달의 위상 작도 모듈 활용 수업에 의한 고등학생들의 달의 위상 개념 변화 High School Students' Conceptual Change of the Lunar Phases on Instyuction Using the Lunar Phases Drawing Module원문보기
이 연구는 달의 위상 작도모듈을 활용한 수업이 고등학생들의 달의 위상 개념 변화에 미치는 효과를 살펴보고자 한 것이다. 이를 위하여 고등학교 2학년 46명을 대상으로 달의 위상 작도 모듈을 활용한 수업을 실시하여 학습자의 인지구조 내에서 일어나는 개념 변화를 면담을 통하여 살펴보았으며, 연구의 결과는 다음과 같다. 수업 전에 학생들이 가지고 있는 달의 위상 개념에 대한 오개념 유형은 지구의 그림자가 달을 가린다는 S 유형, 위치 관계에 따라 지구의 그림자가 달을 가린다거나 관측자가 햇빛을 반사하는 달의 부분을 보기 때문이라는 과학 개념을 함께 가지는 SR 유형, 위치 관계에 따라 지구의 그림자가 달을 가리거나 주위 배경의 밝기에 따라 보이기도 하고 보이지 않을 수도 있다는 SB 유형, 지금까지 언급한 모든 경우로써 각 위치의 달의 위상을 설명하는 SRB 유형이 있었다. 모듈을 활용한 수업을 실시한 결과로는 수업 전 오개념을 가지고 있던 36명 중 26명이 과학 개념을 형성한 반면, 수업 후에도 과학 개념을 형성하지 못한 학생이 10명이었다. S 유형 11명 중 7명이, SR 유형 17명 중 3명이 과학 개념을 형성하지 못하였다. 특히 S 유형의 학생들은 지구의 그림자에 의해 달의 위상이 변할 것이라는 기존 개념을 쉽게 바꾸지 못하였는데, 이는 그들의 선개념이 너무 견고하였거나, 제공한 모듈에서 제시하는 위상 결정 방법이 그 학생들에게는 선개념 체계보다 문제 해결에 있어 보다 유익하지 않았기 때문으로 생각된다. 이로부터 학생들의 선개념은 수업에 의해 쉽게 과학 개념으로 변화되지 않는다는 것을 알 수 있다.
이 연구는 달의 위상 작도 모듈을 활용한 수업이 고등학생들의 달의 위상 개념 변화에 미치는 효과를 살펴보고자 한 것이다. 이를 위하여 고등학교 2학년 46명을 대상으로 달의 위상 작도 모듈을 활용한 수업을 실시하여 학습자의 인지구조 내에서 일어나는 개념 변화를 면담을 통하여 살펴보았으며, 연구의 결과는 다음과 같다. 수업 전에 학생들이 가지고 있는 달의 위상 개념에 대한 오개념 유형은 지구의 그림자가 달을 가린다는 S 유형, 위치 관계에 따라 지구의 그림자가 달을 가린다거나 관측자가 햇빛을 반사하는 달의 부분을 보기 때문이라는 과학 개념을 함께 가지는 SR 유형, 위치 관계에 따라 지구의 그림자가 달을 가리거나 주위 배경의 밝기에 따라 보이기도 하고 보이지 않을 수도 있다는 SB 유형, 지금까지 언급한 모든 경우로써 각 위치의 달의 위상을 설명하는 SRB 유형이 있었다. 모듈을 활용한 수업을 실시한 결과로는 수업 전 오개념을 가지고 있던 36명 중 26명이 과학 개념을 형성한 반면, 수업 후에도 과학 개념을 형성하지 못한 학생이 10명이었다. S 유형 11명 중 7명이, SR 유형 17명 중 3명이 과학 개념을 형성하지 못하였다. 특히 S 유형의 학생들은 지구의 그림자에 의해 달의 위상이 변할 것이라는 기존 개념을 쉽게 바꾸지 못하였는데, 이는 그들의 선개념이 너무 견고하였거나, 제공한 모듈에서 제시하는 위상 결정 방법이 그 학생들에게는 선개념 체계보다 문제 해결에 있어 보다 유익하지 않았기 때문으로 생각된다. 이로부터 학생들의 선개념은 수업에 의해 쉽게 과학 개념으로 변화되지 않는다는 것을 알 수 있다.
