High School Students' Mental Model about the Global Environment

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(1)Journal of Korean Society of Earth Science Education 8(1); 25~34; April 2015. pISSN: 2005-5668 eISSN: 2289-0386 http://dx.doi.org/10.15523/JKSESE.2015.8.1.25. ORIGINAL ARTICLE. 지구 환경에 대한 고등학생들의 정신모형 김윤지 (금정고등학교). High School Students′ Mental Model about the Global Environment Kim Yun-Ji (Keumjeong High School). ABSTRACT The objective of this study is to clarify how high school students recognize the mental model of the global environment and how they conceptualize the environment. Using the drawing and interview, 25 high school students participated in the survey and were asked to visualize the environmental elements of the global environment and describe the environment they portrayed. The dominant mental model in the present was Mental Model 3: the environment as a place impacted or modified by human activity. Yet, the partial mental model in the future was Mental Model 2: the environment as a place that supports human life. The implications to environmental science education are explored.. Key words : Environment, Environmental element, Mental model, Drawing, Interview. Ⅰ. 서 론 오늘날 전 지구적 차원에서 중요한 이슈로 다루어 지는 지구온난화와 오존층 파괴 등의 환경 문제에 대한 관심은 학교 및 사회에서 환경 교육의 필요성 을 인지하게 하였고 나아가 환경 교육에 대한 현실 적 요구로 이어지게 되었다. 우리나라에서는 1970년 대부터 환경 교육에 대한 논의가 이루어지기 시작하 여 학교 교육과정에 환경 교과가 포함되면서 관심이 고조되는듯하였으나, Kim 과 Cheong(2007)이 실제 우 리나라 학교 환경 교육의 적용과 운영에 있어 많은 한계점이 드러난다고 밝힌 바와 같이 중학교 과정의 선택 교과로 편재되어 한문과 중국어 등의 외국어. 교육에 밀리면서 환경 교과를 교육과정에 채택하는 학교의 비율이 낮아서 실제로 학습자가 환경 교과를 학습할 수 있는 기회는 매우 적은 실정이다. 또한 C heong(2003)은 대학 진학에 유리한 선택 교과를 채 택하는 학교 풍조와 환경을 전공한 교사 부족 등의 문제로 인하여 학교 현장에서 환경 교육이 제한될 수밖에 없으므로 환경 교과를 통한 교육뿐만 아니라 과학 교과에 포함되어 있는 환경 관련 내용의 교육 이 중요할 것이라고 밝힌 바 있다. 환경 문제에 대한 사회적인 우려는 온실 효과와 산성비 등의 환경 현상 및 환경 이슈에 대한 개념을 분석하는 한편, 환경 그 자체를 어떻게 인식하고 개 념화 하는가에 관심을 갖는 연구자가 많아지면서 연 구 사례들이 보고되고 있다. Loughland et al.(2002). Received 4 March, 2015; Revised 10 April, 2015; Revised 22 April, 201. ⓒ The Korean Society of Earth Sciences Education . All rights reserved.. 5; Accepted 27 April, 2015. This is an Open-Access article distributed under the terms of the Creative. *Corresponding author : Kim Yun-Ji, Keumjeong High School, Myeong. Commons Attribution Non-Commercial License (http://creativecommons.org/. jang-ro 63beon-gil 60-14, Dongnae-gu, Busan, 607-809, Korea. licenses/by-nc/3.0) which permits unrestricted non-commercial use, distribut. Phone: +82-10-9044-5595. ion, and reproduction in any medium, provided the original work is prope. E-mail: [email protected]. rly cited..

