이 연구에서는 5명의 지구과학 교사를 대상으로 심층 면담을 통해 천체 관측 활동 경험이 가지는 의미를 현상학적으로 탐색하였다. 연구 참여자에게 Seidman의 3단계 면담법을 수정하여 개발한 질문지를 제공하고, 반구조화된 면담을 거쳐 자료를 수집하였다. 면담 자료의 분석을 거쳐 천체 관측 활동의 교육적 함의를 도출하였다. 교사들은 교원양성과정에서 수강한 관측 천문학 실습 강의를 통해 천문학과 관측에 대한 체계적인 기초 지식을 형성하였고, 교사가 된 이후에는 주로 동료 교사들의 도움을 얻어 실질적으로 천체 관측 활동을 수행하는 요령을 익혔다. 학생들을 대상으로 한 천체 관측 활동을 기획하고 실행하면서 교사들은 학생의 인지적 영역, 정의적 영역, 진로에 대한 인식에서 긍정적인 변화를 확인하였고, 따라서 천체 관측 활동의 교육적 가치를 높이 평가하였다. 천체 관측 활동은 교사 본인에게도 매우 큰 보람과 만족감을 주는 활동이고, 지구과학 교사로서의 자긍심을 고취하는 기능이 있는 것으로 확인되었다. 그러나 교사들은 학교 현장에서 관측 활동을 수행하는 과정에서 내적/외적인 장애 요인으로 인한 어려움을 경험하고 있었다. 교사들이 천체 관측 활동을 시도하거나 지속하기 위해서는 내적 장애 요인의 해결이 더 중요한 것으로 나타났으며, 이를 위해서는 적절한 시기의 연수를 통한 내용적 지원으로 자신감을 북돋아 주고, 교사 연구회와 같은 동료 집단에서 경험을 공유할 기회를 제공할 필요가 있다.
Kim, Taewoo;Kwon, Sun-gill;Ahn, Sungjin;Kang, Wonseok;Park, Miso;Kim, Sohee
천문학회보
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제46권2호
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pp.55.3-55.3
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2021
국립청소년우주센터는 전라남도 과학문화확산활동사업으로 하이브리드방식의 천문우주과학교실을 운영하고 있다. 사업은 '소통하는 천체관측 플랫폼'과 '내가 만든 천체사진' 프로그램 두 가지로 운영 중이다. '소통하는 천체관측 플랫폼'은 날씨가 맑은 날 시민이 있는 곳을 찾아가서 천체를 보여주며 인터뷰와 생중계를 하는 것이다. '내가 만든 천체사진 프로그램'은 하이브리드 방식으로 프로그램을 운영하며 기존에 촬영된 천체사진과 원격관측을 이용해서 날씨에 상관없이 천체사진을 제작 할 수 있게 운영된다. 밤하늘의 천체를 안시관측으로만 만족하지 않고 사진관측의 매력을 알려 천문관측의 패러다임을 변화 시킬 수 있도록 운영한다. 또한 천문관측을 값비싼 장비가 있는 곳에서만 가능 한 것이 아니고 장비공유를 통해 천문관측을 할 수 있도록 시스템을 구축했다.
변광 천체 중에서도 특히 수 일 만에 몇 등급 이상씩 증가하는 격변광 현상을 보이는 고에너지, 고중력 천체들의 연구는 다른 천체들의 연구는 별의 진화의 마지막 단계를 연구하는데 있어서 매우 중요하다. 고중력 변광 천체들의 연구에 있어서 선진국들에서는 지난 수 십 년간 관측기기의 눈부신 발전과 함께 고에너지 천체들에서의 다양한 복사 및 산란 과정의 규명에 많은 발전이 있어왔다. 최근 들어 지상 광학 및 적외선 망원경은 점점 대형화 하는 추세에 있지만, 소형 망원경을 이용한 변광 천체의 연구 역시 점점 활발해 지고 있다. 따라서 이러한 소형 망원경을 이용한 격변광 천체의 관측은 국내외에 우리나라가 보유한 소형 망원경으로도 충분히 관측 연구 및 교육용으로 활용이 가능하다. 한국천문연구원이 보유한 원격 관측이 가능한 미국 레몬산의 1미터 및 보현산의 1.8미터 망원경을 이용한 격변광 천체들의 최근의 관측 연구 활동을 소개하고자 한다.
<'글로벌 인재육성'을 위한 교육현장 지원충실>을 운영지표로 1990년 9월에 개원한 전라남도교육과학연구원은 학생들에게 꿈과 희망, 그리고 창의성 신장을 위해 과학교육 현장지원과 과학문화 확산을 위해 노력하고 있다. 또한 천체관측교육으로 지역특성에 맞게 낙도 및 오지로 ‘찾아가는 천체관측교육’과 별과 문화가 어우러지는 천체관측활동을 통해서 지역사회의 과학문화 확산을 위해 최선을 다하고 있다.
