중·고등학교 과학 교과서에 제시된 볼타전지에 대한 문제점 분석

신동혁(Sin, Dong-Hyeok),이상권(Lee, Sang-Gwon),최병순(Choe, Byeong-Sun) 대한화학회 2002 대한화학회지 Vol.46 No.4

이 연구의 목적은 중고등학교 교과서에 제시된 볼타전지에 대한 문제점을 분석하여 개선 방안을 제시하는데 있다. 이를 위하여 과학 교과서 중 관련 단원 내용을 분석하였으며 추출한 문제점을 실험을 통해 해결하였고 이를 바턍으로 교과서의 개선 방향을 제안하였다. 교과서 분석 결과, 화학전지의 작용 여부를 확인하는 방법, 아연판에서 수소 기체가 발생하는 이유에 대한 설명, 기전력에 대한 실험연구 결과, 전극용어 사용의 통일, 전류에 대한 설명 등 에 문제점이 있었다. 이러한 문제점을 해결하기 위한 방안을 제시하였다. 기전력에 대한 실험연구 결과, 기전력 측정 값에 대한 과학적인 설명은 각 전극에서의 산화환원 반응에 대한 기전력과 표준 환원 전위, 전기음성도, 일함수, 이온화 에너지 등과 같은 전극의성질을 함께 고려하여 설명해야 함을 알 수 있었다. 이는 볼타전지의 기전력이 여러 가지 요인에 영향을 받기 때문이다. 이와 같이 볼타전지의 기전력에 대한 정확한 설명은 용이 하지 않으므로 볼타전지는 화학전지의 도입 부분에서 역사적으로만 간단하게 기술하고 개념 설명은 다니엘 전지를 이용하여 기술하는 방향으로 교과서를 개선 할 것을 제한하였다. The purpose of this study was to improve the problems of the voltaic cell described in the science textbooks of secondary schools. For this purpose, the contents of science textbooks which are related to the voltaic cell were analyzed and the problems which were not explained clearly by theorems were tried to be explained by experiments, and lastly sug-gestions were made toward the improvements regarding the voltaic cell in the science textbooks. The findings are that there are problems on the ways of ensuring whether the voltaic cell operates properly as a chemical battery, on the explanation of why the hydrogen bubbles form at the zinc electrode, on the cell potential, on the unification of the electrode terminology used, and on the mention of the current. Solutions to the problems except the cell potential were suggested. According to the experiment, the theoretical potential was calculated by considering the potentials of redox reactions at the two electrodes of the cell and by taking into account the characteristics of the electrodes such as the work function, ionization energy, stan-dard reduction potential, and electronegativity.The cell potential of the voltaic cell is explained by several factors. In the improved version of the textbook's introduction section to the voltaic cell, it is necessary to describe the voltaic cell his-torically.For the conceptual section, it should be explained in terms of the Daniel cell.

고등학생의 나노기술에 대한 인식과 태도

홍훈기(Hong, Hun-Gi),홍지혜(Hong, Jee-Hye),김현정(Kim, Hyun-Jung) 대한화학회 2011 대한화학회지 Vol.55 No.1

이 연구의 목적은 고등학생들의 나노기술에 대한 인식과 태도를 알아보는 것이다. 고등학생들은 대체로 나노기술에 대한 인식이 높고, 태도도 긍정적이었다. 과학고등학교 학생들이 일반계 고등학교 학생들에 비해 나노기술에 대한 인식이 높고 좀 더 정확한 지식을 갖고 있었다. 고등학생들은 나노기술에 대한 정보를 TV와 인터넷을 통해 얻는 것으로 나타났으며, 교과서나 과학 수업을 통해서는 접하지 않았다고 인식하는 비율이 높았다. 나노기술과 같은 새로운 과학기술을 소개하는 방법으로 신문 및 방송 프로그램이 적당하다고 생각하고 있었으며, 나노기술과 같은 첨단과학 분야에 대한 궁금증이 생긴다면 인터넷과 과학교사를 통해 정보를 얻겠다는 비율이 높았다. 고등학생들은 대부분의 나노기술 응용분야에 대해 긍정적인 태도를 보였으며, 개인적인 정보를 담은 칩이나 인체에 직접 영향을 미치는 나노 미각 향상제 등에 대해 부정적인 태도를 보였다. 나노기술에 대한 정보를 얻을 수 있는 정보원으로 나노기술 연구자와 과학교사에 대한 신뢰도가 매우 높고 정부 및 공공기관과 인터넷에 대한 신뢰도가 낮은 것으로 나타났다. In this study, high school students' perceptions and attitudes toward nanotechnology are examined through questionnaires gathered from 1704 high school students (five general high schools and two science high schools). As a result, the study shows that high school students have generally high perceptions and positive attitudes toward nanotechnology. Science high school students show more positive attitudes and correct knowledge toward nanotechnology rather than general high school students do. High school students get information on nanotechnology via various sources such as TV and internet, whereas they have rarely perceived to get information on nanotechnology in textbooks and science class. They think that newspaper and TV programs are proper methods to introduce new science technology and get information on the advanced science and technology through the internet and science teachers. High school students show positive attitudes toward the application of nanotechnology, whereas they show negative attitudes toward personal information chips and nano-taste enhancer. And they trust nanotechnology researchers and science teachers, whereas they rarely trust about government, public organizations, and internet.