(2) 26. 김 윤 지. 는 오스트레일리아의 초등학생과 중학생이 장소로서 의 환경 ․ 생물을 포함하는 장소로서의 환경 ․ 생 물과 인간을 포함하는 장소로서의 환경 ․ 인간을 위한 특별한 공간인 환경 ․ 환경의 일부분으로서 인간이 책임지는 공간인 환경 ․ 서로 상호작용하며 지지하는 관계인 인간과 환경이라는 6가지 관점으로 환경을 개념화한다고 밝혔다. Shepardson et al.(2007) 은 미국의 초등학교 고학년과 중학생 및 고등학생들 이 동물과 식물이 살고 있는 자연적 공간으로서의 환경 ․ 생명체를 부양하는 공간으로서의 환경 ․ 인간의 활동에 의해 변형되고 영향을 받는 공간으로 서의 환경 ․ 동물과 식물 및 인간이 함께 생활하는 공간으로서의 환경이라는 4가지 유형의 환경에 대한 정신모형을 갖고 있는 것으로 보고하였다. 국내에서 는 예비 지구과학 교사들이 환경을 동물과 식물이 살아가는 자연 공간 ․ 동물과 식물 및 인간이 공존 하는 자연 공간 ․ 인간의 생활을 지원해주는 공간 ․ 인간만 생활하는 공간 ․ 인위적인 도시 공간 ․ 인간에 의해 오염된 공간의 6가지 유형으로 인식한 다고 밝힌 연구 사례가 있다(Kim 과 Jeong, 2007). 우 리나라의 초등학생들은 자연 환경-식물, 동물, 무생물 요소 ․ 인공 환경-수정된 환경, 오염된 환경 ․ 인 간 공존 환경-생물 공존 환경, 인간 주체 환경 ․ 추 상적 환경의 4가지 유형으로 환경을 인식하고 있으 며(Wee et al., 2008), 우리나라의 중학생들은 순수 자연 공간-비생물, 식물, 동물 요소 ․ 인간 공존 공 간 ․ 인간 지원 공간 ․ 인간 영향 공간-오염된 환 경, 보호할 환경, 인위적 환경의 4가지 유형으로 환 경을 인식하고 있음이 밝혔다(Jeong et al., 2009). 우리나라의 고등학생들이 환경의 변화를 어떻게 인식하는지 연구했던 Kim(2014)은 자연적 환경과 인 공적 환경 그리고 쾌적한 환경과 오염된 환경의 양 극단적 기준으로 분석하였을 뿐, 학생들이 어떠한 환 경 구성요소들을 인식하여 어떻게 내면화된 정신 모 형을 갖고 있는지는 밝히지 못하였으며 고등학생들 의 환경 인식 유형을 구체적으로 범주화하여 분석한 연구 사례는 보고된 바 없다. 과학적 또는 개념적 모 델은 사회에서 공유되면서 외부로 표출되는 개념으 로서 과학적으로 습득된 지식에 바탕을 두는 정확하 고 완벽하며 단순한 현상적 개념이나, 과학을 학습하 는 과정에서는 현재 학습자가 갖고 있는 정신모형의 반영을 통해서 개념 모델을 형성한다(Greca와 Moreir a, 2000). 또한 학습자는 각각 서로 다른 개인적 경. 험과 문화적 ․ 교육적 경험을 반영하는 개개인마다 다른 정신 모형(mental model)을 가지고 수업에 참여 하고 학습 과정에서 정신 모델로부터 개념 모델을 만들게 되는데(Libarkin et al., 2003), 학생들의 정신 모형을 인정하고 밝힘으로서 교육자들은 학습이 이 루어지는 다양한 과정을 도출해낼 수 있으며 대안적 인 학습의 경로가 되는 한 가지 방법으로 학습자의 정신 모형을 통해 보다 과학적인 방법으로 교육이 이루어질 수 있을 것이다(Shepardson et al., 2007). 이에 본 연구에서는 우리가 살아가고 있는 지구 환 경의 현재와 미래에 대해서 고등학생들이 인식하는 환경 구성요소들을 분석함으로써 정신 모형을 도출 해내어 미래 사회를 살아나갈 예비 사회인으로서 고 등학생들의 환경적 소양 고취를 위한 과학 교육에의 시사점을 찾고자 한다.. Ⅱ. 연구 방법 1. 연구 대상 부산광역시에 소재한 K 인문계 남자 고등학교에서 연구가 이루어졌는데, K 고등학교가 위치한 지역은 인근에 시장을 포함하고 주택이 집중된 주거지로 학 생들의 학력 수준은 높지 않은 편이다. 연구 대상은 고등학교 1학년 교육과정에서 환경 영역에 대한 학 습이 특별하게 이루어지지는 않았지만 융합과학의 학습 과정을 이수한 학생들로 지구과학, 물리, 화학, 생물의 과학 교과 내용을 학습한 학년말에 검사를 실시하였다. 평소에 융합과학 교과의 수업 태도가 적 극적인 한 학급을 연구 대상으로 설정하였고, 본 연 구에 대해 안내를 한 후에 참여하지 않겠다는 일부 학생들을 제외하고 27명의 학생이 자발적으로 검사 에 응하였으며, 환경에 대한 인식을 추상적으로 표현 한 2명을 분석 과정에서 제외하여 25명의 고등학생 들이 최종 연구 대상으로 선정되었다.. 2. 검사 방법 현재와 미래의 환경을 구성하고 있는 요소들로부 터 고등학생들의 인식을 분석하기 위해서 학생들은 그림을 그려서 표현하고, 연구자와의 면담을 통해 자 신이 그린 그림을 설명하도록 하는 두 단계의 과정 으로 연구가 설계되었다. 학생들에게 주어진 환경 요.

