입자 거동에 대한 미시적 관점과 과정적 관점에서의 교과서 설명 분석 -샤를 법칙을 중심으로- = An Analysis of Textbook Explanations of Particle Behavior from Sub-Microscopic and Process Perspectives: Focusing on Charles’s Law

국문 초록 (Abstract)

본 연구의 목적은 과학 개념을 미시적 및 과정적 관점에서 이해할수 있는지 교과서를 분석하여 교육적 시사점을 탐색하고자 하였다.
중학교부터 대학교까지 다루는 샤를 법칙을 중심으로 교과서에서 입자 거동의 변화 과정을 압력 변화와 연계하여 충돌횟수와 충돌세기등의 미시적 수준의 입자 운동으로 설명하고 있는지, 입자들이 어떻게 비평형 상태를 거쳐 다시 평형상태에 도달하는지 전체적인 변화과정을 과정적 관점에서 자세히 설명하고 있는지 분석하였다. 연구 결과, 초기상태에서 비평형상태로의 변화 과정은 학년에 따라 점진적으로 입자 수준에서 설명되지만, 비평형상태에서 평형상태로의 변화는입자 수준에서 충분히 다루지 않음을 확인하였다. 이는 온도 변화에따른 전체 입자 거동의 변화 과정을 구체적으로 설명하여 학생들이입자 수준에서 현상을 해석하고 이해할 수 있는 기회를 제공할 필요가 있음을 시사한다. 본 연구는 화학 교육에서 입자 거동에 대한 체계적인 설명의 중요성을 강조하며, 교육과정 연계성을 강화하여 학생들의 개념 이해를 돕는 방향을 제시한 점에서 의의가 있다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

This study aimed to explore educational implications for the teaching of chemistry by analyzing textbooks to determine whether science concepts are understood from sub-microscopic and process perspectives.
Focusing on Charles’s Law, which is covered from middle school through university, the study investigated whether textbooks explain changes in particle behavior in connection with pressure changes by detailing particle movements at the sub-microscopic level, such as collision frequency and intensity. Additionally, whether the textbooks provide a comprehensive process perspective explanation of how particles transition from non-equilibrium to equilibrium states was analyzed. The results revealed that while the transition from initial to non-equilibrium states is progressively explained at the particle level across different educational levels, the transition from non-equilibrium to equilibrium states is not sufficiently addressed at the particle level. This suggests the need for more detailed explanations of the overall changes in particle behavior due to temperature variations to provide students with opportunities to interpret and understand phenomena at the sub-microscopic level. This study highlights the importance of systematic explanations of particle behavior in chemistry education and offers insights into enhancing curriculum integration to support students’ conceptual understanding.