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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.
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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
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고등학교 화학에서 금속 나노입자를 이용한 틴들 효과의 이해
장낙한 한국현장과학교육학회 2014 현장과학교육 Vol.8 No.2
As one of STEAM education, this study was performed to helpstudents to understand Tyndall effect using metal nanoparticlessuch as gold and silver in high school chemistry. For a puregold nanoparticles, the red light of laser showed a strongTyndall effect but the green light did not. According to theincrement of gold particle size by increasing concentration ofthe adsorbate, Tyndall effect was stronger with the green light,whereas it was weaker with the red light. In a pure silvernanoparticles, both blue and red light of laser strongly showedTyndall effect. As increasing silver particle size, Tyndall effect ofboth blue and red light was gradually weaker. Here we knowTyndall effect is highly interlinked with the wavelength ofincident light and the size of particles. Therefore metalnanoparticles is very useful to manage the size of particles in solution to do the experiment for high school students tounderstand Tyndall effect. 이 연구의 목적은 STEAM 교육의 하나로 고등학교 화학에서 금과 은 같은 금속 나노입자를 이용하여 학생들이 틴들 효과를 잘 이해하도록 도와주기위한 것이다. 순수한 금 나노입자에서 빨간색 레이저 빛은 강한 틴들 효과를 나타나냈으나, 초록색 빛은 그렇지 않았다. 흡착제의 농도를 증가시킴으로서 금 나노입자의 크기를 커지게 함에 따라 초록색 빛의 틴들 효과는 더 강하게 나타났으나, 빨간색 빛은 더 약하게 되었다. 순수한 은 나노입자에서초록색과 빨간색 빛 둘 다 강한 틴들 효과를 보여 주었다. 은 입자의 크기가 증가함에 따라 초록색과 빨간색 빛의 틴들 현상은 모두 더 약하게 되었다. 여기서 우리는 틴들 효과가 쬐어 주는 빛의 파장과 입자의 크기와 매우 밀접한 관계가 있음을 알 수 있다. 따라서 금속 나노입자는 고등학생들이틴들 효과를 이해하기 위해 실험을 수행할 때 용액의 입자 크기를 조절하는데 매우 유용함을 알 수 있다.
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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.
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