[논문]초등.중등학교 과학교과서에 나타난 열, 온도 개념에 대한 분석

백성혜; 박영주

초등.중등학교 과학교과서에 나타난 열, 온도 개념에 대한 분석
Analysis of Concepts Related to Heat and Temperature in Elementary and Secondary School Science Textbooks 원문보기

한국과학교육학회지 = Journal of the Korean association for science education, v.22 no.3, 2002년, pp.478 - 489

초록
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이 연구에서는 과학사적 관점을 토대로 온도와 열의 개념 유형을 구분하고, 초등 중등학교 과학 교과서에서 열과 온도에 대해 진술하는 개념을 분석하여 학생들이 가질 수 있는 오개념의 원인을 파악하고자 하였다. 분석 결과, 초등학교부터 고등학교까지 과학 및 화학, 물리 교과서에서 제시하는 열과 온도의 개념이 현대적인 관점을 제시하지 못하고, 과학사적으로 변천해온 개념들이 뒤섞여서 제시되고 있다. 이러한 문제점은 학생들이 열과 온도에 대한 정확한 개념을 호기득하는데 방해가 될 수 있을 것이다.

Abstract ▼ AI-Helper

In this study, we identified the conceptions of heat and temperature on a basis of the science history, and analyzed the explanation types in elementary, and secondary school science textbooks. From these data, we tried to discover the cause of students' misconceptions. The results revealed that the explanation types of the textbooks don't include modem sight. Different conceptions developed in different era mixed in the textbooks. We can infer that students who learn heat and temperature concept by the textbooks could have misconceptions because of the above problems.

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

또한 양초가녹는 이유도 복사열 즉, 광자에 의해 열이 이동한 것이므로 결국 열의 개념을 설명하고 있다고 할 수 있다. 그러나 여기서는 이룰 열과 관련지어 설명하지않고 태양Ml너지라고 표현함으로써 이 두 개념을 분리하여 제시하였다.
온도 개념울 직접 다루는 단원이나. 내용을 이해하는데 있어 열과 온도 개념이 필수적으로 요구되는 단원을 중심으로 어떠한 설명 유형을 보이는지 분석하였다. 분석은 교과서 본문의 내용을 중심으로 하였으나 일부 참고자료나 읽어보기와 같은 항목에서 열이나 온도의 개념이 소개된 경우에는 이러한 내용도 분석에 포함하였다.
화학 교과서. 물리 교과서에서열과 온도에 관련된 개념이 어떠한 방식으로 설명되어 있는지 살펴보고, 과학사적으로 변천해 온 개념과비교해 봄으로써 학생들이 가지는 오류의 원인을 교과서의 측면에서 분석해 보고자 하였다.
그러나 이에 관련된 선행연구돌은 학생들이 개념을 올바로 이해하는데 큰 어려움올 가지고 있음을 지적하였다. 이 연구에서는 과학사적으로 변천해온 다양한 관점이 과학교과서에 불분명하게 혼합되어 제시되어 있을 가능성으로부터 이러한 문제의 원인을 파악하기 위하여 교과서의 설명 유형올 분석하였다.
즉 언어를 통해 사고가 형성된다고 본 것이다. 이러한 점에 비추어 이 연구에서도 문장의 표현을 통해 유발할 수 있는 개념의 문제점올 파악하고자 하였다. 열과 온도의 개념과 같이 시대가 변천하면서 그 개념이 변화하여 온 과학적 용어들은 많이 있다.

가설 설정

이때 방출되는 열이나 흡수되는 열의 개념에는 외부의 계로 전달되는 분자운동에너지의 관점이 아니기 때문에. 정확한 열 개념의 형성에 혼란올 가져올 수 있을 것이다.

