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적도 해류계 분석 및 엘니뇨 시기의 변동에 관한 논의: 중등 교육 현장의 관련 오개념을 중심으로

A Review on the Analysis of the Equatorial Current System and the Variability during the El Niño Period: Focusing on the Misconceptions in the Field of Secondary Education

장유순 ( You-soon Chang )
  • : 한국지구과학회
  • : 한국지구과학회지 42권3호
  • : 연속간행물
  • : 2021년 06월
  • : 296-310(15pages)
한국지구과학회지

DOI


목차

서 론
자료 및 방법
적도 해류계
엘니뇨 기간의 적도 해류계 변동
오개념 분석
요약 및 토의
사 사
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엘니뇨는 전지구적인 규모로 기후 변화를 유발하는 대표적인 해양-대기 상호작용 현상으로서 지구과학 분야에서 매우 중요한 교수-학습 소재로 사용되고 있다. 본 논고에서는 적도 해류계의 분포 특징 및 발생 역학에 관해 정리하였으며, 엘니뇨 시기의 적도 해류계 변동과 관련 오개념에 관해 조사하였다. 엘니뇨 시기에는 북적도해류, 남적도해류, 적도잠류들이 유의미하게 약화된다. 그러나 북적도반류는 중심축을 중심으로 남쪽 성분은 강화되고 북쪽 성분은 약화되면서 적도 쪽으로 남하하기 때문에 엘니뇨 시기의 북적도반류의 변동에 대해서는 일반화할 수 없다. 또한 서태평양에서는 북적도반류의 남하 폭이 커져 결과적으로 적도 서태평양에서는 동향류가 관측된다. 일부 대중 매체를 통한 과학 기사, 중등학교 평가 문항 뿐만 아니라 현직 교사들을 대상으로 한 설문 조사 결과 분석을 통해 엘니뇨 시기의 적도 해류계의 변동에 관한 개념이 통일되지 않았음을 확인하였다. 이는 기존에 사용되고 있는 엘니뇨 모식도의 부정확한 해석과 적도 해류 및 파동 역학에 관한 이해 부족과 연관된다고 유추할 수 있다.
El Niño is a typical ocean and atmospheric interaction phenomenon that causes climate variability on a global scale, so it has been used as a very important teaching and learning material in the field of earth science. This study summarized the distribution and dynamics of the equatorial current system. The variability of the equatorial current system during the El Niño period and the associated misconceptions were also investigated. The North Equatorial Current, South Equatorial Current, and Equatorial Under Current significantly weaken during El Niño years. However, the variability of the North Equatorial Counter Current (NECC) during the El Niño period cannot be generalized because the NECC shows southward movement with weakening in the northern area and strengthening in the southern area, along its central axis. In the western Pacific, the NECC is further south during El Niño years, and thus, it has an eastward flow in the equatorial western Pacific. Our analysis of a mass media science article, a secondary school exam, and a survey for incumbent teachers confirmed disparate ideas about the equatorial current system’s variability during El Niño periods. This is likely due to inaccurate interpretations of the existing El Niño schematic diagram and insufficient understanding of the equatorial current and wave dynamics.

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42권4호(2021년 08월) 수록논문
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1Distribution of Rare Earth Elements and Their Applications as Tracers for Groundwater Geochemistry - A Review

저자 : Heejin Hwang , Yalalt Nyamgerel , Jeonghoon Lee

발행기관 : 한국지구과학회 간행물 : 한국지구과학회지 42권 4호 발행 연도 : 2021 페이지 : pp. 383-389 (7 pages)

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Several studies investigating the behavior and environmental distribution of rare earth elements (REEs) have been reviewed to determine the geochemical processes that may affect their concentrations and fractionation patterns in groundwater and whether these elements can be used as tracers for groundwater-rock interactions and groundwater flow paths in small catchments. Inductively coupled plasma-mass spectrometry (ICP-MS), equipped with an ultrasonic nebulizer and active-film multiplier detector, is routinely used as an analytical technique to measure REEs in groundwater, facilitating the analysis of dissolved REE geochemistry. This review focuses on the distribution of REEs in groundwater and their application as tracers for groundwater geochemistry. Our review of existing literature suggests that REEs in ice cores can be used as effective tracers for atmospheric particles, aiding the identification of source regions.

