"과학문화교육"

2009-04-25 (Vol 6, No 4)

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과학문화교육의 연구와 저술

[박사학위논문요약] 일반고와 과학고 학생들의 정신용량, 과학개념, 풀이 방법이 문제 해결에 미치는 영향

- 산화 환원 반응식 완결을 중심으로-

이 연구는 일반고와 과학고 학생들의 정신용량, 산화 환원 개념 이해 정도, 풀이 방법이 산화 환원 반응식 완결 문제에서의 성취도에 미치는 영향을 알아보는데 있다.

연구 목적을 달성하기 위해서 일반고 학생 92명과 과학고 학생 57명을 대상으로 하여 정신용량 검사, 산화 환원 개념 검사, 산화 환원 반응식 완결 검사를 실시하였으며, 정신용량, 산화 환원 개념 이해 정도, 풀이 방법이 성취도에 미치는 영향을 분석하였다. 또한, 문제 유형에 따라 문제 풀이 실패 유형과 성공 유형을 알아보고, 정신용량과 풀이 방법에 따라 실패 사례와 성공 사례를 분석하여 나타나는 특징을 알아보았다.

정신용량에 따른 성취도를 분석한 결과, 일반고 학생들은 정신용량이 클수록 산화 환원 반응식 완결에서의 성취도가 증가하는 경향을 보였으나 과학고 학생들은 정신용량에 따른 성취도에 차이가 없었다. 산화 환원 개념 이해 정도를 분석한 결과, 일반고 학생들은 산화 환원 개념 이해 정도가 전반적으로 매우 낮았으나 과학고 학생들은 비교적 높았다. 산화 환원 개념 이해 정도에 따른 성취도는 일반고와 과학고 학생 모두 산화 환원 개념 이해 정도가 높을수록 성취도는 높게 나타났다.

풀이 방법의 선택률과 풀이 방법에 따른 성취도를 분석한 결과, 일반고 학생들은 미정계수법을, 과학고 학생들은 산화수법을 더 많이 선택하였다. 산화수법과 이온전자법을 선택한 학생들의 성취도는 일반고 학생들에 비해서 과학고 학생들이 높게 나타났다. 그러나, 미정계수법을 선택한 학생들의 성취도는 의미있는 차이를 나타내지 않았다.

정신용량, 산화 환원 개념 이해 정도, 풀이 방법이 성취도에 미치는 영향을 종합하여 분석한 결과에 의하면, 일반고 학생들과 과학고 학생들 모두 산화 환원 개념 이해 정도가 낮을수록 미정계수법을 많이 선택하였으며, 미정계수법을 선택한 학생들은 정신용량이 클수록 성취도가 높아지는 경향을 보였다. 또한, 산화 환원 개념 이해 정도가 높은 학생들은 산화수법을 더 많이 선택하였고 정신용량에 관계없이 성취도가 높게 나타났다.

학생들의 문제 풀이 과정을 분석한 결과, 문제 풀이 과정에서 실패 유형은 풀이 방법에 따라 다르게 나타났다. 미정계수법을 이용하여 푼 학생들의 실패 유형은 계산 과정 중 틀린 경우, 미정방정식을 잘못 세운 경우, 문제 풀이 과정 중 고려해야 할 변인을 모두 고려하지 못한 경우, 풀이 과정이 복잡하여 중단한 경우였다. 산화수법을 선택한 학생들의 실패 유형은 산화수를 잘못 결정한 경우, 질량균형 또는 전하균형을 고려하지 않은 경우였다. 문제 풀이에 성공한 학생들의 유형은 풀이 방법에 관계없이 풀이 단계 수를 줄인 학생들과 그렇지 못한 학생들의 경우였는데, 전자는 주로 과학고 학생들의 경우에 해당하였다.

이상의 연구를 통해서 산화 환원 개념의 학습이 충분하게 이루어진 후에 산화 환원 반응식 완결의 학습이 이루어져야 하며, 문제 풀이 과정에서 사용한 풀이 방법에 대해 서로 토의하는 과정을 통해서 문제 해결에 성공할 수 있도록 안내하는 것이 필요하다고 판단된다.
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2000.
한국교원대학교 화학교육 전공
지도교수

첨부
박사학위논문요약-석호중 김충호.hwp

김충호

과학문화교육연구소