This study investigates how the lunar phases drawing module-applied instruction affects high school students' conceptual changes of the lunar phases. 46 juniors in a high school were given the module instruction on drawing the lunar phases, and then interviews were conducted to verify conceptual cha...
This study investigates how the lunar phases drawing module-applied instruction affects high school students' conceptual changes of the lunar phases. 46 juniors in a high school were given the module instruction on drawing the lunar phases, and then interviews were conducted to verify conceptual changes in subjects' recognition structures. The types of students' misconceptions of the lunar phases change before the instruction were as follows. Type S is that the Earth's shadow covers the moon. Type SR is that one has both misconception of Type S and a scientific concept at the same time according to the positional relationships. The scientific concept means that an observer sees a moon's part which reflects sunlight. Type SB is that the Earth's shadow covers the moon or the moon can be seen or not by the background's brightness according to the positional relationships. The last Type SRB includes all three above-mentioned types, and it explains the lunar phases at each position. As a result of the module-based instruction, 26 out of 36 subjects built up the scientific concept and 10 students did not. 7 out of the 11 Type S and 3 out of the 17 Type SR students did not, either. Especially, type S students did not change their preconception that the phases of moon change were done by the earth's shadow. Here, their preconception is too much strong; as they solve problems, their preconception is more beneficial, comparing to the method which it is presented from the module. This fact supports that it is difficult for students to discard preconception.
This study investigates how the lunar phases drawing module-applied instruction affects high school students' conceptual changes of the lunar phases. 46 juniors in a high school were given the module instruction on drawing the lunar phases, and then interviews were conducted to verify conceptual changes in subjects' recognition structures. The types of students' misconceptions of the lunar phases change before the instruction were as follows. Type S is that the Earth's shadow covers the moon. Type SR is that one has both misconception of Type S and a scientific concept at the same time according to the positional relationships. The scientific concept means that an observer sees a moon's part which reflects sunlight. Type SB is that the Earth's shadow covers the moon or the moon can be seen or not by the background's brightness according to the positional relationships. The last Type SRB includes all three above-mentioned types, and it explains the lunar phases at each position. As a result of the module-based instruction, 26 out of 36 subjects built up the scientific concept and 10 students did not. 7 out of the 11 Type S and 3 out of the 17 Type SR students did not, either. Especially, type S students did not change their preconception that the phases of moon change were done by the earth's shadow. Here, their preconception is too much strong; as they solve problems, their preconception is more beneficial, comparing to the method which it is presented from the module. This fact supports that it is difficult for students to discard preconception.
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문제 정의
따라서 이 연구에서는 개발된 달의 위상 작도 모듈을 활용한 수업 전과 후에 나타나는 달의 위상에 대한 개념변화의 유형을 살펴보고자 한다. 이 연구에서 다루고자 하는 문제는 다음과 같다.
다루고 있는 내용이다. 따라서 학습자는 수업 이전에 여러 번 형식 교육과 비형식 교육 상황에서 달의 위상변화를 관찰하고 경험한다. 그리고 매번 그 경험에 의미를 부여하기 위해서 그들이 가지고 있는 인지구조를 사용하여 선행 경험에 기반을 둔 달의 위상에 대한 개별화된 인지구조를 형성한다.
그리고 이는 질적 연구의 대상이 양적 연구 대상의 일부라는 것을 감안한다면 등위 통합방법설계 (equal status mixed method designs) 이기도 하다(Patton, 2001). 여기에서는 학습자의 인지 구조 내에서 일어나는 구체적인 개념변화의 형태를 면담하는 과정을 통해서 확인하는 연구 결과를 다루고자 한다.