(3) 27. 지구 환경에 대한 고등학생들의 정신모형. 소에 대한 검사지는 Fralick et al.(2009)이 과학자와 기술자에 대한 중학생들의 그림을 연구하기 위해 개 발한 빈 액자 모양의 틀을 기초로 하여 Kim(2014)의 선행 연구에서 환경 변화에 대한 인식을 연구하고자 2개의 빈 액자 모양 틀에 현재와 미래의 환경을 그 림으로 표현하도록 시도한 방법을 참조하였다. 본 연구는 융합과학 수업 2시간에 걸쳐서 이루어 졌는데, 첫 번째 수업시간의 초반에는 그림을 그리는 활동이 전체적으로 실시되었고 이후 두 번째 수업시 간까지 이어서 그리기 활동을 마친 학생들과 약 4분 전후의 시간에 걸쳐 개별적으로 면담을 실시하였다. 융합과학 수업을 듣는 또 다른 학급에서 예비 연구 를 실시하여 본 검사지를 통해서 학생들이 인식하는 환경요소들을 표현하기에 어려움이 없음을 확인하였 고, 연구 대상 학생들은 지난 1년 동안 이루어진 융 합과학 수업을 통해 연구자와 래포가 형성되어 있어 면담에서 솔직한 자신의 생각을 표출할 수 있었다.. 3. 분석 방법 현재와 미래의 환경 그림을 통해서 표출된 고등학 생들이 인식하고 있는 환경의 구성요소들을 분석한 이후에 정신모형을 유형화하는 과정으로 연구가 이 루어졌으며, 연구 대상인 고등학생 25명은 S1에서 S 25로 부호화하여 표현되었다. 환경을 구성하고 있는 요소들을 분석하기 위해서 분석 기준이 필요하였는 데, 우리나라의 초등학생들을 대상으로 환경 인식을 연구했던 Wee et al.(2008)의 연구에서 자연 환경은 식물 ․ 동물 ․ 무생물 요소, 인공 환경은 수정된 환경 ․ 오염된 환경 요소, 인간 공존 환경, 추상적 환경으로 분석한 사례 및 중학생들을 대상으로 환경 인식을 연구했던 Jeong et al.(2009)의 연구에서 자연 환경은 비생물 ․ 식물+비생물 ․ 동물+식물+비생물 요소, 인간 영향 환경은 수정된 환경 ․ 오염된 환경 ․ 보호된 환경 요소, 인간 공존 환경, 인간 지원 환 경으로 분석한 사례를 참조하여 본 연구에서는 식물 / 동물 / 인간 / 인공물 / 오염물 / 무생물의 6가지 범주로 개별 환경 요소를 구분하여 분석틀 속에 나 열하였다. 분석된 환경 요소들로부터 현재와 미래의 환경에 대한 고등학생들의 정신모형을 분석하기 위해서 She pardson et al.(2007)이 미국의 초 ․ 중 ․ 고등학생 1182명을 대상으로 환경에 대한 정신모형을 연구하. 는 과정에서 계발된 4가지 유형의 정신모형과 13가 지 하위 범주의 분석틀을 본 연구에 적용하였다(Tabl e 1). 다만 본 연구의 대상 학생수가 25명으로 선행 연구에 비해서는 매우 적은 숫자이기 때문에 사례 수 0으로 분석된 하위 범주가 일부 포함되어 있지만, 본 연구 대상의 환경 인식이 분석 기준에 부합되지 않는 사례는 없었다. 지구과학 교사인 연구자가 1차 분석을 실시한 이후, 연구 대상 학생들에게 융합과학 을 수업하는 물리 교사와 생명과학을 수업하는 생물 교사가 참여하여 교차 검토가 이루어졌으며 분석 의 견이 상이한 건에 대해서는 3명의 연구자가 한 자리 에 모여 토의 과정을 통해서 합의에 도달할 때까지 의견을 조율하였다. Table 1. Mental models and categories(Shepardson et al., 2007) Mental Model. Categories. Model 1 A place where anim Place where animals/plants live als/plants live, a natu Natural place, nature ral place Living and nonliving Cycling of matter Energy transfer Model 2 A place that support Supports s life Supports Supports Supports Supports. animal life human and animal/plant life human life animal/plant life human and animal life. Model 3 A place impacted or Place were only people live modified by humans (Built environment) Polluted environment Model 4 A place where anim Place where animals, plants, and people live als, plants, and huma ns live. Ⅲ. 연구 결과 및 논의 1. 환경의 구성요소 분석을 통한 현재와 미래 환경 인식 고등학생들이 그리기 활동을 통해서 나타낸 현재 환경의 구성요소는 오염물을 표현한 사례가 20명(8 0%)으로 가장 많았고, 인공물을 표현한 사례가 16명 (64%)으로 과반수에 해당하였으며, 식물 13명(52%) ․ 동물 8명(32%) ․ 무생물 7명(28%) ․ 인간 6명 (24%)의 요소들이 표현되었다(Table 2). 현재의 환경 을 그림으로 그리면서 오염물과 인공물을 구성요소 로 그려 넣은 사례가 각각 80% 와 64% 로 나타나 우 리나라 대부분의 고등학생들은 자신이 생활하고 있.

