야외 식물 관찰 체험을 유도하는 게임화 기반 모바일 어플리케이션의 개발 및 적용의 환경교육적 효과

Abstract

Global environmental issues, such as climate change, are issues that humanity has to cooperate to solve as a top priority. However, countries or companies, which are the main actors of global cooperation, have the nature of being mutually exclusive due to conflicts of national interests or personal interests. Therefore, the role of the ordinary citizens, who are both sovereign and consumers, is becoming more important. Accordingly, the ordinary citizens should be reborn as ecological citizens who critically reflect on the nature of global environmental problems and act and be in solidarity to promote not only daily lifestyle changes but also social structural changes. So, promoting ecological literacy of the citizens is the most important goal and urgent task of environmental education. The ecological literacy is the comprehensive competence to understand and feel the close interrelationship between us and the world surrounding us, and to create a sustainable future in which all beings coexist in the interrelationship. What is particularly emphasized as an important first step in cultivating the ecological literacy is the direct experiences of nature. However, in the field of school education, there are many practical difficulties in conducting an outdoor nature experience education. In order to alleviate the difficulties, making use of school forests is being proposed, but research and practical efforts for it are currently insufficient. On the other hand, it is pointed out that we tend to fall into 'plant blindness', where we generally feel less awareness and value of plants than animals. Because of that, we cannot properly recognize the existence of plants, which are in danger of extinction more serious than animals and will have a profound impact on the Earths ecosystem. For that reason, we can lose balance in diagnosing and finding solutions to the current global environmental crisis. Therefore, the plant blindness is a problem that needs to be addressed urgently from the perspective of ecological literacy and environmental education. In this research, 'mobile learning' is considered a good alternative to solving the practical difficulties in the outdoor teaching-learning environment and achieving task goals. Therefore, It was decided to develop a mobile application, which induce experiences of observing plants. It has the ultimate goal of enhancing ecological sensitivity through outdoor nature experiences, specifically by solving the problem of lack of ability to recognize neighboring plants, which is the most crucial part of plant blindness symptoms, and it also aims to change behavior so that students can look into the plants they encounter in everyday life without passing by. To this end, gamification was used as a methodology to induce autonomous learning. And since behavioral change was expected as an effect when the developed mobile application was applied, it was decided to check whether self-efficacy for plant observation and interest in plants were enhanced. In addition, this research applied the "product and tool research" methodology, the first type of design and development research methodology, because it has the practical context of a project to develop a part of an environmental education curriculum actually conducted in a middle school. Therefore, the design and development process was described in as much detail as possible to find lessons as a field-based empirical research. Accordingly, this research went through the process of analysis, design, development, implementation, and evaluation as a whole, and tried to describe the process in as much detail as possible. In this process, the necessity of this research was confirmed through a needs analysis, and three final learning goals were derived through task analysis. And based on this, specific learning contents were developed, which help students learn how to observe plants and induce their observation behavior. In addition, in order to prepare specific theoretical guidelines based on gamification and self-efficacy in the development of this mobile application, 7 design principles and 19 guidelines were derived by conducting a literature review. And a development team also was formed with experts in programming, gamification, and design to develop this mobile application. And a middle school in Mapo-gu, Seoul, where the school forest was suitably formed, was selected as the research site, and the development was completed through the process of reflecting feedback on improvements each time by preliminary application to classes over two rounds. And finally, by applying this mobile application to 162 male students, it was confirmed that their plant observation self-efficacy and interest in plants increased significantly. This research is significant in that it presented research results that proved its effectiveness in a situation where research on an outdoor nature experience education using school forests was insufficient, and presented specific teaching-learning methods to alleviate plant blindness. In addition, the significance of this research can be found in that it presented research results that effectively utilized gamification and mobile technology as a way to solve the difficulties of conducting an outdoor nature experience education. This also shows that difficulties and obstacles in education that have been exposed so far can be effectively overcome through smart technology and the characteristics of the digital native generation. Therefore, this research shows a meaningful case and methodological alternative in overcoming the limitations that the Ministry of Education's "smart education promotion strategy" had, which was the lack of content or learning models suitable for smart education in introducing the strategy to the education fields. However, in confirming the effectiveness of this research, only male students were targeted, and the focus was on change in motivation rather than learning outcomes. In addition, although the mobile application in this research has dual characteristics of product and tool, this research is limited to product research. The above can be pointed out as limitations of this research. It is hoped that further research will be conducted beyond these limitations in the future.