이 연구는 달의 위상 작도법을 활용한 수업이 개념변화에 미치는 효과를 살펴보고자 한 것이다. 이러한 연구의 목적을 달성하기 위하여 달의 위상 작도모듈을 활용한 수업을 인문계 고등학교 2학년을 대상으로 실시하여 학습자의 인지구조 내에서 일어나는 개념변화를 면담을 통하여 살펴본 연구의 결과를 바탕으로 한 결론은 다음과 같다.
가설 설정
때문'이라고 하였다. P18과 P38은 E 위치에서 보름달로 관측된다고 대답하였으나, 지구의 그림자가 가리지 않겠느냐고 되묻자 곧 보이지 않는다고 대답하였다. P12는 '지구의 그림자가 전혀 영향을 미치지 않는 F 조금 위 부분 위치의 달이 보름달로 보인다.
둘째, 수업 후 학습자들의 달의 위상 개념이 변화하였는가? 변했다면 어떤 형태로 변화하였는가?
첫째, 수업 전에 학습자들이 가지는 달의 위상 개념 유형은 어떠한가?
제안 방법
개념 검사 문항은, 태양이 사라질 경우의 보름달의 밝기 변화', , 달의 위상이 변하는 이유', '달을 볼 수 없는 위치 관계', '상현달로 보이는 위치 관계', , 평면도에서 달의 보이는 부분 찾기, , 보름달에서 본 지구의 위상'에 대하여 각각 2문항씩 12문항으로 이루어졌다. 그리고 필수선수학습요소 검사 문항에는, 태양계 천체의 모양, , , 광원으로서의 태양, , 태양계 천체의 크기', , 천체 사이의 거리, , , 지구와 달의 운동', '지구와 달의 공전궤도면의 경사', , 달의 위상', , 음력과 달의 위치관계, 에 대한 내용을 포함하였다.
개념 조사 방법: 이 연구를 수행하기 위하여 달의 위상 작도 모듈을 활용한 수업 전과 후에 면접법 (interview)의 검사 도구를 통하여 학습자들이 가지고 있는 개념을 조사하였다.
따라서 학습자는 수업 이전에 여러 번 형식 교육과 비형식 교육 상황에서 달의 위상변화를 관찰하고 경험한다. 그리고 매번 그 경험에 의미를 부여하기 위해서 그들이 가지고 있는 인지구조를 사용하여 선행 경험에 기반을 둔 달의 위상에 대한 개별화된 인지구조를 형성한다.
면담 과정을 비디오 카메라로 촬영 . 녹화하여 이를 각 학생별로 컴퓨터에 파일로 저장한 후 이를 시청하면서 기록하여 학습자의 개념을 분석하였다. 이 작업을 반복하여 학습자의 오개념 유형을 파악하고 수업 전·후의 개념변화 형태를 비교 .
36명을 선발하였다. 수업 후에는 오개념을 가지고 있었던 36명을 대상으로 면담을 실시하여 개념변화를 확인하였다. 면담 과정을 비디오 카메라로 촬영 .
녹화하여 이를 각 학생별로 컴퓨터에 파일로 저장한 후 이를 시청하면서 기록하여 학습자의 개념을 분석하였다. 이 작업을 반복하여 학습자의 오개념 유형을 파악하고 수업 전·후의 개념변화 형태를 비교 . 분석하였다.
대상 데이터
면담은 전체 46명을 개별 면담하여 개념 확인 및 필수 선수학습요소 이해 정도를 점검하여 오개념을 가진 36명을 선발하였다. 수업 후에는 오개념을 가지고 있었던 36명을 대상으로 면담을 실시하여 개념변화를 확인하였다.
수업 전에 1차 면담을 실시하였고, 개발한 모듈을 활용한 수업은 46명 전원을 대상으로 실시한 후, 2차면 담은 1차 면담에서 오개념을 가졌던 36명을 대상으로 실시하였다. 연구를 위한 자료 수집 및 분석은 2001년 9월 1주부터 2002년 2월 2주까지 이루어졌다.
