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한 학기 이상의 지속적인 스쿨가드닝 활동을 개발하기 위해, 2015 개정 교육과정의 과학과를 분석한 후 이를 기반으로 스쿨가드닝 수업에 필요한 활동주제를 계획하였으며, 저학년 학습자의 수준에 맞는 관찰 및 탐구 요소들을 선정하였다. 그리고 농촌진흥청의 초등교과 연계형 학교텃밭 프로그램을 바탕으로 저학년 학생들의 학습 수준과 관심에 맞도록 재구성하되, 과학에 대한 태도를 개선할 수 있는 내용을 추가하였다. 그 결과, 스쿨가드닝을 활용한 교수-학습활동 및 내용은 <Table 2>와 같다.

<Table 2>에서 알 수 있듯이 본 연구의 실험 처치는 계절에 맞는 여러 가지 식물을 재배하면서 식물이 자라는데 필요한 자연환경을 공부하고, 식물의 성장 과정을 관찰하며 수확물을 활용해 놀이 및 요리하는 등 약 5개월간 17차시에 걸쳐 수행하는 방식으로 진행되었다. 코로나19 방역지침에 따라 3, 4월은 가정학습을 시행했었는데 스쿨가드닝의 초기 부분을 영상으로 찍어 유튜브로 학습안내 하였고, 동시에 학생들은 각자 집에서 화분에 원하는 식물을 심고 기르는 활동을 수행하였다. 그리고 5월부터 7월 말까지 사립학교의 특수성을 살려 등교가 가능한 상황이 되어 연구학급의 모든 학생이 스쿨가드닝 활동에 직접 참여할 수 있었다.

본 연구의 연구집단에 적용한 스쿨가드닝 프로그램을 진행하면서 직접 씨앗을 뿌리고 모종을 심어 식물이 자라는 동안 활동지와 관찰일지를 쓰는 활동을 전개하였다. 과학 탐구 활동을 유도하는 발문과 관심 식물별 소활동을 미리 계획하여 스쿨가드닝 프로그램에 포함했으며 스쿨가드닝 활동 후에는 학생들이 텃밭에서 작성한 관찰일지를 바탕으로 토론하며 그 결과물을 교실에 전시하였다. 그 외 학생들이 좋아 할만한 만들기 활동 및 실습 활동과 연계하여 스쿨가드닝에 지속적인 흥미를 느끼며 적극적으로 참여하도록 유도하였다. 공식적인 스쿨가드닝 활동 시간 외에, 쉬는 시간에도 수시로 모둠별로 열매를 보호하거나 물을 주고 성장 정도를 점검하는 등 관찰, 측정, 예상, 추리 등의 탐구 활동을 할 기회를 충분히 제공하였다.

마지막 수업 차시에서는 한 학기 동안 각자 관심을 가지고 재배하였던 식물에 대해 발표하는 시간을 가졌다. 학생들은 각자 스쿨가드닝 활동 간에 작성하였던 탐구일지와 활동지를 전시, 발표하였으며, 결과물에 대한 동료평가 및 피드백을 시행하였다. 또한, 함께 길렀던 작물 및 스쿨가드닝과 관련된 퀴즈를 만들고 풀어보며 스쿨가드닝 1학기 수료식을 마쳤다.

실험 처치를 시행하기 전에 연구집단과 비교집단의 동질성을 확인하기 위해 과학적 탐구능력과 과학에 대한 태도의 사전검사를 시행하였다.

본 연구의 실험 처치는 2020년 3월 3주 차부터 7월 3주 차까지 약 20주간 시행하였다. 연구집단은 스쿨가드닝 프로그램에 따라 총 17차시의 스쿨가드닝 활동을 시행하였다. 반면, 비교집단은 2015개정 교육과정의 교과서 활동 이외에 가드닝과 관련된 활동 및 추가적인 과학 활동을 시행하지 않았다.

사후검사는 실험 처치가 끝난 후에 스쿨가드닝 활동의 효과를 검증하기 위해 연구집단과 비교집단의 학생을 대상으로 2020년 7월 3주 차에 과학적 탐구능력 및 과학에 대한 태도 검사를 시행하였다. 사후검사는 사전검사와 같은 장소, 시간, 방법으로 시행하였다.

과학적 탐구능력 검사를 위해 저학년(2~3학년)을 대상으로 개발된 Jung(1996)의 저학년용 탐구능력 검사를 시행하였다. 검사 문항은 관찰, 분류, 측정, 추리, 예상 5개의 기초 탐구 요소를 측정할 수 있으며 각 탐구 과정 요소당 4개의 문항씩 총 20개의 문항으로 이루어져 있다. 평가 문항의 내용 타당도 90.0%, 객관도 98.5%로 높으며 신뢰도(Cronbach’s α)는 0.69로 양호하다. 과학적 탐구능력의 5개 하위 탐구 요소별 구성은 <Table 3>과 같다.