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2Impact of Iron Scavenging and Desorption Parameters on Chlorophyll Simulation in the Tropical Pacific within NEMO-TOPAZ

저자 : Hyomee Lee , Byung-kwon Moon , Jong-Yeon Park , Han-Kyoung Kim , Hyun-Chae Jung , Jieun Wie , Hyo Jin Park , Young-hwa Byun , Yoon-Jin Lim , Johan Lee

발행기관 : 한국지구과학회 간행물 : 한국지구과학회지 42권 4호 발행 연도 : 2021 페이지 : pp. 390-400 (11 pages)

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Ocean biogeochemistry plays a crucial role in sustaining the marine ecosystem and global carbon cycle. To investigate the oceanic biogeochemical responses to iron parameters in the tropical Pacific, we conducted sensitivity experiments using the Nucleus for European Modelling of the Ocean-Tracers of Ocean Phytoplankton with Allometric Zooplankton (NEMO-TOPAZ) model. Compared to observations, the NEMO-TOPAZ model overestimated the concentrations of chlorophyll and dissolved iron (DFe). The sensitivity tests showed that with increasing (+50%) iron scavenging rates, chlorophyll concentrations in the tropical Pacific were reduced by approximately 16%. The bias in DFe also decreased by approximately 7%; however, the sea surface temperature was not affected. As such, these results can facilitate the development of the model tuning strategy to improve ocean biogeochemical performance using the NEMOTOPAZ model.

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3Assessment of New High-resolution Regional Climatology in the East/Japan Sea

저자 : Jae-ho Lee , You-soon Chang

발행기관 : 한국지구과학회 간행물 : 한국지구과학회지 42권 4호 발행 연도 : 2021 페이지 : pp. 401-411 (11 pages)

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This study provides comprehensive assessment results for the most recent high-resolution regional climatology in the East/Japan Sea by comparing with the various existing climatologies. This new high-resolution climatology is generated based on the Optimal Interpolation (OI) method with individual profiles from the World Ocean Database and gridded World Ocean Atlas provided by the National Centers for Environmental Information (NCEI). It was generated from the recent previous study which had a primary focus to solve the abnormal horizontal gradient problem appearing in the other high-resolution climatology version of NCEI. This study showed that this new OI field simulates well the mesoscale features including closed-curve temperature spatial distribution associated with eddy formation. Quantitative spatial variability was compared to the other four different climatologies and significant variability at 160 km was presented through a wavelet spectrum analysis. In addition, the general improvement of the new OI field except for warm bias in the coastal area was confirmed from the comparison with serial observation data provided by the National Fisheries Research and Development Institute's Korean Oceanic Data Center.

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4Distribution of Heavy Metals in Sediment Cores Collected from the Nakdong River, South Korea

저자 : Yoon-Jin Lim , Jiyeong Lee , Jihye Kang , Jeonghoon Kim , Ho-jin Park , Sang Yeol Bae , Seok Jeong , Young-seog Kim , Jong-sik Ryu

발행기관 : 한국지구과학회 간행물 : 한국지구과학회지 42권 4호 발행 연도 : 2021 페이지 : pp. 412-424 (13 pages)

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Understanding the distribution of heavy metals in sediment is necessary because labile heavy metals can partition into the water column and bioaccumulate in aquatic organisms. Here we investigated six heavy metals (Co, Cu, Mn, Ni, Pb, and Zn) in sediment cores using a five-step sequential leaching method to examine the occurrence of heavy metals in the sediment. The results showed that all elements, except Mn, are depleted in the exchangeable and carbonate fractions. However, heavy metal concentrations are much higher in the Fe-Mn oxide and organic matter fractions, especially for Cu, indicating enrichment in the organic matter fraction. Furthermore, contamination parameters (contamination factor and geoaccumulation index) indicate that Mn contamination is high, primarily derived from anthropogenic sources, presenting a potential risk to ecosystems in the Nakdong River.