(4) 28. 김 윤 지. Table 2. Environmental composition elements Responses (present / future) Coding S1 S2 S3 S4 S5 S6 S7 S8 S9 S10 S11 S12 S13 S14 S15 S16 S17 S18 S19 S20 S21 S22 S23. plant. animal. p f p f p f p f p f p f p f p f p f p f p f p f p f p f p f p f p f p f p f p f p f p f. tree,flower. bird. p. tree. fish. tree. fish. f p S24 f p S25 f Total p N(%) f. human. artificial creation. pollution. nonliving sun. flower. robot,building,road. tree tree trash human. building car. smoke. car building. smoke. cloud sun,cloud. trash,wastewater. tree tree. sun,cloud sun,cloud. building,road,car fish. sea planet. river dog. human building building,car. tree. smoke. generater people. factory. people. building,helicopter. fish. factory. smoke clean air smoke. fish. river. fish tree,flower. river. trash,wastewater. fish,butterfly. river human. factory,umbrella. smoke,acid rain. people. cloud,rain. fly. trash building human human. tree1. building,mask. cloud,moon,star micro dust. building,gas mask. super micro dust. factory. wastewater. tree3. mountain cloud,mountain. tree. factory. tree. building apartment,house water city. tree tree tree,sprout. butterfly. tree. road,wastebasket. trash. road,wastebasket. trash. human. factory,car,road. smoke. human. car,road. human. factory,car. tree. sun trash,smoke. factory,car. smoke. factory. smog. human. cloud. smoke. tree. trash. tree. dog. apartment,house,fact ory,ship spaceship. smoke,wastewater planet trash,wastewater. human. pulmotor. tree. factory. tree. separate collection. smoke. 13(52). 8(32). 6(24). 16(64). 20(80). 7(28). 10(40). 4(16). 7(28). 17(68). 4(16). 12(48).

(5) 지구 환경에 대한 고등학생들의 정신모형. 는 현재의 환경을 인간에 의해서 오염되고 수정되는 인위적 환경으로 인식하는 것으로 분석되는 이와 같 은 결과는 중학생의 현재와 미래에 대한 환경 인식 을 조사한 Kim 과 Jeong(2007)의 연구에서 75% 의 학 생들이 현재를 오염된 환경으로 인식한다고 밝힌 결 과와 환경 변화에 대한 Kim(2014)의 선행 연구에서 고등학생의 75.4% 가 인간에 의해 오염된 공간으로 현재 환경에 대한 부정적인 인식을 표출한다고 분석 했던 연구 결과와 거의 일치하는 것으로 해석할 수 있다. 그러나 미국의 초 ․ 중 ․ 고등학생들의 55% 가 순수 자연 공간으로 환경을 인식한다는 Shepardso n et al.(2007)의 연구 결과 및 우리나라 중학생들의 51% 가 식물 ․ 동물 ․ 인간이 포함된 자연 공간으 로 환경을 인식한다는 Jeong et al.(2009)의 연구 결 과와는 차이를 보인다. 이러한 차이는 Shepardson et al.(2007)과 Jeong et al.(2009)의 연구가 환경에 대한 연구 대상의 정신 모형이나 개념을 분석한 연구인 것과는 다르게 Kim 과 Jeong(2007) 및 Kim(2014)의 연구는 현재와 미래의 환경을 비교하여 표현하도록 하였다는 접근 방법의 차이에서부터 기인하여 연구 대상의 인식 표출의 차이로 이어진 것으로 생각된다. 고등학생들이 그리기 활동을 통해서 나타낸 미래 환경의 구성요소는 인공물을 표현한 사례가 17명(6 8%)으로 유일하게 과반수에 해당하면서 가장 많았 고, 무생물 12명(48%) ․ 식물 10명(40%) ․ 인간 7 명(28%) ․ 동물 4명(16%)로, 오염물을 표현한 사례 는 4명(16%)으로 나타나 현재의 환경과는 다른 인식 의 차이를 보여주었다(Table 2). 