물리 외 교과서에 제시된 물리적 현상 설명이 학생들의 물리 개념 형성에 미치는 영향 Effects of the Explanations of Physical Phenomena Given in Non-Physics Textbooks on the Formation of Students' Physical Conceptions원문보기
본 연구의 목적은 물리 외 교과서의 물리 내용 설명이 학생들의 물리개념 형성에 미치는 영향에 대하여 조사하는 것이다. 본 연구를 위해 부산에 있는 두 중학교에서 각 39명의 학생들로 구성된 한 학급씩을 선정하였으며, 학생들의 개념 조사를 위해 두 종류의 검사 도구를 개발하였다. 검사 도구는 A는 물리 외 교과서의 물리 내용에 관한 설명을 읽은 후에 학생들의 개념을 조사하기 위한 것이고, 검사 도구는 B는 똑같은 물리적 현상에 대해 물리 교육 전문가에 의해서 물리학적으로 이해가 가능하도록 다시 진술한 설명을 읽은 후에 학생들의 개념을 조사하기 위한 것이다. 각 학급에 두 검사 도구 모두를 적용시켰다. 이때 공평한 조사를 위해 한 학급에는 검사 도구 A를 적용한 후 검사 도구 B를 적용하였고, 다른 학급에는 검사 도구 B를 적용한 후 검사도구 A를 적용하였다. 본 연구의 결과는 다음과 같다. 두 학급 모두에서 물리 교육 전문가에 의해서 재진술된 설명에 대한 학생들의 이해도가 물리 외 교과서의 설명에 대한 이해도 보다 더 높게 나타났다(p< .01). 이것은 물리 외 교과서에서의 모호하고 바르지 못한 물리 개념의 설명이 학생들의 오개념을 유발할 가능성이 있으며, 적절치 못한 문장의 표현 및 용어의 선택, 애매한 문장의 문법적인 구조가 물리 개념을 올바르게 이해하는데 방해가 됨을 알 수 있다. 또한 적절치 못한 예와 잘못된 그림을 제시하는 것이 오개념을 형성시킬 가능성이 높다고 볼 수 있다. 그리고 물리 교과서에 사용하는 용어와 물리 외 교과서에서 사용하는 용어가 다른 것이 학생들의 혼동을 야기 시킬 수 있다는 것을 알 수 있다.
본 연구의 목적은 물리 외 교과서의 물리 내용 설명이 학생들의 물리개념 형성에 미치는 영향에 대하여 조사하는 것이다. 본 연구를 위해 부산에 있는 두 중학교에서 각 39명의 학생들로 구성된 한 학급씩을 선정하였으며, 학생들의 개념 조사를 위해 두 종류의 검사 도구를 개발하였다. 검사 도구는 A는 물리 외 교과서의 물리 내용에 관한 설명을 읽은 후에 학생들의 개념을 조사하기 위한 것이고, 검사 도구는 B는 똑같은 물리적 현상에 대해 물리 교육 전문가에 의해서 물리학적으로 이해가 가능하도록 다시 진술한 설명을 읽은 후에 학생들의 개념을 조사하기 위한 것이다. 각 학급에 두 검사 도구 모두를 적용시켰다. 이때 공평한 조사를 위해 한 학급에는 검사 도구 A를 적용한 후 검사 도구 B를 적용하였고, 다른 학급에는 검사 도구 B를 적용한 후 검사도구 A를 적용하였다. 본 연구의 결과는 다음과 같다. 두 학급 모두에서 물리 교육 전문가에 의해서 재진술된 설명에 대한 학생들의 이해도가 물리 외 교과서의 설명에 대한 이해도 보다 더 높게 나타났다(p< .01). 이것은 물리 외 교과서에서의 모호하고 바르지 못한 물리 개념의 설명이 학생들의 오개념을 유발할 가능성이 있으며, 적절치 못한 문장의 표현 및 용어의 선택, 애매한 문장의 문법적인 구조가 물리 개념을 올바르게 이해하는데 방해가 됨을 알 수 있다. 또한 적절치 못한 예와 잘못된 그림을 제시하는 것이 오개념을 형성시킬 가능성이 높다고 볼 수 있다. 그리고 물리 교과서에 사용하는 용어와 물리 외 교과서에서 사용하는 용어가 다른 것이 학생들의 혼동을 야기 시킬 수 있다는 것을 알 수 있다.
The purpose of the current study was to investigate the effects of explanations about physical phenomena given in non-physics textbooks on the formation of student physical conceptions. Two classes, 39 students in each, were sampled from two middle schools in Pusan, Korea, and two kinds of test tool...