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5Hydrogeological Characteristics of a Riverine Wetland in the Nakdong River Delta, Korea

저자 : Hang-tak Jeon , Eun-ji Cha , Woo-ri Lim , Sul-min Yoon , Se-yeong Hamm

발행기관 : 한국지구과학회 간행물 : 한국지구과학회지 42권 4호 발행 연도 : 2021 페이지 : pp. 425-444 (20 pages)

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Investigating the physical and chemical properties of riverine wetlands is necessary to understand their distribution characteristics and depositional environment. This study investigated the physical (particle size, color, and type) and chemical properties (organic, inorganic, and moisture contents) of sediments in Samrak wetland, located in the Nakdong River estuary area in Busan, South Korea. The particle size analysis indicated that the hydraulic conductivity values for the coarse grain and the mixture of coarse and fine grains ranged from 2.03 to 3.49×10-1 cm s-1 and 7.18×10-3 to 1.24×10-7 cm s-1 , respectively. In-situ water quality and laboratory-based chemical analyses and radon-222 measurement were performed on groundwater and surface water in the wetland and water from the nearby Nakdong River. The physical and chemical properties of Samrak wetland was characterized by the sediments in the vertical and lateral direction. The concentrations of chemical components in the wetland groundwater were distinctly higher than those in the Nakdong River water though the wetland groundwater and Nakdong River water equally belonged to the Ca-HCO3 type.

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6Reconstruction of Terrestrial Water Storage of GRACE/GFO Using Convolutional Neural Network and Climate Data

저자 : Woohyu Jeon , Jae-seung Kim , Ki-weon Seo

발행기관 : 한국지구과학회 간행물 : 한국지구과학회지 42권 4호 발행 연도 : 2021 페이지 : pp. 445-458 (14 pages)

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Gravity Recovery and Climate Experiment (GRACE) gravimeter satellites observed the Earth gravity field with unprecedented accuracy since 2002. After the termination of GRACE mission, GRACE Follow-on (GFO) satellites successively observe global gravity field, but there is missing period between GRACE and GFO about one year. Many previous studies estimated terrestrial water storage (TWS) changes using hydrological models, vertical displacements from global navigation satellite system observations, altimetry, and satellite laser ranging for a continuity of GRACE and GFO data. Recently, in order to predict TWS changes, various machine learning methods are developed such as artificial neural network and multi-linear regression. Previous studies used hydrological and climate data simultaneously as input data of the learning process. Further, they excluded linear trends in input data and GRACE/GFO data because the trend components obtained from GRACE/GFO data were assumed to be the same for other periods. However, hydrological models include high uncertainties, and observational period of GRACE/GFO is not long enough to estimate reliable TWS trends. In this study, we used convolutional neural networks (CNN) method incorporating only climate data set (temperature, evaporation, and precipitation) to predict TWS variations in the missing period of GRACE/GFO. We also make CNN model learn the linear trend of GRACE/GFO data. In most river basins considered in this study, our CNN model successfully predicts seasonal and long-term variations of TWS change.

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7Comparison on Positive Experiences about Science between Gifted and General Students in Middle School

저자 : Taehee Kim , Youngsun Kwak , Won-mi Park

발행기관 : 한국지구과학회 간행물 : 한국지구과학회지 42권 4호 발행 연도 : 2021 페이지 : pp. 459-469 (11 pages)

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In this study, we investigated the difference in the affective characteristics between science-gifted students and general students through the positive experiences about science (PES) index. We also explored ways to apply the characteristics of gifted classes suggeseted by the teachers of this study, which had a positive effect on science-gifted students, to general science classes. For this study, a PES survey was carried on middle school science-gifted students enrolled in the gifted education center in the central region and general middle school students in the same area who had no experience in gifted education. Based on the survey result, we conducted in-depth interviews with teachers, having teaching experience with both science-gifted and general students. The results revealed that science-gifted students showed a significantly higher PES index than general students in all five areas of PES. The area with the largest difference between the two groups was science-related self-concept and the smallest was science academic emotion. Teachers suggested ways to apply the characteristics of science-gifted classes to general science classes, such as organizing general science classes around inquiry activities, supporting class materials such as MBL or tablets, reconstructing the classes using materials reflecting students' needs, and changing the textbook content and narrative style, to induce students' interest and curiosity. Based on the study results, ways to enhance the PES through science classes for general students were proposed.

