Survey of Prospective Elementary Teachers` Attitude and Efficacy on Environmental Education

장낙한 ( NaK Han Jang ) 한국과학교육학회 2006 한국과학교육학회 학술발표 및 세미나집 Vol.2006 No.-

산,염기 적정에서 용액의 부피 변화에 대한 대학생들의 오개념 연구

장낙한 ( Nak Han Jang ) 경북대학교 과학교육연구소 2009 科學敎育硏究誌 Vol.33 No.2

부피 측정법을 이용하여 산·염기 적정 실험에서 중화점을 측정할 때, 나는 용액의 부피 변화에 대한 한국 대학생들의 개념을 조사하였다. 이 연구에 의하면, 대부분의 대학생들은 산·염기 적정 동안 중화반응에 의해 물이 생성되기 때문에 부피가 증가한다는 오개념을 갖고 있었다. 그러나 이것은 용액에 있는 염에 의한 효과를 무시한 것이기 때문에, 부피 변화를 설명하는데 충분하지 않다. HCl/NaOH 중화반응 동안 용액의 부피 증가를 설명하기 위해, 나는 생성된 NaCl의 부분 몰부피를 계산하였다. 실험 결과와 계산된 부분 몰부피를 비교할 때, 나는 부피 증가의 주요 효과는 HCl/NaOH 중화반응 동안 생성된 NaCl의 부분 몰부피 때문이라는 것을 밝혔다. 여기서 산·염기 중화 적정 동안 용액의 부피 변화에 대한 오개념을 줄이기 위해, 나는 부분 몰부피의 개념을 대학생들에게 도입하도록 제안한다. I investigated Korean college students` conception about the volume change of solution when they detected the equivalence point during acid/base titration experiment using method of volume measurement. According to this study, most college students had a misconception that the volume increment was due to the formation of water by neutralization during acid/base titration. However, this is not enough to explain the volume change, neglecting contribution of a salt in solution. I calculated the partial molar volume of NaCl formed to explain the volume increment of solution during HCl/NaOH neutralization. Comparing the result of experiment with the calculation of partial molar volume, I elucidated that the main effect of volume increment was due to the partial molar volume of NaCl formed during HCl/NaOH neutralization. Here I propose to introduce college students to the concept of partial molar volume of the salt formed to reduce misconception about the volume change of solution during acid/base neutralization.

학습자의 성 차이에 따른 화학 법칙들에 대한 문제 해결력 비교

장낙한,김계숙,류해일,Jang, Nak-Han,Kim, Gye-Sook,Ryu, Hai-Il 대한화학회 2005 대한화학회지 Vol.49 No.4

수준별 화학실험 프로그램의 개발 및 적용이 중학생들의 과학 탐구능력과 태도에 미치는 효과

장낙한,유태흥,류해일,Jang, Nak-Han,Yu, Tae-Hung,Ryu, Hai-Il 대한화학회 2005 대한화학회지 Vol.49 No.5

고등학교 화학 교과서에 기술된 볼타 전지의 오개념을 줄이기 위한 실험 장치 개발

장낙한,이경옥,이진승,서정쌍,Nak Han Jang,Kyung Ok Lee,Jin Seung Lee,Jung Sang Suh 대한화학회 2003 대한화학회지 Vol.47 No.1

볼타 전지에 대한 학생들의 오개념과 고등학교 화학 2 교과서에서 기술된 내용을 연구, 분석하였다. 볼타 전지에 대해 많은 학생들이 오개념을 가지고 있으며 몇몇 화학교과서의 경우 내용이 잘못 기술되어 있다는 것을 본 연구에서 밝혔다. 대부분의 교과서에는 볼타 전지의 초기 측정 전압이 왜 1.1V와 유사하며 시간이 지남에 따라 감소하는지에 대한 명확한 설명이 없다. 표준상태에서 볼타 전지의 기전력은 0.76V 이지만 어떤 교과서에는 다니엘 전지처럼 1.1V로 기술되어 있다. 대부분의 학생들은 볼타 전지를 배우거나 실험을 한 후에도 여전히 오개념을 가지고 있으며 이것은 적어도 다음 두 가지 요인에서 기인된다고 여겨진다. 첫째, 볼타 전지의 초기 측정 전위값이 다니엘 전지의 전위와 매우 유사하기 때문에 학생들이 혼동하여 오개념을 가진다. 둘째, 대부분 교과서의 볼타 전지 실험은 표준 상태가 아닌 조건에서 수행되도록 기술되어 있으므로 학생들이 실험을 하더라도 표준 상태 기전력값을 얻을 수 없기 때문에 여전히 오개념을 가지게 된다. 따라서 우리는 학생들의 오개념을 줄일 수 있는 개선된 볼타 전지의 실험 모형을 제안하였다. Misconceptions of students for a Voltaic cell were studied and their contents described in the high school chemistry II textbooks were analyzed. This study shows that students have many misconceptions and a few of chemistry textbooks contain some false description in a Voltaic cell. In the most textbooks, the reasons why the measured cell voltage of a Voltaic cell is near 1.1 V at the initial stage and then it decreases with time are not explained clearly. The emf of a Voltaic cell at a standard state is 0.76 V but in some textbooks it is described as 1.1 V of a Daniel cell. Even after learning the Voltaic cell or performing the experiment of textbooks, most students still have some misconceptions. These may be due to at least two following facts: the first is that the measured cell voltage of a Voltaic cell at the initial stage is very similar to that of a Daniel cell. The second is that the most experiment of a Voltaic cell is not performed under the condition of a standard state. Therefore, we have suggested a model of the modified experimental setup of a Voltaic cell that could reduce misconceptions of students.

