초등 과학교육에서 물의 순환 단원 과학 탐구 시뮬레이션 프로그램의 개발과 효과

Developing and Effectiveness of a Science Inquiry Simulation for the Water Cycle in Elementary Education

본 연구는 초등학교 과학교육에서 물의 순환 단원을 중심으로 한 과학 탐구 시뮬레이션 프로그램을 개발하고, 이를 학습자들에게 적용하여 프로그램의 효과를 분석하는 것을 목적으로 한다. 물의 순환은 지구 시스템의 상호작용과 환경 지속 가능성을 이해하는 핵심 개념으로, 과학적 사고력과 문제 해결 능력을 기르기 위한 중요한 주제이다. 본 연구에서는 2015 개정 과학과 교육과정 성취 기준에 기반하여 시뮬레이션 프로그램을 설계하고, 과학 관련성 태도와 물의 순환 개념 이해를 중심으로 프로그램의 효과를 평가하였다. 과학 관련성 태도는 동형 검사지(A, B)를 활용하여 사전-사후 검사를 실시하였고, 물의 순환 개념 이해는 별도로 설계된 개념 검사지로 평가하였다. 또한, 프로그램에 대한 학생들의 만족도를 조사하여 시뮬레이션 학습의 효과성을 종합적으로 검토하였다. 연구 결과, 프로그램은 과학 관련성 태도와 개념 이해 모두에서 유의미한 긍정적 변화를 가져왔으며, 학습 만족도 또한 높게 나타났다. 이는 시뮬레이션 기반 학습이 초등학생들의 추상적 개념 학습과 과학적 태도 형성에 효과적인 도구임을 시사한다.

This study aimed to develop a science exploration simulation program centered on the water cycle in elementary school science education and apply it to learners to analyze its effectiveness. The water cycle is a key concept in understanding the interaction between the earth system and environmental sustainability as it supports the development of scientific thinking and problem-solving skills. The researchers designed a simulation program based on the 2015 revised science curriculum achievement standards in South Korea and evaluated the effectiveness of the program by focusing on science relevant attitudes and understanding the concept of the water cycle. Science-relevant attitudes were assessed through pre–post testing using isomorphic test sheets (A, B), while understanding of the concept of the water cycle was examined using a separately designed concept test sheet. The results indicated that the program promoted significant positive changes in science-relevant attitudes and conceptual understanding; moreover, the students reported high levels of learning satisfaction. These findings implied that simulation-based learning is an effective tool for learning abstract concepts and forming scientific attitudes among elementary school students.