서 후속하는 기후 변화의 구체적 기작에 대한 개념 체계와 원활히 연 계하지 못했다. 해빙 개념의 결손을 설명하려는 학생 들의 주요 전략으로 언어적 정보와 시각적 관찰을 종합하려 했으나, 학생들의 제한된 경험과 사고 체계 안에서 효과적으로 작동하지 못하고 모호한 이해를 형성했다. 또한, 불완전한 개념 체계에 기반한 정보 를 기후 변화와 연결함으로써 획일적 기후 변화의 시나리오를 생성했다.

    학생들의 극지 소양 검사와 면담 결과를 바탕으로 과학 교육과정에 극지 소양 원리를 반영해야 하는 필요성을 논의했다. 우선 과학과 교육과정에 빙권의 요소를 보완하는 개념을 도입하고, 극지와 기후 변화 에 대한 단편적 정보를 비판할 수 있는 기준을 학교 교육과정이 제공해야 한다. 아울러 학생들의 개념 공 백에 스며든 대안 개념 체계를 점검해야 한다. 이 두 가지 시사점을 모두 충족할 수 있는 방안이 바로 극 지 소양 교육이 될 수 있다. 이상 본 연구 결과를 토 대로 도출한 시사점은 다음과 같다.

    첫째, 기후 위기와 지구 환경 변화를 빅 아이디어 로 설정한 교육과정을 마련할 필요가 있다. 최신 연 구 결과를 반영한 기후 변화의 작용 기작이 추가되 어야 하고, 다양한 측면의 원인과 결과를 묶어낼 수 있는 완전한 개념 체계를 포함해야 한다. 극지 소양 교육과 같이 전이성이 풍부한 개념을 적극 발굴해야 한다.

    둘째, 지구 환경 변화를 중심으로 한 교육과정의 재 정비에는 과학과 교육과정뿐 아니라 과학 관련성이 높은 내용을 다루는 타교과, 예를 들어 사회과나 실용 교과의 교육과정 등도 함께 검토하고 정비해야 한다. 과학과에서 제공하는 개념 체계와 충돌하거나 부합하 지 않는 내용이 있는지, 과학적 개념을 설명하는 방법 에 오류가 없는지 적극적인 교차 검토가 필요하다. 학 교 교육과정에서 다루는 동일한 개념을 설명하는 체 계에 대해서는 관련 교과 간 일관성이 필요하다.

    셋째, 수많은 매체로부터 쏟아지는 정보의 과학성 을 판단하는 과학적 기준을 제공해야 한다. 잠재적 팬데믹으로서 기후 위기는 전 세계인의 관심과 이목 을 집중시킨다. 특히 다방면의 이익과 연결되어있는 매체들은 어느 정도 선정성과 선동성을 갖추고, 학생 들의 마음과 사고를 공략하며, 이렇게 잠식된 사고 체계는 쉽게 교정되지 않는다. 이는 기후 변화에 국 한된 문제는 아닐 것이며, 교육계는 새로운 목표와 과제-급변하는 현대사회의 쟁점을 비판적으로 검토하 고 의사 결정할 수 있는 역량을 함양해야 하는 과제 를 부여받았다. 기후 위기와 극지 문제는 이러한 역 량이 결집 되어야 하는 결정체다. 이를 위해 근본적 으로는 기후 변화를 포함한 지구 환경 변화에 대한 지식 체계의 형성이 우선되어야 하며 이런 탄탄한 과학적 개념 체계를 구축하는 것은 과학 교육자와 교육과정의 몫이다. 부차적으로 기후 변화 등의 특정 내용에서 과학성이 결여된 정보를 판단하는 기준을 표준화하거나 신뢰할 수 없는 정보의 특성들을 정리 한 안내서 등을 마련할 필요가 있다.

    넷째, 최근 쟁점으로 대두된 지구 환경 변화의 원 리를 효과적으로 아우를 수 있도록 새로운 패러다임 으로 전환해야 할 시기이며 새 패러다임의 대안으로 서 극지 소양 원리를 제안한다. 극지 소양 원리는 물 리, 화학, 생물, 지구과학과 같이 과학 영역을 분절적 으로 다루지 않으며, 이들을 통합하고 인문, 사회 영 역과 융합해서 극지 변화와 기후 변화를 조망하는 종합적 관점을 제공한다. 또한, 최신의 연구 결과를 기반으로 현상의 면모를 일방향으로 단정하지 않고, 다양한 측면의 원인과 결과를 복합적으로 바라보도록 이끌어 준다는 점에서 융합적 사고를 촉진한다.

    마지막으로 교육과정과 학습 경험으로부터 얻지 못 했던 개념이나 정보를 인식하는 학생들의 사고 전략 에 주목해야 한다. 과학 교육과정이 사실상 모든 개 념을 명시적으로 다룰 수 없는 현실을 인정할 때, 이 들이 사용하는 전략, 예컨대 본 연구에서 드러난 언 어, 심상, 비유의 전략들을 최대한 적절하게 사용해 서 과학적 개념과 바르게 대응시킬 수 있는 방안에 관심을 가져야 한다. 합당하게 사용된 언어, 심상, 비 유 등의 방법은 앞으로 쏟아질 수많은 새로운 과학 개념을 빠르게 파악할 수 있는 생성력 높은 인지 전 략일 수도 있다.

    감사의 글

    본 연구는 2021년도 한국해양과학기술원 부설 극 지연구소의 PAP 사업 지원을 받아 수행된 연구임.

    Figure

    Table

    Demography of students

    Background of interviewee

    Composition of items

    Polar Literacy Principles and polar literacy knowledge items

    Interview items

    Average of item groups by polar literacy principles

    Test results for polar literacy knowledge

    Examples of items with specific responses

    Response examples of sea ice and iceberg

    Contents related to the cryosphere in the 2015 Science Curriculum

    Students’ defining of polar, arctic and antarctic regions

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