다수의 학생들이 미 래를 인간에 의해 조성된 인위적인 공간으로 인식하 고 환경의 구성요소로 인공물을 그림 속에 나타낸 이와 같은 결과는 Kim(2014)의 선행 연구에서 57. 9% 의 학생들이 미래 환경으로 인공적 요소를 표현 하였다는 분석 결과와 유사하게 이해할 수 있으며, 과학 기술의 발전으로 인한 환경 변화를 나타냄으로 써 환경에 미칠 수 있는 인간의 역할에 대해 인식하 고 있다고 논의한 바와 맥락을 같이 하는 것으로 볼 수 있다. 현재의 환경에서와는 달리 인간에 의해서 오염된 환경을 표현하는 오염물을 그려 넣은 사례가 16% 에 지나지 않는다는 결과는 Kim 과 Jeong(2007) 의 연구에서 43.6% 의 중학생들이 미래 환경을 오염 된 환경으로 인식하는 것으로 분석했던 결과 및 Ki m(2014)의 연구에서 45.6% 의 고등학생들이 미래 환 경을 나타낸 그림 속에 오염된 상태를 표현했던 연. 29. 구 결과와는 차이를 보이는 것이나, 그림 속에 오염 물을 그려 넣지 않았을 뿐 오염 상태인 미래의 환경 문제를 해결하기 위한 대책으로 인공물을 그려 넣은 사례가 일부 포함되었으므로 분석 방법의 한계로 이 해할 수 있으며, 또한 Jeong et al.(2009)의 연구 결 과에서 12% 의 중학생들이 환경을 오염된 공간으로 인식한다는 연구 결과하는 유사하게 나타난 것으로 볼 수 있다. Kim 과 Jeong(2007) 및 Kim(2014)의 연 구 결과에서 미래 환경에 대한 긍정적 또는 부정적 인식은 약 절반에 해당하는 것으로 분석되어 통계적 으로 유의미하지 않는 것으로 볼 수 있으며, 본 연구 에서는 다수의 학생들이 오염된 미래보다는 인간에 의해 수정되는 미래 환경을 기대하는 인식을 내면화 하고 있다고 미루어 짐작할 수 있을 것이다. 현재의 환경은 오염물을 중심으로 미래의 환경은 인공물을 중심으로 환경 그림 속에 환경의 구성 요 소로 표현한 사례들 중에서 S4의 그림을 살펴보면 현재와 미래의 그림 모두에는 자동차가 포함되어 있 는데, 현재 환경에서는 자동차에서 배기가스를 통해 매연이 배출되어 대기를 오염시키는 모습을 표현하 고 있는 반면 미래 환경에서는 매연이 배출되는 배 기통 없이 다만 자동차의 모습만이 표현되었다(Fig. 1). 따라서 연구자는 연구 대상 S4와의 면담 과정에 서 두 그림을 비교하여 설명할 것을 요구하였고, S4 는 미래의 자동차는 배기가스를 배출하지 않는 “친 환경 자동차”이기 때문에 환경을 오염시키지 않는다 고 답하여 미래 환경이 인간에 의해 개발된 인위적 도구인 친환경 자동차로 인하여 현재의 환경오염 상 태보다 개선될 것이라는 긍정적인 인식을 표출하였 다. 이는 미래 사회에서 과학 기술의 발전으로 나타 날 것으로 예상되는 환경의 변화에 대해 고등학생들 이 인공적인 구성요소들을 그려 넣음으로써 학생들 의 환경에 대한 인식이 표현되고 있다는 Kim(2014) 의 해석과 동일하게 이해할 수 있을 것이다. 또한 양 쪽 그림 모두에는 태양과 구름이라는 무생물 요소가 포함되어 있으나 동일한 모습으로 배경을 이루고 있 어서 분석 결과 중 무생물이 일정 비율을 차지하고 있으나 큰 의미를 갖지는 않는 것으로 판단되었다. 현재의 환경 그림 속에는 오염물을 중심으로 표현 하고 미래의 환경 그림 속에는 자연적 요소 없이 인 공물을 중심으로 표현한 S24의 그림을 살펴보면 과 거와 현재 환경은 식물과 동물 및 무생물의 구성요 소들만으로 이루어진 순수한 자연 공간으로 나타내.

(6) 30. 김 윤 지. Fig. 1. S4's environmental image: present → future. 면서 과거의 깨끗한 자연 공간에서 현재의 더러운 자연 공간으로 환경의 변화를 표현하였고, 미래 환경 은 식물이나 무생물 요소들이 나타나지 않았으며 공 기 충전소를 통해서 대기 중에 공기가 보급되고 동 물과 인간이 기계 장치에 의존하여 호흡을 하고 있 는 모습이 표현되었다(Fig. 2). 연구자는 연구 대상 S 24에게 자신이 그린 미래의 환경 그림을 설명하도록 하였고, 다음 연구자와 S24의 대화 일부분에서 확인 할 수 있는 바와 같이 S24는 인간이 만들어낸 인공 물인 인공호흡기를 통해서 인간과 동물이 호흡을 하 면서 살아가고 대기를 이루는 공기 역시 인간이 만 들어낸 인공물인 공기 충전소로부터 충전하여 미래 의 환경이 인위적으로 수정된 공간이라는 인식을 나 타내고 있으며 과거의 깨끗한 환경이 현재에 오염되. 고 미래에는 보다 심화되어 공기가 사라지는 부정적 인 환경 인식을 표출하고 있다. 이는 미래 환경을 인 위적으로 수정된 공간으로 표현한 연구 대상 S4의 결과와 동일하게 분석되고 있지만 미래 환경에 대한 인식이 긍정적일 수도 혹은 부정적일 수도 있는 양 극단의 상황으로 모두 나타날 수 있음을 확인할 수 있다.. 연구자: ○○이가 그린 미래의 환경 그림에 대해 서 설명해줄래? S24: (생략) 어... 결국... 공기가 사라져요. 연구자: 공기가 사라지면, 그림 속에 있는 사람은 어떻게 살아? S24: 어... 인공호흡기로 살아가게 될 거예요.. Fig. 2. S24's environmental image: present → future.

