학생들은 자연현상에 대한 그들 자신의 개념을 가지고 있으며, 이러한 개념들은 과학 수업과 상호 작용한다는 것이 선행연구들에서 알려졌다.
본 연구의 목적은 학생들의 에너지 개념이 교사중심의 전통적 과학 수업 전후에 어떻게 변하는지를 기술하는 것이다.
중학교 3학년 학생들 119명의 에너지 개념을 학교에서의 에너지 단원의 수업 전후에 조사하였다. 검사도구로는 에너지에 관한 진술문 다섯 문항과 에너지가 관련된 상황에 대한 진술문 여섯 문항으로 된 질문지를 사용하였다. 각각의 문항은 선택 후 선택 이유를 설명하도록 하여 객관식 선택에서 나타나는 전반적인 외적 경향과 선택 내면에 있는 생각들을 알 수 있도록 하였다.
11개 문항에 대한 수업 전후 검사의 분석 결과, 학생들의 29%는 과학적 선택을 유지하였고, 24%는 비과학적 선택에 머물러 있었으며, 23%는 비과학적 선택에서 과학적 선택으로 바뀌었고, 10%의 학생들은 과학적 선택에서 비과학적 선택으로 바뀌었다.
학생들의 주관식 응답은 체계적 계통도를 사용하여 분석하였다. 학생들의 설명에 대한 계통도 분석은 에너지에 대한 학생들의 수업 전후 생각의 다양성과 함께 전체 학생들의 수업을 통한 설명의 변화를 보여 주었다. 많은 학생들의 수업 전의 설명에서 에너지를 사람과 연관짓거나 움직임과 연관짓는 경향을 볼 수 있었으며 에너지를 힘과 같은 것으로 생각하고 설명하는 학생들이 많았다. 일을 하거나 움직일 때는 에너지를 소모하고 음식을 섭취하거나 휴식을 취하면 에너지는 다시 생긴다고 생각하는 학생들도 많았다. 수업 후에도 이러한 설명들을 하는 학생들이 있었으며 에너지는 없어지는 것이 아니라 전환되고 보존된다는 설명을 하는 학생들이 많아졌다. 그러나 과학적으로 옳은 설명을 하는 학생들의 수는 전체 학생들에 비해 많지 않았다.
수업 전후 검사에서 학생들의 설명 유형을 비교한 결과 많은 학생들이 에너지에 대해서 자신의 일상 경험을 통한 일상 언어로 설명하였다. 학생들의 설명은 과학적으로 옳은 근거를 둔 것보다는 일상 언어를 사용한 것이 많았으며, 일상 경험에 대한 그들 나름대로의 해석을 보여주기도 하였다.
에너지에 대한 수업 내용과 전략은 이러한 학생들의 에너지 개념을 고려하여 재구성되어야 한다. 학생들은 그들 자신의 에너지 개념을 표현할 기회가 주어져야 하며, 그들 자신의 에너지 개념과 과학적 에너지 개념 사이의 차이점을 인식하고, 에너지에 대한 과학적 개념과 일상적 의미에서의 에너지 개념을 구별할 수 있게 해 주어야 한다.
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