분기형 시나리오 기반 환경교육 프로그램이 초등학생의 시스템 사고에 미치는 영향 = The Effect of Branching Scenario-Based Environmental Education Program on Elementary School Students’ Systems Thinking|RISS 상세보기

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

Environmental issues such as the climate crisis, biodiversity loss, and energy transition involve complex intertwined factors and stakeholders, making them difficult to understand through simple cause-and-effect frameworks alone. Therefore, to effectively educate on these issues, it is necessary to move beyond mere knowledge acquisition and focus on systems thinking—considering the interconnectedness and feedback loops between elements, as well as time lags and long-term consequences. However, schools currently lack systematic instruction on systems thinking. This study developed a branching scenario-based environmental education program and analyzed its impact on elementary students' systems thinking.
The research proceeded as follows: First, the DSRP (Distinction, System, Relationship, Perspective) theory was restructured for the elementary level. Drawing on Kolb's experiential learning and the 5E instructional model, a branching scenario-based environmental education program was designed with five stages: Introduce–Explore–Experiment–Apply–Reflect. The program, themed around ecology and energy, was structured so that students experienced different paths and outcomes based on their choices at sequential decision points. The developed program was subsequently applied to sixth-grade elementary students. The treatment group received instruction using the branching scenario, while the comparison group received knowledge-transmission instruction. Pre- and post-tests were conducted using a system thinking assessment tool and a causal map developed based on DSRP theory. Additionally, reflective essays were collected from the treatment group.
The results showed that both the treatment and comparison groups improved their system thinking test scores post-intervention compared to pre-test. However, the treatment group demonstrated greater overall score increases and larger improvements across the four subdomains (Distinction, System, Relationship, Perspective). Particularly, medium to large effect sizes were observed in areas related to recognizing part-whole structures (S), indirect/long-term causation (R), and considering diverse perspectives (P). Regarding causal mapping analysis, the post-test revealed that the treatment group used significantly more concepts and causal links than the comparison group. Additionally, multi-step causal chains involving intermediate mediating concepts and multi-path structures appeared more frequently. Cases linking environmental pollution or ecosystem changes with health, quality of life, and socio-economic factors increased, confirming a strengthened tendency to understand environmental issues not as phenomena confined to nature and ecology, but as problems entangled with human and social systems. Meanwhile, for cyclical structures like feedback loops, greater improvement was observed in the treatment group compared to the comparison group, though the difference between groups was limited relative to other indicators.
Analysis of student reflections revealed that students formed a perspective considering actions, intermediate processes, and delayed outcomes, mentioning causal chains linking their choices, environmental conditions, and others' lives. They also recognized that different choices are possible in the same situation depending on interests and values, showing an attitude of comparing and reviewing the pros and cons of various perspectives and choices. Regarding teaching methods, students perceived the branching scenario lesson as distinct from conventional classes. They expressed interest in its structure, where outcomes varied based on choices, and experienced proactive participation. Some students reported making more careful environmental choices post-lesson and showed a tendency to view environmental issues as tasks connected to their own lives.
In summary, the branching scenario-based environmental education program developed and applied in this study positively influenced elementary students' system thinking. The effectiveness of the program was consistently demonstrated across different data sources—self-report questionnaires, causal maps, and reflective essays—allowing this study to confirm the program's impact from multiple angles. This study holds significance as an empirical case presenting a concrete teaching-learning model for cultivating systems thinking in elementary environmental education.

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국문 초록 (Abstract)

