본 연구에서는 오목렌즈로 관찰되는 상에 대한 초등예비교사들의 이해를 분석하였다. 연구를 위해 29명의 3학년 초등예비교사들을 대상으로 2009개정 과학교육과정 '오목렌즈로 물체 관찰하기' 탐구활동을 수행하게 하였으며, 탐구활동에서 예비교사들이 겪는 어려움에 대해 조사하였다. 그 결과는 다음과 같다. 첫째, 예비교사들은 상의 크기 비교에 어려움을 나타냈다. 둘째, 렌즈로부터 멀리 떨어진 물체가 더 작게 관찰되는 원인을 옳게 설명하지 못했다. 셋째, 눈과 렌즈사이의 거리가 멀어짐에 따른 상의 크기 변화를 옳게 설명하지 못했다. 넷째, 오목렌즈에 의한 상의 형성 개념을 5단계로 나누었으며, 대부분의 예비교사들은 1단계에 머물러 있었다. 연구결과로부터 초등 예비교사교육에 대한 제고 방안에 대해 논의하였다.
본 연구에서는 오목렌즈로 관찰되는 상에 대한 초등예비교사들의 이해를 분석하였다. 연구를 위해 29명의 3학년 초등예비교사들을 대상으로 2009개정 과학교육과정 '오목렌즈로 물체 관찰하기' 탐구활동을 수행하게 하였으며, 탐구활동에서 예비교사들이 겪는 어려움에 대해 조사하였다. 그 결과는 다음과 같다. 첫째, 예비교사들은 상의 크기 비교에 어려움을 나타냈다. 둘째, 렌즈로부터 멀리 떨어진 물체가 더 작게 관찰되는 원인을 옳게 설명하지 못했다. 셋째, 눈과 렌즈사이의 거리가 멀어짐에 따른 상의 크기 변화를 옳게 설명하지 못했다. 넷째, 오목렌즈에 의한 상의 형성 개념을 5단계로 나누었으며, 대부분의 예비교사들은 1단계에 머물러 있었다. 연구결과로부터 초등 예비교사교육에 대한 제고 방안에 대해 논의하였다.
The purpose of this research was to investigation of elementary preservice teachers' understanding of the image observed in a diverging lens. To achieve the research purpose, Scientific inquiry activity of 'Observing Objects through a Diverging Lens' in the 2009 Revised Science Curriculum was carrie...
The purpose of this research was to investigation of elementary preservice teachers' understanding of the image observed in a diverging lens. To achieve the research purpose, Scientific inquiry activity of 'Observing Objects through a Diverging Lens' in the 2009 Revised Science Curriculum was carried out by 29 junior elementary preservice teachers, and preservice teachers' difficulties were analyzed during scientific inquiry activity. The results were as follows. First, preservice teachers had difficulties in comparing the size of the images. Second, preservice teachers couldn't correctly explain the reason about the changing of the image size according to distance from the lens to the object. Third, preservice teachers couldn't correctly explain the changing of the image size according to distance from the lens to the eyes. Fourth, preservice teachers were classified into five levels according to their conceptions of the image formation by the diverging lens, and most of them stayed in the first level. The result of this research suggests that reformations in text and preservice teachers' education.
The purpose of this research was to investigation of elementary preservice teachers' understanding of the image observed in a diverging lens. To achieve the research purpose, Scientific inquiry activity of 'Observing Objects through a Diverging Lens' in the 2009 Revised Science Curriculum was carried out by 29 junior elementary preservice teachers, and preservice teachers' difficulties were analyzed during scientific inquiry activity. The results were as follows. First, preservice teachers had difficulties in comparing the size of the images. Second, preservice teachers couldn't correctly explain the reason about the changing of the image size according to distance from the lens to the object. Third, preservice teachers couldn't correctly explain the changing of the image size according to distance from the lens to the eyes. Fourth, preservice teachers were classified into five levels according to their conceptions of the image formation by the diverging lens, and most of them stayed in the first level. The result of this research suggests that reformations in text and preservice teachers' education.
