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과학 교육에서 실험 수업의 중요성에 대해 대부분의 교사들이 인식하고 있으면서도 실제로는 실험 수업이 제대로 이루어지지 않고 있다. 그 원인으로는 입시 위주의 교육으로 인한 시간적인 부족, 실험 준비상의 경제적 여건, 과학 교과서에 제시되어 있는 불분명한 실험 방법, 폐기물 처리와 안전사고 예방의 어려움 등이 있다. 이러한 기존의 화학 교육에 대한 문제점을 해결하기 위한 노력으로 UNESCO와 IUPAC에서는 콜로라도 주립대학의 Thompson교수가 개발한 Small Scale Chemistry(SSC)를 보급하여 현재 40여개의 나라에서 SSC를 적용하고 있으며, 우리나라도 2002년도부터 도입되어 SSC를 적용한 실험의 연구와 보급이 진행 중이다.국내 선행 연구에 따르면 SSC를 적용한 실험 수업이 전통적인 과학 수업에 비해 과학 탐구 능력이나 과학 학업 성취도, 과학 관련 정의적 영역에 긍정적인 영향을 미친다고 보고하고 있다. 또한 SSC 적용 실험에 대한 인식과 SSC에서 사용한 실험 기구 및 실험 장치에 대한 인식 조사에서도 학생과 교사 모두 대체로 긍정적으로 인식하고 있다는 결과가 발표되고 있다. 이처럼 SSC를 적용한 실험 수업이 긍정적으로 평가되고 있고, SSC를 적용한 실험 수업의 보급과 개발의 노력이 확산되고 있는 가운데, SSC를 적용한 실험의 정확성에 대한 연구가 필요하다. 따라서 본 연구에서는 교과서에 제시되어 있는 실험 설계의 문제점들로 인해 발생하는 실험 결과의 오차가 SSC를 적용함으로써 어떻게 개선 될 수 있는지 알아보았다.첫째, 제7차 교육과정의 고등학교 11종 과학 교과서에 제시되어 있는 화학 반응 속도 측정을 위한 실험 방법 중에서 화학 반응 속도에 미치는 농도의 영향을 알아보기 위한 실험 방법을 분류하였다.둘째, 화학 반응 속도에 미치는 농도의 영향을 알아보기 위한 실험을 과학 교과서에 제시되어 있는 실험 방법으로 수행했을 때의 결과와 문제점을 분석하였다.셋째, 화학 반응 속도에 미치는 농도의 영향을 알아보기 위한 실험을 SSC를 적용한 실험으로 개선하여 수행하고 과학 교과서에 제시되어 있는 실험 방법으로 수행했을 때의 결과와 비교 분석하였다.과학 교과서의 실험 방법을 분석한 결과 ...

