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      • 초·중·고 학생들의 과학 지식 성취 수준 추이 분석을 위한 종단적 연구

        권재술,최병순,권치순,양일호,이경호,김지나 한국교원대학교 과학교육연구소 1999 청람과학교육연구논총 Vol.9 No.1

        학생의 과학 지식 성취도에 대한 장기간의 경향성은 과학 교육 정책의 효율성을 점검하는데 매우 중요한 요인이다. 그러나 지금까지 우리 나라 학생들의 학업 성취도의 경향성을 이해해보려는 진지한 노력이 현실적으로 거의 없었다. 최근까지 한국교원대학교 과학교육연구소에서는 전국에 있는 초·중·고 학생들을 대상으로 학생들의 과학 지식 성취도를 알아보기 위한 연구를 진행시켜왔다. 연구의 첫 단계에서는 평가 문항을 개발하였다. 두 번째 단계에서는 개발된 문항을 전국적으로 투입하고 그 결과를 수집하여 2년간의 변화를 분석하는 것으로써, 이 논문은 두 번째 단계에 관한 내용을 담고있다. 이 연구에서는 권재술 등(1998)이 개발한 국가 수준의 과학 지식 평가 도구를 일부 수정하여 사용하였다. 1997년에는 전국적으로 8,766명의 학생을, 1999년에는 4,398명의 학생을 조사 대상으로 하였다. 조사 대상은 지역별, 성별 등을 고려하여 우리 나라 전체 학생의 모집단을 대표할 수 있는 표본으로 선정되었다. 연구 결과, 2년 동안 초·중·고 학생들의 과학 지식 성취 수준의 서로 다른 변화를 확인할 수 있었다. 초등학생의 경우는 성취도가 감소하였으나, 고등학생의 경우는 증가하였고 중학생의 경우는 두 시기에 의미 있는 차이가 없었다. 과학 지식 영역의 하위 영역별 분석 결과를 보면, 초등학생의 경우 개념 체계에 대한 지식 수준을 유의미하게 향상되었으나, 사실과 원리에 관한 지식 수준은 낮아졌다. 반면 고등학생의 경우는 지식 수준이 향상되었으며 특히, 사실 영역에서 크게 향상 되었다. 연구에서는 이 자료를 성별, 지역별, 행동 목표 수준 그리고 검사 문항의 상황 등으로도 나누어서 분석하였다. 한국교원대학교 과학교육연구소에서 개발한 과학 성취 수준 점검 시스템은 국가 수준에서 학생들의 과학성취도를 점검하는데 효과적인 도구가 될 것이다. The long term trend of studensts' science achievement is a very important factor to check the effectiveness of science educational policy. However, up to date no such effort to understand the trend of Korean students' science achievement has been put into action. Recently, the Science Education Center in Korea National University of Education has been attempted to collect nation wide data for students' science achievement. The first part of the effort was to develop item pools. This study was the second part to collect nation wide data and to check any change during the two year time interval. In this study, the item pools developed by Kwon et. al.(1998) were used with some modification. The data were collected two times; February 1997 and March 1999. The subjects collected nationally were 8,766 students in 1997 and were 4,398 in 1999. The subjects were collected randomly but stratified by region and sex. As the results, the trends of achievement change during the two years were different from elementary to high school. The achievement scores were decreased in elementary schools and increased in high school. In case of middle schools, the change was not significant. However, even in elementary schools the knowledge on theory was increased significantly while knowledge on facts and principles were decreased. In contrast, the knowledge on fact showed the most increase in high schools. In this study, the data were analysed in light of region, sex, behavioral objective levels(ability) and context of test items. The science achievement monitoring system developed by the Science Education Center in Korea National University of Education can be an effective tool for monitoring students' achievement on the national level.

