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2015 개정 과학과 교육과정에 기초한 예비 물리교사를 위한 현대물리 개념 진단지 개발 및 타당화 연구
김완선,김성원 한국과학교육학회 2020 한국과학교육학회지 Vol.40 No.3
This study aims to develop items to diagnose pre-service physics teachers’ understanding of the conceptual knowledge of modern physics, based on the achievement criteria presented in the 2015 revised national science curriculum, and to identify the validity and reliability of the newly developed items. Data were collected from 467 pre-service physics teachers in the Physical Education Department or Science Education Department (Physics Education Major) of 15 universities across the nation. In this study the content validity, substantive validity, the internal structure validity, generalization validity, and the external validity proposed by Messick (1995) were examined by various statistical tests. The results of the MNSQ analysis showed that there was no nonconformity in the 23 items. The internal structure validity was confirmed by the standardized residual variance analysis, which shows that the 22 items was unidimensional. The generalization validity was confirmed by differential item functioning (DIF) analysis about groups lectured or not modern physics/quantum mechanics. In addition, item analysis and test analysis based on classical test theory were performed. The mean item difficulty is 0.66, mean item discrimination is 0.47 and mean point biserial coefficient obtained was 0.41. These results for item parameters satisfied the criteria respectively. The reliability of the internal consistency of the KR-20 is 0.77 and the Ferguson’s delta obtained was . By Rasch model analysis, the item difficulty (item measures) was discussed. 본 연구는 2015 개정 과학과 교육과정에 제시된 성취기준에 기초 하여 현대물리 개념지식에 대한 예비 물리교사의 이해를 진단할 수있는 개념 진단지를 개발하고 타당도와 신뢰도를 확인하였다. Messick(1995)의 분류에 따른 5가지 타당도 중 검사내용에 기초한 타당도는 일련의 전문가 내용타당도 검사로 진행하여 확인한 후 24문 항의 설문용 현대물리 개념 진단지를 구성하였다. 국내 15개 사범대 학의 467명의 예비 물리교사에게 개발된 현대물리 개념 진단지를 적용하여 문항의 신뢰도와 Messick(1995)의 나머지 4가지 타당도를 확인하였다. 실제에 기초한 타당도는 Rasch 모형이 적용된 통계분석방 법으로 문항적합도(MNSQ)를 확인한 결과, 23문항이 적합한 수준으로 나타났다. 이중 오타가 발생한 문항을 제외한 22문항에 대하여 내적구조에 기초한 타당도 분석을 하여 개발된 현대물리 개념 진단지의 일차원성을 확인하였다. 일반화에 기초한 타당도 확인 결과에 따르면 개발된 개념 진단지가 집단특성에 대해 독립적이라고 판단된다. 양자역학 수강 여부에 따른 검사점수의 t-검증 결과, 유의미한 차이가 나타났으며, 이를 외적준거에 기초한 타당도 확인으로 활용하였다. Cronbach alpha 및 Rasch 모형 분석에서의 피험자 신뢰도와 문항신뢰도 값은 검사자료가 적합한 수준의 신뢰도를 갖는다는 보여주었다. 또한 고전검사이론에 의한 문항분석 결과, 양호한 문항난이도를 보여 주었으며 문항변별도는 두 문항이 준거값을 벗어났으나 다른 나머지 문항들은 양호한 값을 보여주었다. 양류상관계수는 한 문항을 제외한 나머지에 대해서 양호한 값을 나타내었다. KR-20과 Ferguson’s delta 값 역시 검사지가 양호하다는 것을 보여주었다. 마지막으로 문항반응 이론에 의한 문항난이도(추정치)를 Rasch 모형 분석으로 추정하였으 며, 이 값들은 피험자 집단 특성에 영향을 받지 않을 것으로 판단된다.
김완선,김은진,김성원 한국물리학회 2013 새물리 Vol.63 No.4
Fundamental physical constants are very important for the study of and the research in physics. However, their importances have not been considered in physics education for a long time. In this paper,to investigate gifted-students' perceptions of fundamental physical constants quantitatively, we improved the inventory and applied it to 263 gifted students in physics, who participated in the summer camp of the Korea Physics Olympiad (KPhO) 2011. The new inventory was developed for 10 constants, with six information dimensions for each constant. The six dimensions are as follows: significant digit,order of magnitude, unit, dimension, experiment or related history,and physical meaning. Among the fundamental physical constants, the speed of light and Avogadro's number were the most highly perceived constants while Rydburg's constant was the lowest. In the analysis of the correlations among the dimensions, significant digit was highly correlated with order of magnitude, and dimension was correlated with unit except for the elementary charge ($e$) and Aavogadro's constant ($N_A$). Experiment or related history was not correlated with any of the other dimensions. We conclude that gifted students merely consider a fundamental physical constant to be a tool or a constant to solve physics problems. 물리학에서 기본 물리 상수는 매우 중요한 역할을 하고 있으나,교육현장에서는 오랜 시간 동안 그 중요성이 간과되고 있는 실정이다. 본연구에서는 물리 영재 학생들의 기본 물리 상수에 대한 인식 수준에대하여 보다 정량적인 분석을 수행하여 인식 수준의 특성을 이해하고자하였다. 연구대상은 2011년 한국 물리 올림피아드 여름학교 일반물리온라인 수업을 이수한 물리 영재학생들로서, 서울지역의 263명의학생들이 참여하였다. 기본 물리 상수는 선행연구에서 채택된 `진공 중광속'을 비롯한 10개의 물리 상수이며, 이들 각각에 대해 6개의 구성요소(수치, 크기, 단위, 차원, 탄생배경 및 측정실험, 그리고 물리적 의미)를정의하여 검사 도구를 개발하였다. SPSS 분석을 통하여 학생들은 기본물리 상수 중에서 `진공 중 광속'과 `아보가드로의 수'에 대한 인식수준이 가장 높고, `리드베리 상수'에 대한 인식 수준이 가장 낮은것으로 나타났다. 또한 상관관계 분석 결과에 의하면 물리 상수의 수치와크기와는 대체적으로 강한 상관을 보였으며, 단위와 차원 간의 상관은기본 전하량 ($e$)과 아보가드로의 수 ($N_A$)를 제외하고는 대체적으로보통 정도의 상관을 보였다. `탄생배경 및 측정실험'과 물리 상수의나머지 구성요소들 간의 상관관계 분석 결과에 의하면, 학생들의 기본물리 상수에 대한 인식에 배경지식의 유무가 크게 상관이 있지 않는다는것을 유추할 수 있다. 이는 대다수의 학생들은 기본 물리 상수를 단지문제풀이나 계산과정에서 필요한 도구로만 인식하고 있기 때문이라고간주된다.
Study for the Leadership Qualities of International WYP 2005 Young Physics Talent
김성원,김완선 한국물리학회 2010 새물리 Vol.60 No.9
This paper reports the leadership qualities of the International WYP2005 Young Physics Talent. The scores on leadership qualities from the survey were obtained for 70 students from 19 countries. The survey consisted of 10 dimensions of the leadership qualities. The data were compared between males’ and females’ scores by using the t-test. Also, the differences among students from several continents were studied by using ANOVA and a post-hoc analysis. For gender differences,females had significantly higher scores in ‘integrity’ and ‘concern for others’ than males. African students had significantly higher scores in five dimensions (vision, enthusiasm, concern for others,self-confidence, and vitality), and Asian students had lower scores in ‘stability’ than European students. However, no differences between Asian and European students were observed for the rest of the dimensions.