과학 개념 연구로서 전류 개념에 대한 아동들의 개념 유형이 다양하다는 것이 많은 연구에 의해서 밝혀지고 있으며 과학적인 전류 개념으로 변화시키려는 수업 지도 방안에 대한 연구도 진행되고 있다. 본 연구의 목적은 초등학교 학생을 대상으로 하여 전기 회로와 전류에 대한 개념을 조사하고, 이들 개념간에 어떤 관계가 있는지를 알아보고자 한다. 초등학생에게 실시할 수 있는 전기 회로 개념 검사 문항과 전류 개념 검사 문항을 선택 후 설명식으로 개발하여 초등학교 4-5학년 학생 중 총 163명에게 실시하여 선택결과와 선택 이유를 계통도로 분석하였다. 계통도에 따라 각 개념별 응답 유형의 비율을 구하였고 $\chi$$^2$검증으로 두 개념간의 관계를 찾아보았다. 불이 켜지는 회로 그리기에서는 과학적 모형보다는 전구의 꼭지에만 연결하는 아동의 수가 훨씬 많았다. 회로의 필수적인 요소로 대부분의 아동들이 건전지라 전구, 전선을 선택하였는데, 선택 이유로는 많은 아동이 전구에 불을 켜는 것에 초점을 두었다. 전선의 연결방법과 전구의 연결방법에 대해서는 정답률이 89%로 높게 나타났으며, 전구의 연결방법에 대한 정답률은 77%로 나타났다. 전류의 흐름 유무에 대해서는 대체로 옳은 선택을 하였으나, 회로의 상황에 따라 응답에 차이를 보이며, 주로 건전지는 전류를 공급하고, 전구는 불을 켜는 일, 전선은 전류를 흐르게 하는 길로 생각하고 있었다. 전지와 전구의 연결 방법에 따른 전구의 밝기에 대한 생각은 정답률이 각각 68%, 45%로 높은 편이 아니었다. 전체적으로 볼 때, 전기회로에 대해서 과학적인 생각을 가진 아동들은 그렇지 못한 아동들보다 전류 개념에 대해서도 과학적인 생각을 가지는 경향이 높은 것으로 나타났다. 따라서 전기회로 개념과 전류 개념 사이에는 서로 의미있는 관계가 있다고 결론지을 수 있으며, 전기 회로개념을 과학적으로. 형성한다는 것이 전류 개념을 과학적으로 형성하는데 중요한 요인이 됨을 알 수 있다.
과학 개념 연구로서 전류 개념에 대한 아동들의 개념 유형이 다양하다는 것이 많은 연구에 의해서 밝혀지고 있으며 과학적인 전류 개념으로 변화시키려는 수업 지도 방안에 대한 연구도 진행되고 있다. 본 연구의 목적은 초등학교 학생을 대상으로 하여 전기 회로와 전류에 대한 개념을 조사하고, 이들 개념간에 어떤 관계가 있는지를 알아보고자 한다. 초등학생에게 실시할 수 있는 전기 회로 개념 검사 문항과 전류 개념 검사 문항을 선택 후 설명식으로 개발하여 초등학교 4-5학년 학생 중 총 163명에게 실시하여 선택결과와 선택 이유를 계통도로 분석하였다. 계통도에 따라 각 개념별 응답 유형의 비율을 구하였고 $\chi$$^2$검증으로 두 개념간의 관계를 찾아보았다. 불이 켜지는 회로 그리기에서는 과학적 모형보다는 전구의 꼭지에만 연결하는 아동의 수가 훨씬 많았다. 회로의 필수적인 요소로 대부분의 아동들이 건전지라 전구, 전선을 선택하였는데, 선택 이유로는 많은 아동이 전구에 불을 켜는 것에 초점을 두었다. 전선의 연결방법과 전구의 연결방법에 대해서는 정답률이 89%로 높게 나타났으며, 전구의 연결방법에 대한 정답률은 77%로 나타났다. 전류의 흐름 유무에 대해서는 대체로 옳은 선택을 하였으나, 회로의 상황에 따라 응답에 차이를 보이며, 주로 건전지는 전류를 공급하고, 전구는 불을 켜는 일, 전선은 전류를 흐르게 하는 길로 생각하고 있었다. 전지와 전구의 연결 방법에 따른 전구의 밝기에 대한 생각은 정답률이 각각 68%, 45%로 높은 편이 아니었다. 전체적으로 볼 때, 전기회로에 대해서 과학적인 생각을 가진 아동들은 그렇지 못한 아동들보다 전류 개념에 대해서도 과학적인 생각을 가지는 경향이 높은 것으로 나타났다. 따라서 전기회로 개념과 전류 개념 사이에는 서로 의미있는 관계가 있다고 결론지을 수 있으며, 전기 회로개념을 과학적으로. 형성한다는 것이 전류 개념을 과학적으로 형성하는데 중요한 요인이 됨을 알 수 있다.
