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문제 정의
- 그러나 이러한 정의가 생물과 화학 교과서에서 서로 다른 시각으로 제시된다면 그것이 바로 선행연구에서 지적되어 왔던 문제점, 즉 학생들이 삼투 현상을 어려워 하는 이유의 일부룰설명할 수 있을 것이다. 따라서 이 연구에서는 삼투압과 반투막에 대한 개념 이해에 대한 교과별 특성을분석하고, 이로부터 문제점을 찾아보고자 한다. 이 연구의 문제룔 구체적으로 제시하면 다음과 같다.
제안 방법
- '농도가 낮은 쪽의 용매가 농도가 높은 용액 쪽으로 투과하려는 힘', '농도가 높은 용액과 낮은 용액 사이에 반투막이 있을 때 용매인 물이 저장액에서 고장액 쪽으로 이동하기 때문에 생기는 압력', '용매 분자가 반투과성 막을 통해 들어가려는 압력' 등으로 설명한 경우에는 모두 삼투압을 '삼투 현상 억제'와는 반대 방향으로 용매의 투과에 의해 발생한 압력을 설명하였기 때문에 '투과하려는 힘 의 유형으로 분류하였다.
- 1. 고등학교와 대학교의 화학과 생물 교과서에서 제시하는 삼투압 개념의 설명 유형을 분석하고, 화학교과서의 보편적인 시각과 생물 교과서의 보편적인시각 차이를 살펴본다.
- 2. 고등학교와 대학교의 화학과 생물 교과서에서 제시하는 반투막 개념의 설명 유형을 분석하고, 화학 교과서의 보편적인 시각과 생몰 교과서의 보편적인 시각 차이를 살펴본다
- 경계면을 통해서 이동하는 몰분자의 속도의 차이로 삼투압이 생긴다'와 같이 삼투압을 설명한 경우에는 삼투압을 물분자의 속도 차이'로 보았기 때문에 위의 세 유형과 다르다고 판단하고 따로 분류하였다. 반투막에 대한 설명 유형도 그 특성에 따라 3가지로 구분하였다.
- 그리고 생체막은 물질을 선택적으로 통과시켜 선택적 투과성 막이라고 한다', 세포막은 물질을 통과 시켜 원형질의 물질 조성을 일정하게 유지시키고 있는데 세포막의 이러한 성질을 선택적투과성 막이라고 한다' 등과 같이 반투막을 세포칵의 성질로 설명한 경우도 따로 분류하였다.
- 이 연구에서 삼투압에 대한 설명 유형은 그 특성에 따라 4가지로 구분하였다. 즉, '삼투 현상을 막기 위하여 용액 쪽에 가해야 하는 여분의 힘', '용매의 알짜이동이 V 일 때 삼투에 의한 용매의 이동을 방해하는 충분한 힘', 평형에서 증가된 용액의 부피가 처음 부피와 같도록 증가된 부피에 대하여 가해진 압려 등의 설명이 제시된 경우에는 모두 삼투 현상을 억제하는 방향으로 삼투압을 정의한 경우이기 때문에 같은 설명 유형으로 구분하고 이룰 '삼투 현상 억제' 유형으로 제시하였다.
- 이 연구에서는 고등학교 화학과 생몰 교과서, 대학교 화학 및 생물 교재를 중심으로 삼투압과 반투막의개념에 대한 설명 유형을 분석하였다. 연구 결과 삼투압에 개념에 관련된 설명 유형은 대략 4개 정도의유형이 있었으며, 반투막에 관한 설명 유형은 3가지정도가 있었다.
- 이 연구에서는 고등학교와 대학교의 화학과 생물교과서를 중심으로 삼투압과 반투막 개념에 대한 설명 유형을 분석하였다. 연구결과, 삼투압의 개념 설명에서 화학과 생물 교과간의 서로 시각이 다른 설명유형들이 분석되었으며, 몇몇 교과서에서는 이렇게상충되는 설명이 혼합되어 있어 학생들이 삼투압이나반투막 개념을 배울 때 혼란을 줄 가능성이 있는 것으로 나타났다.
- 4가지로 구분하였다. 즉, '삼투 현상을 막기 위하여 용액 쪽에 가해야 하는 여분의 힘', '용매의 알짜이동이 V 일 때 삼투에 의한 용매의 이동을 방해하는 충분한 힘', 평형에서 증가된 용액의 부피가 처음 부피와 같도록 증가된 부피에 대하여 가해진 압려 등의 설명이 제시된 경우에는 모두 삼투 현상을 억제하는 방향으로 삼투압을 정의한 경우이기 때문에 같은 설명 유형으로 구분하고 이룰 '삼투 현상 억제' 유형으로 제시하였다.
대상 데이터
- 고등학교 화학 n 교과서 7종(HCl, HC2, HC5, HC7, HC9, HC10, HC12)에서 배추룰 소금에절이는 예를 삼투 현상으로 소개하였다. 그러나 Table 3에서 볼 때 보통 반투막의 구멍의 크기를 약 Iran 정도라고 할 때 물 입자의 크기와 거의 유사한염화이온(cr)이나 나트륨이온(N~)은 쉽게 잘 반투막을 통과할 수 있음을 알 수 있다.
- 또한 삼투 현상에 관련된 실험을 제시한 고등학교생물 n 교과서 HB8에서는 염화나트륨 수용액을 이용하였으며. 고등학교 화학 n 교과서 7종(HCl, HC2, HC5, HC7, HC9, HC10, HC12)에서 배추룰 소금에절이는 예를 삼투 현상으로 소개하였다.