탐구적 과학 글쓰기(SWH)를 적용한 고등학교 과제연구의 효과

문샛별,최원호 대한화학회 2018 대한화학회지 Vol.62 No.5

The purpose of this study is to investigate the effects of research project activities using the science writing heuristic on science inquiry abilities and attitudes toward science in high school students. For this purpose, we conducted the research project activities using the science writing heuristic consisting of questioning, experimental design, observation, argument and evidence, reading, and reflection steps for 73 students of the second year of science core course in high school in Jeonnam. In order to analyze the effects of the program, we surveyed the scientific inquiry ability and attitude toward science, investigated the perception of the research project class applying science writing heuristic, and conducted interviews when there was difficulty in interpreting the results. And the results of this study are as follows. First, among the science inquiry abilities, the score of Reasoning, Hypothesis setting, Finding variables, Operational definition, Experimental design, Graphing and data interpretation, Generalization was significantly improved statistically (p<.05), but the score of Expectation was not statistically significant (p>.05). Second, among the attitudes toward science, the score of ‘Leisure interest in science’, ‘Enjoyment of science lessons’, ‘Career interest in science’ was significantly improved statistically (p<.05). And the score of ‘Attitude to scientific inquiry’ decreased but it’s not significant statistically. The high school research project applying science writing heuristic had a positive effect on scientific inquiry ability and scientific attitude but it could be burden to students because it is led by students in a form different from general science class for a long time. And so continuous study on research project that minimize these disadvantages and maximize their merits is needed. 본 연구의 목적은 탐구적 과학 글쓰기(Science Writing Heuristic)를 적용한 과제연구의 활동이 고등학생의 과학 탐구 능 력 및 과학에 대한 태도에 미치는 영향을 알아보는 것이다. 이를 위하여 전남 소재의 고등학교 과학중점과정 2학년 학생 73명을 대상으로 의문 만들기, 실험 설계, 관찰, 주장과 증거, 읽기, 반성의 단계로 구성된 탐구적 과학 글쓰기를 적용한 과제연구 프로 그램을 실시하였다. 프로그램의 효과 분석을 위해 과학 탐구 능력과 과학에 대한 태도를 검사하였고, 탐구적 과학 글쓰기를 적 용한 과제 연구 수업에 대한 인식을 조사하였으며, 결과 해석의 어려움이 있을 경우 면담을 실시하였다. 연구 결과는 다음과 같 다. 첫째, 과학 탐구 능력 중 추리, 가설 설정, 변인 찾기, 조작적 정의, 실험설계, 그래프화 및 데이터 해석, 일반화 능력은 통계 적으로 유의미하게 향상되었으나(p<.05), 예상 능력은 향상되었으나 통계적으로 유의미하지 않았다(p>.05). 둘째, 과학에 대한 태 도 중 과학에 대한 취미로서의 관심, 과학 수업의 즐거움, 과학 직업에 대한 관심은 통계적으로 유의미하게 향상되었으나(p<.05), 과학 탐구에 대한 태도는 통계적 유의하지 않았지만 점수가 감소했다. 탐구적 과학 글쓰기를 적용한 고등학교 과제 연구 수업은 과학 탐구 능력 및 과학 태도에 긍정적인 효과가 있었지만 오랜 기간 동안 일반 과학 수업과는 다른 형태로 학생이 주도하며 진 행되기 때문에 학생들에게 부담이 된다. 그래서 이러한 단점을 최소화하고 장점을 최대화한 과제 연구 수업 전략에 대한 지속적 인 연구가 필요하다.

