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문제 정의
- 본 연구는 기존의 연구들을 토대로 7차 교육과정의 10학년 국민 공통 기본 교과인 ‘과학’ 교과에서 다루고 있는 지구의 변동단원 내용 중에서 마그마와 판구조론에 대하여 학생들이 가지고 있는 오개념을 조사 분석하고자 한다.
- 본 연구의 목적은 지구의 변동 단원에서 나타나는 학생들의 오개념을 찾아 그와 같은 오개념을 갖게 된 원인을 분석해 보고 오개념의 개선시키기 위한 방향을 제시하는데 있다. 본 연구는 기존의 연구들을 토대로 7차 교육과정의 10학년 국민 공통 기본 교과인 ‘과학’ 교과에서 다루고 있는 지구의 변동단원 내용 중에서 마그마와 판구조론에 대하여 학생들이 가지고 있는 오개념을 조사 분석하고자 한다.
- 판의 수렴대에서 마그마의 생성위치에 관한 개념을 조사해 보았다. 우선 대표적인 수렴대인 안데스지역과 일본지역을 선택하여 드로잉하게 하였다.
제안 방법
- 설문조사 문항 및 자료처리 분석 : 설문조사 형식은 서술형 문항, 드로잉 그리고 면담 세 가지이다. 각 설문조사의 문항은 3개 고등학교 교사들에게 검사도구로서의 타당성 검토를 의뢰한 후, 검사도구로 타당하다고 추천된 문항을 선별하였다(부록-검사지 참조). 설문조사 시 서술형 문항의 응답 후에 그 응답에 영향을 준 요인들을 객관식으로 질문하여 통계 처리했다.
- 연구 대상자 중 응답이 불성실한 학생 10명을 제외하고, 130명의 설문지만 결과 분석에 이용하였다. 각 학생들은 동일한 검사 도구를 이용하였고, 서술형 문항 및 드로잉 과제를 수합하여 분석하였다.
- 자료 수집 : 지구의 변동단원 중 마그마와 판구조론에 대한 서술형 문항과 드로잉 과제 설문지를 과학 선생님들에게 조사를 의뢰하였다. 각각의 설문조사는 45분 동안 담당 선생님의 주관 하에 실시되었으며, 설문조사 시에 담당 선생님은 약 5분 정도 설문조사에 대한 의의, 목적 및 공지사항을 설명한 후 답지를 작성하도록 하였다.
- 마그마와 판구조론에 관하여 학생들의 개념형성에 영향을 주었을 것으로 예상되는 요인을 분류해 보았다(Table 3). 대상학생들이 가진 개념들을 서술형 문항으로 검사한 후, 이 답변에 영향을 준 요인들을 학생스스로 고를 수 있도록 객관식으로 제시하였다. 이 요인들을 분석하여 학생들의 오개념 형성에 크게 영향을 준 요인들을 도출 하였다.
- 마그마와 판구조론에 관하여 학생들의 개념형성에 영향을 주었을 것으로 예상되는 요인을 분류해 보았다(Table 3). 대상학생들이 가진 개념들을 서술형 문항으로 검사한 후, 이 답변에 영향을 준 요인들을 학생스스로 고를 수 있도록 객관식으로 제시하였다.
- 설문조사 문항 및 자료처리 분석 : 설문조사 형식은 서술형 문항, 드로잉 그리고 면담 세 가지이다. 각 설문조사의 문항은 3개 고등학교 교사들에게 검사도구로서의 타당성 검토를 의뢰한 후, 검사도구로 타당하다고 추천된 문항을 선별하였다(부록-검사지 참조).
- 각 설문조사의 문항은 3개 고등학교 교사들에게 검사도구로서의 타당성 검토를 의뢰한 후, 검사도구로 타당하다고 추천된 문항을 선별하였다(부록-검사지 참조). 설문조사 시 서술형 문항의 응답 후에 그 응답에 영향을 준 요인들을 객관식으로 질문하여 통계 처리했다. 응답에 대한 세부적인 확인이 필요할 때에는 드로잉과제 결과를 살펴보고, 면담을 병행하였다.
- 열곡에 대해 오개념을 가진 학생들을 대상으로 면담으로 다음 질문을 제시하였다.
- 오개념 형성에 영향을 준 요인을 확인하기 위해 학생들을 면담하여 “왜 지각이라고 답하였는지”에 대하여 질문하였다.
- 설문조사 시 서술형 문항의 응답 후에 그 응답에 영향을 준 요인들을 객관식으로 질문하여 통계 처리했다. 응답에 대한 세부적인 확인이 필요할 때에는 드로잉과제 결과를 살펴보고, 면담을 병행하였다.
