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인지갈등 전략을 적용한 학습모듈이 중등과학 예비교사의 조석 개념변화에 미치는 영향
The Effect of Learning Module Using, Cognitive Conflict Strategies on Secondary Pre-service Science Teachers Conceptual Change about Tide 원문보기

대한지구과학교육학회지 = Journal of the Korean society of earth science education, v.10 no.1, 2017년, pp.26 - 37  

조재형 (전남대학교) ,  손준호 (문산초등학교) ,  송진여 (봉산초등학교) ,  정지현 (광주대성초등학교) ,  김종희 (전남대학교)

초록
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이 연구의 목적은 중등과학 예비교사들의 조석 개념에 대한 오개념을 조사하고, 오개념을 과학개념으로 변화시킬 수 있는 학습모듈을 개발하여 개념변화에 미치는 학습모듈의 효과를 검사하는 것이다. 이에 연구자는 연구의 목적을 달성하기 위해 조석 개념 검사지와 인지갈등 전략을 적용한 조석 개념 학습모듈을 개발하여 적용하였다. 연구대상은 G 광역시에 소재한 사범대학 과학교육 전공 1학년 학생 40명을 대상으로 하였다. 연구 결과는 다음과 같다. 첫째, 중등과학 예비교사들은 조석 현상에 대하여 다양한 오개념을 갖고 있었다. 둘째, 개발한 학습모듈은 중등과학 예비교사들의 조석에 대한 오개념을 과학개념으로 변화시키는데 효과적이었다. 그러나 일부 학생들은 모듈의 학습 후에도 조석에 대한 오개념을 갖고 있었다. 그중 대표적인 오개념은 지구와 달이 공통질량 중심을 회전 중심으로 공전할 때 발생하는 원심력을 지구 자전에 의한 원심력과 구별하지 못하는 것과 지구가 공통질량 중심을 회전 중심으로 공전하는 동안 지구의 자전을 고려하지 않아야 한다는 사실을 알지 못하는 것이었다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

The purpose of this study was to investigate secondary pre-service science teachers' misconceptions of tide and to develop a learning module that can change misconceptions into scientific concepts and to examine the effect of the learning module for conceptual change. In order to achieve the purpose...