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8Exploring Alignments among International Baccalaureate, Next Generation Science Standards, and the 2015 Science Curriculum of Korea, Focusing on Elementary Science

저자 : Myeong-kyeong Shin , Eun-jeong Kim

발행기관 : 한국지구과학회 간행물 : 한국지구과학회지 42권 4호 발행 연도 : 2021 페이지 : pp. 470-475 (6 pages)

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This study aimed to explore alignments among three curricula based on the contents of the university level curriculum. The 2015 revised curriculum, International Baccalaureate(IB), and Next Generation Science Standards(NGSS) were selected for this study, and a college textbook was analyzed to compare the curricula. As the age groups studying the curricular were different, we reorganized them according to school ages prior to conducting the study. The results of the analysis were: first, the contents of the 2015 revised curriculum did not sufficiently elaborate on the natural hazards related to humans, unlike the university level, IB PYP, and NGSS curricula. Third, there are different ways of introducing scientific vocabulary curricula, meaning that the number of scientific vocabularies in the 2015 revised curriculum was less than that in the IB, PYP, and NGSS.

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1연안 혼탁 해수에 적합한 위성 클로로필-a 농도 산출 알고리즘 개관과 전망

저자 : 박지은 ( Ji-eun Park ) , 박경애 ( Kyung-ae Park ) , 이지현 ( Ji-hyun Lee )

발행기관 : 한국지구과학회 간행물 : 한국지구과학회지 42권 3호 발행 연도 : 2021 페이지 : pp. 247-263 (17 pages)

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최근의 기후변화는 연안에서 더욱 가속화되고 있어 연안에서의 해양 환경변화 감시의 중요성이 커지고 있다. 클로로필-a 농도는 해양 환경 변화의 중요한 지표 중 하나로 수십년 동안 여러 해색 위성을 통해 전구 해양 표층의 클로로필-a 농도가 산출되었으며 다양한 연구 분야에 활용되었다. 하지만 연안 해역의 탁한 해수는 외해의 맑은 해수와는 구별되는 구성 성분과 광학적 특성으로 인해 나타나는 심각한 오차 때문에 일반적으로 사용되는 전지구 대양을 위하여 만들어진 클로로필-a 농도 알고리즘은 연안 해역에 대입할 수 없다. 또한 연안 해역은 해역에 따라 성분과 특성이 크게 달라져 통일된 하나의 알고리즘을 제시하기 어렵다. 이러한 문제점을 극복하기 위하여 연안의 탁도가 높은 해역에서는 구성 성분과 광학적 변동 특성을 고려한 다양한 알고리즘들이 개발되어 사용되어 왔다. 클로로필-a 농도 산출 알고리즘은 크게 경험적 알고리즘, 반해석적 알고리즘, 기계학습을 활용한 알고리즘 등으로 나눌 수 있다. 해수의 반사 스펙트럼에 기반한 청색-녹색 밴드 비율이 기본적인 형태로 주로 사용된다. 반면 탁한 해수를 위해 개발된 알고리즘은 연안 해역에 존재하는 용존 유기물과 부유물의 영향을 상쇄시키기 위한 방식으로 녹색-적색 밴드 비율, 적색-근적외 밴드 비율, 고유한 광학적 특성 등을 사용한다. 탁한 해수에서의 신뢰성 있는 위성 클로로필-a 농도 산출은 미래의 연안 해역을 관리하고 연안 생태 변화를 감시하는데 필수적이다. 따라서 본 연구는 탁도가 높은 Case 2 해수에서 활용되어온 알고리즘들을 요약하고, 한반도 주변해역의 모니터링과 연구에 대한 문제점을 제시한다. 또한 다분광 및 초분광 센서의 개발로 더욱 정확하고 다양한 해색 환경을 이해할 수 있는 미래의 해색 위성에 대한 발전 전망도 제시한다.