The purposes of this study were to survey the elementary students' conceptions of electric circuits and of electric currents, and to explore the relationships between them. The questionaire were developed into matched forms which corresponds to each conceptions of electric circuits and electric curr...
The purposes of this study were to survey the elementary students' conceptions of electric circuits and of electric currents, and to explore the relationships between them. The questionaire were developed into matched forms which corresponds to each conceptions of electric circuits and electric currents. The elementary students were selected from 4th and 5th grade in a elementary school in a large local city, which of the total numbers of students were 163. The student who have well-developed conception in electric circuits are superior in conceptions of electric currents to other student who have not in each items of questionnaire required to draw a simple basic electric circuits for lightening the bulb, to select the basic elements of circuits, to identify the arrangement of batteries and bulbs. So we concluded that the scientific conceptions of electric circuits could contribute to the scientific conceptions of electric currents, as expected in elementary science textbooks.
The purposes of this study were to survey the elementary students' conceptions of electric circuits and of electric currents, and to explore the relationships between them. The questionaire were developed into matched forms which corresponds to each conceptions of electric circuits and electric currents. The elementary students were selected from 4th and 5th grade in a elementary school in a large local city, which of the total numbers of students were 163. The student who have well-developed conception in electric circuits are superior in conceptions of electric currents to other student who have not in each items of questionnaire required to draw a simple basic electric circuits for lightening the bulb, to select the basic elements of circuits, to identify the arrangement of batteries and bulbs. So we concluded that the scientific conceptions of electric circuits could contribute to the scientific conceptions of electric currents, as expected in elementary science textbooks.
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문제 정의
다만 초등학교 학생들의 전기회로 개념이 전류 개념을 이해하는데 어떤 관련이 있는 가를 탐색하는데 그 주요 목적이 있었다.
조사된 연구는 거의 없다. 이에 본 연구는 초등학교 학생을 대상으로 하여 전기희로에대해서 어떤 개념을 갖고 있는가에 따라서 전류에 대해서 어떤 개념을 갖고 있는가를 조사하여, 이들 개념간에 어먼 관계가 있는지를 알아보고자 한다.
이와 같이 전기에 대한 개념 연구는 학생들이 가진 전기 개념은 현상을 관찰하는 일에 의해서 쉽게 변화되지도 않으며 오히려 관찰하는 일에 영향을 끼치고 있기 때문에 전류 개념을 이해하기 어려운 이유를 밝혀내려고 한다. 그런 이유중 하나로 Ganiel & Eylon(1987)은 간단한 직류회로에서 전류, 전압, 저항의 기능적 관계를 이해하는데 있어서 전기에 대한 미시적 현상과 거시적 현상과의 개념적인 연결이 이루어지지 않는 데 있다고 하였다.
초등학생들이 전기 회로 개념과 전류 개념에 대한 응답 결과를 분석하여 그들 사이에 어떤 관계가 있는가를 븐석하고 논의하였다.
제안 방법
대학원생들과 과학교육 전문가의 도움으로 수정하여 전기회로 개념에 관한 문항을 4문항으로 확정하고 그와 짝이 되도록 전류 개념 문항을 4문항으로 최종완성하였다.<표 1>에 각 문항에서 목표로 하는 전기 회로 개념과 전류 개념을 제시했다.
또한 불이 켜지는 회로를 선택한 이유를 계통도로 분석하여 그 유형별 비율을에함께 실어 놓았다.
마지막으로 전기회로에 대한 개념과 전류 개념 사이의 관계를 알아보기 위하여 전기희로 개념과 전류 개념간 아동들의 개념 유형을 广검증을 통해 알아보았다. 회로 그리기와 전선에 전류가 흐르는 회로를 구분하는 두 문항간의 개념 유형과 빈도 비율將<표 6>과 같다.
이런 문항들 중의 한가지 사례로서 에 전기 회로 개념의한 문항과 그 짝이 되는 전류 개념 문항 1개를 실었다.
전기 회로와 전류 개념 검사 도구를 짝이 되도록 개발하기 위해서 전기 관련 국내외 선행연구들과 현행 초등학교 교과서를 분석하여 전기회로에 관련된 예비 문항과 전류에 관련된 예비 문항을 16문항으로 개발하였다. 대학원생들과 과학교육 전문가의 도움으로 수정하여 전기회로 개념에 관한 문항을 4문항으로 확정하고 그와 짝이 되도록 전류 개념 문항을 4문항으로 최종완성하였다.