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

  • 이 문항에서의 오개념은 항성월과 삭망월의 개념에 대한 이해의 부족이 원인이라고 생각한다. 그래서 개발한 학습모듈에서는 달의 공전 주기와 항성월의 관계를 제시하여 인지갈등을 일으키고자 하였다.
  • 즉, 만유인력은 물체의 중심에서 다른 물체의 중심 방향으로 작용하는 힘이라는 과학개념을 정확하게 인지하고 있지 못하는 것이 원인이다. 그래서 개발한 학습모듈에서는 달의 인력 방향을 달의 질량 중심 방향으로 정확하게 제시하여 인지갈등을 일으키려고 하였다.
  • ’라는 개념에 대한 정확한 이해 부족이 원인이라고 생각한다. 그래서 개발한 학습모듈에서는 달의 인력의 크기를 달의 질량 중심으로부터 거리가 멀어질수록 작아지도록 제시함으로써 인지갈등을 일으키고자 하였다.
  • 이 문항에서의 오개념은 기조력의 발생 원인이 달의 인력과 지구와 달이 공통질량 중심을 회전 중심으로 공전하여 발생하는 원심력의 합력이 아닌, 달의 인력과 지구 자전에 의하여 발생하는 원심력의 합력이라고 오해하여 발생하는 것이라고 생각하는 것이 원인이다. 그래서 개발한 학습모듈에서는 두 원심력의 차이를 구별할 수 있도록 안내하여 인지갈등을 일으키고자 하였다.
  • 이 문항에서의 오개념은 지구의 자전을 고려하지 않고 지구와 달이 함께 공통질량 중심을 회전 중심으로 공전할 때 지구상의 한 점의 궤적을 생각하여야 하는데, 이를 고려하지 못하고 지구가 한 바퀴 공전하는 동안 지구가 한 바퀴 자전한다고 생각하기 때문에 갖게 된 것이라고 생각한다. 그래서 개발한 학습모듈에서는 물체 자체의 회전을 고려하지 않고 한 점을 중심으로 회전하는 동안의 회전궤적과 원심력을 조작활동을 통하여 제시하여 인지갈등을 일으키고자 하였다.
  • 특히 지구의 자전을 고려하지 않고 지구와 달이 함께 공통질량 중심을 회전 중심으로 공전하는 궤적을 생각하여야 하는데, 이를 고려하지 못하기 때문에 발생한 것이다. 그래서 개발한 학습모듈에서는 물체 자체의 회전을 고려하지 않고 한 점을 중심으로 회전하는 물체의 회전궤적과 이에 따라 발생하는 원심력을 조작활동으로 제시하여 인지갈등을 일으키려고 하였다.
  • 이 문항에서의 오개념은 달의 인력만이 달의 기조력이라고 생각하여 달의 방향으로 표시한 것(김영신, 2008)과 달의 기조력과 지구 자전에 의한 원심력을 혼동한 것이 원인이라고 생각한다. 그래서 개발한 학습모듈에서는 지구에서 달의 방향과 달의 반대방향으로 높아진 해수면 모양과 조석 주기를 제시하고, 달의 인력과 지구와 달이 공통질량 중심을 회전 중심으로 공전하여 발생하는 원심력의 합력이 달의 기조력인 과학개념을 제시하여 인지갈등을 일으키려고 하였다.
  • 따라서 이 연구에서는 중등과학 예비교사들이 갖고 있는 조석 현상에 대한 오개념을 과학개념으로 변화시킬 수 있도록 인지갈등 전략을 적용한 학습모듈을 개발하여 그 효과를 살펴보고자 한다.
  • 0으로 독립 표본 t 검정을 활용해 분석하였다. 또한 조석 개념 검사지에 대한 응답자의 내용을 분석하고, 응답자의 응답 내용과 문항 간의 관계를 고려하여 조석 관련 개념에 대한 오개념을 파악하려고 노력하였다.
  • 이 연구의 목적은 중등과학 예비교사들의 조석 개념에 대한 오개념을 조사하고, 오개념을 과학개념으로 변화시킬 수 있는 학습모듈을 개발하여 개념변화에 미치는 학습모듈의 효과를 검사하는 것이다. 이에 연구자는 연구의 목적을 달성하기 위해 조석 개념 검사지와 인지갈등 전략을 적용한 조석 개념 학습모듈을 개발하여 적용하였다.
  • 이 연구의 목적은 중등과학 예비교사들의 조석개념에 대한 오개념을 조사하고, 오개념을 과학개념으로 변화시킬 수 있는 학습모듈을 개발하여 그 학습모듈이 개념변화에 미치는 효과를 알아보는 것이다. 연구의 목적을 달성하기 위해 중등과학교육을 전공하고 있는 예비교사 1학년을 대상으로 개발한 학습모듈을 적용하여 그 효과를 살펴보았으며, 학습모듈의 효과를 확인하기 위해 양적 연구와 문항별 분석을 실시하였다.
  • 이 연구의 목적은 중등과학 예비교사들의 조석 개념에 대한 오개념을 조사하고, 오개념을 과학개념으로 변화시킬 수 있는 학습모듈을 개발하여 개념변화에 미치는 학습모듈의 효과를 검사하는 것이다. 이에 연구자는 연구의 목적을 달성하기 위해 조석 개념 검사지와 인지갈등 전략을 적용한 조석 개념 학습모듈을 개발하여 적용하였다. 연구대상은 G 광역시에 소재한 사범대학 과학교육 전공 1학년 학생 40명을 대상으로 하였다.