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2최근(2018-2020) 태풍의 이동속도와 한반도 주변의 총가강수량 변화

저자 : 김효정 ( Hyo Jeong Kim ) , 김다빈 ( Da Bin Kim ) , 정옥진 ( Ok Jin Jeong ) , 문윤섭 ( Yun Seob Moon )

발행기관 : 한국지구과학회 간행물 : 한국지구과학회지 42권 3호 발행 연도 : 2021 페이지 : pp. 264-277 (14 pages)

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본 연구의 목적은 최근 발생한 태풍들의 이동속도와 관련하여 대기 중 총가강수량의 변화를 분석하는 것이다. 이 연구를 위해 미국기상위성연구소 및 기상청 천리안위성 2A호(GEO-KOMPSAT-2A)의 총가강수량 및 주야간 RGB 합성영상 자료뿐만 아니라 기상청의 기온, 강수량 및 풍속 등의 지상 관측 자료가 사용되었다. 기상청에서 제공하는 태풍 위치 및 이동속도를 활용하여, 2020년 태풍 바비, 마이삭, 하이선과 2019년 태풍 타파, 그리고 2018년 태풍 콩레이의 이동속도를 위도별 태풍 평균속도 통계자료와 비교하였다. 그 결과, 타파와 콩레이는 태풍의 위도별 평균속도와 유사하게 나타났으나 바비와 마이삭은 위도 약 25°N-30°N 구간에서 이동속도가 크게 감소하여 나타났다. 이는 대기 중의 수증기 띠가 전선의 형태로 바비와 마이삭 두 태풍의 전방에 위치하여 이들 태풍의 이동에 방해를 주었기 때문이었다. 즉 이동하는 태풍의 전방에 하층제트로 인해 발생한 수증기 띠가 전선을 형성할 경우, 이 전선과 태풍 사이에 위치하는 고기압 역은 더욱 발달하면서 열대야와 함께 블로킹 효과로 작용하여 태풍의 이동속도가 느리게 나타났다. 결과적으로 대기 중의 수증기가 많았던 바비와 마이삭의 경우, 1차로 하층제트를 따라 수증기 띠가 전선을 형성함으로 인한 집중호우가, 2차로 전선과 태풍 사이에 고기압 역의 하강기류로 인한 열대야 현상이, 그리고 3차로 태풍 자체의 육지 상륙에 의한 강풍과 폭우가 연달아 발생하였다.

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32020년 동아시아지역에서 COVID-19 폐쇄로 인한 장거리 이동 PM10, NO2, O3 농도 변동성 분석

저자 : 김유경 ( Yu-kyung Kim ) , 조재희 ( Jae-hee Cho ) , 김학성 ( Hak-sung Kim )

발행기관 : 한국지구과학회 간행물 : 한국지구과학회지 42권 3호 발행 연도 : 2021 페이지 : pp. 278-295 (18 pages)

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2020년 중국의 COVID-19 폐쇄는 한국의 풍상측에 위치한 중국의 대기오염 배출량을 감소시켰다. 몽골 북부로부터 중국 동부를 거쳐 한반도에 이르는 지역에서는 2020년 1~2월에 기온 아노말리가 양(+)으로 온난하였고, 2020년 1월에는 동서류 아노말리가 음(-)으로 정체적인 특징을 보였다. 2019년 12월~2020년 3월에 한국 중부 서쪽의 석모리와 파도리에서 중국 배출량 감소의 영향에 따라 PM10, NO2, O3 농도 변동이 나타났다. 파도리에서 PM10, O3 월평균 농도와 최근 4년의 월평균 농도의 비는 2019년 12월과 비교하여 중국의 COVID-19 폐쇄 이후인 2020년 1~3월에 각각 0.7~4.7%, 9.2~22.8%로 감소하였다. 2020년 1월 중국의 춘절 기간에는 석모리와 파도리에서 PM10, NO2, O3 농도가 최근 4년의 춘절 기간과 마찬가지로 감소하였다. 그러나 2020년 1월 평균 농도가 최근 4년 1월과 비교하여 감소한 것은 중국 춘절 전후의 기간에도 배출량이 감소하였던 것과 관련 있다. 2020년 1~3월 석모리의 PM10, NO2, O3 농도의 비(Ōs/M)는 각각 70.8~89.7%, 70.5~87.1%, 72.5~97.1%이었고, 파도리에서도 각각 79.6~93.5%, 67.7~84.9%, 83.7~94.6%로 추정 월평균(M)보다 월평균(Ōs)이 감소하였다. 2020년 1월에 몽골 북부로부터 중국 동부와 한반도에 이르는 지역의 온난화로 인한 광화학 반응으로 최근 4년과 비교하여 AOD가 높게 나타났으나 2020년 3월에는 풍상측인 중국에서 2차 에어로졸을 생성하는 전구물질 배출 감소로 최근 4년과 비교하여 낮은 AOD 분포를 보였던 것으로 분석되었다.

