Development of a plant inquiry-based program to overcome plant awareness disparity = 식물 인식 격차 극복을 위한 식물 탐구 프로그램 개발

국문 초록 (Abstract)

식물 인식 격차 (plant awareness disparity, PAD) 현상은 식물의 존재와 생태학적 중요성을 인식하지 못하는 현상으로, 생물다양성과 지속가능성에 심각한 위협이 되고 있으나 도시화로 인해 더욱 심화되고 있다. 본 연구는 초기 청소년기의 초등학교 고학년 학생의 PAD 현상을 극복하기 위해 탐구 중심의 식물 교육 프로그램을 개발하고 그 효과성을 평가하고자 하였다. 이를 위해 ADDIE (분석, 설계, 개발, 실행, 평가) 교수 설계 모형을 바탕으로 프로그램을 체계적으로 개발하고 적용하였다.
먼저 분석 단계에서는 한국 학습자의 식물 인식과 관련된 선행연구를 분석한 후 한국의 2015 개정 교육과정을 적용한 환경교과서를 분석하여 교육 프로그램 개발의 필요성을 확인하였다. 식물 예시의 빈도와 다양성 분석 결과, 교과서 안에 보다 구체적이며 다양한 식물 예시가 필요하였다. 또한 생물 예시를 제시할 때 식물이 누락되지 않도록 균형 있게 제시할 필요성이 있는 것으로 나타났다. 이러한 결과는 교육을 통해서 학생들의 PAD가 의도치않게 강화되는 것을 방지하기 위해서는 보다 세심한 생물다양성 교육이 필요함을 시사한다.
다음으로 설계 및 개발 단계에서는 식물 탐구 소재를 선정하고 과학적 실행과 활동을 설계하여 구조화된 탐구 (structured IBL) 프로그램을 개발하였다. 이를 위해 PAD의 네 가지 구성 요소인 시각적 주의 (attention), 지식 (knowledge), 흥미 (interest), 태도 (attitude) 각각의 요소에 대응할 수 있는 탐구 활동을 선정하고자 하였다. 도시에서 흔히 볼 수 있는 괭이밥(Oxalis corniculata, L.)을 탐구 소재로 선정하고, 실험을 통해 괭이밥 잎의 안토시아닌 색소가 도시의 환경 요인, 특히 기온에 따라 뚜렷하게 변화한다는 것을 확인하였다. 이러한 실험 결과를 바탕으로 도시 환경에 적응하는 식물에 대한 스토리라인 탐구 활동을 개발하여 학생들의 삶과 연관될 수 있도록 기획하였다.
마지막으로 실행 및 평가 단계에서는 개발한 프로그램을 서울 소재 초등학교의 5, 6학년 학생들이 참여하는 방과 후 과학 동아리 활동에 적용하였다. 프로그램의 효과성을 확인하기 위해 식물 인식 설문 결과, 인터뷰, 학습지 등을 분석하여 양적, 질적 평가를 진행하였으며 프로그램을 통해 변화한 학생들의 시각적 주의, 지식, 흥미, 태도의 변화 양상을 확인하였다. 학생들의 식물 인식은 프로그램 이후 증진되었으며, 식물에 대한 호기심과 이로 인한 지식 격차를 탐구를 통해 해소해 나가면서 식물에 대한 흥미가 발달하는 양상을 보였다. 이렇게 발달한 흥미는 교실 밖에서 친구 및 가족과의 배움을 나누는 상호작용을 통해 강화되었으며 식물에 대한 긍정적인 태도로 이어지는 모습을 관찰할 수 있었다. 이러한 결과는 교실 내의 식물 교육과 교실 밖에서의 식물 경험 간의 간극을 좁히는 것이 PAD를 극복하는 데 매우 중요한 역할을 한다는 점을 시사한다. 따라서 미래 세대의 PAD 극복을 위해 도시 환경에서 볼 수 있는 다양한 식물 탐구 소재의 교육화를 위한 개발이 필요하다.
본 연구는 PAD 극복을 위한 구조화된 식물 탐구 교육의 필요성과 교과서 내용 개선의 방향을 제시하였다. 또한, PAD의 네 요소에 기반하여 학생들의 경험을 체계적으로 분석함으로써 향후 PAD 극복을 목표로 하는 교육 프로그램 개발에 필요한 기준을 제시하였다는 의의를 갖는다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