우리나라 대학부설 과학영재교육원의 영재학생 선발과정에 대한 비교 분석

장낙한,유진우,류해일,Jang, Nak-Han,Ryoo, Jin-Wo,Ryu, Hai-Il 한국영재학회 2006 영재교육연구 Vol.16 No.2

본 연구는 우리나라 대학부설 과학영재교육원의 영재 학생 선발과정에 대해 조사하고 외국 과학영재교육기관의 영재 학생 선발과정들과도 비교 분석하였다. 우리나라 대학부설 과학영재교육원의 분포는 학생 수의 비율에 비해 지역적으로 불균형을 이루고 있었으며 다양한 학생들이 영재교육을 받을 수 있도록 학생 비율에 따른 균형적인 분포가 필요하다. 또한 초등학생 선발 비율이 중학생 선발 비율에 비해 현저히 작아 역피라미드형을 나타내고 있으므로 이를 피라미드형으로 개선할 필요성이 있음을 알았다. 우리나라 대학부설 과학영재교육원의 영재 선발 절차는 먼저 성적 기준으로 영재 학생들을 형식적으로 추천받고 창의적 검사, 자체 제작 평가지, 심층 면접 등과 같은 지적인 검사를 토해 선발한 후 캠프를 통하여 영재 교육을 실시하고 있다. 이에 비해 외국의 영재 판별 절차는 일정 기간의 캠프를 통하여 지적 판단뿐 아니라 과제 집착력과 같은 비지적인 도구로 영재를 판단하는 것을 볼수 있다. 따라서 우리나라 대학부설 과학영재교육원에서도 교사의 추천서에 의한 지원 자격이 필요하며 영재 선발 대상자들의 학습 습관과 태도 등 비지적인 요인을 실제적으로 검사하는 판별 방법이 필요하다고 생각된다. In this study, selecting process for scientifically gifted students was investigated and analyzed to science education institute for the gifted in university and was compared with foreign education institute for the gifted. The number of science education institute for the gifted was unequality located to the regions, comparing with the ratio of students. Therefore it is necessary for balancing location of science education institute for the gifted according to the ratio of students to let various students have the gifted education. Comparing with the ratio of gifted students between elementary school students and middle school students, the shape of ratios seems to be a inversed-pyramid. It is necessary to select students with the shape of the pyramid, supporting them to be educated, systematically and officially. The gifted students were selected through the procedures of creative test, intelligent test and individual interview in science education institute