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4적도 해류계 분석 및 엘니뇨 시기의 변동에 관한 논의: 중등 교육 현장의 관련 오개념을 중심으로

저자 : 장유순 ( You-soon Chang )

발행기관 : 한국지구과학회 간행물 : 한국지구과학회지 42권 3호 발행 연도 : 2021 페이지 : pp. 296-310 (15 pages)

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엘니뇨는 전지구적인 규모로 기후 변화를 유발하는 대표적인 해양-대기 상호작용 현상으로서 지구과학 분야에서 매우 중요한 교수-학습 소재로 사용되고 있다. 본 논고에서는 적도 해류계의 분포 특징 및 발생 역학에 관해 정리하였으며, 엘니뇨 시기의 적도 해류계 변동과 관련 오개념에 관해 조사하였다. 엘니뇨 시기에는 북적도해류, 남적도해류, 적도잠류들이 유의미하게 약화된다. 그러나 북적도반류는 중심축을 중심으로 남쪽 성분은 강화되고 북쪽 성분은 약화되면서 적도 쪽으로 남하하기 때문에 엘니뇨 시기의 북적도반류의 변동에 대해서는 일반화할 수 없다. 또한 서태평양에서는 북적도반류의 남하 폭이 커져 결과적으로 적도 서태평양에서는 동향류가 관측된다. 일부 대중 매체를 통한 과학 기사, 중등학교 평가 문항 뿐만 아니라 현직 교사들을 대상으로 한 설문 조사 결과 분석을 통해 엘니뇨 시기의 적도 해류계의 변동에 관한 개념이 통일되지 않았음을 확인하였다. 이는 기존에 사용되고 있는 엘니뇨 모식도의 부정확한 해석과 적도 해류 및 파동 역학에 관한 이해 부족과 연관된다고 유추할 수 있다.

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5화성 지질공원 제부도 지질명소의 지질교육적 가치

저자 : 하수진 ( Sujin Ha ) , 채용운 ( Yong-un Chae ) , 강희철 ( Hee-cheol Kang ) , 김종선 ( Jong-sun Kim ) , 박정웅 ( Jeong-woong Park ) , 신승원 ( Seungwon Shin ) , 임현수 ( Hyoun Soo Lim ) , 조형성 ( Hyeongseong Cho )

발행기관 : 한국지구과학회 간행물 : 한국지구과학회지 42권 3호 발행 연도 : 2021 페이지 : pp. 311-324 (14 pages)