The phenomenon of plant awareness disparity (PAD), which refers to a lack of recognition of the existence and ecological importance of plants, has been exacerbated by urbanization, posing a serious threat to biodiversity and sustainability. This study aimed to develop an inquiry-based plant education program for early adolescent students to address and overcome PAD. The program was systematically designed and implemented based on the ADDIE model.
In the initial analysis phase, previous studies related to Korean learner’s plant awareness was analyzed and then a content analysis of Korean environmental education textbooks based on the 2015 revised national curriculum was conducted to identify the need for developing an educational program. The analysis of the frequency and diversity of plant examples showed that more specific and diverse plant examples were needed in the textbooks, and that there was a need to balance the presentation of biological examples so that plants were not omitted. These results suggest that more careful biodiversity education is needed to avoid unintentionally reinforcing students' PAD through instruction.
Next, during the design and development phase, a structured inquiry-based learning program was developed by selecting plant inquiry materials and designing scientific practices and activities. Inquiry activities that could address each of the four factors of PAD—visual attention, knowledge, interest, and attitude—were selected for this purpose. Oxalis corniculata, L., a plant commonly found in cities, was selected as the exploration material. Experiments confirmed that anthocyanin pigments in the O. corniculata leaves change significantly depending on environmental factors, especially temperature, in cities. Based on these results, a storyline exploration activity about plants adapting to urban environments was developed and designed to relate to students' lives.
Finally, in the implementation and evaluation phase, the developed program was applied to an after-school science club for 5th and 6th graders at an elementary school in Seoul. A quantitative and qualitative evaluation was conducted to verify the program’s effectiveness by analyzing the results of plant awareness surveys, interviews, and worksheets. The evaluation identified changes in students' visual attention, knowledge, interest, and attitudes. Students' plant awareness improved after the program, and their curiosity about plants and their interest in plants developed as they filled in knowledge gaps through inquiry activities. This interest was reinforced through interactions with friends and family outside of the classroom and led to positive attitudes towards plants. These results suggest that bridging the gap between classroom plant education and out-of-classroom plant experiences is critical to overcoming PAD. Therefore, it is necessary to develop educational materials for exploring various plants found in urban environments to help future generations overcome PAD.
This study highlights the need for more structured plant inquiry-based education and improved textbook content to effectively address PAD. Furthermore, by systematically analyzing students’ experiences based on the four factors of PAD, the study offers a meaningful framework for guiding the development of future educational programs aimed at overcoming PAD.

목차 (Table of Contents)

• Abstract ⅰ
• Contents ⅳ
• List of Figures ⅵ
• List of Tables ⅷ
• 1 Introduction 1
• 1.1 Background and Motivation 1
• 1.1.1 PAD and enculturalization 4
• 1.1.2 Factors of PAD 7
• 1.1.3 Necessity of adequate plant awareness environmental education 11
• 1.1.4 Inquiry-based learning to address PAD 14
• 1.1.5 Previous researches on plant awareness among students in Korea 16
• 1.2 Objectives and Outline of Dissertation 20
• 2 Analysis of Plant Representation in Environmental Education Textbooks 22
• 2.1 Introduction 22
• 2.2 Methods 26
• 2.2.1 Materials 26
• 2.2.2 Procedures 28
• 2.3 Results and Discussion 33
• 2.3.1 Analysis of the frequency and species diversity of plant examples 33
• 2.3.2 Comparison of the distribution of plant examples by classification level 39
• 2.3.3 Instances of proper plant examples representation 42
• 2.4 Conclusion and Recommendations 44
• 3 Design and Development of PAD Program 46
• 3.1 Introduction 46
• 3.2 Program Design 48
• 3.2.1 Conceptual framework and program objectives 48
• 3.2.2 Theoretical background for session structure 51
• 3.2.3 Activity selection and inquiry question 54
• 3.2.4 Plant material selection and plant experiment 56
• 3.3 Results 60
• 3.3.1 Lesson plan and instructional materials 60
• 3.4 Conclusion 79
• 4 Implementation and Evaluation of PAD Program 80
• 4.1 Introduction 80
• 4.2 Materials and Methods 82
• 4.2.1 Program description 82
• 4.2.2 Participants 83
• 4.2.3 Study design and procedure 85
• 4.3 Results and Discussion 93
• 4.3.1 Program effectiveness in overcoming PAD (RQ1) 93
• 4.3.2 Process of overcoming PAD (RQ2) 97
• 4.3.3 Feedback of participants and recommendation for future program 110
• 4.4 Conclusion 112
• 5 General Conclusions 114
• Reference 117
• 초록 132
• Appendix 134