      • KCI등재

        관성개념에 대하여 자기의 생각과 불일치하는 상황의 유형에 따른 학생의 반응

        권재술,이경호 한국과학교육학회 1999 한국과학교육학회지 Vol.19 No.4

        이 연구의 목적은 자신의 생각과 불일치 하는 관성현상에 대한 학생들의 반응을 알아보는 것이었다. 불일치 상황은 과학개념 변화 모형(권재술, 1989)을 참고하여 두 가지로 정하였다. 면담을 통하여 세가지 관성관련 문항에 대한 학생의 사전 개념과 불일치 상황에 대면한 후의 반응을 조사하였다. 연구결과, 불일치 상황 1에서 많은 학생들은 새로운 상황을 설명하지 못하였으며, 일부학생들은 자신의 선개념을 버리고 새로운 개념으로 그 상황을 설명하였다. 그러나 이들 학생들의 새로운 개념은 대부분 비과학적인 개념이었다. 불일치 상황 2에서 대표적인 학생 반응은 자신의 선 개념을 부분적으로 수정하면서도 본질적으로는 변화하지 않는 동화전략이었다. 한편, 학생들의 개념은 물항에 따라 다양하였으며, 불일치 상황에 대면한 후에 이전보다 더욱 다양한 개념 유형을 보여주었다. The purpose of this study was to find out the responses of students confronted with discrepant situation about inertia concept. We had developed two discrepant situation patterns according to conceptual change model(Kwon, 1989). And we examined the students' responses to the discrepant situations of the 3 inertia problems by interview method. In the result of this study, many students in discrepant situation 1 failed to explain the situation Some students gave up their preconception and showed new conception that was different from preconception. But most of their new conceptions were not scientific conception. In discrepant situation 2, the major characteristics of students responses were the assimilation strategies. Many students modified their preconception in some part but didn't change it. After discrepant situation, students' conceptions were changed more diverse conceptions than preconceptions.

      • 발견수업모형과 가설검증수업모형에 대한 이론적 분석과 현장 적용 연구

        권재술,김한호 한국교원대학교 과학교육연구소 1995 청람과학교육연구논총 Vol.5 No.1

        The researcher tried to find out the similarities as well as the differences between Discovery Teaching Model(DTM) and Hypothesis-Testing Model(HTM) in light of their philosophy, aims and assumptions, supporting psychology, the procedures used in the classroom teaching, social system, and support system. With this theoretical analyses and comparisons of the teaching models, the researcher investigated the effectiveness of the models by the classroom applications. For the classroom applications, four classes were sampled from two elementary schools. The design of research was nonequivalent control group pretest-posttest design. The intervention for the experimental groups were 12 weeks. The results of the classroom application were analysed in light of students concepts, science inquiry skills, attitudes towards science. As the result of theoretical analyses, the models were basically similar in emphasizing pupils' meaningful learning: however, they were different in their aims, procedure of classroom teaching, social system, and support system. The results of the classroom application showed that DTM was effective in the development of science concepts, the scientific methods, and attitudes towards science. HTM was effective for improving in science process skills.

      • 동시성의 상대성을 이용한 길이수축과 시간 팽창 관계식의 유도

        권재술,김영삼 한국교원대학교 과학교육연구소 1998 청람과학교육연구논총 Vol.8 No.1

        특수상대론의 기본 개념은 시간팽창, 길이수축, 동시성의 상대성이라 할 수 있다. 이 기본개념들은 특수상대론의 두 원리로부터 나온다. 따라서 두 원리를 적용하는 각 단계를 분명히 밝히는 것이 개념을 이해하는데 도움이 된다. 또한 세 개념을 유도하기 위한 상황을 적절히 선택함으로써 하나의 상황속에서 세 개념을 모두 설명할 수 있다. 본 연구는 기차의 방전 현상 하나만을 사용하여 특수상대론의 두 원리가 적용되는 단계를 명시하면서, 동시성의 상대성, 길이수축, 시간팽창에 관한 식을 유도하였다. The relativity of simultaneity, length contraction, and time dilation are basic concepts in special relativity. These concepts have resulted from the two principles of special relativity. Therefore, cleary expressing the steps to which these two principles are applied would be a help in understanding these three concepts. Also, if we make a good choice, we can derive those concepts from only one illustration. This study derived the formulae for these concepts by using only lightning bolts hitting a train.