과학 실천은 학습 소재에 해당하는 대상이나 관찰과 측정을 위한 도구와 같은 '이질적인 것'들과 새로운 관계를 맺는 과정이다. 최근 전공 교과에 대한 과학 실천이 점차 강조되고 있는 시점에서 본 연구에서는 천체 관측이라는 지구과학 교과의 특유한 과학 실천을 새롭게 들여다보고자 했다. 이를 위해 천체 관측을 경험한 학생들과 수많은 물질들이 만들어 낸 의미를 '-되기'의 경험으로 바라보았다. 연구의 방법으로는 A고등학교의 천체 관측 활동에 참여하는 17명의 학생들이 작성한 활동 일지, 사진 자료 등을 수집하고 심층 면담을 진행하였다. 수집한 자료는 상황 분석 방법을 재구성하여 살펴보았다. 주요 연구결과로는, 학생들의 존재-인식론적 '-되기'의 과정으로 1) 반복을 통해 새로움을 발견하는 과정, 2) 천체 관측 활동의 정동을 전달하기 위한 '설명 기계'가 되어가는 과정, 3) 안정적인 영토를 벗어나 문턱을 넘는 과정을 발견하였다. 연구 결과를 바탕으로 지구과학교육과 교육 연구를 위한 교사의 실천과 새로운 접근 방식에 대해 제언하였다.
이 연구의 목적은 방과 후 학교 활동으로 직접 활용될 수 있는 고등학교 천체관측반을 대상으로 한 천체 관측 프로그램 개발 및 적용이다. 연구방법은 먼저 현행 지구과학교과서의 천문관련 탐구활동을 분석한 다음, 가장 기본적인 관측 장비의 표준화 프로그램을 개발하였으며, 프로그램을 이용하여 학교 인근 여러 관측지에서 학생들이 직접 탐구활동을 수행하였다. 특히 관측 장비의 경우 일선학교에서도 쉽게 구비할 수 있는 102mm급 굴절망원경과 디지털카메라를 이용하였으며, 대부분 도심지에 위치한 학교의 관측지 환경을 고려한 탐구활동 및 그 수행을 위한 컴퓨터 프로그램을 개발하였다. 이 연구의 결과는 다음과 같다. 첫째, 현행 교육과정상의 천문관련 탐구활동은 대부분 제시된 자료를 분석하는 자료 해석이나 가상실험활동으로 구성되어 있다. 둘째, 대부분의 학교가 위치한 도심지의 경우 도시 외곽보다 관측 환경이 열악하다. 셋째, 학교 인근 도심지에서 보편화된 관측 장비를 이용한 효율적인 관측 기법과 도심지에서의 관측 기기의 표준화 계수를 결정하였다. 넷째, 이와 같은 일련의 과정을 프로그램화하여 측정한 결과, 도시와 도시외곽에서 실제 별의 등급과 큰 차이를 보이지 않았으며, 학습 프로그램 개발을 통하여 천체 관측에 관한 다양한 탐구 활동을 제공할 수 있었다 현재 천체 관련 교육은 실제 탐구 활동 영역이 결여되어 있으며, 대부분의 학교가 도심지에 위치하고 있어서 관측환경 또한 좋지 못하다. 하지만 이 프로그램을 이용하면 실질적인 천체관측 활동과 관측 결과에 대해 정형화된 보정활동을 거쳐 유의미한 관측 데이터를 수집할 수 있으며, 이를 여러 가지 활동을 통해 재해석 할 수 있다. 이를 통해 현장 체험 중심의 천체 탐구 활동을 활성화시킬 수 있으며, 과학적 흥미를 높일 수 있다.
천체 관측은 다양한 교육적 효과와 가치를 갖고 있음에도 불구하고 그동안 지구과학 교육의 맥락에서 수행되었던 연구는 다른 분야에 비해 상대적으로 부족하였다. 또한 실제적인 천체 관측 교육의 현장 적용을 위해 교사들을 안내해 줄 체계적인 설계 원리 개발에 관한 연구는 거의 수행되지 않았다. 이 연구에서는 초·중등 학생들의 천체 관측 교육 프로그램을 위한 설계 원리를 개발하고, 이를 바탕으로 한 프로그램을 현장에 적용하고자 하였다. 이를 위해 문헌 연구를 통해 초기 설계 원리를 도출하고, 2차례에 걸쳐 전문가 8인의 검토와 타당화 과정을 거친 후, 고등학교 교사 2명의 사용성 평가를 바탕으로 천체 관측 단계별 11개의 설계 원리와 27개의 세부 지침을 최종 개발하였다. 또한 최종 설계 원리를 적용하여 8차시로 구성된 천체 관측 교육 프로그램을 설계하고, 이를 고등학교 방과 후 수업에 적용하여 참여 학생들의 반응을 평가하였다. 이 연구 결과 개발된 천체 관측 교육 프로그램 설계 원리는 야외 관측을 비롯한 다양한 유형의 관측 활동을 포함하는 프로그램의 체계적 설계가 가능하도록 하는 준거로 활용될 수 있으리라 기대한다.