과학에 대한 태도 검사를 위해 Shin(2003)이 Kim and Lee(1984)의 과학에 대한 태도 및 흥미 질문지를 다시 초등학교 2학년 수준에 맞게 수정한 검사 도구를 사용하였다. 검사 문항은 과학에 대한 인식, 과학자에 대한 인식, 과학에 대한 가치 부여, 과학자에 대한 가치 부여, 과학에 대한 흥미에 대하여 긍정적인 진술 15문항, 부정적인 진술 15문항으로 이루어져 있다. 신뢰도(Cronbach’s α)는 0.73이고 과학에 대한 태도의 5개 하위 태도 영역별 문항의 구성은 <Table 4>와 같다.

연구집단과 비교집단의 과학적 탐구능력을 알아보기 위하여 수업 처치 전에 과학적 탐구능력 검사를 시행하였고, 그 결과는 <Table 5>와 같다.

사전 과학적 탐구능력 검사에서 두 집단은 통계적으로 유의미한 차이가 없는 것으로 나타났다. 기초탐구능력의 하위요소인 ‘관찰’, ‘분류’, ‘측정’, ‘추리’, ‘예상’에서도 유의미한 차이가 없어 두 집단은 동질 집단임을 알 수 있었다.

연구집단과 비교집단의 과학에 대한 태도를 알아보기 위하여 수업 처치 전에 과학에 대한 태도 검사를 시행하였고, 그 결과는 <Table 6>과 같다.

과학에 대한 태도에 대한 사전검사를 동질성 분석한 결과 두 집단은 통계적으로 유의미한 차이가 없는 것으로 나타났다. 과학에 대한 태도 중 ‘과학에 대한 인식’, ‘과학자에 대한 인식’, ‘과학에 대한 가치 부여’, ‘과학자에 대한 가치 부여’, ‘과학에 대한 흥미’ 등 모든 영역에서 통계적으로 유의미한 차이가 없어 두 집단은 동질 집단임을 알 수 있었다.

스쿨가드닝이 초등학생의 과학적 탐구능력의 향상에 영향을 미치는지를 분석한 결과는 <Table 7>과 같다.

비교집단의 과학적 탐구능력의 사전검사와 사후검사의 평균이 70.00점에서 72.33점(SD=16.90)으로 소폭 증가한 반면, 연구집단의 과학적 탐구능력의 사전검사와 사후검사의 평균을 비교해보면 평균 75.83점에서 86.17점(SD=18.55)으로 대폭 증가하였다. 두 집단의 사전검사 결과를 공변인으로 처리하여 사후검사에서의 나타난 변화를 공분산 분석한 결과, 유의확률 .013* 수준에서 통계적으로 유의미한 차이가 나타났다. 따라서 스쿨가드닝 활동이 초등학생의 과학적 탐구능력 향상에 긍정적인 영향을 미친다는 것을 알 수 있다. 비교학급의 사후검사 평균이 소폭 상승한 것은 정규 교육과정 활동과 시간의 흐름에 따라 탐구능력이 소폭 발달했기 때문으로 생각된다.

스쿨가드닝 활용이 초등학생의 과학적 탐구능력의 향상에 효과가 있는지 구체적으로 알아보기 위해 하위요소별로 비교해보았다. 결과는 <Table 8>과 같다.

연구집단의 과학적 탐구능력에 대한 하위영역별 사후검사 결과, ‘관찰’, ‘분류’, ‘측정’, ‘추리’, ‘예상’의 모든 요소에서 스쿨가드닝 활동 전과 비교해 유의확률 .013으로 통계적으로 유의미한 발전이 있었다. 특히 ‘분류’(M=17.17, SD=3.39, p<.001), ‘측정’(M=17.00, SD=3.62, p<.001), ‘예상’(M=18.17, SD=2.45, p<.0001) 영역에서는 유의확률 99% 수준에서 통계적으로 유의미한 차이가 있었다.

세부적으로 살펴보면 ‘관찰’, ‘분류’, ‘측정’ 영역과 관련하여 학습자가 수시로 가든을 찾아 관심 식물을 관리하고 변화를 관찰 탐색함으로써 일회성 체험 및 보고서 작성이 아니라 꾸준한 관찰일지 작성을 통해 탐구 활동을 습관화할 수 있었다.

‘추리’, ‘예상’ 영역은 오랜 시간에 걸쳐 내면화되는 것으로 스쿨가드닝 활동을 약 5개월간에 걸쳐 17차시 동안 꾸준히 식물을 재배하며 탐구 활동을 함에 따라 이러한 영역들에서도 긍정적인 효과가 나타났음을 알 수 있다.

이로 인해 과학적 탐구능력 전반적으로 각자의 수준에 맞는 개별화 학습이 이루어져 본인의 탐구 수준에 대한 만족도가 높아지고, 과학에 대한 부담감은 낮아져서 스쿨가드닝을 통한 탐구 활동에 대한 흥미가 크게 높아진 것으로 보인다.