가설 설정

  • 조석(tide)이란 지구와 달, 태양의 운동에 의해 해수면의 높이가 주기적으로 변하는 현상으로, 평형조석론(equilibrium theory of tide)으로 이를 설명할 수 있다. 평형조석론은 지구의 표면에 해수가 일정한 두께로 분포되어 있으며, 해수면은 해수면의 변형에 영향을 주는 힘에 즉각 반응하여 그 힘과 항상 평형을 이루고 있다고 가정을 한다. 기조력은 달의 인력과 지구와 달이 공통질량 중심을 회전 중심으로 공전하여 발생하는 원심력의 합력이다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
평형조석론에서 가정하는 것은 무엇인가? 조석(tide)이란 지구와 달, 태양의 운동에 의해 해수면의 높이가 주기적으로 변하는 현상으로, 평형조석론(equilibrium theory of tide)으로 이를 설명할 수 있다. 평형조석론은 지구의 표면에 해수가 일정한 두께로 분포되어 있으며, 해수면은 해수면의 변형에 영향을 주는 힘에 즉각 반응하여 그 힘과 항상 평형을 이루고 있다고 가정을 한다. 기조력은 달의 인력과 지구와 달이 공통질량 중심을 회전 중심으로 공전하여 발생하는 원심력의 합력이다.
조석이란 ? 조석(tide)이란 지구와 달, 태양의 운동에 의해 해수면의 높이가 주기적으로 변하는 현상으로, 평형조석론(equilibrium theory of tide)으로 이를 설명할 수 있다. 평형조석론은 지구의 표면에 해수가 일정한 두께로 분포되어 있으며, 해수면은 해수면의 변형에 영향을 주는 힘에 즉각 반응하여 그 힘과 항상 평형을 이루고 있다고 가정을 한다.
기조력과 관련된 대표적인 오개념은 무엇이 있는가 ? ‘달의 인력만이 기조력’이라고 생각하는 경우에는 달의 반대 방향으로도 해수면의 모양이 부풀어 오른다는 사실과 조석 주기가 12시간 50분이라는 것을 제시하는 인지갈등 전략을 적용하였다. ‘기조력은 달의 인력과 지구 자전에 의한 원심력의 합력’이라는 경우에 지구의 물 입자에는 이미 지구의 중력이 작용하고 있으며, 이때 중력은 지구의 질량에 의한 만유인력과 지구 자전에 의한 원심력의 합력이라는 사실을 제시하고, 물 입자에 작용하는 달의 기조력은 달의 만유인력과 달과 지구의 공전에 의한 원심력의 합력이라는 평형 조석 이론을 설명하는 인지갈등 전략을 적용하였다. ‘지구와 달의 공전에 의해 발생하는 원심력의 크기는 공통질량 중심에서 멀어질수록 커진다.’고 생각하는 경우에 달의 기조력이 달의 만유인력과 달과 지구의 공전에 의한 원심력의 합력이라는 것은 알지만 지구와 달이 공통질량 중심을 회전 중심으로 하여 공전할 때는 자전하지 않는 지구를 고려해야 한다는 사실을 인지하지 못하기 때문이다. 따라서 물체가 회전할 때 작용하는 구심력은 관성의 법칙에 의해 직진하려는 물체의 진행방향을 바꾸는 데만 관여하고 물체 자체의 회전(자전)에는 영향을 미치지 않는다는 사실을 강조해야 한다. 이를 위해 지구의 모양을 삼각형으로 그려서 자전하지 않고 공통질량 중심을 회전 중심으로 하여 회전(공전)하는 상황을 쉽게 파악할 수 있는 모식도를 이용하여 지구상의 각 지점의 회전궤적을 그리는 활동을 인지갈등 전략으로 적용하였다.
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참고문헌 (14)

  1. 교육부(2015). 과학과 교육과정. 

  2. 국동식(1991). 대기압, 조석, 계절변화 대한 학생의 개념과 학년 간 이해의 차이. 서울대학교 대학원 과학교육과 박사학위 논문. 

  3. 권선희(2009). 지구과학 예비교사들의 조석에 관한 대체개념. 경북대학교 대학원 석사학위 논문. 

  4. 김기숙(2006). 중등학교 과학교사들의 조석 관련 개념에 대한 면담연구. 서울대학교 대학원 석사학위 논문. 

  5. 김영신(2008). 고등학교 3학년들의 조석에 관한 개념. 한국교원대학교 석사학위 논문. 

  6. 김유미(1998). 중학생의 수업 전.후의 조석 개념 변화. 과학교육연구논총, 14, 87-98. 

  7. 김은지(2004). 제7학년 과학의 조석현상 학습을 위한 교재개발과 적용. 경북대학교 교육대학원 석사학위 논문. 

  8. 김효남(1990). 국민학교 아동의 과학개념에 대한 실태 조사 및 교정을 위한 방법 연구. 한국과학교육학회지, 10(2), 11-24. 

  9. 손준호(2015). 초등학생들의 달의 위상변화에 대한 개념 유형과 수업 방법의 제안 및 효과. 한국과학교육학회지, 35(2), 289-301. 

  10. 이기영(2006). 상황에 따른 개념 유형의 국면 분석을 통항 중학교 과학 영재아들의 조석에 관한 정신모형 탐색. 한국지구과학학회지, 27(1), 252-260. 

  11. 전현정(2001). 자연 현상에 대한 중학생들의 과학적 이해에 관한 사례 연구. 전남대학교 교육대학원 석사학위 논문. 

  12. Duschl, R., & Gitomer, D. (1991). Episemological perspectives on conceptual change: Implications for educational practice. Journal of Research in Science Teaching, 28(9), 839-858. 

  13. Feral, O. B. (2007). Effects of model-based teaching on pre-service physics teachers' conceptions of the moon phases, and other lunar phenomena. International Journal of Science Education, 29(5), 555-593. 

  14. Garrison, T. S. (2010). Oceanography: An invitation to marine science(7th ed). Boston: Cengage Learning. 

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