The purpose of the current study was to investigate the effects of explanations about physical phenomena given in non-physics textbooks on the formation of student physical conceptions. Two classes, 39 students in each, were sampled from two middle schools in Pusan, Korea, and two kinds of test tools for investigating student conceptions were developed for the study. The first test tool(a) investigated student conceptions after reading explanations about physical phenomena in non-physics textbooks, while the second(b) investigated student conceptions after reading explanations revised by physics education experts about the same physical phenomena. The two test tools were applied to each class, and for a fair invetigation, test(a) followed by test(b) was applied to one class, while test(b) followed by test(a) was applied to the other class. The results were as follows: In both classes, the students' level of understanding from explanations revised by physics education experts was significantly (p < .01) higher than that from explanations in non-physics textbooks. As such, it is feasible that false or inappropriate explanations in non-physics textbooks can cause student misconceptions. Moreover, the improper expression of physical science concepts, improper choice of scientific terms, and incorrect grammatical structures, along with the use of unsuitable examples and improper model pictures can make it difficult for students to understand physics concepts. Furthermore, differences in the terms used in physics textbook and those used in other textbooks can also confuse students' learning.
The purpose of the current study was to investigate the effects of explanations about physical phenomena given in non-physics textbooks on the formation of student physical conceptions. Two classes, 39 students in each, were sampled from two middle schools in Pusan, Korea, and two kinds of test tools for investigating student conceptions were developed for the study. The first test tool(a) investigated student conceptions after reading explanations about physical phenomena in non-physics textbooks, while the second(b) investigated student conceptions after reading explanations revised by physics education experts about the same physical phenomena. The two test tools were applied to each class, and for a fair invetigation, test(a) followed by test(b) was applied to one class, while test(b) followed by test(a) was applied to the other class. The results were as follows: In both classes, the students' level of understanding from explanations revised by physics education experts was significantly (p < .01) higher than that from explanations in non-physics textbooks. As such, it is feasible that false or inappropriate explanations in non-physics textbooks can cause student misconceptions. Moreover, the improper expression of physical science concepts, improper choice of scientific terms, and incorrect grammatical structures, along with the use of unsuitable examples and improper model pictures can make it difficult for students to understand physics concepts. Furthermore, differences in the terms used in physics textbook and those used in other textbooks can also confuse students' learning.
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문제 정의
따라서 본 연구에서는 물리 외 교과서에서 어떤 물리 개념들이 다루어지고 있으며, 여기서 다루어지는 물리 개념 설명이 학생의 물리 개념 형성에 미치는 영향이 어떠한지에 대해 연구하고자 하였다.
본 연구에서의 연구 방법과 절차는 우선 물리 외 교과서에서 설명되고 있는 물리 내용들을 분석하는 것이고, 그 물리 현상에 대한 설명들을 학생들에게 투입하여 어떻게 이해하는지를 조사하는 것이며, 그 조사 결과를 분석하는 것이다. 그런데 이 과정 후에 학생들이 관련 물리 개념에 대해 오개념을 가지는 것으로 확인되었다 하더라도 그것이 해당 교과서의 설명으로 인해 비롯된 것이라고 단정짓기 어렵다.
본 연구의 목적은 물리 외 교과서의 물리 내용 설명이 학생들의 물리 개념 형성에 미치는 영향에 대하여 조사하는 것이다.
중, 고등학교 물리 외 교과서에서 다루어지는 물리 영역의 개념들을 분석하고 물리 개념 설명에 대한 이해 정도를 조사하는데 있어서 본 연구에서는 제6 차 교육과정에 의해 개발된 교과서에 기초하였다. 그 까닭은 본 연구를 진행할 당시에는 아직 제7차 교육과정에 따른 교과서들이 개발되는 과정에 있었고 중학교 2, 3학년과 고등학교용은 아직 개발되지 않아 사용되지 않고 있었기 때문이다.
제안 방법
산업, 기술 . 가정 교과서, 고등학교 체육 I 교과서를 중심으로 어떤 물리 개념들이 다루어지고 있는 지를 분석하였다. 분석대상이 되었던 교과서는 Table 1과 같다.
하였다. 각 문항의 뒤에 첨가한 앞 문항에 대한 답을 선택하게 된 근거가 되는 부분을 주어진 설명에서 찾아 줄을 긋는 문항에 대해 본 연구에서는 별도로 상세한 분석은 하지 않고 대체적인 경향만을 분석하였다.