기후 위기, 생물다양성 감소, 에너지 전환과 같은 환경문제에는 다양한 요소와 이해관계가 얽혀 있어 단순한 원인–결과 도식만으로 이해하기 어렵다. 따라서 이러한 문제를 효과적으로 교육하기 위해서는 지식 습득을 넘어, 요소 간 상호연결성과 되먹임, 시간 지연과 장기적 결과 등을 함께 고려하는 시스템 사고에 관심을 가질 필요가 있다. 그러나 학교 현장에서는 시스템 사고를 체계적으로 다루는 수업이 이루어지지 못하고 있다. 이에 본 연구에서는 분기형 시나리오(branching scenario) 기반 환경교육 프로그램을 개발하고, 해당 프로그램이 초등학생의 시스템 사고에 미치는 영향을 분석하였다.
연구는 다음과 같이 진행되었다. 우선, DSRP(구분, 시스템, 관계, 관점) 이론을 초등 수준에 맞게 재구성하고, Kolb의 경험학습과 5E 수업 모형을 참고하여 도입–이해하기–체험하기–적용하기–정리하기의 다섯 단계의 분기형 시나리오 기반 환경교육 프로그램을 설계하였다. 프로그램은 생태와 에너지를 주제로, 연속된 의사결정 지점에서 학생의 선택에 따라 서로 다른 경로와 결과를 경험하도록 구성하였다. 이후 개발한 프로그램을 초등학교 6학년에게 적용하였으며, 처치 집단에는 분기형 시나리오를 활용한 수업을, 비교 집단에는 지식전달식 수업을 시행하였다. DSRP 이론에 기반하여 개발한 시스템 사고 검사 도구와 인과지도를 이용하여 사전·사후검사를 실시하고, 처치 집단을 대상으로 수업 감상문을 추가로 수집하였다.
연구 결과, 시스템 사고 검사에서 처치 집단과 비교 집단 모두 사전보다 사후 점수가 향상되었으나, 처치 집단의 총점과 네 하위 영역(구분, 시스템, 관계, 관점)의 향상 폭이 더 크게 나타났다. 특히 부분–전체 구조 인식(S), 간접·장기 인과(R), 다양한 관점 고려(P)와 관련된 영역에서 중간 이상의 효과 크기가 확인되었다. 인과지도 분석의 경우, 사후검사에서 처치 집단이 사용한 개념 수와 인과 연결 수가 비교 집단보다 유의미하게 많았고, 중간 매개 개념을 포함한 다단계 인과 사슬과 다중 경로 구조가 더 자주 나타났다. 환경오염이나 생태계 변화에 더해 건강, 삶의 질, 사회·경제적 요소를 함께 연결하는 사례가 증가하여, 환경문제를 자연·생태에 한정된 현상이 아니라 인간과 사회 시스템이 얽힌 문제로 이해하려는 경향이 강화된 것을 확인할 수 있었다. 한편 되먹임 고리와 같은 순환 구조의 경우 처치 집단에서 비교 집단보다 큰 향상이 관찰되었으나, 다른 지표에 비해 집단 간 차이는 제한적이었다.
학생 감상문 분석 결과, 학생들은 자신의 선택과 환경 상태, 타인의 삶을 잇는 인과적 연쇄를 언급하며 행동, 중간 과정, 지연된 결과를 함께 고려하는 관점을 형성한 것으로 나타났다. 또한 동일한 상황에서도 이해관계와 가치에 따라 서로 다른 선택이 가능하다는 점을 인식하고, 여러 관점과 선택의 장단점을 비교·검토하려는 태도를 보였다. 수업 방식과 관련해서는 분기형 시나리오 수업을 기존 수업과 다른 형식으로 인식하고, 선택에 따라 전개와 결말이 달라지는 구조에 흥미를 느끼며 주도적 참여를 경험한 것으로 나타났다. 일부 학생은 수업 이후 환경과 관련된 선택을 이전보다 더 신중하게 하게 되었으며, 환경문제를 자신의 삶과 연결된 과제로 인식하려는 경향을 보고하였다.
종합하면, 본 연구에서 개발·적용한 분기형 시나리오 기반 환경교육 프로그램은 초등학생의 시스템 사고 향상에 긍정적인 영향을 미쳤다. 자기 보고식 검사 도구, 인과지도, 감상문이라는 서로 다른 자료가 프로그램의 효과를 공통적으로 보여주었다는 점에서, 본 연구는 분기형 시나리오 기반 환경교육 프로그램의 효과를 다각도로 확인할 수 있었다. 본 연구는 초등 환경교육에서 시스템 사고 함양을 위한 구체적인 교수학습 모형을 제시하는 실증적 사례로 의미가 있다.

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기후 위기, 생물다양성 감소, 에너지 전환과 같은 환경문제에는 다양한 요소와 이해관계가 얽혀 있어 단순한 원인–결과 도식만으로 이해하기 어렵다. 따라서 이러한 문제를 효과적으로 교...

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