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문제 정의
눈과 오목 렌즈 사이의 거리를 한 팔 길이 정도로 하고 한 뼘 길이 정도 떨어진 물체와 한 팔 길이보다 멀리 떨어진 물체를 관찰하여 서로 다른 차이점을 알아보게 하였다. 예비교사들의 반응을 분석한 결과는 Table 6과 같다.
본 연구에서는 오목렌즈로 관찰되는 상에 대한 초등예비교사들의 이해를 분석하였다. 연구를 위해 29명의 3학년 초등예비교사들을 대상으로 2009개정 과학교육과정 ‘오목렌즈로 물체 관찰하기’ 탐구활동을 수행하게 하였으며, 탐구활동에서 예비교사들이 겪는 어려움에 대해 조사하였다.
넷째, 오목렌즈에 의한 상의 형성 개념을 5단계로 나누었으며, 대부분의 예비교사들은 1단계에 머물러 있었다. 연구결과로부터 초등 예비교사 교육에 대한 제고 방안에 대해 논의하였다.
또한 이러한 어려움은 교사의 잘못된 비유나 예, 또는 부적절한 표현에 의해 오히려 학생들에게 오개념으로 정착되거나 또는 학생들이 기존에 갖고 있던 오개념을 더욱 강화하게 될 수도 있다(Kwak, 2009). 이에 오목렌즈로 물체를 관찰하는 탐구실험을 초등학교 예비교사들을 대상으로 직접 수행해 보게 함으로써 탐구 수행의 어려움과 관찰된 상에 대한 이해의 어려움을 파악하여 예비 교사 양성교육과정 및 오목렌즈 관련 교수-학습 방법에 대한 시사점을 도출해보고자 하였다. 본 연구의 연구문제는 다음과 같다.
2009개정 교육과정 6학년 1학기 과학 ‘렌즈이 이용’ 단원은 기존의 교과서에서 다루던 렌즈에 의해 형성되는 상 이외에 렌즈에 의해 형성된 상을 눈으로 관찰할 때 나타나는 현상을 학습하게 함으로써 상황을 좀 더 복잡하게 만들고 있다고 생각된다. 즉, 렌즈와 눈 사이의 거리를 또 다른 변인으로 고려함으로써 눈과 렌즈 사이의 거리가 물체의 상에 어떤 영향을 줄 수도 있다는 예측을 하게 한다. 따라서 관찰되는 상이 렌즈에 의한 효과인지 눈과 렌즈에 의한 복합적인 효과인지 구분하기 어렵게 하고 있다고 생각된다.
제안 방법
검사지1은 ‘오목렌즈로 물체 살펴보기’ 활동을 2가지로 나누어 첫 번째 활동에서는 눈과 오목 렌즈를 한 뼘길이 정도에 위치하고 한 뼘 길이 정도로 가까운 물체와 한 팔 길이보다 멀리 있는 물체를 관찰하게 한 후 관찰 사실을 비교하는 검사를 실시하였다.
검사지1의 분석은 각 단계별로 예비교사들의 반응을 바탕으로 응답 유형별로 나누어 분석하였다. 특히 활동1에서는 렌즈로부터 물체까지의 거리가 변함에 따라 서로 다르게 보이는 원인이 무엇이라고 생각하는지 분석하였으며 활동2에서는 눈과 렌즈의 거리에 따른 관찰 결과의 차이점을 어떻게 생각하는 분석하였다.
검사지는 2009년 개정 교육과정 과학과 6학년 1학기 ‘렌즈의 이용’ 단원의 ‘오목 렌즈로 물체 살펴보기’ 탐구활동을 실시하고 그에 따른 탐구결과에 대한 문항 및 광선추적을 이용한 렌즈의 상 찾기 문항을 통해 예비교사들의 개념을 조사하였다.