(7) 31. 지구 환경에 대한 고등학생들의 정신모형. 2. 환경의 구성요소 분석을 통한 정신모형 고등학생들이 현재와 미래의 환경 그림 속에 나타 낸 환경의 구성요소들을 통해서 Shepardson et al.(2 007)의 선행연구로부터 밝혀진 환경에 대한 정신모 형 분류 기준에 따라 정신모형 1은 동물과 식물을 구성요소로 포함하는 자연적 공간, 정신모형 2는 생 물을 지원하는 공간, 정신모형 3은 인간에 의해 수 정되고 영향을 받는 공간, 정신모형 4는 동물과 식 물 및 인간이 조화롭게 살아가는 공간으로 분석되었 다. 현재의 환경에 대해서는 그림 속에 오염물을 환 경의 구성요소로 포함하여 인간 활동에 의해 부정적 영향을 받는 공간으로 환경을 인식하는 정신모형 3 이 20명(80%)을 차지하여 절대적으로 많았다. 미래 의 환경에 대해서 역시 인간에 의해 수정되는 환경 이라는 정신모형 3-1의 하위 범주에 해당하는 사례 가 6명(24%), 인간에 의해 오염되는 환경이라는 정신 모형 3-2의 하위 범주에 해당하는 사례가 5명(20%) 으로 정신모형 3이 차지하는 비율이 가장 높았으며, 인간에 의해 만들어진 인공물을 그림 속에 표현하여 환경이 인간을 지원해주는 공간으로 나타낸 정신모형 2가 8명(32%)으로 그 뒤를 이었다(Table 3). 이와 같은 결과는 미국 학생들의 과반수인 55%가 환경을 동물과 식물만 존재하는 순수한 자연 공간으. 로 인식하는 정신모형 1, 20%는 인간을 포함한 생물 을 지원해주는 공간으로 인식하는 정신모형 2, 15% 는 인간으로부터 영향을 받는 공간으로 인식하는 정 신모형 3에 해당한다는 Shepardson et al.(2007)의 연 구 결과와는 큰 차이를 보이는 것이다. 그 차이는 본 연구에서 현재와 미래의 환경을 구분하여 정신모형을 분석한 것과는 달리 Shepardson et al.(2007)의 선행 연구에서는 환경이라는 개념 자체에 대한 정신모형을 분석하였고, 본 연구의 대상이 주거 밀집 지역의 도 시에 거주하는 인문계 고등학교 1학년 학생들로 제 한적인데 반해 Shepardson et al.(2007)의 연구는 초 등학교 고학년인 4학년에서 고등학생인 12학년까지 연령대가 다양하고 도시학교 16%와 교외학교 24% 및 전원학교 60%로 거주 지역이 다양한 학생들을 대 상으로 연구가 이루어졌다는 차이도 그 이유에 해당 할 것으로 생각할 수 있다. 그리고 미국과 한국의 학 교 현장에서 실시되는 환경 교육의 차이로부터 이러 한 연구 결과의 차이를 해석해본다면 미국에서 자연 에 초점을 맞춘 현재의 환경에 강조점을 두는 것과 달리 한국에서는 자연 오염 및 보호 등의 인간 활동 과 영향에 강조점을 두어 환경 교육이 이루어지고 있는 것도 원인이 될 수 있을 것으로 보인다.. Table 3. Environmental mental model Categories. Mental Model. Present. Future. Model 1 A place where animals/pl ants live, a natural place. -1.Place where animals/plants live -2.Natural place, nature -3.Living and nonliving -4.Cycling of matter -5.Energy transfer. 1-1.S1. 1-1.S6,S10,S11,S 15. Model 2 A place that supports life. -1.Supports -2.Supports -3.Supports -4.Supports -5.Supports. 2-2.S16. 2-3.S2,S3,S7,S8, S12,S17,S22,S25. Model 3 A place impacted or modi fied by humans. animal life human and animal/plant life human life animal/plant life human and animal life. -1.Place were only people live (Built environment) -2.Polluted environment. Model 4 A place where animals, plan -1.Place where animals, plants, and people live ts, and humans live. 2-3.S2,S17. 3-2.S3,S4,S5,S6, S8,S9,S10,S11,S 12,S13,S14,S15, S18,S19,S20,S2 1,S22,S23,S24,S 25. 4-1.S7. 2-5.S24. 3-1.S1,S4,S5,S9, S16,S23 3-2.S13,S14,S18, S20,S21. 4-1.S19.