그래핀-산화구리(I) 나노구조체의 합성 및 구조분석과 촉매 응용 연구

장낙한,박준범,Jang, Nak Han,Park, Joon B. 대한화학회 2016 대한화학회지 Vol.60 No.1

STEAM 관점에서 2009 개정 화학 I 교과서 분석

복주리,장낙한,Bok, Juri,Jang, Nak Han 경북대학교 과학교육연구소 2012 科學敎育硏究誌 Vol.36 No.2

이번 연구를 통해 고등학교 1,2학년 학생들이 학습하는 2009 개정 교육과정 화학 I 검정 교과서 4종을 선정하여 과학적 지식 외에 어떠한 STEAM 요소를 포함하고 있는지 분석하였다. 각 단원별, 출판사 별, 교과서의 영역별로 포함된 STEAM 요소의 종류와 수는 어떻게 다르게 나타나는가에 관한 연구 문제를 선정하고 결과를 분석해 보았다. 현 교과서의 내용과 잘 맞지 않는 STEAM 요소의 새로운 하위요소들을 정하고, 새로운 분류 틀을 만들어 그 분류틀을 기준으로 분류 하였다. 먼저 예술 분야의 경우 방법적인 면에서의 예술 분야를 '표현예술'로 만화, 토의, 역할놀이의 하위요소를 가지며 내용적인 면에서의 예술 분야를 '문화예술'로 사회문화, 과학자 이야기, 인류의 역사, 직업탐구, 미술의 하위 요소를 갖는다. 기술과 공학요소는 서로 분류하기 어려우므로 '기술공학' 이라는 하나의 분야로 통일하고, '과학적 내용을 활용한 기술'과 '과학적 발전에 활용된 기술'의 두 가지 하위 요소를 포함한다. 마지막으로 수학요소는 수, 연산, 단위변환, 구조모형의 하위 요소를 갖는다. 또한 교과서에 포함된 STEAM요소의 교과서 안의 위치영역을 도입부, 본문, 보충자료의 세 영역으로 분류하고, 본문의 경우 내용과 탐구영역으로 세분화 하여 분석하였다. 분석 결과 대부분의 교과서가 개정 교육과정의 의도를 파악하여 다른 분야를 통해 학습이 일어나게 하기위해 STEAM 요소를 포함 하고 있었다. 그러나 교과서 별로 활용하는 학습 방법이 제한되어 있으며, 교과서의 종류에 따라 조금 다르게 나타났다. 또한 포함하고 있는 세부요소의 종류는 전체 14종류 밖에 되지 않으며, 그것도 교과서 별로 몇 가지 요소에 집중돼는 경향을 나타내는 것으로 보아 현재 화학교육에서 활용되는 STEAM 교육에는 한계가 있는 것으로 보인다. 단원별로는 수업내용에 따라 포함된 STEAM 요소가 다르게 나타났는데, 많은 수의 STEAM 요소가 I단원에 포함되어 있는 것으로 보아 수업 내용에 수학, 역사 들이 포함되어 있지 않는 경우 STEAM 요소가 포함되기 어려움을 알 수 있었다. 마지막으로 영역별로 포함된 STEAM 요소의 경우 요소들이 대부분이 보충자료 영역에 포함되어 있고, 그 요소가 문화 예술이 가장 많은 것으로 보아 실제적으로 화학 지식에 대한 활용적인 면에만 STEAM이 활용되며 화학지식에 대한 접근 방법적 융합교육이 매우 부족함을 알 수 있었다. 현재, 국내 교육계에서 STEAM 교육에 관해 주시하고 있는 만큼, 새로운 교육적 경향인 STEAM 교육이란 무엇인지에 관해 면밀히 탐구하고, STEAM 교육의 효과와 프로그램 및 교재 개발에 대한 엄밀한 연구가 필요하다. 이러한 연구들을 통해서 저학년들에게 집중되어 있는 융합교육을 전 학생들에게 확대하고, 궁극적으로 평생에 걸친 학습 시대에 스스로 활용 할 수 있게 될 것이다. This study was analyzed that what kind of elements for STEAM, except scientific commonsense, are contained in 2009 revised chemistry textbooks I for high school students. So first, elements of STEAM in textbooks were examined by following three sections; by publishing company, each unit and area of textbook. For reference, new sub-elements of STEAM were set because existing elements of STEAM is incongruent with current textbooks. As a result, most chemistry textbooks included elements of STEAM properly for inter-related learning with the other fields. Every textbook had its unique learning methods for utilizing elements of STEAM and they were unified as one way. Depending on textbooks, learning methods were little bit different from the others. Also, detailed elements of STEAM contained in textbooks were classified just 14 types. And they were even focused on a few elements according to sort of textbook. Thus, it seemed that there was a certain limitation of current education of STEAM in chemistry Field. By the unit, according to the curriculum, contained elements of STEAM were different. Almost all elements of STEAM were located in I section. Consequently, it is difficult to include elements of STEAM if mathematics or history were not existed in curriculum. Lastly, by the area, most of all elements of STEAM were included in reference section. Almost all elements of STEAM were focused on art and culture. Thus, STEAM was used for utilization about chemical knowledge in substance. Otherwise, convergence training for approach method was not enough in chemical knowledge.

과학고등학교 화학수업에서 첨단과학 실험기기 활용 수업 전략의 개발 및 타당화: 자외선-가시광선 및 적외선 분광기를 중심으로

전경희,박다혜,장낙한,박종욱,박종석,Jeon, Kyunghee,Park, Dahye,Jang, Nakhan,Park, Jongwook,Park, Jongseok 대한화학회 2016 대한화학회지 Vol.60 No.1