눈과 오목 렌즈 사이의 거리를 한 뼘 길이 정도로 하고 한 뼘 길이 정도 떨어진 물체와 한 팔 길이보다 멀리 떨어진 물체를 관찰하여 서로 다른 차이점을 알아보게 하였다. 예비교사들의 반응을 분석한 결과는 Table 4와 같다.
두 가지 활동 및 검사를 끝낸 후 오목렌즈에 의한 상의 형성 원리에 대해 예비교사들의 개념을 파악하기 위해 물체가 렌즈로부터 초점거리 보다 멀리 있는 경우와 초점거리 보다 가깝게 있는 경우로 나누어 검사를 실시하였으며 수정체를 고려한 경우에 대한 검사도 함께 실시하였다. 검사지2의 구성은 Table 3과 같다.
3%의 예비교사들이 한 뼘 길이 정도로 가까이 있는 물체의 상이 물체의 크기가 거의 같다고 생각하는 이유는 ‘한 뼘 길이 정도로 가까이(렌즈의 초점거리보다 가깝게)’라는 지시문을 ‘한 뼘 길이 보다 가깝게’로 해석하여 렌즈를 물체에 밀착시켜 관찰했기 때문이다. 두 경우에 대해 관찰결과가 서로 다르다고 응답한 학생들을 대상으로 렌즈와 물체 사이의 거리에 따라 크기가 다르게 관찰되는 원인에 대한 생각을 조사하였다. 조사된 결과는 Table 5와 같다.
검사지1은 ‘오목렌즈로 물체 살펴보기’ 활동을 2가지로 나누어 첫 번째 활동에서는 눈과 오목 렌즈를 한 뼘길이 정도에 위치하고 한 뼘 길이 정도로 가까운 물체와 한 팔 길이보다 멀리 있는 물체를 관찰하게 한 후 관찰 사실을 비교하는 검사를 실시하였다. 두 번째 활동에서는 눈과 렌즈 사이의 거리를 한 팔 길이 정도로 하고 한 뼘 길이 정도 가까운 물체와 한 팔 길이보다 멀리 있는 물체를 관찰하게 한 후 검사를 실시하였다(Table 2).
특히 활동1에서는 렌즈로부터 물체까지의 거리가 변함에 따라 서로 다르게 보이는 원인이 무엇이라고 생각하는지 분석하였으며 활동2에서는 눈과 렌즈의 거리에 따른 관찰 결과의 차이점을 어떻게 생각하는 분석하였다. 또한 검사지2는 예비교사들의 반응을 빛의 이동경로, 오목 렌즈에 의한 빛의 굴절, 난반사, 광선추적을 기준으로 개념발달 정도를 5단계로 나누어 분석하였으며 오목 렌즈와 눈을 모두 고려한 경우에 대한 예비교사들의 반응을 조사하였다.
물체와 오목렌즈 사이의 거리는 일정하게 유지하고 눈과 오목 렌즈 사이의 거리만 멀어짐에 따라 실험결과에 미치는 영향에 대해 예비교사들의 생각을 조사하였다. 조사한 결과는 Table 7과 같았다.
새롭게 구성된 탐구활동에 대해 예비교사들의 활동 및 개념 이해 정도를 알아보기 위해 ‘오목 렌즈로 물체 살펴보기’ 활동을 하고 오목 렌즈를 통해 관찰되는 물체의 상에 대한 예비교사들의 개념을 조사하여 분석하였다.
연구를 위해 29명의 3학년 초등예비교사들을 대상으로 2009개정 과학교육과정 ‘오목렌즈로 물체 관찰하기’ 탐구활동을 수행하게 하였으며, 탐구활동에서 예비교사들이 겪는 어려움에 대해 조사하였다.