연구 대상 46명의 학생들 중 과학개념인 R 유형이 10명이고, 오개념은 S 유형이 11명, SR 유형이 17명, SB 유형이 2명, SRB 유형이 6명이다.
연구 대상자 46명을 상대로 개념 검사와 필수 선수학습요소 검사를 실시하여 면담할 내용을 선정하고 계획하였다. 개념 검사 문항은, 태양이 사라질 경우의 보름달의 밝기 변화', , 달의 위상이 변하는 이유', '달을 볼 수 없는 위치 관계', '상현달로 보이는 위치 관계', , 평면도에서 달의 보이는 부분 찾기, , 보름달에서 본 지구의 위상'에 대하여 각각 2문항씩 12문항으로 이루어졌다.
실시하였다. 연구를 위한 자료 수집 및 분석은 2001년 9월 1주부터 2002년 2월 2주까지 이루어졌다.
연구의 대상은 경상남도 5] 소재 인문계 고등학교 자연계 2학년 남학생 한 학급 46명이다. 이 연구가 진행되는 동안에 학생들은 지구과학II 과목을 수강하고 있었다.
이론/모형
위상 작도 모듈: 개발한 달의 위상 작도 모듈은 단순화 조건법을 적용하여 개발되었으며, 달의 위상작도의 핵심과제의 주요 순서는 다음과 같다. 먼저 8 등분하여 1부터 8까지의 숫자가 적힌 농구공의 평면도를 그린 후(1단계), 이 평면도에 광원으로부터 농구공까지 화살표를 나타내고(2단계), 빛을 받는 밝은 부분과 받지 않는 어두운 부분을 표시하고(3단계), 다음에는 관측자로부터 농구공까지 화살표를 나타내고(4단계), 관측자를 향하는 절반을 반원으로 표시한다(5단계).
이 연구에서는 개발한 달의 위상 작도 모듈을 활용한 수업에 의한 달의 위상 개념변화를 살펴보기 위해 먼저 양적 접근 후에 별개의 질적 접근을 진행하는 순차적 통합방법 설계 (sequential mixed method designs)®- 사용하였다. 그리고 이는 질적 연구의 대상이 양적 연구 대상의 일부라는 것을 감안한다면 등위 통합방법설계 (equal status mixed method designs) 이기도 하다(Patton, 2001).
성능/효과
과학개념을 형성하지 못한 학생들은 과학개념의 일부를 받아들이기는 했지만, 문제 해결과 관련되는 모든 개념들을 그들의 기존 개념 틀 속에 통합시키는데 어려움을 겪는 것 같았다. 그리고 수업 전에 가지고 있는 학습자 나름대로의 의미 있는 오개념 유형은 수업 후에도 여전히 남아 있다는 것으로 보아, 학습자는 수업내용을 무조건 받아들이는 것이 아니라 나름대로 재구성하여 자기 것으로 만들어 간다는 것을 확인할 수 있었다.
둘째, 위상 작도 모듈을 활용한 수업에서 모든 학생이 과학개념을 형성한 것은 아니다. 아무리 좋은 자료일지라도 모든 학습자에게 좋을 수는 없으며, 또한 모든 학생들에게 효과가 있는 단 하나의 개념변화 방법이란 있을 수 없다.
후속연구
생각된다. 따라서 개념변화에 대한 후속 연구에서는 동일한 연구 대상에 대하여 충분히 긴 기간 동안의 관찰을 통하여 개념변화를 살펴볼 수 있어야 할 것이다.
첫째, 개념변화를 확인하기 위해 수업 전과 수업 1 주일 후 한 번의 면담을 실시하였으나, 학습한 개념이 과학개념으로 정착되었는지의 여부를 정확하게 알기 위해서는 좀 더 긴 시간을 두고 관찰하여야 할 것으로 생각된다. 따라서 개념변화에 대한 후속 연구에서는 동일한 연구 대상에 대하여 충분히 긴 기간 동안의 관찰을 통하여 개념변화를 살펴볼 수 있어야 할 것이다.
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