기후변화와 같은 지구적 환경 문제는 우리의 생존에 긴밀히 연관되어 있는 만큼 우리 인류가 당장 협력해 최우선순위로 해결해야 한다. 그러나 지구적 협력의 주요 주체인 국가나 기업은 국익이나 사익 충돌로 서로 배타적일 수밖에 없는 본질을 갖기에 주권자이자 소비자인 일반 다수 시민들의 역할이 더욱 중요하다. 이에 일반 다수 시민들은 지구적 환경 문제 원인의 본질을 비판적으로 성찰하고 일상의 변화뿐만 아니라 사회구조적 변화도 촉진할 수 있도록 행동하고 연대하는 '생태시민(ecological citizen)'으로 거듭날 수 있어야 한다. 따라서 이를 위해 시민들의 생태적 소양(ecological literacy)을 증진하는 것은 환경교육의 가장 중요한 목표이자 시급한 당면 과제이다. 생태적 소양은 우리를 둘러싼 세계와 우리의 긴밀한 상호 관계성을 이해하고 느끼며 그 관계망 속에서 모든 존재가 상생하는 지속가능한 미래를 만들기 위해 필요한 총체적 역량이다. 이를 증진함에 있어서 중요한 첫걸음으로 특히 강조되는 것은 자연을 직접 체험하는 경험이다. 그러나 현재 교육 현장에서는 야외 자연체험을 진행함에 있어서 여러 실무적 어려움을 겪고 있다. 그 어려움을 완화하기 위해 학교숲을 활용한 방법이 제시되고 있지만, 구체적으로 어떤 방법으로 학교숲을 활용한 자연체험 교육을 진행할지에 대한 연구 및 실천 노력은 현재 부족한 편이다. 또 다른 한편, 우리는 일반적으로 동물보다 식물에 대한 인식과 가치를 덜 느끼는 식물맹(plant blindness)에 빠지는 경향성이 있음이 지적되고 있다. 이 때문에 동물보다 더 심각한 멸종 위기에 처해 지구 생태계에 심대한 영향을 미칠 식물의 존재를 제대로 인식하지 못하게 되어 생태시민으로서 지금의 지구적 환경 위기를 진단하고 해결책을 강구하는 과정에서 균형을 잃어버릴 수 있다. 따라서 식물맹 현상 또한 생태적 소양 및 환경・생태교육학적 관점에서 시급히 해결해야 할 문제라 할 수 있다. 따라서 본 연구에서는 이러한 교수-학습 환경의 현실적 어려움을 해결하고 과제 목표를 달성함에 있어서 특히 모바일 정보통신기술을 활용한 모바일 학습(mobile learning)이 좋은 대안이 될 수 있다고 보았다. 이에 생태적 소양의 첫 걸음인 자연체험을 통한 생태감수성 증진을 궁극적인 목적으로, 구체적으로는 식물맹 증상의 가장 주요한 부분인 함께 살고 있는 주변 식물을 알아보는 역량 부족 문제를 해결하고, 식물 관찰에 대한 동기를 증진하여 수업 이후에도 일상에서 마주치는 식물들을 그냥 지나치지 않고 다가가 더 들여다볼 수 있는 행동 변화를 목표로 하는 식물 관찰 체험학습 유도 모바일 어플리케이션을 개발하기로 했다. 이를 위해 먼저 자율적 학습을 유도하기 위한 방법론으로서 게임화(gamification)를 도입했고, 개발한 모바일 어플리케이션을 적용했을 때 그 교육적 효과로서 행동 변화를 기대하여 특히 식물 관찰에 대한 자기효능감(self-efficacy) 및 식물에 대한 흥미라는 동기 증진 여부를 확인하기로 했다. 