2010년과 2011년의 관측시즌에 총 23일의 BVR 측광 관측을 통하여 처음으로 얻은 2세트의 BVR 광도 곡선을 분석하였다. 새로운 두 세트의 BVR 광도곡선은 제1식과 제2식의 깊이가 거의 비슷하지만, 식바깥 부분에서 관측 시즌에 따라 서로 다른 모양의 잘 발달된 파형 모양을 보인다. 이는 BD And가 흑점이 활동이 매우 심한 짧은 주기의 RS CVn형 식쌍성임을 나타내는 것이다. 우리의 극심시각을 포함한 모든 극심시각을 분석하여 BD And의 공전주기가 규칙적으로 변하는 것을 발견하였다. 이 변화를 보이지 않는 제3천체에 의한 광시간 효과로 가정하여, 궤도이심율이 0.83이며, 9.15년의 주기를 가진 광시간 궤도를 결정하였다. Wilson-Devinney 쌍성 모형을 이용하여 흑점과 제3광도를 고려한 두 세트의 광도곡선 해를 산출하였고, BD And의 절대량을 구하였다. 식바깥의 파형 모양의 변화는 주성의 표면에 매우 큰 두 개의 흑점과 그 위치와 이동으로 잘 설명되며, 전체 광도의 약 15%에 해당되는 제3광도가 검출되었다. 주기연구에서 구한 제3천체의 궤도요소와 제3광도의 결합으로 제3천체의 질량과 궤도경사각을 유추하였다. BD And의 성분별의 평균 나이가 등연령 곡선으로부터 태양과 비슷한 4.6${\times}$109년으로 산출되었다. BD And를 포함하여 현재까지 알려진 짧은 주기의 RS CVn형 쌍성들의 H-R도가 항성진화 경로와 함께 제시되며, 그 천체물리학적 의미를 살펴본다.
종래의 지구과학 교과서에서는 대중 과학잡지를 비롯한 각종 언론 매체에서 자주 다루는 최신 천문 현상들에 대한 내용이 매우 부실하였다. 2009 개정 과학과 교육과정에서는 이러한 내용들을 적극 수용하자는 것이 주요 개정 방향 중 하나이다. 추가로, 천문학과 물리학의 깊은 연관성에도 불구하고 그동안 지구과학 교과에서는 현대 물리학의 개념, 물리 교과에서는 천문학과의 연관성에 대한 내용이 많이 다루어지지 않았다. 따라서 2009 개정 과학과 교육과정에서는 과학의 융합 개념을 강조하고 있다. 위의 두 가지를 모두 포함하는 분야들 중 하나로서 고에너지 천체의 격변광 현상을 들 수 있다. 본 연구는 e-Science를 이용한 천체 관측의 실시간 자료 전송 및 영상화를 소개하였다. 그 첫 단계의 실험으로서 우리는 국가 연구 교육 시험망의 하나인 KOREN을 이용한 국내 최초의 한 일간 천문 관측 자료의 대용량 자료 전송 실험을 실시하였다. 또한 천문학 및 천체물리학 관측 분야에서 활발하게 진행되는 세계 각국의 e-Science 분야들을 소개하고, 과학탐구활동 및 과학 대중화 활동과 어떻게 연결되어 진행되는지 소개하였다. 아직 걸음마 단계인 국내 천문 분야의 e-Science에 있어서 우리의 실험이 가지는 과학적 및 교육적 의미를 짚어보고, 머지않아 상용화될 Gbps급 인터넷 환경에 있어서 이와 같은 실험의 과학탐구활동 및 과학 대중화 활동에 있어서의 활용을 전망해 보았다.
본 연구의 목적은 고등학교 지구과학 교육에서 쉽게 다룰 수 있는 소형 망원경과 DSLR 카메라를 활용하여 산 개성단을 관측하고, 이를 통해 수집한 데이터를 활용하여 천문학자들과 같은 연구 방법으로 산개성단까지의 거리를 탐구할 수 있는 천체 관측 교육 프로그램을 개발하는 것이다. 2015개정 과학과 교육과정을 분석하여 고등학교 지구과학 교과 교육에 적합한 과학 동아리 활동 수업 자료와 교사용-학생용 학습 콘텐츠를 개발했다. 지구과학 교육과 천문학 분야의 전문가(교사) 6명이 패널로 참가하였고, 패널들 간의 상호간 신뢰도를 구축한 후, 프로그램의 타당도를 검증했다. 총 10차시 수업자료로 개발된 프로그램은 내용타당도(CVI. .89)와 현장 적합성 정도(리커트 5점 척도, 4.17) 검사에서 매우 만족스러운 검증 결과를 받았다. 프로그램에 대한 패널들의 의견 반영과 델파이 분석으로 개발 프로그램을 지속적으로 수정-개선하여 완성하였다. 개발된 프로그램을 고등학교 천체 동아리 학생들(N=9)을 대상으로 시범적 예비수업에 적용한 결과, 학생들의 수업 만족도가 4.48로 매우 높았다. 본 연구의 천체 관측 교육 프로그램을 천체 탐구의 융합교육 활동으로 활용한다면 학생들의 우주와 천체에 대한 관심과 호기심, 탐구 능력 증진에 기여할 수 있을 것이다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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