(8) 32. 김 윤 지. 본 연구에서 가장 많은 고등학생들의 사례에 해당 하는 정신모형 3은 인간에 의해서 자연 환경이 인위 적인 인공물들로 구성되면서 수정되고 인간 활동에 영향을 받아서 오염되는 공간으로 환경을 이해하게 되는데, 이에 해당하는 사례로 S14의 그림을 살펴보 면 현재와 미래의 그림 모두에서 중심을 이루는 배 경은 고층 빌딩이고 사람이 걸어가고 있는데 무언가 로 얼굴을 가리고 있다(Fig. 3). 연구자는 S14 학생 과의 면담에서 사람이 왜 얼굴을 가리고 있는지 물 었고 환경에 대한 정신모형을 정확하게 분석할 수 있는 답을 들을 수 있었는데, 현재 환경에서는 ‘미. 세 먼지 때문에 사람이 마스크를 쓰고 다녀야’ 하고 미래 환경에서는 ‘초초미세 먼지 때문에 사람이 방 독면을 쓰고 다녀야’ 한다는 대답이었다. 미세 먼지 역시 인간 활동에 의한 대기 오염 물질의 한 종류이 므로 현재와 미래 환경을 모두 인간에 의해 오염되 었다는 부정적인 관점으로 바라보고 있으며, 이러한 결과는 Kim(2014)의 선행 연구 결과에서와 같이 현 재 환경을 부정적으로 인식한 고등학생이 75% 이고 미래 환경을 부정적으로 인식한 고등학생이 45% 로 다수를 차지하는 사례에 해당하는 것으로 볼 수 있 다.. Fig. 3. S14's environmental image: present → future. 다수의 고등학생들이 현재와 미래의 환경에 대해 서 내면화 하고 있는 정신모형 2는 식물과 동물 혹 은 인간이 살아가는데 필요한 요소들을 지원해주는 공간으로 환경을 표현하는 연구 사례로 S17의 그림 을 살펴보면 환경의 구성 요소로 인간을 위한 주거 시설만으로 현재와 미래의 환경을 표현하였다(Fig. 4). 연구자와의 면담을 통해서 S17 학생은 자신이 그린 현재의 환경 그림을 보면서 환경을 구성하고 있는 요소로 ‘주택과 아파트 밖에 없다’고 설명하였 고, 미래의 환경 그림 속에는 ‘물 위에 수중 도시를 건설한다’고 설명하여 현재와 미래의 환경에 대해 긍정이나 부정의 가치를 담아서 표현하고 있지는 않. 으며 인간을 위한 주거시설이 시간의 경과에 따른 기술 발전으로 인해서 변화할 것이라는 인식을 나타 내고 있는 것이다. 본 연구에서는 현재와 미래의 환 경 상태에 대한 연구 대상의 긍정적 혹은 부정적 인 식을 확인하고자 하는 연구 목표가 없었으므로 가치 에 대한 검사가 아니라 연구 대상이 표현한 환경을 구성하고 있는 요소들을 통해서 환경에 대한 정신모 형을 분석해내는 것이 연구의 핵심이므로 인간이 생 활하는데 필수적인 주거 공간을 환경의 전체적 이미 지로 나타낸 것으로부터 정신모형 2에 해당하는 것 으로 판단하였다..

(9) 지구 환경에 대한 고등학생들의 정신모형. 33. Fig. 4. S17's environmental image: present → future. 환경을 구성하고 있는 요소들로 동물과 식물 및 무생물을 표현함으로써 환경이 인간에 의해 변형되 지 않은 순수한 자연 공간이라고 내면화 하는 정신 모형 1로 분석된 사례인 S1의 환경 그림 속에는 식 물-나무와 꽃, 동물-새, 무생물-태양이 표현되어 자연 적인 상태의 요소들로만 현재의 환경이 이루어져 있 다(Fig. 5). 또한 정신모형 4는 동물과 식물 등의 자 연적인 환경 요소에 인간 및 인간이 만들어낸 인공 물 요소들이 서로 조화롭게 살아가고 있는 공간으로 미래의 환경 구성요소를 식물-나무와 새싹, 동물-나 비, 무생물-태양, 인공물-자동차와 도로, 식물에 물을 주며 가꾸고 있는 인간으로 표현한 S19가 이에 해 당한다(Fig. 5). 가장 낮은 비율로 연구 대상의 일부. 가 정신모형 1 혹은 4 유형으로 분석되어 우리나라 고등학생들은 환경을 순수한 자연 공간 혹은 인간이 포함된 자연적 공간으로 내면화하고 있는 사례가 매 우 적다는 사실을 알 수 있으며, 이는 미국 학생들 의 과반수가 자연 공간으로 환경에 대한 정신모형을 갖고 있다고 발표한 Shepardson et al.(2007)의 연구 결과와는 크나큰 차이를 보이는 것인데, 앞에서 논 의한 바와 같이 미국에서 연구가 이루어진 학교들 중에서 전원 학교의 비율이 과반수에 해당하며 초등 학생 및 중학생들의 비율이 상당히 포함되어 있으므 로 이러한 환경에 대한 정신모형의 차이는 당연한 것으로 볼 수 있겠다.. Fig. 5. Environmental image of S1 & S19. Ⅳ. 결론 및 제언 도시의 주거 밀집 지역에서 생활하고 있는 인문계 고등학생인 본 연구의 대상이 현재와 미래의 환경을. 그림으로 그리고 자신의 말로 설명하면서 표현한 경의 구성요소들로부터 환경에 대한 정신모형을 석한 본 연구의 결론 및 교육 현장으로의 제언은 음과 같다. 첫째, 우리나라의 고등학생들은 현재의 환경에. 환 분 다 대.