이 연구의 목적은 과학고등학교 화학수업에서 첨단과학 실험기기를 활용한 수업(이하 ALE 수업)전략을 개발하고 이 전략을 활용한 수업을 실시한 후, 학생들의 인식을 통해 ALE 수업 전략의 타당성을 살펴보고, ALE 수업자료 개발의 필요성을 고찰해 보는 것이다. 이를 위해 첨단과학 실험기기를 활용한 7차시의 수업을 구성하여 D과학고 21명에게 적용하고 이에 대한 설문을 실시하였다. 이후, 설문에 성실히 응답한 학생 9명을 대상으로 한 실험보고서 및 심층 면담을 통해 ALE 수업에 대한 학생들의 인식을 분석하였다. ALE 수업을 통해 학생들은 실시간으로 처리되는 데이터를 활용함으로써 수준 높은 학습개념을 쉽게 이해하게 되었고, 주변의 친숙한 물질이 실험재료가 될 수 있다는 점을 발견함으로써 실용적 탐구에 대한 안목을 갖게 되었다. 이에 따라 학생들의 과학에 대한 흥미와 자율탐구의지가 고취되었고 일부 학생은 실생활에서 발견한 일상적 문제를 검증가능한 과학적 문제로 구체화시키는 것과 같은 창의적 수행을 실시하기도 했다. 이와 같이 ALE 수업은 과학고등학교 학생들에게 과학기술에 대한 이해와 함께 과학에 대한 영역을 폭넓게 이해시키는 구체적인 방안의 하나가 될 것이다. The purpose of this study was to find out the validation of instructional strategies using the Advanced Laboratory Equipment (ALE class) by investigating science high school students’ perception on ALE in chemistry classrooms and to consider the need for development of teaching materials on ALE class. 7 sessions of ALE including experiments with innovative equipment were developed and applied to 21 students in D Science High School. At the end of the sessions, questionnaire was given to the students. We also collected qualitative data by interviewing 9 students who participated in the questionnaire. We analyzed the data collected by In-depth interviews and students’ experimental reports. The result showed that ALE class was effective to enhance students’ understanding of learning concepts because the experimental time was shortened in real time data processing. Some students showed creative performance on solving scientific problems by using everyday materials in experimental process and developed perceptions of practical inquiry. Through this process, students’ positive attitudes and interests in science and heuristic inquiry skills were also enhanced. Developing ALE lesson materials will be helpful for students to understand science and technology and the domain of science in broader contexts.

Acrylamide Copolymers에 의한 Liquid Crystal Emulsions의 안정성에 관한 연구

류해일(Ryu, Hai-Il),장낙한(Jang, Nak-Han),전윤석(Jeon, Youn-Seok),이명신(Lee, Myeong-Shin) 한국산학기술학회 2009 한국산학기술학회논문지 Vol.10 No.8

PDLC 필름을 제작하는 데는 여러 방법들이 있으나 그중 하나로서 에멀젼 기술에 기반을 둔 NCAP필름 제 조방법이 있다. 이러한 에멀젼 기술은 물에 부분적으로 용해될 수 있는 PVA, PVP와 같은 고분자로 NCAP를 제조할 수 있고, 또한 안정제 없이도 안정한 액정 에멀젼을 형성할 수 있다. 본 연구에서는 물에 녹는 것과 물에 녹지 않는 부분을 가지고 있는 분자로 구성된 공중합체에 대하여 에멀젼의 안정성과 계면장력, 표면장력이 공중합체의 구성, 농 도, 소수성 체인 등에 의존한다는 것도 연구하였다. Acrylamide-styrene(AA-ST)계 공중합체는 같은 농도조건에서 사용 한 다른 공중합체보다 낮은 계면장력을 나타낸다. 낮은 계면장력 때문에 AA-ST 공중합체는 액정분자들과 좋은 친화 성을 갖는다. 또한 액정표면에 쉽게 흡수되는 분자들이 액정 에멀젼 시스템을 더 안정화하다는 것과 형태학적 분석을 통한 액정의 안정성도 논의하였다. There are several methods to fabricate Polymer Dispersed Liquid Crystal(PDLC) films. One of them, so-called Nematic Curvilinear Aligned Phase(NCAP) film, is based on emulsion technology. To produce NCAP systems various water soluble polymers, such as partially hydrolyzed polyvinylalcohol(PVA) and polyvinyl pyrrolidone(PVP), which can form stable emulsion of liquid crystal(LC) without any stabilizers were used. In this work, we studied the dependence of emulsion stability on nature and composition of copolymers composed of water-soluble and water-insoluble moiety. We found that interfacial surface tension depends on the composition of comonomer, the copolymer concentration in the water, and the nature of hydrophobic chain. The Acrylamide -styrene(AA-ST) copolymer showed the lowest interfacial surface tension among the tested copolymers at the same concentration. Since the interfacial surface tension decreases with increasing the compatibility of copolymer with LC phase the AA-ST copolymer has the best compatibility with LC molecules. It is believed that molecules adsorbing easily on the surface of LC droplets allows the LC emulsion system to be more stable.