그리고 이와 관련된 학생들의 물리개념에 관한 선행 연구를 조사하여 학생들에게 오개념을 줄 수 있는 내용들을 찾아 현직 과학 교사 io 명을 대상으로 교과서의 지문을 그대로 제시하고 이 설명이 과학 교육적으로 바람직하게 진술되었는지를 묻고, 그렇지 않다면 바람직한 설명으로 수정해 달라고 요구하였다. 그 결과를 토대로 물리 외 교과서의 설명을 물리 교과서적 표현으로 수정하였다.
그러므로 본 연구에서는 두 학급을 선정하여(먼저 실시한 검사 도구에 대한 학생들의 의견 교환을 막기 위해 서로 다른 학교에서 선정하였음) 한 학급(A학급어)는 물리 외 교과서의 내용을 먼저 투입하고 2주일 정도 지난 후(먼저 실시한 이해도 조사가 뒤에 실시한 이해도 조사에 미치는 영향을 줄이기 위함) 물리 교과서적으로 수정한 내용을 투입하였고, 다른 학급(B 학급)에는 물리 교과서적으로 수정한 내용을 먼저 투입하고 2주일 정도 지난 후 물리 외 교과서 내용을 투입하여 그 결과를 비교 분석하였다. 본 연구의 과정은 Fig.
왜냐하면 과학적으로 바르게 설명된, 다시 말하면 물리 교과서에서 기술된 방식과 같은 방법으로 설명된 내용으로 공부하더라도 학생들이 이와 같은 경향을 보일 수도 있기 때문이다. 그러므로 이 경우에 타당한 방법은 같은 학생들에게 물리 외 교과서에 제시된 물리 현상 설명 내용을 읽게 한 다음 그 이해한 결과를 조사하고, 동시에 같은 개념에 대해 물리 교과서적으로 바꾼 내용”을 읽게 한 다음 그 이해 결과를 조사하여 비교하는 것이다.
구성하였다. 모든 문항은 주어진 설명을 읽고, 반드시 주어진 설명을 바탕으로 하여 각 물음에 답하도록 요구하였고 그렇게 하였는지를 파악하기 위해 각 문항의 뒤에는 답을 선택하게 된 근거를 주어진 설명에서 찾아 줄을 긋도록 요구하는 문항을 첨가하였다. 이렇게 개발한 도구를 물리 교사 및 물리 교육을 전공하는 대학원생들로 구성된 세미나 집단 13 명의 검토를 거쳐 안면 타당도를 인정받았다.
물리 외 교과서 내용에 대한 이해도 검사 도구와 물리 교과서적 수정 내용에 대한 이해도 검사도 구는 제시된 지문만 달리한 10개의 동형 문항으로 구성하였으며, 그 중 9문항은 선택형 문항이고 다른 의견이 있으면 기타란에 적게 하였으며 1문항은 주관식 문항으로 구성하였다. 모든 문항은 주어진 설명을 읽고, 반드시 주어진 설명을 바탕으로 하여 각 물음에 답하도록 요구하였고 그렇게 하였는지를 파악하기 위해 각 문항의 뒤에는 답을 선택하게 된 근거를 주어진 설명에서 찾아 줄을 긋도록 요구하는 문항을 첨가하였다.
본 연구를 위해 부산에 있는 두 중학교에서 각 39 명의 학생들로 구성된 한 학급씩을 선정하였으며, 학생들의 개념 조사를 위해 두 종류의 검사 도구를 개발하였다. 검사 도구 A는 물리 외 교과서의 물리 내용에 관한 설명을 읽은 후에 학생들의 개념을 조사하기 위한 것이고, 검사 도구 B는 똑같은 물리적 현상에 대해 물리 교육 전문가에 의해서 물리학적으로 이해가 가능하도록 다시 진술한 설명을 읽은 후에 학생들의 개념을 조사하기 위한 것이다.
이때 공평한 조사를 위해 한 학급에는 검사 도구 A를 적용한 후 검사 도구 B를 적용하였고, 다른 학급에는 검사 도구 B를 적용한 후 검사 도구 A를 적용하였다. 본 연구의 결과는 다음과 같다.
대상 데이터
대상으로 하였다. 각 학교의 1학년 학급 중 과학 학업 성취도가 중위권에 속하는 한 학급씩을 선정하였으며, 두 학급 모두 학생수는 39명이었다. 투입한 검사 도구가 주어진 설명을 읽고 답을 찾는 것이므로 기존에 습득했던 학습의 영향을 최소화하기 위해서 물리 개념에 대해 많이 배우지 않은 1학년 학생을 대상으로 하였다.
