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본 연구의 목적은 고등학생들이 연직면상에서 속력이 변하며 원운동 하는 롤러코스터, 진자의 운동 및 반원에서의 진동 운동하는 물체에 작용하는 힘에 대한 이해도를 조사하고 물체의 속력이 변할 때 물체에 작용하는 힘에 대한 바른 개념형성에 도움을 주는 교수-학습 자료를 개발하는데 목적이 있다. 이해도 조사를 위한 검사 문항은 연직면상에서 속력이 변하며 원운동 하는 롤러코스터에 작용하는 힘, 진자의 운동에 작용하는 힘 그리고 반원에서의 진동 운동하는 물체에 작용하는 힘과 같이 세 영역으로 구분하고, 영역별로 4개 문항씩 총 12개 문항을 개발하였으며, ...

본 연구의 목적은 고등학생들이 연직면상에서 속력이 변하며 원운동 하는 롤러코스터, 진자의 운동 및 반원에서의 진동 운동하는 물체에 작용하는 힘에 대한 이해도를 조사하고 물체의 속력이 변할 때 물체에 작용하는 힘에 대한 바른 개념형성에 도움을 주는 교수-학습 자료를 개발하는데 목적이 있다. 이해도 조사를 위한 검사 문항은 연직면상에서 속력이 변하며 원운동 하는 롤러코스터에 작용하는 힘, 진자의 운동에 작용하는 힘 그리고 반원에서의 진동 운동하는 물체에 작용하는 힘과 같이 세 영역으로 구분하고, 영역별로 4개 문항씩 총 12개 문항을 개발하였으며, 타당도 검증과정을 거쳐 고등학교 물리II 교과를 선택한 3학년 학생 136명을 대상으로 지필 검사를 하였다. 분석한 결과를 바탕으로 Flash의 actionscript 기능을 이용하여 연속적 힘 변화를 구현한 WBI자료를 자체 제작하였으며 이를 수업에 처치하여 개념변화에 있어서 전통적 수업보다 효과적인지를 분석하였다. 이 연구의 결과를 요약정리하면 다음과 같다. 첫째, 지면으로부터 연직면상에서 속력이 변하며 원운동 하는 롤러코스터의 속력이 최대가 되는 최하점에서 중력과 수직항력의 크기가 같고, 속력이 최소가 되는 최상점에서의 물체에 작용하는 힘의 합력이 최대라고 생각하는 학생들이 많았다. 단진자 운동하는 물체의 상황에서는 속력이 최대가 되는 지점에서 물체에 작용하는 중력과 장력의 크기가 같고, 물체의 속력이 최소가 되는 양쪽 지점에서 물체에 작용하는 합력이 최대가 된다고 이해하고 있는 학생들이 많았다. 물체가 반원에서의 진동 운동하는 경우에 학생들은 롤러코스터와 진자의 운동에서 나타나는 잘못된 개념들을 모두 보이고 있었다. 둘째, 곡선운동에서 학생들이 형성하는 주된 오개념을 분석한 결과를 바탕으로 작용하는 힘들과 합력을 Flash의 actionscript기능을 이용하여 연속적으로 구현되는 WBI학습 자료를 자체 제작하였다. 셋째, 개념 변화에 있어서 WBI자료가 투여된 학생들이 전통적 수업을 받은 학생들보다 더 효과적이었다. 결과에 비추어 볼 때 학생들은 속력이 변하는 곡선운동에 대한 개념형성에 어려움을 가지고 있었다. 속력이 변함으로써 바닥면이 물체에 작용하는 수직항력의 크기 변화와 단진자 운동에서의 물체에 작용하는 장력의 변화에 대한 이해 부족과 이로 인해 합력 표현 문제에서도 학생들은 개념형성에 어려움을 느끼고 있었다. 또한, 연속적으로 변하는 힘을 구현한 웹기반 자료를 통한 학습에서 개념변화 형성과정이 효과적으로 이루어지는 것으로 보아 힘의 변화에 관한 교수-학습 자료개발이 보다 많이 이루어져야 될 것으로 생각된다.

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