예비교사들의 오목 렌즈에 의한 상의 형성원리에 대한 개념을 광선 추적을 통해 조사하고 응답유형을 개념 발달 단계에 따라 5단계로 나눠 나타내었다. 1단계는 빛의 이동경로를 그리지 못하거나 엉뚱한 경로를 그리는 경우, 2단계는 물체의 상이 오목 렌즈를 통과한 빛에 의해 형성된다고 생각하는 경우, 3단계는 물체의 각 점에서 난반사된 빛 중 광축과 나란하게 입사하는 광선의 경로만 그릴 뿐 상의 형성 과정과 연결시키지 못하는 경우, 4단계는 한 점에서 난반사 된 2개 이상의 광선을 고려하지 못하는 경우이다.
특히 활동1에서는 렌즈로부터 물체까지의 거리가 변함에 따라 서로 다르게 보이는 원인이 무엇이라고 생각하는지 분석하였으며 활동2에서는 눈과 렌즈의 거리에 따른 관찰 결과의 차이점을 어떻게 생각하는 분석하였다.
대상 데이터
본 논문은 수도권의 한 교육대학교 3학년 34명을 연구대상으로 하였다. 예비교사들의 심화 전공은 교육학과 4명, 특수교육학과 30명으로 구성되었으며 결석 및 시각 장애 등 활동 참여에 어려움을 겪는 5명의 예비교사를 제외한 29명에 대해서만 분석하였다.
본 논문은 수도권의 한 교육대학교 3학년 34명을 연구대상으로 하였다. 예비교사들의 심화 전공은 교육학과 4명, 특수교육학과 30명으로 구성되었으며 결석 및 시각 장애 등 활동 참여에 어려움을 겪는 5명의 예비교사를 제외한 29명에 대해서만 분석하였다. 검사지는 2009년 개정 교육과정 과학과 6학년 1학기 ‘렌즈의 이용’ 단원의 ‘오목 렌즈로 물체 살펴보기’ 탐구활동을 실시하고 그에 따른 탐구결과에 대한 문항 및 광선추적을 이용한 렌즈의 상 찾기 문항을 통해 예비교사들의 개념을 조사하였다.
성능/효과
넷째, 대부분의 예비교사들은 광선추적을 통해 상의 형성 원리를 설명하지 못하는 개념발달단계인 1, 2, 3단계에 주로 머물러 있었다. 렌즈에 의해 형성된 상의 특징에 대해 학생들에게 가르칠 때, 상의 형성 원리에 대한 이해는 교사가 갖추어야 할 매우 중요한 교수내용지 식에 해당한다.
셋째, 눈과 렌즈 사이의 거리가 멀어짐에 따른 상의 크기 변화를 옳게 설명하지 못했다. 넷째, 오목렌즈에 의한 상의 형성 개념을 5단계로 나누었으며, 대부분의 예비교사들은 1단계에 머물러 있었다. 연구결과로부터 초등 예비교사 교육에 대한 제고 방안에 대해 논의하였다.
눈과 오목 렌즈 사이의 거리를 한 팔 길이 정도로 하고, 렌즈로부터 한 뼘 길이 정도 떨어진 물체와 한 팔 길이보다 멀리 떨어진 물체를 관찰하고 차이점을 비교하게 한 결과 눈과 렌즈 사이의 거리가 한뼘 길이 정도일 때와 유사한 반응을 보였다. 한 뼘 길이 정도 가까이 있는 물체나 한 팔 길이보다 멀리 있는 물체를 봤을 때 둘 다 작게 축소되어 보일 뿐 차이점은 없다고 진술한 예비교사들은 48.
둘째, 렌즈로부터 멀리 떨어진 물체일수록 더 작게 보이는 이유 2가지를 설명하는데 어려움을 보이고 있었다. 원근감을 하나의 원인으로 인식하기는 했지만 렌즈로부터 멀리 떨어진 물체일수록 상의 크기도 더 작아진다는 사실을 지적하지는 못했다.
따라서 교과서 용어 및 삽화에 대한 수정이 필요할 것으로 보인다. 둘째, 오목렌즈에 의해 형성된 상의 특징을 학습할 때는 렌즈와 눈 사이의 거리는 변화시키지 않는 것이 바람직하다. 눈과 오목렌즈 사이의 거리가 멀어짐에 따라 변화되는 실제현상을 다루는 것에도 긍정적인 면이 있기는 하지만 오목렌즈의 작용을 이해하는 데는 오히려 방해가 될 수 있다.