과학 교육에서 실험 수업의 중요성에 대해 대부분의 교사들이 인식하고 있으면서도 실제로는 실험 수업이 제대로 이루어지지 않고 있다. 그 원인으로는 입시 위주의 교육으로 인한 시간적인 부족, 실험 준비상의 경제적 여건, 과학 교과서에 제시되어 있는 불분명한 실험 방법, 폐기물 처리와 안전사고 예방의 어려움 등이 있다. 이러한 기존의 화학 교육에 대한 문제점을 해결하기 위한 노력으로 UNESCO와 IUPAC에서는 콜로라도 주립대학의 Thompson교수가 개발한 Small Scale Chemistry(SSC)를 보급하여 현재 40여개의 나라에서 SSC를 적용하고 있으며, 우리나라도 2002년도부터 도입되어 SSC를 적용한 실험의 연구와 보급이 진행 중이다.국내 선행 연구에 따르면 SSC를 적용한 실험 수업이 전통적인 과학 수업에 비해 과학 탐구 능력이나 과학 학업 성취도, 과학 관련 정의적 영역에 긍정적인 영향을 미친다고 보고하고 있다. 또한 SSC 적용 실험에 대한 인식과 SSC에서 사용한 실험 기구 및 실험 장치에 대한 인식 조사에서도 학생과 교사 모두 대체로 긍정적으로 인식하고 있다는 결과가 발표되고 있다. 이처럼 SSC를 적용한 실험 수업이 긍정적으로 평가되고 있고, SSC를 적용한 실험 수업의 보급과 개발의 노력이 확산되고 있는 가운데, SSC를 적용한 실험의 정확성에 대한 연구가 필요하다. 따라서 본 연구에서는 교과서에 제시되어 있는 실험 설계의 문제점들로 인해 발생하는 실험 결과의 오차가 SSC를 적용함으로써 어떻게 개선 될 수 있는지 알아보았다.첫째, 제7차 교육과정의 고등학교 11종 과학 교과서에 제시되어 있는 화학 반응 속도 측정을 위한 실험 방법 중에서 화학 반응 속도에 미치는 농도의 영향을 알아보기 위한 실험 방법을 분류하였다.둘째, 화학 반응 속도에 미치는 농도의 영향을 알아보기 위한 실험을 과학 교과서에 제시되어 있는 실험 방법으로 수행했을 때의 결과와 문제점을 분석하였다.셋째, 화학 반응 속도에 미치는 농도의 영향을 알아보기 위한 실험을 SSC를 적용한 실험으로 개선하여 수행하고 과학 교과서에 제시되어 있는 실험 방법으로 수행했을 때의 결과와 비교 분석하였다.과학 교과서의 실험 방법을 분석한 결과 반응 물질의 농도 및 양, 혼합 방법 등이 일부 제시되지 않았다. 이로 인해 재현성 있는 결과를 얻기 어려웠으며 이로 인해 학습자는 오개념을 형성할 수도 있다. 이를 해결하기 위해 기존 실험 방법을 SSC를 적용한 실험 수업으로 개선하여 구체적인 실험 방법을 설계하고 수행하였다. 과학 교과서에 제시되어 있는 실험 방법의 실험 결과와 SSC를 적용하여 개선 된 실험 방법의 실험 결과를 비교하였다. 그 결과 실험 과정상에서 발생할 수 있는 오차 요소를 줄일 수 있었으며, 재현성 있는 결과를 얻을 수 있었다.따라서 SSC를 적용한 실험이 전통적인 과학 수업에 비해 과학 탐구 능력이나 과학 학업 성취도, 과학 관련 정의적 영역에 긍정이라는 선행 연구와 더불어 전통적인 실험 방법이 갖고 있는 실험 과정상의 문제점을 해결할 수 있다는 결론을 이끌어 내었다. 이번 연구에서는 화학 반응 속도에 미치는 농도의 영향으로 단원을 한정 하였지만, SSC를 적용한 실험이 고등학교 과학 수업에 현실적으로 활용될 수 있도록 적용 단원의 다양화와 실험 설계의 검증이 확대 되어야 할 것이다.

Abstract ▼ AI-Helper

The purpose of this study is to determine whether the errors in the results of the experiments in textbooks caused by the problems in experimental designs can be improved when the SSC was applied.Firstly, the experimental methods for finding out the effects of concentration on chemical reaction rate...

The purpose of this study is to determine whether the errors in the results of the experiments in textbooks caused by the problems in experimental designs can be improved when the SSC was applied.Firstly, the experimental methods for finding out the effects of concentration on chemical reaction rate presented in the 11 science textbooks of the 7th Curriculum for High School Students were classified.Secondly, the author analyzed the results and problems produced when the experiments on the effects of concentration on chemical reaction rate were carried out according to the methods presented in the science textbooks.Thirdly, the author reformed the experiments on the effects of concentration on chemical reaction rate by applying the SSC, and compared the results of the SSC applied experiments with those of the experiments carried out by the textbook methods.When the experimental methods in the textbooks were analyzed, some of the concentration and quantity of reactive materials and the mixing methods were not presented. Therefore, it is hard to induce the results of reproducibility, and this may make the learners have misconceptions. In order to solve the problem, the existing experimental methods were reformed to be the SSC applied experiment class, and the concrete experimental methods were designed to be carried out. The results of the experimental methods presented in the textbooks and those of the SSC applied, reformed methods were compared. As a result error factors that might be produced in the experimental processes could be reduced, and reproducible results were induced.In consequence, the SSC applied experiments, when compared to the traditional science class, were proved to be able to solve the problems in the experimental processes of the traditional methods. As seen above, the results which were supported by the preliminary study reporting the SSC applied experiments had positive influences on science process skills, academic achievement in science, and science-related affective domain. Although the unit the effects of concentration on chemical reaction rate was only used in this study, it is necessary to diversify the units and investigate more experimental designs in order for the SSC-applied experiments to be utilized in high school science classes.

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