      • 물체의 Free Body Diagram(FBD) 에 대한 정량적인 고찰

        권재술,김영삼 한국교원대학교 과학교육연구소 1995 청람과학교육연구논총 Vol.5 No.1

        현행 국내와 국외의 물리 교재들은 대부분 물체의 FBD에 대하여 일치된 표시 방법을 갖고 있지 않다. 그것은 물체의 평형을 생각할 때, 평형에 관한 제1조건만 적용하거나 제2조건을 고려할지라고 정성적으로만 다루었기 때문이라고 생각한다. 현행 물리 교재들이 채택하고 있는 표시방법들은 물체의 크기를 무시할 수 있거나, 회전을 고려하지 않을 경우는 문제가 없으나 회전을 고려해야 하는 경우는 설명에 어려움이 있다. 무엇보다 교과서에서 FBD를 정확히 표시하는 것은 매우 중요한 일이라고 생각하며, 본 연구에서는 대부분의 물리 교재들이 현재 사용하고 있는 FBD와 관련된 문제점들을 찾아보고, 물체의 평형에 관한 제1, 2조건을 적용한 정량적인 분석을 통하여 올바른 FBD 표현 방안을 제안하고자 한다. The Free-Body Diagram (FBD) is widely used in introductory physics textbooks. It plays a key role in finding the net force and the net torque acting on a body. However, the representantions of the FBD vary from textbook to textbook in Korea, as well as in foreign countries. In the case of translational motion only, the methods of presenting FBD were not significantly different. However, in the case of rotational motion due to the torque produced by the external forces, the methods of drawing the FBD were significantly differenct. In this study, the researchers examined the FBDs presented in the textbooks in Korea and in foreign countries and extracted problems appearing in the textbooks. Finally, the researchers tried to suggest a correct method for drawing FBD, which would be applicable to the translational motion, as well as the rotational motion, of a body.

      • KCI등재

        통합 과학 과정의 접근 방법에 관한 비교 연구 : 개념 중심 방법과 과정 중심 접근 방법을 중심으로

        권재술,박범익 한국과학교육학회 1978 한국과학교육학회지 Vol.1 No.1

        In this study, concept centered approach and process centered approach in developing integrated science curriculum were compared and compromised between two approaches. It seems that two approaches are in antagonistic relations. The superficial conflictions getween two approaches are not because they are antagonistic in their nature, but because their interesting points are different. The concept centered approahc is interest in fundamental scientific concepts and the process centered approach is interested in scientific enquiry. If science is the composition of enquiry processes and concepts produced by enquiry processes, scientific enquiry process and scientific concept must not be inconcistant. Although concepts are not unchangeable, new concepts and advanced concepts are based on the old concepts. Enquiry activity which is not based on concepts also cannot be significant enquiry. Although fundamental concepts in science is very important, in order to apply concepts, to various phenomena, and to understand concepts more deeply the student should understand concept through the process by which the concepts are derived. As we have discussed above, only the concept centered approach or the process centered approach itself is not complete. Comparing these two uncomplete approaches to integrated science curriculum, we can find out that two approaches are in complementary relations. Because integrated science is based on the idea that natural phenomena should not be understood in fragments, but should be understood as mutually related system the integrated science curriculum includes both the fundamental scientific concepts and scientific enquiry processes.