스마트 기기를 활용한 과학 수업이 중학교 영재 학생의 인식 및 과학적 태도에 미치는 영향

Hyun-Kyung Kim 대한화학회 2022 대한화학회지 Vol.66 No.4

The purpose of this study is to investigate the effects of science classes using smart devices that combine augmented reality (AR) and virtual reality (VR) on the scientific attitude of middle school gifted students. In addition, it is intended to find out the perception of science classes using these smart devices. In addition to actual experiments, a science class program that allows students to experience science experiments virtually using AR and VR was applied to 15 middle school gifted students. Before and after the application of the program, the questionnaire is to investigate the interest in scientific classes, the attitude toward science exploration, and the professional interest in science, and the recognition of classes that combine AR and VR. In addition, through in-depth interviews, the perceptions of gifted students was accurately investigated. As a result of this study, the content of science classes and instructors showed high class satisfaction, but the smart devices and applications used during the science classes showed lower class satisfaction than others. As a result of comparing and analyzing the pre-post of gifted students, interest in science class, attitude toward science inquiry, and professional interest in science increased significantly among the sub-areas of the scientific attitude test. As a result of analyzing free responses and indepth interviews, gifted students responded with the advantage that classes using smart devices that combine AR and VR can be tested quickly and safely for a short time compared to actual experiments. On the other hand, they responded with low completeness of the application and dizziness when operating virtual reality. Based on this, implications for the development of applications and instructional programs using advanced technologies that can experience realistically limited scientific experiments such as experimental preparation, class time, and risk factors were obtained. 본 연구에서는 증강 현실(AR)과 가상 현실(VR)을 접목시킨 스마트 기기를 활용한 과학 수업이 중학교 영재 학생의 과학적 태도에 미치는 영향을 알아보는데 목적이 있다. 또한 이러한 스마트 기기를 활용한 과학 수업에 대한 인식을 알아보고자 한다. 실제 실험뿐 아니라 AR과 VR을 활용하여 과학 실험을 가상에서 체험할 수 있는 과학 수업 프로그램을 중학교 영재 학생 15 명을 대상으로 적용하였다. 프로그램 적용 전후 영재 학생들의 수업 만족도, 과학적 태도 검사의 하위 영역 중에서 과학 수업에대한 흥미, 과학 탐구에 대한 태도, 과학에 대한 직업적 관심 및 AR과 VR을 접목시킨 수업에 대한 인식을 조사하기 위하여 설문을 실시하였다. 또한 심층 면담을 통해 영재 학생들의 인식을 정밀하게 조사하였다. 연구 결과, 과학 수업 내용과 교수자에 대해서는 높은 수업 만족도를 보였지만 과학 수업 중 활용된 스마트 기기 및 애플리케이션에 대해서는 다른 것에 비해 낮은 수업만족도를 보였다. 영재 학생들의 사전 사후를 비교 분석한 결과, 과학적 태도 검사의 하위 영역 중 과학 수업에 대한 흥미와 과학 탐구에 대한 태도, 과학에 대한 직업적 관심이 유의미하게 증가하였다. 자유 응답 및 심층 면담을 분석한 결과, 영재 학생들은 실제 실험에 비해 AR과 VR을 접목시킨 스마트 기기를 활용한 수업이 짧은 시간동안 빠르고 안전하게 실험할 수 있다는 점을 장점으로 응답하였다. 반면, 애플리케이션의 낮은 완성도와 가상현실 작동 시 어지러움을 단점으로 응답하였다. 이를 바탕으로 실험 준비와 수업 시간, 위험 요소 등 현실적으로 제한이 많은 과학 실험을 체험할 수 있는 애플리케이션 및 첨단 기술을 활용한 수업 프로그램의 개발에 대한 시사점을 얻었다.