- 이 연구는 학생의 일상적인 경험이나 관찰, 교과서, 참고서, 텔레비전과 같은 방송 매체, 직관, 문화적 영향 등의 여러 요인에 의해 오개념이 형성된다는 선행 연구결과를 근거로 고등학교 10학년의 ‘과학’과목에서 ‘지구의 변동’ 단원 내의 마그마와 판구조론 영역에서 학생들이 가지고 있는 오개념을 분석하여 보았다.
- 대상학생들이 가진 개념들을 서술형 문항으로 검사한 후, 이 답변에 영향을 준 요인들을 학생스스로 고를 수 있도록 객관식으로 제시하였다. 이 요인들을 분석하여 학생들의 오개념 형성에 크게 영향을 준 요인들을 도출 하였다.
- 자료 수집 : 지구의 변동단원 중 마그마와 판구조론에 대한 서술형 문항과 드로잉 과제 설문지를 과학 선생님들에게 조사를 의뢰하였다. 각각의 설문조사는 45분 동안 담당 선생님의 주관 하에 실시되었으며, 설문조사 시에 담당 선생님은 약 5분 정도 설문조사에 대한 의의, 목적 및 공지사항을 설명한 후 답지를 작성하도록 하였다.
- 학생들이 일본 해구의 경사면을 잘 파악하지 못하는 것을 파악하고 일본 해구와 경사방향이 반대로 나타나는 자바해구에 대한 학생들의 개념을 조사하였다. 이를 위하여 학생들에게 자바해구의 경사방향을 드로잉하게 하였다.
대상 데이터
- 연구 방법과 대상 : 본 연구의 설문조사는 광역시 소재 인문계 고등학교 2개교에서 1학년 140명 학생을 대상으로 2007년 5월 중순부터 실시하였다(Table 1). 연구 대상자 중 응답이 불성실한 학생 10명을 제외하고, 130명의 설문지만 결과 분석에 이용하였다. 각 학생들은 동일한 검사 도구를 이용하였고, 서술형 문항 및 드로잉 과제를 수합하여 분석하였다.
- 연구 방법과 대상 : 본 연구의 설문조사는 광역시 소재 인문계 고등학교 2개교에서 1학년 140명 학생을 대상으로 2007년 5월 중순부터 실시하였다(Table 1). 연구 대상자 중 응답이 불성실한 학생 10명을 제외하고, 130명의 설문지만 결과 분석에 이용하였다.
- 연구 절차 : 본 연구는 2007년 5월부터 2008년 4월까지 수행하였으며, 설문조사지의 투입은 선정된 학교의 과학교사의 협조를 구하여 2007년 5월부터 2007년 6월 사이에 수행되었다(Table 2). 연구절차를 요약하면 다음과 같다.
- 판의 수렴대에서 마그마의 생성위치에 관한 개념을 조사해 보았다. 우선 대표적인 수렴대인 안데스지역과 일본지역을 선택하여 드로잉하게 하였다. 일본지역(Fig.
성능/효과
- D형태는 12%로 인도· 호주판의 해양부분이 유라시아판 밑으로 섭입된 형태를 나타내었는데 참고서와 수업시간 그리고 웹사이트에서 정보를 취득하여 영향을 받은 것으로 나타났다.
- 그리고 29%의 학생들이 맨틀대류에 의해 이동하는 지각의 일부라고 대답하였는데, 이들은 뚜렷한 근거 없이 직관에 의해 판단한 오류이다. 결과적으로 과반수가 넘는 55% 학생들이 판을 지각 또는 그 일부라는 오개념을 가지고 있었다.
- 대륙판끼리의 섭입에 의해 베니오프대가 형성된 것으로 표시한 내용에서 인도·호주판의 형태에 대하여 구체적으로 알지 못함을 알 수 있었고 교과서와 참고서, 수업시간에 영향을 받은 것을 확인하고 질문을 통해서 인도·호주판과 유라시아판의 수렴형경계인 히말라야 조산대에서 나오는 내용에서 영향을 받아 선 개념이 형성된 것을 확인할 수 있었다.
- 마그마 영역에서는 마그마의 정의와 섭 입경계에서 마그마의 정의와 생성방법에 대한 개념이 정립되어 있지 않음을 알 수 있다. 대상학생의 31%는 마그마를 용암과 동일시하는 경향이 있었고, 23%의 학생들이 마찰열에 의해 암석이 녹아 마그마가 생성될 것이라고 잘못 알고 있었다. 또한 15%의 학생들은 판의 경계에서 나오는 물질로 막연한 개념을 형성하고 있었다.