본 연구는 부산에 소재하고 있는 교육적 경제적 수준이 비슷한 같은 학군의 G 중학교와 D 중학교 학생들을 대상으로 하였다. 각 학교의 1학년 학급 중 과학 학업 성취도가 중위권에 속하는 한 학급씩을 선정하였으며, 두 학급 모두 학생수는 39명이었다.
각 학교의 1학년 학급 중 과학 학업 성취도가 중위권에 속하는 한 학급씩을 선정하였으며, 두 학급 모두 학생수는 39명이었다. 투입한 검사 도구가 주어진 설명을 읽고 답을 찾는 것이므로 기존에 습득했던 학습의 영향을 최소화하기 위해서 물리 개념에 대해 많이 배우지 않은 1학년 학생을 대상으로 하였다.
데이터처리
SAS 통계 프로그램을 이용하여 통계 처리하였으며, 수치 비교를 용이하게 하기 위해 백분율로 나타냈으며 소수 둘째 자리에서 반올림하였다.
성능/효과
그러나 충격력을 충격량으로 혼동해서 설명하고 있으며, 맞닿은 부분의 면적이 작을수록 마찰력도 줄어든다고 기술하고 있다. 그리고 중력의 방향이 상황에 따라 다르게 제시되어있고 힘의 합력을 표시하는 그림이 정확하지 않아 (Fig. 2), 벡터의 합성에 혼동을 야기 시킬 우려가 있는 것으로 분석되었다. 또한 중 .
두 학급 모두에서 물리 교육 전문가에 의해서 재진 술 된 설명에 대한 학생들의 이해도가 물리 외 교과서의 설명에 대한 이해도 보다 더 높게 나타났다(P< .01).
문항별 응답 결과를 보면 각 문항에 따라 정답률에 차이를 보이고 있으나 전체적으로 볼 때 A학급과 B 학급 모두 물리 외 교과서의 내용에 대한 이해도가 물리 교과서적으로 수정한 내용에 대한 이해도보다 낮게 나타났다. A학급의 경우, 물리 외 교과서의 내용에 대한 이해도는 평균이 33.
위의 결과들을 종합해 볼 때, 학습자들의 물리 외 교과서의 내용에 대한 이해도가 물리 교과서의 내용에 대한 이해도보다 낮다고 할 수 있다. 이것은 물리 외 교과서의 물리 내용 설명이 물리 교과서의 내용설명에 비해 학생들의 올바른 물리 개념 형성에 방해가 될 수 있음을 시사한다.
이상의 추론에서 보는 바와 같이 물리 외 교과서에서의 모호하고 바르지 못한 물리 개념의 설명이 학생들의 오개념을 유발할 가능성이 있으며, 적절치 못한 문장의 표현 및 용어의 선택, 애매한 문장의 문법적인 구조가 물리 개념을 올바르게 이해하는데 방해가 될 수 있음을 알 수 있다. 또한 적절치 못한 예와 잘못된 그림을 제시하는 것은 오개념을 형성시킬 가능성이 높다고 볼 수 있으며, 물리 교과서에서 사용하는 용어와 물리 외 교과서에서 사용하는 용어가 다른 것이 학생들의 개념상의 혼동을 야기할 수 있음을 알 수 있다.
3%로 약간 차이가 있었다. 이에 대해 통계적으로 먼저 실시한 검사 도구가 뒤에 실시한 검사 도구에 영향을 미치는■지 알아보기 위해 등분산 검증을 한 결과 유의미한 차이가 없었으며(p<0.05) 또한 평균 정답률에 대해 t-test한 결과 역시 유의미한 차이가 없었다(P<O.O5). 그리고 물리 교과서의 내용에 대한 이해도 조사(b검사)에서는 평균 정답률이 A학급은 57.
후속연구
그 까닭은 본 연구를 진행할 당시에는 아직 제7차 교육과정에 따른 교과서들이 개발되는 과정에 있었고 중학교 2, 3학년과 고등학교용은 아직 개발되지 않아 사용되지 않고 있었기 때문이다. 그러나 본 연구에서 제7차 교육과정에 의한 교과서들을 분석하지는 못했지만 이 연구의 결과들은 차후 교과서나 학습 자료개발에 중요한 시사를 줄 수 있다고 생각한다.
따라서 교수-학습 시 교재로 쓰이는 교과서가 교사 및 학생들에게 미치는 영향은 매우 클 것이다. 이는 물리 개념이 물리 교과서뿐만 아니라 물리 관련 교과서에서도 어떻게 표현되어 있는가를 분석함으로써 학생들의 올바른 개념 학습 그리고 오개념 극복을 위한 교수 학습 방법상의 실마리를 줄 수 있을 것이다.
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