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최근 화성시의 국가지질공원 인증 추진을 위해 10개의 지질명소가 개발되었으며, 이 중에서 제부도 지질명소는 다양한 지질·지형(경관)·생태유산이 분포하여 고정리, 우음도 지질명소와 함께 수도권 남부의 새로운 지구과학 교육 장소로 개발 잠재성이 크다. 이번 연구에서는 화성지질공원 제부도 지질명소의 야외조사를 통해 지질유산의 특징을 기재하고, 화성지질공원 내 다른 지질명소와의 비교·분석을 통해 지질교육 명소로서 개발 가능성을 평가하였다. 또한, 지질공원 및 지질명소에서의 현장교육이 현행 2015 개정 과학과 교육과정에서 강조하는 핵심개념과 교과역량 중심 교육에 실질적으로 미칠 수 있는 효과를 제부도 지질명소에 적용해 제시하였다. 제부도 지질명소에는 규암, 편암, 천매암 등 다양한 변성암류가 분포하며, 쇄설성암맥, 석영맥, 단층, 절리, 엽리, 편리 등의 지질구조들도 함께 관찰되어 지질다양성이 풍부하다. 또한, 해안가를 따라서는 역빈과 사빈, 해안사구, 갯벌 등 해안 퇴적지형과 연흔 등의 퇴적구조가 발달하고 있으며, 해식절벽, 해식동굴, 시스택 등의 해안침식지형과 함께 바다갈라짐 등 다양한 해안지형을 관찰할 수 있다. 제부도 지질명소는 기존에 현장교육에 활용되고 있는 화성지질공원의 고정리 공룡알화석산지 및 우음도 지질명소와 지질 및 지형학적으로 차별점을 가지므로 새로운 지질교육 현장으로서 충분한 가치를 지닌 것으로 판단된다. 아울러 제부도 지질명소에는 갯벌체험장과 같은 지질교육 및 지질관광 연계 콘텐츠가 풍부하고, 해안산책로, 전망대와 같은 탐방인프라 또한 잘 조성되어 있어 다채로운 교육프로그램 개발이 기대된다. 더 나아가 각 지질명소별 특성을 중심으로 최적화된 지질공원 교육을 수행함으로써 1) 학교에서 지질공원으로 학습 공간의 확장, 2) 구체적인 내용 요소의 이해도 향상과 핵심개념 사이의 연계, 3) 지구시스템 전반으로 교육 영역의 확대가 이루어질 수 있어 과학과 교육과정의 핵심역량인 사고력, 탐구력, 문제해결력을 향상시킬 수 있고, 지질공원 교육의 주체로 참여하는 경험을 통해 의사소통 능력 및 참여와 평생학습능력 강화에도 긍정적인 영향을 미칠 것으로 기대된다.

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6천문 유산을 활용한 천문학 교육 프로그램 개발 및 활용 가능성 탐색

저자 : 이지혜 ( Jihye Lee ) , 신동희 ( Donghee Shin )

발행기관 : 한국지구과학회 간행물 : 한국지구과학회지 42권 3호 발행 연도 : 2021 페이지 : pp. 325-343 (19 pages)

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이 연구의 목적은 한국 천문 유산인 앙부일구와 고대 천문 기록을 활용한 과학 교육 프로그램을 개발하고, 시범 적용을 통해 활용 가능성을 탐색하는 것이다. 앙부일구와 고대 천문 기록의 TSK 구성적 특성, 과학 교육과정과의 연계성, NOS와의 연계성을 고려하여 앙부일구는 초등학생을 위한 핸즈온 활동으로, 고대 천문 기록은 중·고등학생을 위한 과학 탐구 활동으로 개발했다. 개발된 프로그램을 초등과 고등 집단에게 시범 적용하여 활용 가능성을 확인했다. 앙부일구 활동을 통해 학생들은 절기별 태양 운동에 대한 오개념을 수정하며 개념 지식을 정교화했고, 이후 천구 좌표계 개념과의 연계 가능성을 확인했다. 학생들은 앙부일구의 과학적 가치를 인식했으며, 과학·기술·사회 간 상호작용의 본성을 이해했다. 고대 천문 기록 활동에서 학생들은 귀납 및 연역적 탐구 방법을 경험했고, 다양한 정보와 전략을 활용했다. 활동을 통해 학생들은 TSK에 대한 과학적 이해와 태도를 발전시켰다.

