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2009 개정 교육과정 이후 현대 물리에 상대론이 포함되었고 2015 개정 교육과정에도 현대 물리에 포함된 상대론은 피상적인 이해로 인해 개념 분화가 덜 되어 있거나 오개념을 가지고 있을 가능성이 높은 분야이다. 본 연구는 특수 상대성 이론의 바탕이 되는 두 가지 가설에 대한 고등학생들의 이해 정도와 오개념을 분석하여 교수 학습 과정에 필요한 교육적 시사점을 얻는 데 목적이 있다.
서울특별시 소재 일반계 고등학교 내 과학중점 과정 3개 학급 학생 92명을 대상으로 상대성 원리와 광속 불변 원리가 관련된 11개 문항으로 구성된 검사 도구를 개발하여 특수 상대성 이론의 두 가설에 관한 기초적 이해 정도와 심층적인 이해 정도를 조사하였다. 각 문항은 정답을 선택한 후 응답 이유를 구체적으로 진술하고, 선택한 답에 대한 확신 정도를 5 등급으로 나누어 표시하도록 구성하였다. 검사 실시 후 검사 도구에서 진술한 분명한 이유를 알고자 정답 선택이 우수한 9명의 학생과 각각 20분 이상 개인 면담도 시행하였다.
연구 결과로 상대성 원리에 대한 문항에 대해서는 학생들이 모든 관성 기준계에서는 같은 물리 법칙이 성립한다는 상대성 원리 내용은 잘 이해하고 있으나 다소 피상적인 수준에서 이해하고 있을 뿐, 상대성 원리를 이용하여 설명하는 것이나 상대성 원리의 의미를 확장시키거나 적용하는 데에는 어려움이 있었다. 시간 팽창은 잘 알고 있으나 그 바탕에 상대성 원리가 있음을 잘 인지하지 못하고 있다는 것을 결과 분석과 개인 면담을 통해 확인할 수 있었다. 광속 불변 원리에 대한 문항 반응을 분석해 본 결과로 모든 ...

2009 개정 교육과정 이후 현대 물리에 상대론이 포함되었고 2015 개정 교육과정에도 현대 물리에 포함된 상대론은 피상적인 이해로 인해 개념 분화가 덜 되어 있거나 오개념을 가지고 있을 가능성이 높은 분야이다. 본 연구는 특수 상대성 이론의 바탕이 되는 두 가지 가설에 대한 고등학생들의 이해 정도와 오개념을 분석하여 교수 학습 과정에 필요한 교육적 시사점을 얻는 데 목적이 있다.
서울특별시 소재 일반계 고등학교 내 과학중점 과정 3개 학급 학생 92명을 대상으로 상대성 원리와 광속 불변 원리가 관련된 11개 문항으로 구성된 검사 도구를 개발하여 특수 상대성 이론의 두 가설에 관한 기초적 이해 정도와 심층적인 이해 정도를 조사하였다. 각 문항은 정답을 선택한 후 응답 이유를 구체적으로 진술하고, 선택한 답에 대한 확신 정도를 5 등급으로 나누어 표시하도록 구성하였다. 검사 실시 후 검사 도구에서 진술한 분명한 이유를 알고자 정답 선택이 우수한 9명의 학생과 각각 20분 이상 개인 면담도 시행하였다.
연구 결과로 상대성 원리에 대한 문항에 대해서는 학생들이 모든 관성 기준계에서는 같은 물리 법칙이 성립한다는 상대성 원리 내용은 잘 이해하고 있으나 다소 피상적인 수준에서 이해하고 있을 뿐, 상대성 원리를 이용하여 설명하는 것이나 상대성 원리의 의미를 확장시키거나 적용하는 데에는 어려움이 있었다. 시간 팽창은 잘 알고 있으나 그 바탕에 상대성 원리가 있음을 잘 인지하지 못하고 있다는 것을 결과 분석과 개인 면담을 통해 확인할 수 있었다. 광속 불변 원리에 대한 문항 반응을 분석해 본 결과로 모든 관성계에서 빛의 속력이 관찰자나 광원의 운동에 상관없이 항상 일정한 값 라는 것은 잘 알고, 이를 이용한 문항도 잘 해석하였다. 하지만 정답 선택 이유를 진술하는 부분에서 암기식 광속 불변 원리라고 간단히 답하는 경향이 있었고 개인 면담 과정에서 보면 모든 관성계에서라는 조건과 진공에서의 빛의 속력이라는 부분은 다소 간과하는 모습들이 많았다. 동시성의 상대성과 광속 불변 원리를 적용한 문항과 같이 특별한 상황에서 빛의 속력을 광원의 진행 속도와 연관하여 속도 합성을 하려는 경향이 있음을 확인할 수 있었다.
학생들에게 특수 상대성 이론의 토대가 되는 두 가설에 대한 의미를 확장 적용할 수 있는 교육 체험의 기회를 제공할 필요가 있다고 판단되며, 이러한 목적에 부합된 풍부한 자료의 개발 연구가 우선적이라고 생각된다.

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