가열과 비가열 상황에서 증발과 끓음 개념에 대한 초등교사들의 분류 기준에 대한 생각

백성혜,김양아,Paik, Seoung-Hey,Kim, Yang Ah 대한화학회 2015 대한화학회지 Vol.59 No.4

이 연구의 목적은 가열과 비가열 상황에서 증발과 끓음 개념을 분류하는 기준에 대한 초등학교 교사들의 생각을 알아보는 것이다. 이를 위하여 초등학교 교사 37명을 대상으로 설문 및 면담을 실시하였다. 가열 상황을 제시하였을 때, 많은 교사들은 증발 현상을 끓음으로 생각하였으며, 그 반대 상황에서는 끓음 현상을 증발로 생각하였다. 이것은 교사들이 가열 상황과 끓음을 연결하고 사고하고, 비가열상황도 증발현상을 연결하여 사고함을 의미한다. 또한 가열과 비가열 상황에 따라 교사들이 증발과 끓음을 구분하는 분류 기준이 달랐다. 이 연구에서는 증발과 끓음 개념에 대한 생각의 혼란을 방지하기 위하여 전형적인 사례를 벗어난 다양한 사례를 교과서과 교수방식에 제시할 필요성을 제안하였다. The purpose of this study was to survey the elementary school teachers' thoughts of the classification criteria for evaporation and boiling concept in the heating and non-heating conditions. For this purpose, we conducted a survey and interviews with 37 elementary school teachers. When the heating conditions were presented, many teachers thought evaporation phenomena as boiling. In opposite condition, many teachers thought boiling phenomena as evaporation. This means that teachers‘ thought of boiling phenomena was connected with heating conditions and evaporation phenomena with non-heating conditions. In addition, the classification criteria to distinguish evaporation and boiling phenomena depending on the heating and non-heating conditions were not coherent. In this study, we suggested that a various cases beyond the typical case must be presented in the textbooks and teaching in order to avoid confusion of thoughts related to evaporation and boiling concepts.

강산의 이온화도와 이온화 상수에 대한 화학 교과서 내용 및 교사들의 인식 분석

백성혜,고형석,전민철,Paik, Seoung-Hey,Go, Hyung-Suk,Jeon, Min-Cheol 대한화학회 2013 대한화학회지 Vol.57 No.2

이 연구에서는 1945년 교수요목기부터 2009 개정 교육과정까지 개발된 화학 교과서에서 강산의 이온화도와 이온화 상수 값이 어떻게 제시되었는지 분석하였다. 또한 설문지를 통해 화학 교사들에게 수용액에서 강산의 세기를 비교하도록 하였다. 그리고 이온화도와 이온화상수 값이 호환되지 않는 이유에 대한 교사들의 인식을 알아보았다. 연구 대상은 화학 교사 46명이었다. 연구 결과, 교사들은 교과서에 제시된 이온화 상수 값과 이온화도를 근거로 수용액에서 강산의 세기를 구분하였으며, 교과서에 제시된 이온화 상수 값이 이온화도와 서로 호환되지 않는 문제를 생각하지 못하거나, 문제로 인식하는 경우에도 그에 대한 해결을 하지 못하고 실험 오차나 측정 오차로 생각하였다. In this study, we analyzed the values of ionization and ionization constants in the chemistry textbooks developed during 1945-2009 year. The chemistry teachers compared strength of strong acids in aqueous solution by questionnaire. In the questionnaire, we searched chemistry teachers' cognitions about the discordance reason of ionization constant formulation and the values in the textbooks. The subjects were 46 chemistry teachers. As results, the teachers compared the strength of strong acids in aqueous solution based on the ionization and ionization constant values in the textbooks. They didn't notice the problem of discordance of ionization constant formulation and the values in the textbooks. Even though they recognized the problem, they could not find the solution, and thought the problem arrived by experiment error or measurement error.

물리변화와 화학변화에 대한 중등학교 과학 교과서의 개념 분석

백성혜,김선경,Seoung-Hey Paik,Sun Kyoung Kim 대한화학회 2003 대한화학회지 Vol.47 No.2

이 연구에서는 물리변화와 화학변화에 대한 중${\cdot}$고등학교 과학교사들의 인식을 조사한 선행연구 결과를 바탕으로 과학교과서에서는 두 변화에 대해 어떻게 정의하고 있는지 살펴보았다. 이 연구를 위해 중학교 2학년 과학교과서부터 고등학교 화학교과서에 이르기까지 총 44종의 교과서를 분석하였다. 과학교과서 분석 결과, 물리변화와 화학변화에 대한 개념이 제시되어 있지 않거나, 제시되어 있다 할지라도 성질유형의 설명에 치우쳐 있었다. 또한 물리변화와 화학변화가 관련되어 설명이 이루어지지 않았고, 제시된 물리변화의 예들이 화학변화의 예들과 혼동되었다. 이러한 서술내용은 물리변화와 화학변화를 배우는 학생들과 가르치는 과학교사들에게 혼란을 유발시킬 가능성이 있다. 따라서 물리변화와 화학변화에 대한 과학교과서의 진술방식을 정확하고 일관성 있는 설명체계로 재구성할 필요가 있다. This study examined the types of explanations related to physical change and chemical change in the science textbooks of middle and high school based on the prior study of science teachers' understanding. For this research, the researchers analyzed 44 textbooks of middle school science and high school chemistry. As a result, there were no explanation or property type explanation represented in most of the textbooks related to physical and chemical change concepts. Also, there are few relationship represented between physical change and chemical change, and the examples related to physical change and chemical change were confused. These representations of textbooks can give rise to confusion of understanding of teachers and learners. So, it needs to re-design the explanation types correctly and constantly in science textbooks related to physical change and chemical change.