또한 본 연구는 한 중학교에서 실제로 진행되는 환경・생태교육 커리큘럼의 한 영역을 개발하는 프로젝트라는 실제적 맥락도 갖기 때문에 설계・개발 연구(design and development research) 방법론의 첫 번째 유형인 산출물 및 도구 연구(products and tools research) 방법론을 적용했다. 이에 그 설계 및 개발 과정을 최대한 자세히 기술하여 현장 기반의 실증적 연구로서의 교훈을 찾도록 했다. 따라서 본 연구는 전체적으로 분석, 설계, 개발, 실행 및 평가라는 절차를 거치며 그 과정을 최대한 자세히 기술하고자 했다. 이 과정에서 요구분석을 통해 본 연구의 필요성과 유효성을 확인했고, 과제분석을 통해 3개의 최종 학습 목표를 도출했다. 그리고 이를 바탕으로 관련 문헌연구를 거쳐 식물 관찰 방법을 익히며 그 관찰 행동을 유도하는 구체적인 학습 콘텐츠를 개발했다. 또한 본 어플리케이션 개발에 있어서 게임화, 자기효능감 등을 배경으로 한 구체적인 이론적 지침을 마련하기 위해 문헌연구를 진행하여 7개의 설계 원리 및 19개의 세부지침을 도출했고, 프로그래밍, 게임화, 디자인 등 영역 전문가들로 개발팀을 구성하여 본 모바일 어플리케이션 개발을 진행했다. 그리고 학교숲이 적절히 조성된 서울 마포구 소재의 한 중학교를 연구 현장으로 선택한 후, 2차에 걸쳐 실제 수업에 예비 적용하여 그 때마다 개선점에 대한 피드백을 반영하고 수정하는 과정을 거쳐 개발을 완료했다. 그리고 최종적으로 162명 남학생들에게 본 어플리케이션을 적용하여 그들의 식물 관찰 자기효능감 및 식물에 대한 흥미가 유의미하게 증가했음을 확인하였다. 본 연구는 학교숲을 활용한 자연체험 교육 방법 연구가 부족한 상황에서 효과성을 증명한 연구를 제시했다는 점과, 식물맹 개선을 위한 구체적인 교수-학습 방법을 제시했고, 야외 자연체험 교육 진행의 어려움을 해결하기 위한 방법으로서 게임화와 모바일 기술을 유효하게 활용한 연구 결과를 제시했다는 점 등에서 연구의 의의를 찾을 수 있다. 이는 또한 지금까지 노정해 왔던 교육 진행 상의 어려움과 난관을 스마트 기술 및 디지털 네이티브 세대의 특성을 통해 효과적으로 극복하는 기회로 삼을 수 있음을 보여준 것으로, 교육부가 2조원 이상의 규모로 추진했던 스마트교육 추진전략 사업이 일정한 성과에도 불구하고 스마트교육에 적합한 콘텐츠나 학습 모형의 부재 등으로 교육 현장 도입에 한계가 있었다는 지적이 있었던만큼 정책 차원에서도 의미 있을 하나의 사례 및 방법론적 대안으로서 의미를 가진다. 하지만 본 연구에서 적용 효과성을 확인함에 있어서 남학생들만을 대상으로 하였고, 학습 결과보다 동기 변화에 초점을 맞추고 있으며, 본 어플리케이션은 산출물 및 도구라는 이중적 특징을 갖고 있음에도 산출물 연구로 한정한 점 등은 본 연구의 한계로 지적할 수 있다. 향후 이러한 한계를 넘어 더욱 심화된 연구가 이루어지기를 기대한다.