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문제 정의
- 가지고 .교육 대학교 학생들이 가지는 열에 대한 오개념이 열에 관한 문제 해결 상황에서 찾을 수 있는 이상 조건 이해에 어떠한 영향을 미치는지 알아보기 위해두 점수간의 상관 정도를 살펴보았다. 두 점수 집단 간의 상관관계를 알아보기 위해 Pearson 상관계수를 구해 본 결과는 표 11과 같다.
- 따라서 본 연구에서는 교육대학생을 대상으로 열에 대한 개념을 살펴보고 이러한 개념이 열역학 문제해결 과정에서 이상 조건에 대한 이해와 어떠한 관계가 있는지를 밝혀보려고 하였다.
제안 방법
- (1) 열 개념 질문지에서는 선택 유형에 따라 각 개인별 점수를 구하고 문항 전체적으로 빈도 수와 빈도 비율을 구하여 표와 그래프로 나타내어 변화 경향을 분석하였다.
- (2) 이상 조건 이해 질문지에서 주관식 응답은 표 3을 기준으로 분류하여 각 개인별로 결과를 분석하고 문항 전체적으로 빈도와 그 비율을 구하여 이상 조건을 어떻게 찾아내는지 살펴보았다.
- 각 문제 상황을 풀기 위해서는 어떤 이상 조건이 가정되어야 하느냐는 질문에 학생들은 주관식 기술로 응답하였다. 각 응답을 비슷한 유형끼리 묶어서 빈도수를 구하였고, 그 유형도 분석 틀을 이용하여 다시 유목화하였다. 분석틀은 표 3을 참고하였다.
- 본 연구에서는 새로운 검사 도구를 개발하지 않고 그 대신 기존 연구(박종원 등, 1998a, 1998b, 1999a, 1999b)의 검사 문항 중에서 선정하여 예비 문항을 수정하였고 교육대학원의 석사 과정 학생 5명에게 타당도를 검증하였다. 그런 과정을 거쳐 선정된 질문지는 두 부분으로 구성되어 있다.
- 학생들의 열 개념을 응답한 결과와 이상 조건 이해 정도를 응답한 결과 사이에 어떠한 상관 관계가 있는지를 알아보기 위해 두 응답의 결과를 점수화하였다. 세부 문항에 대한 응답 유형별 점수 배점은 표 3을 참고하였다.
- 학생들이 열과 관련된 문제 상황에서 이상 조건을 어떻게 이해하는 지 알아보기 위해서 총 4개의 문항을 투입하였다. 각 문제 상황을 풀기 위해서는 어떤 이상 조건이 가정되어야 하느냐는 질문에 학생들은 주관식 기술로 응답하였다.
- 5점 부근이었고 심화과정 별로 약간 차이가 있었지만 유의한 차이는 아니었다. 한편 주관식 응답을 요구했던 이상 조건 이해에 관한 질문에서는 각 응답을 정량화하기 위해 교육대학교 대학원 석사 과정에 재학 중인 4명에게 타당도를 의뢰하여 확보하면서 유형별로 점수를 부과하였다. 전체 학생의 이상 조건이해에 관한 점수 결과는 약간 차이를 보였는데, 영어 과정의 평균 점수가 8.
대상 데이터
- 7%)。| 응답한 것으로 물이 받은 열과 알코올이 받은 열이 같다는 응답이었다. 그리고, 같은 질량의 0℃ 얼음을 같은 질량의 0℃ 물에 담가 두고 외부와 열을 차단시켜 놓았다면 나중에 어떻게 될까?, 라는 문항에 대하여 얼음과 물의 양이 그대로 있다는 과학적 개념을 56명(51.9%)의 학생이 응답하였다. 그 외에도 24 명(22.
- 3개 심화 과정의 총 108명을 대상으로 하였다. 이 학생들은 고등학교 과정에서 물리를 학습한 경우도 있었지만 물리 과목을 배우지 않은 경우가 많았다.
- 본 연구의 대상은 지방의 광역시에 있는 교육 대학교에 재학 중인 3학년 학생을 대상으로 하였다. 3개 심화 과정의 총 108명을 대상으로 하였다.
데이터처리
- (4) 열 개념과 이상 조건 이해 정도 사이에 어떠한 관계가 있는지를 살펴보기 위해 SPSS 프로그램을 사용하여 상관 계수를 구하고, 단일변량검증을 하였다.
성능/효과
- (1) 교육대학생들의 열 개념 경향을 살펴보면 문항 내용에 따라 약간씩 차이가 나긴 했지만 전체적으로 42.6%의 과학적 응답을 하였다. 나머지 학생들의 응답에는 열과 온도에 관련된 오개념들이 다양하게 들어 있었다.
- (2) 학생들이 열역학 현상의 설명 과정에서 포함시키는 이상 조건을 살펴보면 예상보다 많은 이상 조건을 찾는 경향이 있었다. 물론 한 문항당 여러 개의 응답을 허용했기 때문에 학생 개인차가 많이 나서거의 응답하지 못한 경우도 있지만, 대체로 이상 조건을 이해하는 편으로 나타났다.
- (3) 열에 대해 가지는 오개념과 이상 조건 이해 정도를 점수화하여 그 관계를 알아본 결과 상관정도가 0.188로 상관성이 매우 미약하였다.
