"과학문화교육"

2006-08-25 (Vol 3, No 8)

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과학교육학 학위논문 요약과 종합해설

대기압, 조석, 계절변화에 대한 학생의 개념과 학년간 이해의 차이

(박사학위 논문초록)

과학개념에 대하여 학생들이 가진 대체개념에 관한 수많은 연구 결과들은 학교 과학교육을 통한 학습경험의 증가에도 불구하고 과학적 개념으로 개선되지 못하고 그대로 파지되거나 교사의 학습목표와는 다르게 자기 나름대로 복잡하게 강화된다는 것을 지적하고 있다. 이러한 대체개념의 개선을 위해서는 학생의 사고수준에 알맞는 학습내용이 선정되고 조직되어 효과적인 학습지도가 이루어져야 한다고 연구자들은 주장하고 있다. 그런데 지구과학 개념에 대한 학생들의 대체개념에 관한 연구는 불과 몇 개의 개념에 대하여 극소수가 있을 뿐이다.

본 연구의 목적은 지구과학의 필수적 기본개념인 3개 개념 즉, 대기압, 조석, 계절변화에 대한 학생들의 대체개념을 판정하고 이들 대체개념에 대한 비율의 학년에 따른 변화경향을 분석하여 선택된 3개 개념에 대한 학생들의 대체개념 특성과 이해형태를 조사하고 이해수준 및 성취수준을 분석하여 지적 발달수준과의 관계를 밝히는데 있다.

현행 중,고등학교의 과학, 지구과학 교과서의 분석을 통해서 대기압, 조석, 계절변화 개념을 선정하였으며 기초조사의 주관식 질문지 조사를 통해서 본 연구에 필요한 질문지의 보기를 결정함으로서 객관식 설문조사를 실시하였다.

본 연구의 대상은 중학교 1학년에서 고등학교 2학년까지의 학생들이며 남녀 학교 각 1개교, 각 학년 2개반씩 총 528명이다.

본 연구의 결과, 대기압 개념에서는 압력, 밀도, 중력과 관련된 18개의 대체개념이 확인되었으며, 조석 개념에서는 해수면 높이와 지구, 달 사이의 거리, 조석의 원인, 달 모양과 기조력, 지구 달 태양의 위치와 기조력, 지구자전 주기와 조석주기 등과 관련된 13개의 대체계념들이 판정되었다. 또 계절변화 개념에서는 지구와 태양 사이의 거리 변화에 따른 태양복사 에너지의 도달량의 변화 및 대기층 통과거리의 변화 등과 관련된 19개의 대체개념들이 확인되었다.

학년이 높아짐에 따른 대체개념들의 변화경향을 분석한 결과 역학적, 원인적 사고와 관련된 대체개념들은 재강화되거나 더 복잡하게 변화하여 그 비율이 증가하고 둘째, 현상적이면서 역학적인 대체개념과 현상적이면서 원인적인 대체개념들은 학년이 높아져도 변화가 매우 적다. 세째, 현상적이면서 변화적인 대체개념과 기초적이면서 변화적인 대체개념들은 학년이 높아짐에 따라 개선되는 경향을 가지고 네째, 정의적, 경험적, 현상적, 암기적 대체개념들은 그 개념이 학습되는 해당 학년에서 감소하고 다른 학년에서 증가하는 경향을 가진다.

개념 이해형태를 답과 이유의 최다 선택율로부터 분류하고 학년에 따른 차이를 분석하였다. 그 결과 중력, 압력의 정의, 대기압과 고도, 달 지구 태양의 위치 및 달의 모양과 기조력, 달의 인력과 지구의 운동, 밤낮의 길이와 고도변화, 지구 태양 사이의 거리, 태양광선의 대기권 통과거리 등과 관련된 이해를 가지는데, 학년에 따른 이해차이를 분석한 결과 중학생은 정의적, 현상적, 경험적, 정성적 이해형태를 가지고, 고등학생은 원인 분석적, 정량적, 역학적 이해형태를 가진다.

본 연구에서 선택된 3개 개념에 대한 이해수준을 완전이해, 부분이해, 오해로 분류하고 학년이 높아짐에 따른 차이를 분석하였다. 이해수준에서 완전이해 수준은 대기압26%, 조석 20%, 계절변화 36% 정도이고, 나머지 대부분의 학생들은 부분이해 또는 오해수준인데, 이들 3개 개념중 계절변화 개념에 대한 이해가 학년이 높아짐에 따라 가장 크게 개선되고 대기압은 그 개선이 가장 적다.

또 본 연구에서 선택한 3개 개념에 대한 질문의 형태에 따라 개념형태를 분류하고 개념형태별 성취도를 분석한 결과 서술적 개념이 가장 높고 상관적 개념이 가장 낮다. 또 이들 개념의 내용에 따른 성취도는 정의적 내용이 가장 높다.

본 연구의 대상 학생들의 지적 발달수준에서 형식적 사고수준에 있는 학생은 중학교 1학년에 6%, 2학년에 19%, 3학년에 28%, 고등학교 1학년에 59%, 2학년에 60%인데 중학교 3학년을 경계로 급격하게 증가한다. 한편, 지적 발달수준의 점수와 개념 이해 점수 사이에는 통계적 상관관계가 매우 낮은 것이 확인되었다.

주요어 : 대체 개념, 이해형태, 이해 수준, 성취 수준, 개념 형태, 지적 발달수준.
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서울대학교 교육학 박사학위
1991년 8월

첨부
국동식 박사요약문.hwp

국동식, 충북대학교

과학문화교육연구소