통합과학 교사의 교육과정-수업-평가 실행 및 변화 조사

박현주,김나형 대한화학회 2020 대한화학회지 Vol.64 No.6

This study investigated a total of 529 integrated science teachers’ implementation and changes to apply the curriculum- instruction-assessment. Data was collected through online survey on scientific competencies and skills, teachinglearning and assessment methods, changes of teacher’s preparation, topics/materials, teaching-learning, and assessment to apply the curriculum-instruction-assessment as teaching integrated science. The results of the study were as follows: first, in the integrated science class, teachers implemented more on scientific communication and scientific inquiry among scientific core competencies, and analysis and interpretation of data collection and communication among scientific skills. Teachers often taught in lectures and used multiple choice items and short essay for evaluation. Teacher groups with less than 10 years of teaching experience appeared to be less active in teaching scientific core competencies and skills than those with more than 10 years. Second, Teachers have increased more time and efforts to search and to organize various materials in addition to textbooks, and try to integrated concepts in various fields to prepare learning topics and textbooks. Third, even though teachers made little change in implementing the process-oriented assessment, they used instructional strategies to increase student engagement in the integrated science class, restructured the instruction to provide immediate feedback after conducting the assessment. It is necessary to build a system that ensures fairness and credibility of evaluation while respecting the autonomy and professionalism of teachers. 본 연구는 고등학교 통합과학 담당교사를 대상으로 교육과정-수업-평가 실행과 변화를 조사하였다. 17개 시도의 통합 과학 담당교사 529명을 대상으로 과학과 핵심역량, 기능, 교수학습 방법과 평가 방법에 대한 실행, 그리고 교사의 수업 준비, 주 제/교재, 교수학습, 평가에 대한 변화를 온라인설문을 통해 조사하였다. 연구 결과 첫째, 교사들은 통합과학 수업에서 과학과 핵 심역량 중 과학적 의사소통능력과 과학적 탐구능력, 과학과 기능 중 자료수집 분석 및 해석, 의사소통에 대한 실행이 높았다. 교 사들이 통합과학 수업에서 많이 활용하는 교수학습 방법은 강의이며, 평가 방법은 선택형, 서술형 및 논술형, 보고서로 조사되 었다. 교사의 경력에 따른 집단 간 차이를 살펴보면, 10년 미만의 교사 집단이 10년 이상의 교사 집단보다 2015 개정 과학과 교 육과정에 기반한 수업 실행에 소극적인 것으로 나타났다. 둘째, 통합과학 교사들은 수업 준비는 교과서 외에 여러 가지 자료를 탐색하고 재구성하고, 주제와 교재 준비를 위해 여러 분야의 통합적인 개념을 적용하려는 노력이 증가한 것으로 나타났다. 셋째, 통 합과학 교사들이 과정중심평가를 수업에 적용하는 것은 소극적이지만, 수업 구현을 위한 수업 재구성, 학생 참여도 증가를 위한 방안 모색 등 수업 전반에 대해 노력과 준비를 하고 있는 것으로 조사되었다. 교사의 자율성과 전문성을 존중하면서도 평가의 공 정성과 신뢰성을 확보하고 교사 공동체를 기반으로 책임을 분담할 수 있는 시스템 및 과정중심평가에 대한 교사의 관심 또는 운 영 단계별로 지원하는 시스템의 구축이 필요하겠다. 이를 통해 교사의 업무 과중 해소, 그리고 평가의 질 관리, 과정과 결과의 공 정성, 객관성 확보할 수 있을 것이다.

