[논문]2015 개정 교육과정 화학II 교과서의 상평형 그림에 대한 문제점 분석

황영하; 백성혜

doi:10.5012/jkcs.2023.67.1.54

2015 개정 교육과정 화학II 교과서의 상평형 그림에 대한 문제점 분석
Analysis of Problems in the Phase Diagram of the 2015 Revised Curriculum Chemistry II Textbook 원문보기

대한화학회지 = Journal of the Korean Chemical Society, v.67 no.1, 2023년, pp.54 - 63

황영하 (한국교원대학교 화학교육과) , 백성혜 (한국교원대학교 화학교육과)

초록
AI-Helper

이 연구에서는 2015 개정 교육과정 화학II 교과서 6종을 대상으로 상평형 그림의 조건, 정의, 임계점의 표시 유무와 실생활 예시 등을 분석하였다. 본 연구에서는 여러 선행 연구에서 지적한 문제점들이 2015 개정 교육과정 화학II 교과서에 반영되고 있지 않음을 확인했으며, 상평형 그림이 그려지는 조건이 명시되지 않은 것과, 상평형 그림을 정의하는 상황이 증기압력을 정의하는 상황과 동일한 것, phase diagram을 상평형 그림으로 번역한 것, 상(phase)과 상태(state)의 구분이 불분명한 것, 임계점을 상평형 그림에서 나타내지 않은 것, 실생활 예시를 매우 한정적으로 제시하고 있는 것 등을 문제로 제안하였다. 따라서 앞으로 이루어질 개정 교육과정 화학II 교과서에서는 여러 선행 연구들의 결과를 반영하는 것이 필요하며, 상평형 그림이 그려지는 조건을 명시하고, 상평형 그림을 정의하는 상황을 새로이 모델링하고, phase diagram을 상 도표라는 용어로 번역하고, 상과 상태의 구분을 명확히 하고, 상평형 그림에서 임계점을 표시하며 다양한 실생활 사례를 개발할 필요가 있다.

Abstract ▼ AI-Helper

In this study, six types of 2015 revised curriculum ChemistryII textbooks were analyzed for conditions, definitions, whether or not critical points were displayed, and real-life examples of phase diagram. In this study, it was confirmed that the problems pointed out in several previous studies were not reflected in the 2015 revised curriculum ChemistryII textbook. The same as the situation defining the phase diagram, the translation of the phase diagram into a phase equilibrium diagram, the distinction between phase and state being unclear, the critical point not being shown in the phase diagram, real life examples are very limited what is being presented as is suggested as a problem. Therefore, it is necessary to reflect the results of various previous studies in the revised curriculum ChemistryII textbook that will be made in the future, specify the conditions under which the phase diagram is drawn, newly model the situation defining the phase diagram, and translate the phase diagram as a 'phase diagram'. It is necessary to use the term, clarify the distinction between phase and state, mark the critical point in the phase diagram, and develop various real-life examples.

주제어

표/그림 (14)

그림 Figure 1. State of water at 1 atm and 25 ℃.
표 Table 1. High school Chemistry II textbooks
표 Table 2. Explanation of one-component closed system in High school Chemistry II textbooks
그림 Figure 2. An example of the phase transition in an open system with a phase diagram.¹²
표 Table 3. Perspective of phase diagram in High school Chemistry II textbooks
그림 Figure 3. Water in a syringe for thougt experiment.¹
그림 Figure 4. The point at which liquid and gas are in equilibrium.
그림 Figure 5. Interpretation of standard boiling points.¹⁸
그림 Figure 6. Textbook description of vapor pressure.¹⁴
표 Table 4. Meaning of y-axis in phase diagram in High school Chemistry II textbooks
그림 Figure 7. Phase diagram representing the region of supercritical fluid.¹⁴
그림 Figure 8. Phase diagram without representation of the supercritical fluid.¹¹
표 Table 5. Expression of supercritical fluids in High school Chemistry II textbooks
표 Table 6. Application of the phase diagram in High school Chemistry II textbooks

AI 본문요약
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문제 정의

따라서 이 연구에서는 2015 개정 교육과정 화학Ⅱ 교과서를 분석하여 지금까지 이루어진 선행연구의 문제 제기가 개선되어 반영되었는지 확인하였다. 또한, 교과서 분석 중 ‘정의’ 유목에서 상평형 그림의 정의가 교과서마다 차이가 있는 것을 확인하여 용어 번역의 과정을 살펴보았으며, y축의 의미를 해석하는 과정에서 상평형과 관련이 있는 액체의 증기 압력과 끓는점 부분도 일부 포함하였다.

제안 방법

또한, 교과서 분석 중 ‘정의’ 유목에서 상평형 그림의 정의가 교과서마다 차이가 있는 것을 확인하여 용어 번역의 과정을 살펴보았으며, y축의 의미를 해석하는 과정에서 상평형과 관련이 있는 액체의 증기 압력과 끓는점 부분도 일부 포함하였다. 또한, 교과서마다 임계점 표시 유무에 따라 상평형 그림의 형태가 다른 것을 확인하여 임계점의 표시 유무도 살펴보았다. 이러한 연구는 현장에서 실제로 이루어지는 화학교육의 개선에 도움을 줄 것으로 보이며, 추후 개정될 교육과정에 상평형 그림과 관련된 의미 있는 제언을 할 수 있는 자료가 될 것으로 본다.
이 연구에서는 선행연구가 제시하는 상평형 그림의 y축에 대한 혼란은 상평형에 대해 명확하게 정의를 내리지 않고, 증기 압력의 상황을 그대로 가져온 것에서 기인하는 것으로 분석했다. 분석에 사용한 교과서 중에서 5종은 상평형에 대해서 정의하지 않았으며, 유일하게 상평형에 대한 정의를 제시한 HB 교과서에서는 ‘플라스크 안에 물을 넣고 밀폐하면 처음에는 증발하는 물 분자가 응축하는 물 분자보다 많지만, 일정한 시간이 지나면 물의 증발 속도와 수증기의 응축 속도가 같은 동적 평형에 도달한다.