      • 나이에 따른 학생들의 힘에 관한 개념 변화 특성

        권재술,김연수 한국교원대학교 과학교육연구소 2000 청람과학교육연구논총 Vol.10 No.1

        여러 연구를 통해서 고등학생들이 역학분야에서 갖고 있는 비과학적 개념을 과학적 개념으로 변화시키는데 어려움이 있다는 것이 밝혀졌다. 어떤 연구자들은 이러한 개념변화의 어려움을 해결하기 위해 좀 더 어린 나이에 역학을 배워야 한다고 제안하였다. 이들은 학생들이 나이가 더 들수록 자신의 개념을 잘 변화시키지 않는다고 주장하였다. 이 연구에서는 학생의 나이에 따라서 역학단원의 힘 개념이 변화하는데 어떠한 차이점이 있는가를 분석하여 나이에 따른 개념 변화의 차이점과 그 특징을 알아보았다. 서울 지역의 중학교 1학년 한 학급 35명을 13세 집단으로 하고, 이 중학교에 인접한 일반계 고등학교 2학년 한 학급 50명을 17세 집단으로 하여 개인 면담을 4단계로 나누어 실시하였다. 사전개념 검사 단계에서 학생의 힘에 관한 개념을 조사하고 물체가 운동하는 방향으로 힘이 작용한다는 “기동력(Impetus)" 개념을 가지고 있는 학생을 선발하였다. 바로 이어진 처치단계에서는 이 학생들에게 자신의 생각과 불일치하는 학생중심의 논박자료를 읽게 하였다. 논박자료에 대한 학생의 반응 특성과 즉시 사후검사, 시간지연 사후검사를 통해서 나이가 다른 두 집단간의 개념 변화 특성을 분석하였다. 분석 결과 첫째, 나이와 상관없이 대부분의 학생들은 기동력 개념을 갖고 있었다. 특히 13세 학생들 중에는 과학적 의미의 힘 개념을 일상생활의 경험과 관련된 비과학적 용어로 이해하고 있는 학생들이 있었고, 17세 학생은 과학적인 용어로 이해하고 있었다. 둘째, 나이가 더 많은 학생이 개념 변화가 더 어렵다는 “유연성 상실”이란 개념을 지지할 수 있는 결과를 확인할 수 없었다. 셋째, 논박자료에 대해서 13세 학생은 무조건 수용, 무조건 거부, 비판적 수용, 비판적 거부 등 네 가지 반응 분포를 고르게 나타내었지만, 17세 학생은 비판적 거부와 비판적 수용 반응이 지배적이었다. 특히 논박자료에 대해 비판적 수용 반응을 보인 학생은 시간이 지난 후에도 과학적 개념을 유지하는 비율이 높았지만, 무조건 수용 반응을 보인 학생은 모두 비과학적인 개념으로 다시 돌아갔다. 이 연구결과는 나이가 더 많은 학생에게서 유연성 상실이 일어난다는 가설을 지지하지 않는다. 따라서 나이와 유연성 상실과의 관계는, 나이에 따라 변하는 다른 변인들을 고려한 보다 심층적인 연구가 필요하다. Many investigators have reported difficulties in changing the high school students' misconceptions on mechanics. By one possible solution to this problem, some researchers suggested that the students should be taught mechanics at a younger age to make conceptual changes possible. because as they get older they become less willing to change their ideas. The purpose of this study was to compare the patterns of students' conceptual changes on force by age, to find out whether older students were less ready to change their conceptions than younger students. Individual interviews were carried out with 35 students (average ages 13)in middle school calss and 50 students(average ages 17)in high school class near by the middle school. Those students who held the misconcetpion that "motion-implies-force(Impetus conception)" were asked to read a student-centered refutational text(anomalous data). In the immediate and delayed posttest, the types of responses of the students were analyzed to find out the patterns of student's conceptual changes on force by age. In result, first, most of students had impetus conception. Some of the students aged 13 understood the force as terminologies related with everyday experiences, while the students aged 17 understood the force as scientific terminologies. Second, there was no evidence to suggest that conceptual change is more difficult for the students aged 17 than aged 13. Third, the students aged 13 showed diverse responses (plain acceptance, critical acceptance, plain rejection, critical rejection) to the refutational text, while the students aged 17 showed restricted responses (critical acceptance, critical rejection). A month later those students who showed the plain acceptance retrogressed unscientific conceptions, while those students who showed critical acceptance maintained scientific conceptions. We did not find out any evidence to suggest the conceptual change is more difficult for older students. These results need deeper investigation on the nature of the loss of plasticity in comparison with other important variables.

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