물질의 성질 및 물질의 변화 영역에서 중학생들의 학업성취 특성 분석 : 2009 개정 교육과정 시기 국가수준 학업성취도 평가 결과를 중심으로

백종호,최원호 대한화학회 2022 대한화학회지 Vol.66 No.6

Chemistry is the subject which includes properties, change, and composition of matter. Chemistry has the sys- tem which explains observable properties and change with microscopic level, it explains them using scientific theory and laws. In the national-level curriculum, the properties and changes of matter are continuously dealt with from elementary school to high school, and the curriculum are organized so that students could strengthen their understanding about matter. In other words, understanding of the properties and changes of matter is the base to explain everyday life with the view of chem- istry, and these two are classified as domains of chemistry in the 2015 revised science curriculum. In this study, we confirmed students’ understanding about properties of matter and change of matter, through the analysis about results of the National Assessment of Educational Achievement (NAEA). For that purpose, this study analyzed the 12 items about properties of mat- ter, and 19 items about change of matter, which were used in the NAEA from 2015 to 2019. According to the results of classi- fying and analyzing questions according to the core concept, the understanding about the two domains significantly changed between the proficient achievement-level students and basic achievement-level students. Depending on the achievement-level, there was a difference in explaining the phenomenon by using the perspective of particles, and by associating scientific con- cepts and models, or there was a difference in understanding the inquiry related to these two domains. Based on this analysis, this study discussed some implications to be improved on teaching-learning for ‘properties of matter’, and ‘change of matter’. 화학은 물질의 성질 , 변화 , 구조에 대해 다루는 교과로 , 관찰 가능한 성질과 변화를 미시적인 수준으로 설명하고 , 이를 이론과 법칙 등으로 설명하는 체계를 갖는다 . 국가수준 교육과정에서는 물질의 성질과 변화에 대해 초등학교부터 고등학교에 이르기까지 연속적으로 다루면서 , 학생들이 물질에 대한 이해를 심화시킬 수 있도록 내용을 구성하고 있다 . 즉, 물질의 성질과 변화에 대한 이해는 화학의 관점에서 우리 주변을 설명하기 위한 기반이 되며 , 이 둘은 2015 개정 과학과 교육과정에서 화학 교과의 영역으로 분류된다 . 본 연구에서는 국가수준 학업성취도 평가의 결과를 분석하여 중학생들의 물질의 성질과 물질의 변화 영역에 대한 이해를 확인하고자 하였다 . 이러한 목적에서 본 연구에서는 2015년부터 2019년까지 출제된 물질의 성질에 대한 12개 문항 , 물질의 변화에 대한 19개 문항을 분석하였다 . 핵심 개념에 따라 문항들을 분류하여 분석한 결과에 따르면 , 두 영역에 대한 이해는 보통학력과 기초학력에 해당하는 학생들에게서 큰 폭으로 변화하고 있었다 . 입자의 관점을 사용하고 과학 개념과 모형을 연관시켜 현상을 설명하거나 , 이 두 영역에서 다루는 탐구에 대해 이해하는 것이 성취수준에 따라 차이가 있었다 . 이러한 분석을 토대로 물질의 성질과 물질의 변화 영역에 대해 교수학습 과정에서 개선이 필요한사항들을 논의하였다.

끊는점과 녹는점에 대한 교과서 내용 분석 및 과학교사들의 인식조사

김성수(Kim, Seong-Su),백성희(Baek, Seong-Hui) 대한화학회 2002 대한화학회지 Vol.46 No.3

이 연구는 끊는점과 녹는점에 관련된 실험 장치를 교육과정의 변화와 교과서의 유형에 따라 분석하고, 중등 과학교사들을 대상으로 이에 관련된 실험값과 교과서에 제시된 값이 다른 경우에 대한 인식을 조사하였다. 그리고 분별 증류, 온도계 보정의 실험 장치와 실 험 결과에 대한 인식도 조사하였다. 연구 결과, 교유고가정과 교과서의 종류에따라 끓는점과 녹는점에 관련된 실험 장치의 유형은 다양하게 변화되어 왔으며, 교사들의 인식도 전공과 근무 학교에 따라 다양하게 나타났다. 또한, 많은 교사들이 분별 증류 실험에서 실험값이 교과서에 제시된 값과 다른 원인을 교과서 내용의 잘못이나 실험 자체의 문제로 인식하고 있었다. 그리고 중학교에서 온도계 보정의 필요성에 대한 교사들의 인식은 다양하게 나타났는데, 화학을 전공한 교사들이 비화학 전공교사들보다 온도계 보정 필요성에 대한 인식이 더욱 높았다. In this study, the experimental apparatus for boiling point and melting point in science textbooks of various curriculums were analyzed. Science teachers' views on the difference between the experimental value and the value written in textbooks were inquired, too. Their views on the experimental apparatus, nd results of freezing point,melting point, boiling point, fractional distillation, and thermometer calibration were also investigated. The results of this study showed that the types of experimental apparatus for boiling point and melting point were somewhat dif-ferent with science textbooks and curriculum. The teachers' views were also various according to their background. In the experiment of the fractional distillat ion, a large number of teachers recognized mismatch between the exper-imental value and the value written in textbooks as mistake of textbook contents or problem of experiment itself. The teachers of chemistry background take higher recognition of the requirement of thermometer calibration than those of non-chemistry background in middle school.

