초등과학영재를 위한 원격천문대의 구축 및 활용

국문 초록 (Abstract)

본 연구는 초등과학영재교육에서 활용할 수 있는 원격천문대 환경을 구축한 후, 원격천문대 시스템을 활용한 천체관측 프로그램을 개발하고, 이를 초등과학영재에게 적용하여 과학탐구능력 및 과학적 태도에 미치는 영향을 알아보는 것이 목적이다. 이를 위해 양벌초등학교 과학영재와 백사초등학교 과학영재를 대상으로 원격천문대 시스템을 활용한 천체관측 프로그램을 적용한 후 과학탐구능력과 과학적 태도 검사를 하였다. 본 논문의 결과를 요약하면 다음과 같다.
첫째, 스마트 기술을 적용하여 초등과학영재의 과학적 호기심과 탐구능력 향상을 위한 시스템 환경을 구성하기 위해 실제 관측 영상을 실시간으로 전송이 가능하도록 원격 제어가 가능한 천체망원경을 제작하였다. 또한 초등과학영재와 교사가 쉽게 배우고 사용할 수 있는 사용자 중심의 조작환경을 구성하여 달 관측뿐만 아니라 지구 주위의 다른 행성과 별자리 관측도 가능하도록 확장 설계하였다. 이때 원격천문대는 기상상황에 대응할 수 있는 장치를 탑재하고 자료가 원활히 작동되도록 성능이 검증된 부품을 사용하였으며 자료의 일반화를 위해 제작 및 정비가 용이하도록 설계하였다.
둘째, 원격천문대 시스템을 활용하기 위한 천체관측 프로그램은 교육과정을 분석하여 프로그램의 목표와 학습내용을 선정하였으며 1-3차시 원격천문대 설치ㆍ조작하기, 4-6차시 달의표면 관찰ㆍ달의 위치변화 관찰하기, 7-9차시 여러 날 같은 시각 달 관찰, 10-11차시는 선택과정으로 목성ㆍ토성ㆍ금성 관찰하기, 마지막 12차시는 천체사진 전시회로 3차시씩 총 4회 12차시 프로그램을 개발하였다.
셋째, 원격천문대 시스템을 활용한 천체관측 프로그램이 초등과학영재의 과학탐구능력 및 과학적 태도에 미치는 영향을 분석한 결과를 정리하면 다음과 같다. 과학탐구능력의 하위 요소 중 기초탐구능력과 통합탐구능력 모두에서 유의미한 차이가 있는 것으로 나타났으며, 기초탐구능력과 통합탐구능력을 종합한 과학탐구능력에서도 유의미한 차이가 있는 것으로 나타났다. 원격천문대 시스템을 활용한 천체관측 프로그램이 초등과학영재의 과학적 태도에 미치는 영향 역시 유의미한 차이가 있는 것으로 나타났으며, 하위요소로는 개방성, 협동성, 끈기성, 창의성에서는 유의미한 차이가 없는 것으로 나타났으나 호기심, 비판성, 자진성에서는 유의미한 차이가 있는 것으로 나타났다.

목차 (Table of Contents)

• Ⅰ. 서론 1
• 1. 연구의 필요성 및 목적 1
• 2. 연구문제 3
• 3. 용어의 정의 3
• 4. 연구의 제한점 4
• Ⅱ. 이론적 배경 5
• 1. 과학영재 5
• 2. 영재교육 프로그램 6
• 3. 교육과정 속 천문교육 7
• 4. 선행연구 9
• Ⅲ. 연구 내용 및 방법 11
• 1. 연구대상 11
• 2. 원격 천문대 시스템의 개발 방향 12
• 3. 원격 천문대 시스템 활용 천체관측 프로그램 개발 18
• 4. 검사도구 24
• Ⅳ. 연구결과 및 논의 27
• 1. 원격천문대 시스템 개발 27
• 2. 원격천문대 시스템 활용 천체관측 프로그램 29
• 3. 과학탐구능력의 변화 34
• 4. 과학적 태도의 변화 38
• Ⅴ. 결론 및 제언 40
• 1. 결론 40
• 2. 제언 42
• 참 고 문 헌 44
• 부 록 47
• ABSTRACT 60