8%). 또한 6.9%의 예비교사들은 한 뼘 길이 정도 가까이 있는 물체가 한 팔 길이 보다 멀리 떨어진 물체에 비해 더 축소되어 보인다고 응답하여 실제와 다른 관찰결과를 제시하고 있었다. 이것은 교과서에 제시된 탐구 활동 과정이 ‘오목 렌즈에서 한 뼘 길이 정도로 가까이 있는 물체와 한 팔길이보다 멀리 있는 물체를 관찰하여 봅시다.
셋째, 물체와 렌즈 사이의 거리는 고정하고 눈과 렌즈 사이의 거리만 변화시킬 때, 렌즈를 통해 관찰되는 상의 변화에 대한 질문에 예비 교사들 대부분은 올바른 관찰 사실을 이끌어내지 못했다. 물체와 렌즈 사이의 거리가 일정하면 렌즈에 의한 물체의 상의 크기와 위치는 고정 된다.
조사 결과 34.5%의 예비교사들은 빛의 이동경로를 그리지 못하거나 엉뚱한 방향으로 표시하였으며 상의 위치나 형성원리를 설명할 수 있는 광선경로를 그리지 못 했다. 13.
2%). 즉, 멀리 떨어진 물체의 상이 작게 보이는 이유가 렌즈에 의한 효과라기보다는 멀리 떨어져 있는 물체일수록 작게 보이는 원근감 때문이라고 생각하고 있었다. 또한 18.
첫째, 교과서에서 사용된 모호한 용어나 삽화는 탐구활동이 적절히 이루어지는데 방해가 될 수 있다.
첫째, 눈과 오목 렌즈 사이의 거리를 한 뼘 길이 정도로 하고 한 뼘 길이 정도로 가까이 있는 물체와 한 팔 길이보다 멀리 있는 물체를 관찰하거나 눈과 오목렌즈 사이의 거리를 한 팔 길이 정도로 하고 한 뼘 길이 정도로 가까이 있는 물체와 한 팔 길이보다 멀리 있는 물체를 관찰할 때 예비교사들은 물체와 렌즈 사이의 거리에 따른 상의 변화를 설명하는데 어려움을 보이고 있었다. 초등예비교사들이 두 경우에 대해 다양한 관찰 결과를 제시한 것은 교과서에서 ‘한 뼘 길이 정도로 가까이’ 또는 ‘한 팔 길이보다 멀리’와 같이 명확하지 않은 거리 표현의 사용과 함께 서로 다른 크기의 물체를 관찰하게 함으로써 상의 크기를 비교하기 어렵게 했기 때문이다.
그 결과는 다음과 같다. 첫째, 예비교사들은 상의 크기 비교에 어려움을 나타냈다. 둘째, 렌즈로부터 멀리 떨어진 물체가 더 작게 관찰되는 원인을 옳게 설명하지 못했다.
6학년 1학기 ‘렌즈의 이용’ 단원의 ‘오목 렌즈로 물체 관찰하기’ 탐구활동은 렌즈로부터 물체까지의 거리와 렌즈로부터 눈까지의 거리를 각각 독립변수로 보고 각 독립변수에 따른 변화를 관찰하게 하고 있다. 하지만 서로 다른 물체를 관찰하고 물체의 크기를 비교하거나 렌즈에 의한 상의 특징과 더불어 원근감까지 고려한 탐구활동은 예비 교사들에게 많은 혼란과 어려움을 주고 있음을 확인할 수 있었다. 연구의 결과로부터 얻어진 시사점과 제언은 다음과 같다.