초등학교 6학년 학생들의 ‘산과 염기’, ‘여러 가지 기체’에 대한 학업 성취 특성 분석: 학업성취도 평가 결과를 중심으로

백종호 대한화학회 2025 대한화학회지 Vol.69 No.3

Chemistry focuses on the learning process to understand macroscopic phenomena with perspective of matter and to connect this to explanations with the microscopic perspective. The contents of chemistry which are studied in elementary school are presented to understand the properties and change of matter using the macroscopic perspective. And the understanding with microscopic perspective is presented to be achieved in middle and high school. Therefore, the contents of chemistry which are presented in elementary school are important, because it could be the foundation of elementary students’ understanding of the properties and change of matter. This study analyzed the characteristics of academic achievement of 6th grade students in the units ‘acid and base’ and ‘various gases’ in order to explore elementary school students' understanding of chemistry. For this purpose, this study analyzed the field trial results, which were conducted from representative sampling, for Customized Assessment of Educational Achievement. Specifically, the responses from the eight questions in the two units were categorized into response types and analyzed the correct responses rate and distribution of response types according to the percentage of achievement scores. According the results, it could be found that responses represented the characteristics in terms of students’ understanding about matter, such as acids, bases, and gases, and in terms of competencies related to performing experiments, such as controlling variables and constructing experimental apparatus. Based on the results, this study discussed some implications that should be considered in the teaching and learning of chemistry in elementary school. ‘화학’ 과목은 거시적인 현상을 물질의 관점에서 이해하고, 이를 미시적인 관점에서 설명하는 것으로 연계하도록 학습의 과정을 초점화한다. 초등학교에서 학습하는 화학 내용은 물질의 성질과 변화에 대해 거시적인 관점에서 이해하도록 제시되고 있으며, 중·고등학교에서의 학습을 통해 미시적인 관점의 이해로 이어지도록 제시된다. 따라서 초등학교에서 학습하는 화학 내용은 물질의 성질과 변화에 대한 이해의 토대가 된다는 측면에서 중요하다. 이 연구는 초등학생들이 화학에 대하여 갖는이해를 알아보고자, ‘산과 염기’, ‘여러 가지 기체’ 단원에 대한 초등학교 6학년 학생들의 성취 특성을 분석하였다. 이를 위해전국 단위에서 표집한 맞춤형 학업성취도 자율평가 예비검사 결과를 분석하였다. 구체적으로는 두 단원에서 출제된 8개 문항에 대한 응답 유형을 구분하고, 정답률과 성취도 점수에 따른 답지 반응 분포를 분석하였다. 연구 결과에 따르면, 산, 염기, 기체로 제시되는 물질들에 대한 이해에서 특징이 나타났고, 변인 통제, 실험 장치 구성 등의 실험 수행과 관련된 역량의 측면에서도 특징을 확인할 수 있었다. 분석 결과를 토대로 초등학교에서의 화학에 대한 교수학습에서 고려해야 하는 사항들을 논의하였다.

인식론 및 존재론적 관점에서 두 유형의 산·염기 모델에 대한 화학 교사들의 인지 수준 분석

류은주,백성혜 대한화학회 2020 대한화학회지 Vol.64 No.5

This study analyzed the level of chemistry teachers' cognition related to two types of acid-base models taught in secondary schools. For the purpose, a questionnaire was developed to identify teachers' cognitions based on previous studies that analyzed the ‘Ignorance’ of each model. The questionnaire consisted of two items, one related to acid and base reactions and one related to acid and base dissociation, which suggested inconsistencies between the two models. The subjects were 15 chemistry teachers, and as a result, teachers' cognitions were analyzed at four levels. The four levels are: if they don't know the two models, if they only understand one model, if they understand the two models, and perceived the ‘Ignorance’ of one model, and if they understand the two models and perceived the ‘Ignorance’ of the two models. The largest proportion of teachers understood the two models and perceived the ‘Ignorance’ of one model. However, the proportion of understanding the two models and perceiving the ‘Ignorance’ of the two models was very small. Through this, we argued that efforts to increase the level of chemistry teachers' cognition of the model and ‘Ignorance’ were necessary. 본 연구에서는 중등학교에서 가르치는 두 유형의 산-염기 모델에 대한 화학 교사들의 인지 수준을 분석하였다. 이를 위 하여 각 모델이 가지는 ‘이그노런스’를 분석한 선행 연구를 토대로, 교사들의 인지를 알아보는 설문을 개발하였다. 설문은 두 모 델에 대한 불일치 상황을 제시한 산과 염기 반응에 관련된 문항과 산과 염기 해리와 관련된 문항 등 2문항이었다. 연구 대상자는 15명의 화학 교사들이었으며, 설문 분석 결과, 4가지 수준으로 교사의 인지가 분석되었다. 4가지 수준은, 모델을 모르는 경우, 한 모델만 이해하는 경우, 두 모델을 이해하고, 한 모델의 ‘이그노런스’를 지각하는 경우, 두 모델을 이해하고 두 모델의 ‘이그노런 스’를 지각하는 경우였다. 가장 큰 비율의 교사들은 두 모델을 이해하고, 한 모델의 ‘이그노런스’를 인지하는 경우였다. 그러나 두 모델을 이해하고 두 모델의 ‘이그노런스’를 지각하는 경우의 비율은 매우 적었다. 이를 통해 모델과 ‘이그노런스’에 대한 화학 교사들의 인지 수준을 높이기 위한 노력이 필요함을 주장하였다.