성능/효과
- 있었다. 그리고 대학교 화학 교과서 15종 중 13종과 대학교 생물 교과서 7종 중 2종이 ''삼투 현상 억제"로 설명하고 있었다. 따라서 삼투 개념에 대해서화학 교과서는 "삼투 현상 억제"로 설명하고 있었고, 생물 교과서는 "투과하려는 힘"으로 설명하는 경향성이 나타났다.
- 그리고 대학교 화학 교과서 15종 중 13종과 대학교 생물 교과서 7종 중 2종이 ''삼투 현상 억제"로 설명하고 있었다. 따라서 삼투 개념에 대해서화학 교과서는 "삼투 현상 억제"로 설명하고 있었고, 생물 교과서는 "투과하려는 힘"으로 설명하는 경향성이 나타났다. 그리고 나머지 교과서는 삼투압에 대해서 구체적인 언급이 없었다(Table 2).
- 삼투압을 반투막에 부딪치는 믈분자의 속도 차이로 설명하는 유형은 "경계 면을 통해서 이동하는 물분 자의 속도의 차이로 삼투압이 생긴다"로 설명하는 것으로, 이 연구에서 분석한 교재 중에서는 유일하게 대학교 화학 교과서 UC11 에서 나타났다. 이러한 설명유형에 따르면 평형에 도달하여 믈분자의 속도 차이가 '0' 이 되면 삼투압이 V 이 된다(Fig.
- 삼투압을 삼투 현상 억제로 설명하는 유형은 "삼투현상을 막기 위하여 용액에 가해야 하는 여분의 압력"으로 설명하는 유형은 고등학교 화학 n 교과서 12 종(HCL HC2, HC3, HC4, HC5, HC6, HC7, HC8, HC9, HC10, HC11, HC12)과 대학교 화학 교과서 10f(UCl, UC4, UC5, UC6, UC7, UC9, UC10, UC11, UC14, UC15), 그리고 고등학교 생물 n 교과서 HB4, 대학교 생물 교과서 UB7에서 이러한 설명유형이 나타났다.
- 삼투압을 투과하려는 힘으로 설명하는 유형은 "농도가 낮은 쪽의 용매 분자가 농도가 높은 용액 쪽으로 투과하려는 힘"으로 설명하는 것으로 고등학교 생물 n 교과서 6종(HB2, HB3, HB5, HB6, HB8, HB10)과 대학교 생물 교과서 2종(UB4, UB6)에서이러한 유형이 나타났다. 고등학교 생물 H 교과서 HB3에서 묠의 이동 때문에 생기는 압력"으로 설명한 것도 이 유형에 포함하였다.
- 생물 !! 교과서 6종(HB1, HB3, HB4. HB6, HB9, HB10), 대학교 화학 교과서 5t(UCl, UC3, UC12, UC14, UC15), 그리고 대학교 생물 교과서 2 종(UB3. UB6)에서 나타났다.
- 대한 설명 유형을 분석하였다. 연구 결과 삼투압에 개념에 관련된 설명 유형은 대략 4개 정도의유형이 있었으며, 반투막에 관한 설명 유형은 3가지정도가 있었다. 특히 이러한 설명 유형 사이에는 시각의 차이가 있어서 같은 개념이 전혀 다른 현상으로이해될 수 있는 경우도 있었다.
- 유형을 분석하였다. 연구결과, 삼투압의 개념 설명에서 화학과 생물 교과간의 서로 시각이 다른 설명유형들이 분석되었으며, 몇몇 교과서에서는 이렇게상충되는 설명이 혼합되어 있어 학생들이 삼투압이나반투막 개념을 배울 때 혼란을 줄 가능성이 있는 것으로 나타났다. 그리고 일부 교과서에서는 반투막의개념을 전투막과 같이 용질과 용매가 모두 통과하는것으로 설명하거나.
- 3%였다. 이러한 결과로 불 때 반투막을 입자의 크기를 고려하여 설명하기보다 용질이나 용매로 구분하여 설명하는 교과서가 상대적으로 많았다. 이러한 설명의 문제점은 "용着은 입자가 작아도 반투막을 통과하지 못한다"는 생각을 유발시킬 가능성이 있다는 것이다.
- 있었다. 입자의 크기룰 고려한 설명은 고등학교화학 n 교과서 4종, 생물 U 교과서 1종, 대학교 화학교과서 8종, 대학교 생물 교과서 1종이었다. 주로 화학교과서에서 입자의 크기를 고려한 설명을 했다.
후속연구
- 이해는 매우 중요하다. 그러나 이러한 정의가 생물과 화학 교과서에서 서로 다른 시각으로 제시된다면 그것이 바로 선행연구에서 지적되어 왔던 문제점, 즉 학생들이 삼투 현상을 어려워 하는 이유의 일부룰설명할 수 있을 것이다. 따라서 이 연구에서는 삼투압과 반투막에 대한 개념 이해에 대한 교과별 특성을분석하고, 이로부터 문제점을 찾아보고자 한다.
- Amir와 Tamir(1987)는 고등학교 학생들에게 삼투압에 관한 개념 학습이 어려운 이유를 여러 가지 제시하였다. 첫째, 삼투압 개념을 이해하려면농도 막, 분자운동과 같은 미시적인 관점과 삼투 현상의 거시적 관점의 관계를 이해할 필요가 있다. 둘째.
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