- 1% 정도 반응하였다. 그 대표적인 응답 유형으로는 내부 및 외부 온도를 무시한다는 점, 외부 대기압의 영향을 무시한다는 점, 튜브의 탄성을 무시한다는 점, 공기는 이상 기체여야 한다는 등으로 나타났다.
- 3%)으로 비슷한 경향을 보였다. 그리고 사우나의 온도계는 100℃를 가리키고 있는데 그 안의 사람은 화상을 입지 않는 까닭, 을 묻는 질문에서는, 온탕의 물의 양은 많은데 사우나 공기의 질량은 작기 때문'이라는 과학적 개념을 56명(51.9%)의 학생이 응답하여 비교적 높은 정답률을 보였다. 그리고, 겨울날 철봉을 만지면 차갑게 느껴지는 까닭, 을 묻는 질문에 대해서 손에서 열이 철봉대로 이동한다, 라는 과학적 개념을 응답한 학생이 63명 (58.
- 문항 1은 두 물을 혼합한 후 물의 나중 온도를 구 하는 문제해결과정에서 어떠한 이상 조건이 포함되어 있는지를 묻는 문항이었다. 두 물을 섞은 후 나 중 온도를 구하는 열역학 문제해결과정에 포함된 이상 조건을 찾는 과정에서는 많은 학생들이 비교적 문제 상황과 관련된 이상 조건을 잘 찾아내는 것으로 나타났는데 복수개의 응답 중 64.9% 정도의 응 답으로 나타났다. 대표적인 이상 조건을 보면, 공기 중이나 외부로의 열 손실이 없어야 한다는 점, 외부 온도에 의한 영향이 없어야 한다는 점, 물이 순수해 야 한다는 점, 비커로의 열 손실이 없다는 점, 시간이 지나 저절로 물이 식는 온도는 제외한다는 등이 있었다.
- 6%의 비율을 보였다. 세부적으로 살펴보면 과학 심화 과정이 47.3%의 응답률로 가장 높은 경향을 보였고, 뒤를 이어 영어심화과정이 44.8%, 편입심화 과정이 35.7%로 가장 저조한 경향을 보였지만 그 차이는 통계적으로 유의하지는 않았다.
- 두 점수 집단 간의 상관관계를 알아보기 위해 Pearson 상관계수를 구해 본 결과는 표 11과 같다. 오개념 점수와 이상조건 점수와의 상관계수는 0.188정도로 상관 정도가 매우 약한 것으로 나타났다.
- 이런 결과들로 볼 때 열에 대한 개념을 묻는 문항에서 보인 여러가지 오개념들이 열과 관련된 이상 조건을 이해하는데 유의한 상관을 보이지 않았다고 결론을 내릴 수 밖에 없다. 그러나 이상 조건을 이해흐!■는 데 많은 교대학생들이 어려움을 보이고 있으며, 또한 이상 조건에 대한 정성적 응답을 정량 적으로 점수화하는 과정에 보다 신중함과 객관성이 요구된다고 보여진다.
- 한편 주관식 응답을 요구했던 이상 조건 이해에 관한 질문에서는 각 응답을 정량화하기 위해 교육대학교 대학원 석사 과정에 재학 중인 4명에게 타당도를 의뢰하여 확보하면서 유형별로 점수를 부과하였다. 전체 학생의 이상 조건이해에 관한 점수 결과는 약간 차이를 보였는데, 영어 과정의 평균 점수가 8.0으로 가장 높았고, 그 다음으로 과학과정이 7.3으로 뒤를 이었으며 편입과정이 5.3으로 가장 저조한 경향을 보였다. 이러한 차이는 편입과정 학생들이 물리과목을 수강하지 않은 경우가 많아서 생기는 결과인 듯 하다.
- 그러나 단순히 열이 높은 곳에서 낮은 곳으로 이 이상 기체라는 용어의 의미에 숨겨져 있는 이상 동한다는 식으로 현상을 기술하는 정도를 찾아낸 경 조건을 찾는 문항이었다. 표 7에서 볼 수 있듯이 이 우도 일부 있었고, 진공상태, 질량보존, 용기 크기, 상 기체라는 용어의 의미를 묻는 문항에서는 많은 기압 고정 등 잘못된 개념을 보인 경우도 14.6% 정 학생들이 어려움을 느낀다는 것을 알 수 있었다. 다 도 나타났다.
후속연구
- 본 연구는 연구의 대상이 한군데 교육대학교 학생을 대상으로 하였고 탐색적 성격이 있기 때문에 일반화하는데 문제가 있으며, 또한 검사 문항의 주관식 응답 결과를 정량적으로 점수화하여 두 변인 사이의 관계를 양적으로 비교하는 과정에서 정량화의 신뢰성 검증이 이루어지지 않았기 때문에 결과 해석에 신중함이 요구된다. 또한 학생이 열에 대해 가지는 개념이나 이상 조건 이해 정도를 깊이 알아볼 수 있는 방법 등을 사용하지 않았고 객관식 선다형 문항을 이용한 응답이 주된 연구 자료가 되었기 때문에 열에 대한 개념이나 이상 조건에 대한 이해를 심층적으로 이해하는 데는 무리가 있을 수 있음을 밝혀둔다.
- 이런 면에서 본 연구의 결론을 성급하게 받아들이기 보다는 이상 조건에 대한 충분한 경험과 검사 도구가 개발될 필요가 있으며 그런 바탕에서는 상당히 다른 결과를 기대할 수도 있겠다.
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