모델링 실천을 통한 과학 영재학생들의 메타모델링 지식 구성요소별 인식수준 분석

김기향,백성혜 대한화학회 2023 대한화학회지 Vol.67 No.1

The purpose of this study is to obtain basic data for constructing a modeling practice program integrated with meta-modeling knowledge by analyzing the cognition level for each meta-modeling knowledge components through model- ing practice in the context of the chemistry discipline content. A chemistry teacher conducted inquiry-based modeling prac- tice including anomalous phenomena for 16 students in the second year of a science gifted school, and in order to analyze the cognition level for each of the three meta-modeling knowledge components such as model variability, model multiplicity, and modeling process, the inquiry notes recorded by the students and observation note recorded by the researcher were used for analysis. The recognition level was classified from 0 to 3 levels. As a result of the analysis, it was found that the cognition level of the modeling process was the highest and the cognition level of the multiplicity of the model was the lowest. The cause of the low recognitive level of model variability is closely related to students' perception of conceptual models as objec- tive facts. The cause of the low cognitive level of model multiplicity has to do with the belief that there can only be one cor- rect model for a given phenomenon. Students elaborated conceptual models using symbolic models such as chemical symbols, but lacked recognition of the importance of data interpretation affecting the entire modeling process. It is necessary to intro- duce preliminary activities that can explicitly guide the nature of the model, and guide the importance of data interpretation through specific examples. Training to consider and verify the acceptability of the proposed model from a different point of view than mine should be done through a modeling practice program. 본 연구는 화학교과 내용 맥락 하에서 모델링 실천을 통해 드러난 메타모델링 지식 구성요소별 인식수준을 진단함으로써 메타모델링 지식과 통합된 모델링 실천 프로그램 구성을 위한 기초자료를 얻고자 하였다 . A 과학 영재학교 2학년 재학생 16명을 대상으로 화학 교사가 변칙현상이 포함된 탐구기반 모델링을 진행하였으며 , 모델의 가변성 , 모델의 다중성 , 모델링 과정 등 메타모델링 지식 구성요소별 인식수준을 분석하기 위하여 학생이 기록한 탐구노트와 연구자가 기록한 관찰노트를 분석에 활용하였다 . 인식수준은 0단계부터 3단계까지 분류하였다 . 분석 결과 , 메타모델링 지식의 구성요소 중 모델링 과정에 대한 인식수준이 가장 높았으며 모델의 다중성 다음으로 모델의 가변성에 대한 인식수준이 가장 낮은 것으로 나타났다 . 모델 가변성에 대한 낮은 인식수준의 원인은 학생들이 개념모델을 객관적 사실로 인식하는 것과 관련이 깊고 , 모델 다중성에대한 낮은 인식수준의 원인은 주어진 현상에 대해 오직 하나의 올바른 모델이 존재한다는 신념과 관련이 있다 . 학생들은 개념모델을 화학기호와 같은 상징적 모델을 이용하여 정교화하였으나 모델링 전 과정에 영향을 주는 자료해석의 중요성에 대한 인식이 부족하였다 . 모델의 본성을 명시적으로 안내할 수 있는 사전활동의 도입하고 , 자료해석의 중요성을 구체적 예시를통해 안내할 필요가 있다 . 다른 관점에서 제안된 모델의 수용 가능성을 고려하고 검증하는 훈련이 모델링 실천 프로그램을통해 이루어져야 한다.