(10) 34. 김 윤 지. 해 환경을 구성하고 있는 중심 요소로 오염물을 표 현함으로써 인간에 의해 수정되고 영향을 받는 공간 이라는 정신모형을 나타내었다. 이 같은 연구 결과 는 과반수에 해당하는 다수의 학생들이 현재의 환경 을 인간 활동으로부터 야기된 오염이 발생한 부정적 인 상태로 인식하고 있다는 결론에 도달하게 한다. 가까운 미래에 이 사회의 구성원으로서 큰 역할을 하게 될 고등학생들이 현재를 부정적으로 내면화 하 고 있다는 사실을 과학 교육자들이 인지하여 학교 교육을 통해서 환경오염 실태에 대해 올바른 교육이 이루어져야 할 것이다. 둘째, 미래의 환경에 대해서 고등학생들이 내면화 하고 있는 정신모형은 인간이 만들어낸 인공물을 중 심으로 환경의 구성요소들을 표현하여 인간에 의해 수정되고 영향을 받는 공간 혹은 인간의 생활을 지 원해주는 공간으로 분석되었다. 이는 미래 사회가 인간 활동에 의해서 변화가 일어난다는 부정적 측면 을 인식하는 한편, 인간이 과학을 발전시키고 기술 을 개발시키면서 환경을 개선할 것이라는 긍정적 기 대와 함께 환경을 개선하기 위한 개인의 아이디어를 표출한 것으로 볼 수 있다. 따라서 학교 현장에서는 오염된 환경을 개선하고자 하는 학생들의 의지를 북 돋아 자신의 주변에서부터 몸소 실천할 수 있는 다 양한 환경 지킴이 활동을 계획하고 실생활로 연계할 수 있도록 적극적인 도움을 제공해야 할 것이다. 셋째, 환경을 구성하고 있는 요소의 분석을 통해 서 정신모형을 밝히고자 했던 본 연구에서는 이성적 인 측면과 감성적인 측면을 모두 자극할 수 있도록 그리기와 면담이라는 두 가지 방법을 병행하여 적용 하였으며 이는 매우 적절하였다고 판단된다. 연구 대상이 작성한 그림 자료만으로는 학생들이 표현하 는 환경에 대한 개념과 가치를 정확히 파악하기 어 려웠으며 해석하기 어려운 그림 속의 환경 요소에 대해서 연구자는 연구 대상과의 일대일 면담 방법을 통해서 보다 정확하게 학생들이 내면화 하고 있는 정신모형을 분석해낼 수 있었다. 연구 대상이 갖고 있는 개념이나 가치 혹은 정신모형을 밝히고자 하는 후속연구를 계획하는 연구자에게 서로 다른 연구 방 법을 병행하여 이성과 감성을 복합적으로 분석하여 대상의 내면에 한 발짝 더 가까이 다가갈 수 있는 노력을 기울이기를 제언한다.. 참 고 문 헌 Cheol Cheong(2003). The environmental perceptions of pre-service secondary school teachers about the global environment. Journal of Korean Earth Science Society, 24(4), 273-280. Fralick, B., Kearn, J., Thompson, S., & Lyons, J.(2009). How middle schoolers draw engineers and scientists. Journal of Science Education Technology. 18, 60-73. Greca, I. M., & Moreira, M. A.(2000). Mental models, conceptual models, and modeling. International Journal of Science Education, 22, 1-11. Jeong Jin-Woo, Lee Dong-Young, Kim Yun-Ji, Cheong Cheol(2009). The perceptions of the environment of middle school third graders. Korean Journal of Teacher Education, 25(2), 375-389. Kim Yun-Ji(2014). High school students' perceptions of environmental change. The Korean Society of Earth Science Education. 7(2), 151-158. Kim Myung-Gyun, Cheong Cheol(2007). The study for middle school students' environmental awareness with drawing activity about environment. Journal of the Environmental Sciences, 16(4), 479-485. Kim Yun-Ji , Jeong Jin-Woo(2007). The perceptions about the global environment of earth science pre-service teachers. Korean Journal of Teacher Education, 55(3). 45-60. Libarkin, J. C., Beilfuss, M., & Kurdziel, J. P.(2003). Research methodologies in science education: mental models and cognition in education. Journal of Geoscience Education, 51, 121-126. Loughland, T., Reid, A., & Petocz, P.(2002). Young people's conceptions of environment: a phenomenographic analysis. Environmental Education Research, 8, 187-197. Shepardson, D. P., Wee, B., Priddy, M., & Harbor, J.(2007). Students' mental models of the environment. Journal of Research in Science Teaching, 44(2), 327-348. Wee Soo-Meen, Lee Seung-Cheul, Kim Yun-Ji, Kim Hyeon-Jeong(2008). Analysis of elementary students' perception of the environment through drawing activities. Korean Journal of Teacher Education, 24(2), 171-187..

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