제안 방법

그리고 모든 교과서에서 태양 복사 에너지를 측정하는 실험을 소개하고 있는데, 스티로폼으로 둘러싸여 있는 검은 구리통에 물을 넣은 후 온도계를 꽂고 햇빛 올 받게 하여 변화하는 물의 온도를 측정하는 것이다. 이 실험올 통해 학생들은 태양 복사 에너지와 온도가 관계가 있음을 알 수 있을 것이다.
이 활동에서는 한손은 따뜻한 물에 다른 손은 찬물에 넣은 후, 두 손을 미지근한 물에 함께 넣고 두 손의 느낌을 비교해보도록 한다. 그리고 찬믈과 따뜻한 물, 그리고 미지근한 물의 온도를 온도계로 측정하여 손의 느낌과 온도계의 눈금과의 차이를 비교하게 한다. 이러한 활동후에 온도의 정의를 '차고 따뜻한 정도'라고 정의하고 온도는 온도계로 잰다는 설명이 뒤따른다.
물리교과의 경우 열과 온도를 직접적으로 설명하고 있는 단원올 중심으로 분석하였다. 믈리 I 은 에너지 단원에서 에너지의 흐름과 보존을 설명한 부분과 믈리!! 는 에너지와 열 단원에서 기체의 분자 운동, 열역학의 법칙을 설명한 부분을 분석하였으며, 그 결과룰 Table 8과 9에 제시하였다.
요구되는 물질 단원의 흡열 . 발열반응 내용과 열과 온도 개념올 직접 다루는 에너지 단원의 에너지 흐름과 보존 내용올 중심으로 분석하였다. 에너지 단원에서 태양복사에너지의 개념도 다루는데.
강조하였으며. 이를 정신의 도구로 보았다. 즉 언어를 통해 사고가 형성된다고 본 것이다.

대상 데이터

분석한 교과서는 초등학교 3학년부터 6학년까지의자연 교과서(교육부, 1998). 중학교 2학년 과학 교과서 8종과 중학교 3학년 과학 교과서 8종, 고등학교 공통과학 n종, 화학 n 교과서 12종, 물리 I 교과서 14 종, 물리 n 교과서 13종 등 총 72 권이다.
이 연구에서는 저】6차 교육과정에 근거하여 개발된초등학교 자연 교과서, 중학교 과학 교과서 및 고등학교 공통과학 교과서. 화학 교과서.

성능/효과

예를 들어 열은 열에너지, 열량 등의 개념과 혼동되어 제시되어 있었고, 발열, 흡열 등의 용어룰 통해내부에너지, 분자운동에너지와 구분되지 않고 사용되고 있음이 밝혀졌다. 그리고 온도 개념 역시 열전도율, 열량을 측정하는 도구나 수치 등의 형태로 제시되어 있어 혼란을 유발할 가능성이 높았다. 이러한 상황은 교육적인 의미 때문이라기 보다는 교과서 자체가 올바른 개념을 정립하지 못하고 과거의 혼란을 극복하지 못하였기 때문이라고 본다.
분석 결과, 열의 개념은 과학사적으로 볼 때 과거에 형성되었던, 오늘날과는 다른 개념과 혼재되어 있었다. 예를 들어 열은 열에너지, 열량 등의 개념과 혼동되어 제시되어 있었고, 발열, 흡열 등의 용어룰 통해내부에너지, 분자운동에너지와 구분되지 않고 사용되고 있음이 밝혀졌다.

후속연구

따라서 물체의 내부 에너지와 관련된 개념인열에너지(thermal energy)와 온도 차이에 의해 이동하는 에너지의 개념인 열(heat)올 구분하여 사용할필요가 있을 것이다. 특히 외국에서는 열에너지와 열에 대한 용어가 매우 다르기 때문에 개념올 구분하여제시하면 학생들이 이 두 개념을 혼동할 가능성이 적지만 우리 나라에서는 열과 열에너지라는 용어가 유사하여 이를 구분하는 데에 있어서 어려움이 더 클수 있을 것이다.

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저자의 다른 논문 :

표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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