이상의 연구 결과는 학교 텃밭 활동이 유아의 과학적 탐구능력에 긍정적인 영향을 미쳤다는 기존의 연구와 결과를 뒷받침한다. 그러나 과학적 탐구능력의 하위영역에서 변화의 정도가 더 긍정적으로 나타난 점에서 본 연구의 의의를 찾을 수 있다. 이는 실험 처치 부분에서 더욱 구체적인 스쿨가드닝 탐구 활동을 계획한 점, 초등학생이 유아보다 인지능력이 발달한 점으로 인한 것이라 판단된다.

또한, 학생들의 설문 결과 중 ‘마트에서 보던 토마토와 오이를 직접 기르고 꽃이 피고 열매가 맺는 과정을 보니 정말 기분이 좋았다.’, ‘비가 오고 다음 날 가든에 가보면 오이가 한 뼘씩 커져 있어 굉장히 신기했고 다음 주에는 또 얼마나 달라져 있을지 궁금했다.’, ‘쉬는 시간에 얼마든지 가든에 가서 내가 좋아하는 가지와 봉선화를 보고 물도 줄 수 있어서 즐거웠다.’, ‘집에서 혼자 깻잎을 기를 때에는 별로 관심이 없었는데 친구들과 함께 하는 스쿨가드닝은 친구와 함께 할 수 있어서 더 관심이 가고 궁금했다.’라는 의견들을 보아 스쿨가드닝 활동을 하는 동안 식물의 변화와 성장을 매일 눈으로 보고 손으로 만져보며 꾸준히 관찰일지 작성을 한 점들이 학습자들의 호기심과 탐구 욕구를 자극하여 이런 차이가 나타난 것으로 보인다.

스쿨가드닝 활동이 초등학생의 과학에 대한 태도의 향상에 영향을 미치는지 분석한 결과는 <Table 9>와 같다.

비교집단의 과학에 대한 태도의 사전검사와 사후검사의 평균이 114.47점에서 115.27점(SD=16.04) 으로 소폭 증가한 반면, 연구집단의 과학에 대한 태도의 사전검사와 사후검사의 평균을 비교해보면 사전 113.27점에서 사후 125.40 (SD=9.88)점으로 대폭 증가하였다. 두 집단의 사전검사 결과를 공변인으로 처리하여 사후검사에서의 나타난 변화를 공분산 분석한 결과 유의확률 .001*** 수준에서 통계적으로 유의미하였다. 따라서 스쿨가드닝 활동이 초등학생의 과학에 대한 태도 향상에 긍정적인 영향을 미친다는 것을 알 수 있다. 비교학급의 사후검사 평균이 소폭 상승한 것은 정규 교육과정 활동과 시간의 흐름에 따라 과학에 대한 태도가 소폭 향상된 것으로 생각된다.

스쿨가드닝 활동이 초등학생의 과학에 대한 태도의 향상에 효과가 있는지를 구체적으로 알아보기 위해 하위영역별로 분석해 보았다. 결과는 <Table 10>과 같다.

연구집단의 과학에 대한 태도의 하위영역별 사전·사후 검사를 공분산분석한 결과, ‘과학에 대한 인식’(M=15.47, SD=1.74, p<.01), ‘과학에 대한 가치 부여’(M=17.67, SD=1.83, p<.05), ‘과학에 대한 흥미’(M=49.80, SD=6.35, p<.001)의 3개 영역에서 스쿨가드닝 활동 전에 비해 유의미한 효과가 있음을 알 수 있었다.

스쿨가드닝 활동을 통해 학습자들은 과학에 대한 호기심이 생기고 긍정적인 인식의 변화가 있었으며, 이는 스쿨가드닝 활동이 즐거워짐에 따라 수업의 만족도가 높아져서 탐구 활동에 대한 취미 같은 관심이 생겼다고 생각된다. 또한, 학생들이 식물의 성장과 변화에 관한 관심이 증가하여 과학 탐구에 대한 흥미가 생기고 과학에 대한 가치 부여와 태도의 긍정적인 변화에 영향을 끼친다고 볼 수 있다.

그러나 과학에 대한 태도 변화를 위한 스쿨가드닝 활동과 발문 중 ‘과학자에 대한 인식’, ‘과학자에 대한 가치 부여’ 영역과 다른 영역 간에 경중의 차이는 없었는데도 불구하고 ‘과학자’와 관련된 태도 부분이 통계적으로 유의미한 차이가 없는 것으로 나타났다. 그 까닭은 학생들이 느끼기에 본 연구에 투입된 스쿨가드닝 활동내용들을 과학자의 수행 방식이 아니라고 생각했기 때문으로 추정된다. 이는 저학년 학생들이 "과학자는 흰색 가운을 입고 실험실에서 '실험'으로 과학을 한다"라는 일종의 오개념을 가진 것으로 판단된다. 스쿨가드닝과 같은 자연 노작 활동은 학생들에게 과학자다운 ‘실험’으로 인식되지 않았기 때문이다. 따라서 추후 스쿨가드닝 활동과 과학 관련 활동에서 실험실에서 가운을 입고 실험하는 것만이 과학 활동이 아니라 관심이 있는 분야를 탐구하고 과학적으로 생각해보는 활동도 ‘과학’이 될 수 있다는 사실을 교육할 필요성이 있다.