대상 데이터
연구 대상은 대구광역시의한 초등학교의 4, 5 학년 학생 163명으로 이 중에서 4학년(82명)은 전지와 전구 단원의 수업을 받은 상태이었고 5 학년(81명)은 1년 전에 전지와 전구 단원을 학습한 후에 5학년의 전기회로 단원에 대한 수업도 받은 상태이었다.
성능/효과
%2검증 결과 전기회로 개념 문항 1번의 과학적 모형과 전류 개념 문항 L①, 1-②, 1-④는 유의수준 .05에서 통계적 유의미한 관계를 보이며, 꼭지만 연결한 경으는 1-①, 1-②, 1-④, 1-⑤에서 통계적으로 유의미하였다.
마지막으로 전지의 연결방법에 관한 문항과 그에 따른 전구의 밝기에 관한 문항 사이의 개념 관계를 보면 전지의 연결방법에 대해 바르게 응답한 아동 중에서 전지를 병렬 연결한 경우보다 직렬 연결한 경우에 전구의 밝기가 더 밝다고 바르게 응답한 아동의 응답 비율은 69.0%이며, 이는 검증 결과 유의미한 것으로 나타났다. 이런 결과는 전지의 연결 방법을 올바르게 이해하는 학생이 전구의 밝기에 대한 개념도 올바르다는 것을 의미한다고 하겠다.
이는 통계적으로 유의미하게 나타났다. 반면에 전구의 연결 방법에 대하여 정답률이 높은 아동일수록 그에 따른 전구의 밝기에 대해서도 정답률이 높게 나타났지만, 통계적으로 의미없는 것으로 나타났다.
불이 켜지는 회로 그리기를 과학적 모형으로 응답한 아동들은 전류가 흐르는 회로 구분하기에 대한 정답률이, 회로에서 꼭지만 연결한 아동들의 정답률보다 비교적 높게 나타났다(단 전류 문항 1-⑤에서는 꼭지만 연결한 아동들의 정답률이 더 높게 나타났다).
전구의 연결 방법에 대한 정답률은에서 보면 89%로 나타났고 오답이 11%인데 그 중에는 직렬과 병렬 연결에 대하여 거꾸로 생각하는 경향이 있었다.
전기회로 개념에서 닫힌 회로를 바르게 그리는 아동이 그렇지 못한 경우보다 전류 개념의 열린/닫힌 회로에 대한 정답률이 대체로 높게 나타났다. 그러나 전구에는 불이 켜지지 않지만 전선에는 전류가 흐르는 회로에서는 그렇지가 못하였다.
전철용(1992)의 연구는 응답자의 변인에 따라 큰 차이는 드러나지 않고 전구 . 전지가 병렬로 한 개 더 있을 때 관련된 내용을 학습한 것과 관계없이 전구와 전지가 두 개라는 점에 이끌려 반응하는 경향을 보인다는 것을 밝혀냈다. 정구엽(1992)은 초등학생들을 대상으로 '전기' 단원과 관련있는 전류 개념에 대하여 조사하고, 그와 관련된 현상을 어떻게 지각하며, 그 현상이 자신의 생각과 다를 때 어떻게 설명하는지를 조사하였다.
전지를 직렬 연결한 것과 병렬 연결한 두 개의 회로에서 전구의 밝기에 대한 응답별 비율도 에 있는데, 전지의 연결에서 직렬 연결이 병렬 연결보다 전구의 밝기가 더 밝다고 응답한 아동은 전체의 68%를 보이고 있다.
초등학생들에게 전기 회로 개념을 조사하고 동시에 전류 개념을 조사하여 두 개념의 관계를 분석한 결과, 전체적으로 전기 회로에 대해서 과학적인 생각을 가진 아동들은 그렇지 못한 아동들보다 전류 개념에 대해서도 과학적인 생각을 가지는 경향이 높은 것으로 나타났다.
초등학생들에게 전지와 전구를 각 1개씩을 제시하여 전구에 불이 켜지는 회로를 그리도록 한 질문에 대하여의 마지막 열의 응답 유형을 보였다.
특히처럼 전지가 전기 회로로 필요한 이유를 분석하면 전지가 에너지나 전기를 공급하거나 전기를 흐르게 한다는 설명보다는 전구에 불을 켜준다는 이유가 44% 이상을 차지하여 건전지의 역할을 불을 켜는데 초점을 맞추어 설명하고 있음을 알 수 있었다.
후속연구
(2) 전기 회로와 전류에 대한 개념에 대한 검사지의 타당도와 신뢰도를 높이고, 대상의 수와 대상 범위를 확대하여 실시하면 일반화하는데 의미가 있을 것이다.
(3) 전기회로와 전류 개념 사이에 상관관계가 있다면, 어떤 변인이 어떤 하나의 다른 것에 영향을 끼칠 것인가를 연구하는 것도 필요할 것이다.
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