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 지 구과학 교과의 특유한 과학 실천을 새롭게 들여다보고자 했다. 이를 위해 천체 관측을 경험한 학생들과 수많은 물질들 이 만들어 낸 의미를 ‘-되기’의 경험으로 바라보았다. 연구의 방법으로는 A고등학교의 천체 관측 활동에 참여하는 17명 의 학생들이 작성한 활동 일지, 사진 자료 등을 수집하고 심층 면담을 진행하였다. 수집한 자료는 상황 분석 방법을 재 구성하여 살펴보았다. 주요 연구결과로는, 학생들의 존재-인식론적 ‘-되기’의 과정으로 1) 반복을 통해 새로움을 발견하 는 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.

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 안 내해 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 2 명의 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.

본 연구는 고등학교 천체관측 관련 개념 검사지를 개발하여 지식상태 분석법으로 천체관측 개념의 위계와 개별 학습자의 지식상태를 분석하였고, 이에 따른 교수-학습 효과를 알아 보았다. 학습자가 갖고 있는 천체관측 관련 개념의 심리적 위계는 '지구운동 →천구좌표계 →천체관측(망원경 원리 →망원경 설치 →망원경 관측)' 순이었으며, 교수 위계(70.8%)도 같은 순 이었다. 개념 검사에서 같은 점수를 획득하여 천체관측 능력이 비슷할 것으로 추정되는 학습자의 지식상태가 서로 다르게 나타났다. 지식상태의 구조화가 잘 이루어진 경우와 그렇지 못한 사례가 있었는데, 이는 서로다른 교수-학습 처방이 이루어져야 함을 시사한다. 즉, 지식상태 분석을 통하여 학습자의 개별화 학습 처방과 형성평가의 역할을 할 수 있다. 지구과학I의 천체관측 단원에서 교과서의 내용 제시 순서 보다 학습자의 심리적 위계에 따라 수업한 경우가 개념의 성취도 수준에서 유의미(p〈0.05)하게 더 높았다. 이는 교사들이 천체관측 관련 개념을 지도할 때, 교육과정을 토대로 학습자의 지식상태를 파악하여 교과서의 학습 내용을 재순서화 함으로써 더 효과적인 학습이 이루어질 수 있음을 보여준다.

광해의 정도를 알아보기 위해 서울대 사범대학 주변 밤하늘의 밝기를 측정하였다. 표준성을 이용하여 고도에 따른 소광 계수 및 영점 상수를 구한 결과, 2009년 1월 28일에는 소광계수가 kB=0.359, 영점상수는 CB=4.397이 었고, 2009년 3월 27일에는 소광계수가 kB=0.896, kV=0.725, 영점상수는 CB=6.235, CV=6.027이었다. 밤하늘의 밝기는 동, 서, 남, 북 네 방위에 대해 고도 20˚, 40˚, 60˚, 75˚, 90˚에서 측정하였다. IRAF를 사용하여 전처리하고 측광한 결과, 1월 28일의 시상은 평균 5.1"였고 3월 27일은 5.7"이었다. 밤하늘의 등급은 방위 및 고도에 따라 16≤mV, mB≤18이었다. 도심 방향의 밤하늘 밝기는 어두운 지역에 비해 2-4정도 밝게 나타났다. 이러한 관측 조건에서 구경 40cm인 망원경을 통해 육안으로 관측할 수 있는 한계 등급은 밤하늘의 밝기 정도에 따라 대략 11-13등급이다. 1월과 3월의 밤하늘 밝기를 비교해 본 결과, B필터에서 1월이 3월에 비해 1등급 정도 어두운 것으로 나타났다.

인터넷상에서 관측할 수 있는 36 츠 자동화 망원경이 개발되었다. 이 시스템의 추적 오차는 약 1"/분이고, 지향 정밀도는 적경 방향에서 약 ±10", 적위 방향에서 약 ±20"였다. 이것은 계속 개선되어나갈 것이다. 예비관측을 통해 얻은 영상자료를 IRAF를 통해 분석해본 결과 비교적 안정적인 결과를 보여주었다. 이러한 결과는 원격천체관측 교육에 활용할 수 있음을 의미한다.