성능/효과

이번 연구에서는 두 가지 관점의 차이가 영문의 ‘phase diagram’을 ‘상평형 그림’이라는 용어로 번역한 것을 문제로 제시하였으며, phase diagram을 상평형 그림으로 번역하는 것보다는 상 도표라는 용어로 번역하는 것이 옳다고 주장하였다. 또한 여러 연구문제에서 제기한 것처럼 상평형 그림에서 y축이 의미하는 바가 다양한 이유를 상평형의 정의를 제시하지 않는 것과 증기압력을 정의할 때의 상황을 그대로 가져오는 데에서 기인하는 것으로 논의하였으며, 상평형 그림에서 y축의 의미를 1성분 닫힌계에 작용하는 압력이라고 정의할 필요가 있음을 주장하였다. 따라서 앞으로의 개정 교육과정에서는 phase diagram을 상평형 그림으로 번역하는 것보다는 상 도표라는 용어로 번역하고, 각 교과서에 실리는 정의도 물질의 상태에 대한 관점으로 일관되게 제시해야 할 것이다.
상평형 그림의 정의에 대해서는 평형에 초점을 맞춘 관점과 상태에 초점을 맞춘 관점을 확인할 수 있었다. 이번 연구에서는 두 가지 관점의 차이가 영문의 ‘phase diagram’을 ‘상평형 그림’이라는 용어로 번역한 것을 문제로 제시하였으며, phase diagram을 상평형 그림으로 번역하는 것보다는 상 도표라는 용어로 번역하는 것이 옳다고 주장하였다.
이 연구에서 상평형 그림과 관련하여 핵심적으로 주장하고자 하는 것은, 용어의 정의가 명확하지 않다면 학생들이 과학적 개념을 형성할 때 문제가 생길 수 있다는 것이다. 특히, 우리나라 교육과정은 학년에 따라 배웠던 내용을 심화시켜 나가는 형태의 교육과정을 따르고 있다.
이 연구에서는 선행연구에서 제시한 계의 종류를 강조해야 한다는 주장, 상평형 그림에서 y축의 의미, 언 빨래가 마르는 현상을 어떻게 설명해야 하는지와 같은 다양한 논의를 다루고 이러한 선행연구의 주장이 교과서에 포함되고 있지 않음을 확인하였다. 교과서를 개발할 때에는 관련된 다양한 연구를 참고하여 개선 및 발전을 위해 힘써야 하지만, 지금까지 그러한 노력이 제대로 이루어지지 않았음을 알 수 있다.

후속연구

교과서를 개발할 때에는 관련된 다양한 연구를 참고하여 개선 및 발전을 위해 힘써야 하지만, 지금까지 그러한 노력이 제대로 이루어지지 않았음을 알 수 있다. 따라서 앞으로 이루어질 개정 교육과정에서는 교과서에 제시되는 과학 개념의 조건, 정의 등을 정확하게 제시하기 위해 힘쓰고, 다양한 예시를 개발하여 학생들의 이해를 돕기 위한 노력을 기울일 필요가 있다.
또한 여러 연구문제에서 제기한 것처럼 상평형 그림에서 y축이 의미하는 바가 다양한 이유를 상평형의 정의를 제시하지 않는 것과 증기압력을 정의할 때의 상황을 그대로 가져오는 데에서 기인하는 것으로 논의하였으며, 상평형 그림에서 y축의 의미를 1성분 닫힌계에 작용하는 압력이라고 정의할 필요가 있음을 주장하였다. 따라서 앞으로의 개정 교육과정에서는 phase diagram을 상평형 그림으로 번역하는 것보다는 상 도표라는 용어로 번역하고, 각 교과서에 실리는 정의도 물질의 상태에 대한 관점으로 일관되게 제시해야 할 것이다.
마지막으로, 실생활 예시의 경우 대부분의 교과서에서 동결건조와 압력에 의한 끓는점 변화 등 매우 제한된 예시만을 다루고 있었다. 따라서 앞으로의 개정 교육과정에서는 과학 개념을 실생활에 적용할 때 보다 다양한 예시를 개발할 필요가 있으며, 또한 이러한 예시가 과학 개념에 대한 학생들의 명료한 이해를 돕고 오개념 형성을 방지할 수 있도록 하는 노력이 필요하다.
이와 같은 노력이 있을 때 그래프를 단순히 적용하는 것이 아니라 그 의미를 올바르게 이해할 수 있을 것이다. 또한 상평형 그림과 관련된 내용 뿐만 아니라, 앞으로의 개정 교육과정에서 과학 개념을 제시할 때는 관련 개념이 적절하게 제시되었는지 확인하여야 할 것이다.
또한, 선행 연구를 검토하면서 상평형 그림과 관련된 연구가 2010년 이후로는 거의 일어나지 않는 것을 확인할 수 있었다. 본 연구를 통해 상평형 그림과 관련된 연구 문제 및 가치가 확산되어 더 많은 후속 연구들이 이루어지기를 기대한다.
또한, 교과서마다 임계점 표시 유무에 따라 상평형 그림의 형태가 다른 것을 확인하여 임계점의 표시 유무도 살펴보았다. 이러한 연구는 현장에서 실제로 이루어지는 화학교육의 개선에 도움을 줄 것으로 보이며, 추후 개정될 교육과정에 상평형 그림과 관련된 의미 있는 제언을 할 수 있는 자료가 될 것으로 본다.

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저자의 다른 논문 :

표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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