중학생의 광합성 개념 이해와 생태 소양 함양을 위한 STS 수업 프로그램 개발과 적용 = Development and Application of an STS-Based Instructional Program to Enhance Middle School Students’ Understanding of Photosynthesis and Ecological Literacy

국문 초록 (Abstract)

본 연구의 목적은 중학교 과학 ‘식물과 에너지’ 단원에서 생태전환교육을 연계한 STS(Science-Technology-Society) 수업 프로그램이 중학생의 광합성 개념 이해와 생태 소양 함양에 유의미한 영향을 주는지를 알아보는 데 있다. 연구 대상은 경상남도 농어촌 지역에 위치한 중학교 2학년 학생 14명이며, 이 학생들에게 본 연구에서 개발한 10차시로 구성된 STS 수업 프로그램을 적용하였다. 수업 프로그램의 적용 효과를 검증하기 위해 광합성 개념 이해는 학습 활동지 분석과 반구조화 면담을 통해 분석하였으며, 생태 소양은 사전·사후 생태 소양 검사와 반구조화 면담을 통해 분석하였다.
연구 결과, 수업 후 학생들의 광합성 개념 이해는 광합성의 과정, 투입 물질, 산물, 장소 및 영향 요인을 통합적으로 고려하여 설명할 수 있는 수준으로 발전했으며, 기존에 나타났던 오개념은 감소하는 경향을 보였다. 또한 생태 소양 검사 결과 인지적 및 행동적 영역에서 모두 통계적으로 유의미하게 향상되었으며(p<.05), 특히 생태적 감수성, 생태적 지식과 이해, 생태적 사고능력, 생태적 실천과 참여 영역에서 긍정적인 변화가 나타났다. 학생 면담 결과, 학생들은 광합성 개념을 환경 문제와 연계하여 인식하고, 생태 문제에 대한 정서적 공감과 개인의 실천 의식을 형성하는 변화를 보였다. 이러한 결과를 종합할 때, 식물의 에너지 단원에 생태전환교육을 연계한 STS 수업 프로그램은 중학생의 광합성 개념의 이해와 생태 소양 함양을 동시에 지원할 수 있는 효과적인 교수·학습 전략인 것으로 나타났다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

The purpose of this study was to investigate the effects of an STS (Science–Technology– Society) instructional program integrated with ecological transition education on middle school students’ understanding of photosynthesis concepts and the development of ecological literacy in the “Plants and Energy” unit of the middle school science curriculum.
The participants were 14 second-grade students from a small rural middle school located in Gyeongsangnam-do, South Korea. A 10-session STS instructional program developed by the researcher was implemented for this study. To examine the effects of the program, students’ understanding of photosynthesis was analyzed through learning worksheets and semi-structured interviews, while ecological literacy was analyzed using pre- and post-tests as well as semi-structured interviews. The results indicated that students’ understanding of photosynthesis improved to a level at which they could integratively explain the process of photosynthesis, input materials, products, reaction sites, and influencing factors, and the prevalence of misconceptions decreased after the instruction. In addition, the ecological literacy test results showed statistically significant improvements in both cognitive and behavioral domains (p < .05), with notable positive changes in ecological sensitivity, ecological knowledge and understanding, ecological thinking skills, and ecological practice and participation. Furthermore, interview results revealed that students developed a greater tendency to connect photosynthesis concepts with environmental issues, demonstrated increased emotional empathy toward ecological problems, and formed stronger intentions toward personal environmental action. Taken together, these findings suggest that the STS instructional program integrated with ecological transition education in the “Plants and Energy” unit is an effective teaching and learning strategy for simultaneously enhancing students’ conceptual understanding of photosynthesis and fostering ecological literacy.

목차 (Table of Contents)

• I. 서론 1
• 1. 연구의 필요성과 목적 1
• 2. 연구 문제 3
• II. 이론적 배경 및 선행연구 4
• 1. 광합성 개념 이해 관련 선행 연구 4
• 2. 생태전환교육과 생태 소양 4
• 가. 생태전환교육 4
• 나. 생태 소양 6
• 다. 생태전환교육 및 생태 소양 관련 선행 연구 7
• 3. STS 수업 8
• 가. 정의 8
• 나. STS 교육 관련 선행 연구 10
• III. 연구 방법 11
• 1. 연구 대상 11
• 2. 연구 절차 12
• 3. 개발된 수업 프로그램 13
• 4. 연구 방법 14
• 가. 광합성 개념 이해 변화 분석 방법 14
• 나. 생태 소양 인식 변화 분석 방법 15
• IV. 연구 결과 18
• 1. '식물과 에너지' 단원에서 생태전환교육을 연계한 STS 수업 적용에 따른 학생들의 광합성 개념 이해 변화 분석 18
• 가. 핵심 용어 이해도 분석(1단계) 18
• 나. 광합성 개방형 문항 답변 분석(2단계) 20
• 다. 학생 면담을 통한 광합성 개념 인식 변화 분석 23
• 2. '식물과 에너지' 단원에서 생태전환교육을 연계한 STS 수업 적용에 따른 학생들의 생태 소양 변화 분석 23
• 가. 생태 소양 사전사후 검사 결과 분석 24
• 나. 학생 면담을 통한 생태 소양 인식 변화 분석 29
• Ⅴ. 결론 및 제언 31
• 1. 결론 31
• 2. 제언 32
• 참고문헌 33
• 부록 35
• Abstract 46