이 연구는 대학생들의 불확정성 원리에 대한 정신 모형의 유형을 조사, 분석한 사례연구로 수행되었다. 연구 대상은 양자 역학Ⅰ을 수강한 물리학과와 물리교육과 학부 3학년, 4학년 학생(N=10)이며, 초점질문을 통한 반 구조화된 심층 면담을 사용하여 연구를 진행하였다. 학생들의 면담에서 수집한 개념 조각들을 정신 모형으로 구조화 하여 그 유형을 나누고, 각 유형의 특징을 알아보았다. 연구 결과를 요약하면 다음과 같다. 첫째, 대학생들의 불확정성 원리의 정신 모형 유형은 총 4가지로 측정 과정 모형, 통계적 해석 모형, ...
이 연구는 대학생들의 불확정성 원리에 대한 정신 모형의 유형을 조사, 분석한 사례연구로 수행되었다. 연구 대상은 양자 역학Ⅰ을 수강한 물리학과와 물리교육과 학부 3학년, 4학년 학생(N=10)이며, 초점질문을 통한 반 구조화된 심층 면담을 사용하여 연구를 진행하였다. 학생들의 면담에서 수집한 개념 조각들을 정신 모형으로 구조화 하여 그 유형을 나누고, 각 유형의 특징을 알아보았다. 연구 결과를 요약하면 다음과 같다. 첫째, 대학생들의 불확정성 원리의 정신 모형 유형은 총 4가지로 측정 과정 모형, 통계적 해석 모형, 파동함수 모형, 확률 해석 모형으로 분류할 수 있다. 둘째, 대학생들이 불확정성 원리를 설명하기 위해 만들어낸 생성적 정신 모형을 설명의 구성 방법으로 분류하였더니 고전역학과 양자역학 비교하기, 양자역학의 태동 소개하기, 불확정성 원리 수식 해석하기, 코펜하겐 해석에 대하여 설명하기 유형으로 나눌 수 있었다. 생성적 정신 모형의 분석을 통해 학생들이 불확정성 원리에 대하여 같은 유형의 정신 모형을 가지고 있더라도 다른 사람에게 설명하기 위해 재구성한 생성적 정신모형은 개인별로 차이가 있으며, 설명의 시발점과 설명 구성 방법의 이유를 통해 심층적이고 더욱 내면화된 정신 모형을 알 수 있었다. 셋째, 양자 물리에서의 정신 모형의 형성 과정은 물리 세계(Physical World)와 개념 세계(Conceptual World)와의 상호작용을 통해 정신 모형이 형성되는 뉴턴 역학과 차이점을 보인다. 그 이유는 물리 세계를 통해 정신 모형을 구성할 수 있는 인식(Perception) 경험이 부족하며, 학생들의 존재론적 신념과 인식론적 신념에 따라 개념 세계와 물리 세계의 해석(Interpretation)과 표상(Representation)에 대한 관점이 다르기 때문이다. 이 연구 결과는 대학생들의 불확정성 원리에 대한 개념 변화, 즉 정신 모형의 변화를 위한 교수 전략의 기초 자료로써 학습자의 틀 이론을 파악하여 사고의 제약에서 벗어 날수 있도록 교수 전략이 필요함을 시사한다. 또한 불확정성 원리의 수업 설계 시에 거시 세계와 미시 세계의 상호작용에 대한 믿음이 부족한 학생들을 위해서 학생들의 이해를 위한 설명이 반드시 포함되어야 하며, 일상생활에서 직접 경험하기 어렵지만 실재하는 불확정성 원리에 의한 많은 실험적인 데이터와 연구 결과들을 제시하고 그 의미를 해석하는 활동이 필요하다.
이 연구는 대학생들의 불확정성 원리에 대한 정신 모형의 유형을 조사, 분석한 사례연구로 수행되었다. 연구 대상은 양자 역학Ⅰ을 수강한 물리학과와 물리교육과 학부 3학년, 4학년 학생(N=10)이며, 초점질문을 통한 반 구조화된 심층 면담을 사용하여 연구를 진행하였다. 학생들의 면담에서 수집한 개념 조각들을 정신 모형으로 구조화 하여 그 유형을 나누고, 각 유형의 특징을 알아보았다. 연구 결과를 요약하면 다음과 같다. 첫째, 대학생들의 불확정성 원리의 정신 모형 유형은 총 4가지로 측정 과정 모형, 통계적 해석 모형, 파동함수 모형, 확률 해석 모형으로 분류할 수 있다. 둘째, 대학생들이 불확정성 원리를 설명하기 위해 만들어낸 생성적 정신 모형을 설명의 구성 방법으로 분류하였더니 고전역학과 양자역학 비교하기, 양자역학의 태동 소개하기, 불확정성 원리 수식 해석하기, 코펜하겐 해석에 대하여 설명하기 유형으로 나눌 수 있었다. 생성적 정신 모형의 분석을 통해 학생들이 불확정성 원리에 대하여 같은 유형의 정신 모형을 가지고 있더라도 다른 사람에게 설명하기 위해 재구성한 생성적 정신모형은 개인별로 차이가 있으며, 설명의 시발점과 설명 구성 방법의 이유를 통해 심층적이고 더욱 내면화된 정신 모형을 알 수 있었다. 셋째, 양자 물리에서의 정신 모형의 형성 과정은 물리 세계(Physical World)와 개념 세계(Conceptual World)와의 상호작용을 통해 정신 모형이 형성되는 뉴턴 역학과 차이점을 보인다. 그 이유는 물리 세계를 통해 정신 모형을 구성할 수 있는 인식(Perception) 경험이 부족하며, 학생들의 존재론적 신념과 인식론적 신념에 따라 개념 세계와 물리 세계의 해석(Interpretation)과 표상(Representation)에 대한 관점이 다르기 때문이다. 이 연구 결과는 대학생들의 불확정성 원리에 대한 개념 변화, 즉 정신 모형의 변화를 위한 교수 전략의 기초 자료로써 학습자의 틀 이론을 파악하여 사고의 제약에서 벗어 날수 있도록 교수 전략이 필요함을 시사한다. 또한 불확정성 원리의 수업 설계 시에 거시 세계와 미시 세계의 상호작용에 대한 믿음이 부족한 학생들을 위해서 학생들의 이해를 위한 설명이 반드시 포함되어야 하며, 일상생활에서 직접 경험하기 어렵지만 실재하는 불확정성 원리에 의한 많은 실험적인 데이터와 연구 결과들을 제시하고 그 의미를 해석하는 활동이 필요하다.
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