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7컴퓨팅 사고를 반영한 교사연수 과정에서 나타난 교사의 인식 탐색

저자 : 황규진 ( Gyu Jin Hwang ) , 박영신 ( Young-shin Park )

발행기관 : 한국지구과학회 간행물 : 한국지구과학회지 42권 3호 발행 연도 : 2021 페이지 : pp. 344-364 (21 pages)

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이 연구는 두 명의 초등교사가 컴퓨팅 사고를 어떻게 인식하고 이를 교육과정 재구성에 어떻게 반영하고 수업을 하게 되는지를 장기간의 걸친 교사연수과정을 통해 탐색한 것이다. 컴퓨팅 사고는 과학교육에 연계하는 새로운 교육정책 방향이기에 초등부터 나타나는 교사의 인식을 조사하고자 하였다. 교사와의 9번의 교사회의를 가졌으며 이는 매회 2시간 정도의 시간이 소요되었고, 그 시기에 교수하게 될 한 단원을 각자 인식아래 재구성을 하여 11차시의 수업과정안을 개발하였다. 자료수집은 9개월간에 걸쳐서 인터뷰, 교사회의, 수업과정안에서 수행되었으며, 이 자료는 수업 전후의 교사회의를 통한 논의, 수업과정안 등을 통해 수집되었으며, 컴퓨팅 사고를 인식하면서 나타난 초등교사의 컴퓨팅 사고의 인식은 다음과 같이 나타났다. 첫 번째, 과학교육의 목적인 과학적 소양의 정의가 확장되었음을 볼 수 있다. 즉 문제인식에서부터 창의적인 문제해결자를 양성하는 것이 과학적 소양이라고 인식하였다. 두 번째, 과학적 사고가 강조된 개념형성단계와 컴퓨팅 사고가 강조된 개념활용단계로 수업차시를 구분하였다. 세 번째, 컴퓨팅 사고는 인지적 사고과정이며, ICT는 기능적 도구라고 인식하였다. 네 번째, 컴퓨팅 사고 요소는 중복되어 반복적으로 나타나며, 순차적이지 않을 수 있다는 것이다. 마지막으로 컴퓨팅 사고의 활용을 통해 STEAM 교육을 활성화할 수 있다고 인식하고 있음을 보여주었다. 이 연구를 바탕으로 컴퓨팅 사고의 실천은 STEAM 교육의 활성화를 위한 도구로 사용될 수 있고 이를 위해서는 일회성이 아닌 지속적이고 전문적인 교사연수를 통해 컴퓨팅 사고 전문역량 강화를 할 수 있도록 해야 할 것이다.

KCI등재

8암석 판별 탐구에서 중학교 영재들의 과학적 관찰의 특징 탐색

저자 : 유은정 ( Eun-jeong Yu ) , 장선경 ( Sun Kyung Jang ) , 고선영 ( Sun Young Ko )

발행기관 : 한국지구과학회 간행물 : 한국지구과학회지 42권 3호 발행 연도 : 2021 페이지 : pp. 365-380 (16 pages)

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본 연구의 목적은 암석 판별 탐구에서 중학교 영재학생들의 과학적 관찰과 추론의 특징을 탐색하기 위함이었다. 이를 위하여 영재교육원에 다니는 19명의 중학교 1학년 학생들에게 과학 교과서에서 중요하게 다루는 화성암, 변성암, 퇴적암이 포함된 5가지 암석 샘플을 나누어 주고 각 암석의 형성과정, 종류, 이름 등을 유추해 보도록 하였다. 연구 결과, 학생들이 주로 주목하는 암석의 특징은 색, 조직, 구조로 나타났다. 전형적인 암석의 경우 기억에 의존하여 즉각적으로 암석 판별에 성공하나 관찰에 근거한 유의미한 추론이 이루어지지 못하는 반면, 판별에 어려움을 겪는 암석의 경우 관찰에 근거한 유의미한 추론 과정이 담화를 통해 드러나기도 하였다. 또한 유의미한 관찰 결과로부터 과학적 추론을 타당하게 구성하였으나 암석 판별에 실패한 경우도 나타났다. 본 연구 결과는 중학생들의 암석 판별 탐구 활동에서 학생들의 현 수준을 파악하고, 학교 현장에서 이루어지는 암석 판별 탐구가 학생들에게 과학적 관찰과 추론의 경험을 제공할 수 있도록 방안을 모색하고, 시사점을 제공하고자 한다.

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