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예비 지구과학 교사의 전향력 개념에 대한 정신모형 변화 분석
An Analysis of Preservice Earth Science Teachers' Mental Models about Coriolis Force Concept 원문보기

한국과학교육학회지 = Journal of the Korean association for science education, v.36 no.3, 2016년, pp.423 - 434  

김은주 (구미여자고등학교) ,  이현동 (경북대학교) ,  이효녕 (경북대학교)

초록
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이 연구의 목적은 연구자가 개발한 전향력 실험 장치를 통해 예비 지구과학 교사들이 가진 정신모형의 변화를 알아보는 것이다. 예비 지구과학 교사 5명을 대상으로 전향력에 대하여 질문지에 제시된 그림 그리기와 면담을 통해 전향력 실험 장치를 활용한 활동을 수행하기 전과 후의 정신모형을 조사하고 그 변화를 비교하였다. 정신모형 수준이 낮은 단계인 소박한 정신모형이었던 두 학생은 개발된 전향력 실험 장치를 통한 활동을 통해 정적 불안정 모형과 동적 불안정 모형으로 향상되었다. 그리고 활동 전 정적 불안정 모형을 보여주었던 두 학생은 활동 후 모두 동적 불안정 모형으로 변화하였다. 마지막으로 활동 전 동적 불안정 모형을 보여주었던 학생은 활동 후에도 동적 불안정 모형에 남아있었지만 이미 가지고 있었던 선개념이 과학적 개념으로 많이 변화한 모습을 보여주었다. 이 연구를 통해 개발된 전향력 실험 장치 활용이 학생들의 전향력 개념의 학습에서 안정적이고 과학적인 개념 형성에 효과적이었음을 확인할 수 있었다. 개발된 전향력 실험 장치가 학교 현장에서 전향력과 관련된 수업에 효과적으로 사용될 필요가 있으며 나아가 위의 예비 지구과학 교사들이 교사가 되어 학교 현장에서 학생들을 가르치는 동안 나타나는 정신모형의 변화에 대해서도 알아볼 필요가 있다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

The purpose of this study is to investigate preservice earth science teachers' mental models through applications of Coriolis force experiment apparatus. After the root of preconception was examined by face to face interviews based on the questionnaire, five preservice earth science teachers were fi...

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

  • 이 연구는 예비 지구과학 교사들의 전향력 개념에 대하여 개발한 전향력 실험 장치를 적용하여 예비 지구과학 교사들의 정신모형의 변화과정을 알아보는 것이다. 이를 위해서 질문지와 면담을 통해 전향력 활동 전 정신모형과 개발한 전향력 실험 장치를 적용한 후 예비 지구과학 교사들의 전향력에 대한 정신모형이 어떻게 변화하였는가를 조사하였다.
  • 이 연구는 예비 지구과학 교사들의 전향력 개념에 대하여 형성되어 있던 정신모형을 분석하고 기존 전향력 실험장치의 단점을 보완한 전향력 실험 장치를 적용하였을 때 나타나는 정신모형의 변화과정을 분석하기 위한 것이다(Kim et al., 2009). 이 연구의 목적을 달성하기 위한 구체적인 연구 문제는 다음과 같다.
  • 면담 자료 분석의 경우 결과의 타당도와 신뢰도를 위하여 지구과학 교육을 전공하는 박사과정 3인과 세 차례에 걸쳐 일치도를 확인하였다. 이 연구에서는 분석 결과를 예비 지구과학 교사에 따라 정신모형을 기술하여 동일한 예비 지구과학 교사의 정신 모형을 비교 검토할 수 있도록 하였다.
  • 또한 국내에서는 학습 양식에 따른 실험 장치를 적용한 정신모형의 변화에 대한 연구와 전향력 개념과 관련된 정신모형에 대한 연구는 그 예를 거의 찾아볼 수 없었다. 이 연구에서는 예비 지구과학 교사들의 전향력 개념에 대한 초기의 정신모형을 알아보고, 전향력 실험 장치를 통해 자연현상에서는 쉽게 관찰할 수 없는 전향력을 직접 확인하고 경험한 후에 예비 지구과학 교사들의 정신모형의 변화과정을 알아보고자 한다.
  • 이 연구의 목적은 연구자가 개발한 전향력 실험 장치를 통해 예비 지구과학 교사들이 가진 정신모형의 변화를 알아보는 것이다. 예비 지구과학 교사 5명을 대상으로 전향력에 대하여 질문지에 제시된 그림 그리기와 면담을 통해 전향력 실험 장치를 활용한 활동을 수행하기 전과 후의 정신모형을 조사하고 그 변화를 비교하였다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
전향력 현상은 무엇인가? 전향력 현상은 지구 표면 위의 대기나 해수가 지구의 자전에 의해 그 흐름의 방향이 지구 위의 관측자가 보기에 휘어져 보이는 현상이다. 그러나 교과서에 제시된 실험 장치에서는 굴림대와 구슬이 자전하고 있는 원판과는 무관하게 원판 밖에 설치되어 있어 마치 지구 밖의 유성이 갑자기 지구 대기권으로 끌려 들어와 떨어지듯이 구슬이 원판 위에 굴러 들어오게 되므로 실험을 통해서 학생들에게 대기나 해수의 흐름의 방향을 바꾸는 전향력의 개념을 설명하기에는 한계가 있다.
전향력에 대한 개념을 학생이 이해하기 힘든 이유는 무엇인가? , 2012; Ross, 1995; Salzsieder, 1994). 전향력은 지구 자전의 영향이 충분히 미칠 수 있는 시간적⋅공간적 규모가 큰 고기압, 저기압, 태풍, 대기 대순환처럼 종관 규모 이상의 대기의 운동이나 지형류를 비롯한 해수의 운동에서 잘 나타나지만 일상생활에서 직접 관측하거나 경험하기 힘들기 때문에 많은 학생들은 전향력에 대한 개념 이해를 어려워한다. 더욱이, 교과서의 전향력 개념을 설명하는 그림이나 전향력 실험 장치에는 부족한 점이 많아서 학생들은 전향력 개념을 학습하는 데에 어려움을 느끼고 있다(Kim et al.
교과서에 제시된 실험 장치로 전향력 개념을 이해하는데 어려움이 따르는 이유는 무엇인가? 그러나 교과서에 제시된 실험 장치에서는 굴림대와 구슬이 자전하고 있는 원판과는 무관하게 원판 밖에 설치되어 있어 마치 지구 밖의 유성이 갑자기 지구 대기권으로 끌려 들어와 떨어지듯이 구슬이 원판 위에 굴러 들어오게 되므로 실험을 통해서 학생들에게 대기나 해수의 흐름의 방향을 바꾸는 전향력의 개념을 설명하기에는 한계가 있다. 지구 위에서 발생하는 전향력 현상은 주로 적도지방과 극지방 사이에서 나타나는데 반해서 교과서 실험장치의 결과는 가장자리에서 원판의 중심을 지나 다시 가장자리를 향하는 궤적을 나타내어 결국 전향력의 효과가 적도지방에서 극지방을 지나 반대편 적도지방 사이에서 나타나는 현상으로 오해하게 될 우려가 있어 전향력 개념을 이해하기에 어려움이 따른다. 그러므로 학교 현장에서 전향력의 과학적 개념을 교사들이 바르고 쉽게 가르칠 수 있으며, 학생들도 보다 더 쉽게 이해하는데 도움이 되는 전향력 실험 장치를 개발하였다(Kim et al.
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