- 마그마의 생성에 관해서, 4%의 학생들은 맨틀이 높은 온도에 의해 용융된다고 답하여 압력하강에 의한 부분 용융과는 다른 개념을 가지고 있었으며, 16%는 지각이 지열에 용융될 것이라고 답하고, 무려 23%의 학생들이 ‘마찰열에 의해 판이 용융’ 될 것이라고 오개념을 가지고 있었다.
- 또한 충돌경계에 대하여 63%의 학생들이 섭입경계 및 발산경계로 잘못 알고 있었다. 베니오프대 부분에서는 참고서, 수업, 웹사이트의 영향을 받아 79%의 학생이 해구 아래 또는 충돌경계로, 해구에 의한 진원지 등으로의 잘못알고 있었는데, 이 부분은 드로잉을 통하여 확인한결과 81%의 학생들이 정확히 그려내지 못한 것을 확인할 수 있었다. 특히 예시로 주어진 자바해구의 베니오프대를 드로잉하게 했을 때, 86%의 학생들이 경사방향의 오류를 범하였다.
- 여기에서 수업에서의 히말라야 산맥의 형성내용이 영향을 주었음을 알 수 있었다. 여기에서 우리는 수업내용이 학생의 개념 형성에 지대한 영향을 미친다는 것을 확인 할 수 있었다. 또한 대륙판과 해양판의 충돌에 의해서 라는 답은 5%정도였는데 이 학생들이 답을 하는데 영향을 준 요인에 대하여 보면 참고서와 수업에서 였다.
- 해령에 대하여 8%의 학생들은 수렴경계라고 응답하였는데, 이는 직관에 의존한 것이다. 열곡은 57%의 학생들이 대륙 판과 대륙판이 멀어지는 발산경계라고 답하여, 열곡의 정의에 대하여 오개념을 가지고 있음을 알 수 있었다. 영향을 준 요인으로 ‘즉흥적’과 ‘직관적‘을 선택하였다.
- 이 연구는 학생의 일상적인 경험이나 관찰, 교과서, 참고서, 텔레비전과 같은 방송 매체, 직관, 문화적 영향 등의 여러 요인에 의해 오개념이 형성된다는 선행 연구결과를 근거로 고등학교 10학년의 ‘과학’과목에서 ‘지구의 변동’ 단원 내의 마그마와 판구조론 영역에서 학생들이 가지고 있는 오개념을 분석하여 보았다. 이 연구를 통해 학생들은 마그마와 판구조론 영역에서 다양한 형태의 오개념을 가지고 있음을 확인할 수 있었다. 또한 이러한 오개념 형성에 가장 큰 영향을 준 요인은 교과서와 참고서로 나타났다.
- 이상과 같이 지구의 변동단원의 개념 형성에는 주로 교과서와 참고서가 영향을 미쳤으며, 경험이나 수업 그리고 직관적사고 등에 의해 부분적으로 개념이 형성되었음을 확인 할 수 있었다. 이러한 결과는 교과서에 제시된 내용의 오류, 설명의 불명확성, 사용되는 문자와 기호 그리고 그림, 설명적 모델은 한계성이 오개념을 형성시킨다는 Hershkowitz(1987)와 Kenealy(1987)의 연구결과, 오개념을 형성하는 중요 원인으로 교과서와 참고서를 지적한 채동현(1995)의 결과, 그리고 경험이나 수업과 자신의 직관을 이용해 나름대로의 과학 개념을 형성한다는 조부경(2002)의 연구결과와도 잘 일치한다.
후속연구
- 첫째, 광역시 소재 인문계 남, 녀 고등학교 1학년 남학생 2학급, 여학생 2학급을 대상으로 이루어졌으므로 연구결과를 전국의 학생을 대상으로 일반화하기는 어려운 면이 있다. 둘째, 설문지의 대상인 학생의 수가 적은 관계로 연구결과를 일반적인 학생의 특성으로 일반화하기는 어렵다는 문제점이 있다.
- 본 연구는 기존의 연구들을 토대로 7차 교육과정의 10학년 국민 공통 기본 교과인 ‘과학’ 교과에서 다루고 있는 지구의 변동단원 내용 중에서 마그마와 판구조론에 대하여 학생들이 가지고 있는 오개념을 조사 분석하고자 한다. 연구결과는 이 분야에 대한 학습 성과를 효율적으로 향상시키는 기초자료로 이용되고, 학생이 개념을 바르게 정립할 수 있는 수업 자료를 제작하는데 매우 유용할 것이다.
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