후속연구
이러한 변화는 일상생활에서 마주치는 현상을 있는 그대로 탐구한다는 긍정적인 측면도 있지만 자칫 탐구 상황을 복잡하게 만들어 학생들에게 혼란이나 어려움을 가중시키는 측면도 있음을 간과해서는 안 될 것이다. 따라서 관련 활동의 원인과 결과에 대한 자세한 내용을 교사용 지도서에 보충하거나 추가 자료를 만들어 현장 교사들에게 제공할 필요가 있겠다.
따라서 오목 렌즈에 의한 상의 형성 개념뿐만 아니라 눈(수정체)을 고려한 경우에 대한 이해는 더욱 어려운 상황에 있다. 따라서 교사양성 교육과정에서 상의 형성원리 및 렌즈와 눈의 작용에 의해 관찰되는 상의 특징을 학습하는 교육프로그램이 마련될 필요가 있으며 그 적용 효과에 대한 연구도 함께 이루어져야 할 것이다.
이것은 예비교사 대부분이 빛에 대한 학습 경험이 적으며, 특히 렌즈에 대한 교육을 중학교 이후로 받지 못했기 때문으로 이해된다. 따라서 물체와 렌즈 사이의 거리에 따른 상의 크기 변화 및 원근에 의한 상의 크기 변화에 대해 구체적인 교육이 예비교사를 위해 필요할 것으로 보인다.
셋째, 초등예비교사들을 위한 ‘빛’ 관련 교육 프로그램 개발 및 적용 효과에 대한 연구가 필요하다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
교사들이 효과적인 교수·학습을 위해 반드시 숙지해야할 사항은 무엇인가?
구성주의적 관점에서 학생들은 학습 이전에 여러 경험을 통해 학습할 내용에 대한 많은 선개념(preconception)을 가지고 교실에 들어오며, 학생들의 이러한 선개념은 효과적인 교수-학습을 위해 교사들이 반듯이 숙지해야할 사항중 하나이다(Cho & Choi, 2002). 특히 ‘빛’과 같이 비가시적 자연현상에 대한 개념은 학생뿐만 아니라 교사들에서도 많은 오개념으로 나타나고 있다.
구성주의적 관점에서 학생들은 교실에 들어올 때 어떤 것을 가지고 들어오는가?
구성주의적 관점에서 학생들은 학습 이전에 여러 경험을 통해 학습할 내용에 대한 많은 선개념(preconception)을 가지고 교실에 들어오며, 학생들의 이러한 선개념은 효과적인 교수-학습을 위해 교사들이 반듯이 숙지해야할 사항중 하나이다(Cho & Choi, 2002). 특히 ‘빛’과 같이 비가시적 자연현상에 대한 개념은 학생뿐만 아니라 교사들에서도 많은 오개념으로 나타나고 있다.
교사들이 물체와 렌즈 사이의 거리에 따른 상의 변화에 대한 설명에 어려움을 느끼고 있는 이유는?
첫째, 눈과 오목 렌즈 사이의 거리를 한 뼘 길이 정도로 하고 한뼘 길이 정도로 가까이 있는 물체와 한 팔 길이보다 멀리 있는 물체를 관찰하거나 눈과 오목렌즈 사이의 거리를 한 팔 길이 정도로 하고 한 뼘 길이 정도로 가까이 있는 물체와 한 팔 길이보다 멀리 있는 물체를 관찰할 때 예비교사들은 물체와 렌즈 사이의 거리에 따른 상의 변화를 설명하는데 어려움을 보이고 있었다. 초등예비교사들이 두 경우에 대해 다양한 관찰 결과를 제시한 것은 교과서에서 ‘한 뼘 길이 정도로 가까이’ 또는 ‘한 팔 길이보다 멀리’와 같이 명확하지 않은 거리 표현의 사용과 함께 서로 다른 크기의 물체를 관찰하게 함으로써 상의 크기를 비교하기 어렵게 했기 때문이다. 초등예비교사들에게도 이러한 혼란이 생기는 것으로 미루어볼 때 초등학교 6학년 학생들은 더 많은 혼란을 겪을 것으로 예상된다.
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