고등학생과 과학교사의 과학철학적 관점에 대한 연구

백성혜,김윤기,최은희,김성애,Paik, Seoung-Hey,Kim, Youn-Ki,Choi, Eun-Hee,Kim, Seoung-Ae 대한화학회 2005 대한화학회지 Vol.49 No.5

원소와 원자 개념에 대한 과학 교과서 진술의 문제점 분석. 과학 개념의 역사적 변천을 중심으로

백성혜,류오현,김동욱,박국태,Paik, Seoung Hey,Ryu, Oh Hyeon,Kim, Dong Uk,Park, Kuk Tae 대한화학회 2001 대한화학회지 Vol.45 No.4

이 연구의 목적은 원소와 원자에 관련된 개념의 과학사적 변천과정을 분석하는 것이다. 과학적 관점에서 볼 때, 고대 그리스 시대부터 보일과 라부아지에 시대, 돌턴 시대, 그리고 현대까지 원소의 개념은 다양한 변화를 겪었다. 원자의 정의는 고대 그리스시대부터 라부아지에 시대에 이르기까지 원소의 개념과 혼동되어 왔다. 또한 이 정의는 돌턴과 러더퍼드에 의해서도 변화되었다. 원소와 원의의 정의에 대한 중등학교 과학 교과서와 대학교 일반화학 교재의 정의는 다른 교과서의 정의와 상반되는 것으로도 분석되었다. 이러한 경항성은 4차 과학교육과정부터 6차 과학교육과정까지 지속되었다. 따라서 우리는 원소와 원자의 개념을 보다 명확하게 정의하여 학생들이 과학적 개념을 더 잘 습득할 수 있도록 도울 필요가 있다고 본다. This study aimed to analyze the evolution of general ideas concerning the element and the atom. In the scientific viewpoint, the modern idea of the element has been variously revised by the ancient Greeks, Boyle-Lavoisier, and Dalton. The definition of the atom was confused with that of the element from the ancient Greecian era to Lavoisier's era. The definition was also changed by Dalton and Rutherford. An analysis of the definitions of element and atom as presented in science textbooks for secondary school students and in general chemistry textbooks revealed that these definitions from diverse eras are confusing and inadequately explicated. The definition presented in one textbook was contradictory to the definitions in other textbooks. This tendency has been sustained in the textbooks from the 4th to 6th science curriculum. Therefore, we need to clarify the definitions of element and atom in order to help the students gain a better understanding of these scientific concepts.

일정성분비의 법칙에 관련된 앙금생성실험과 모형실험수업의 효과 비교

백성혜,김형삼,한유화,김성혜,Paik, Seoung-Hey,Kim, Hyeong-Sam,Han, Yu-Haw,Kim, Seoung-Hey 대한화학회 2010 대한화학회지 Vol.54 No.3

이 연구에서는 중학교 3학년에 가르치는 일정성분비의 법칙과 관련된 앙금생성실험수업과 모형을 이용한 수업의 효과를 비교하였다. 연구 대상은 중학교 3학년 250명이었으며, 각각 앙금생성 실험반과 모형반으로 구분하였다. 연구 결과, 앙금생성 실험반은 수용액 안에 각각의 원소들이 분리되어 있다고 생각하는 비율이 상대적으로 높았으며, 두 용액을 섞으면 새로운 화합물이 만들어진다고 인식하는 비율도 모형반보다 높았다. 앙금생성에 대한 학생들의 인식에는 두 집단이 큰 차이가 없었으며, 오답의 비율이 높아 교수전략이 학생들의 인식을 교정하는데 효율적이지 못함을 확인하였다. 비록 실험 결과로부터 규칙성을 찾는 비율은 모형을 사용하는 집단이 높았지만, 실험 결과로부터 반응물 사이의 일정비 결합을 추론하는 학생들의 비율은 두 집단이 유사하였다. 이러한 연구 결과를 통해 실험과 모형을 통해 일정성분비를 추론하는 것은 중학생의 수준에서 쉽지 않다는 점을 알 수 있다. This study compared the instruction effectiveness between experiments of precipitation and a ball & stick model related to the 'Law of Definite Proportions' of 9th grade science in this study. The subjects were 250 students in the 9th grade. They were divided into two groups, an experimental group and a model group. The results showed that the ratio of thought in which the elements were divided in the solutions and the ratio of thought in which a new compound was created when the two solutions were mixed were higher in the precipitation experiment group than in the model group. The two groups were not different in terms of the ratio of thought related to the reason for the creation of the precipitate. The ratio of thought pertaining to incorrect answers was high, implying that the two strategies were not effective in correcting students' thoughts. However, the ratio of finding patterns from the measuring data in the model group was higher than in the experimental group. However, the ratios of 'definite proportions' inference in the bonding of the reactants were similar in the two groups. From these data, we concluded that the inference of the 'Law of definite proportion' from experiments or models was not suitable for middle school students.

화학 변화 개념에 대한 중학교 2학년 학생들의 선개념 조사 및 선개념 갈등상황 제시를 통한 개념변화 학습이론의 효과 분석

백성혜,강대훈,김혜경,최우기,권균,Paik, Seoung Hye,Kang, Dae Hun,Kim, Hye Kyong,Chae, Woo Ki,Kwon, Kyoon 대한화학회 1999 대한화학회지 Vol.43 No.2

본 연구에서는 중학교 2학년 학생들의 선개념을 조사하고, 개념변화 학습이론을 적용한 과학 수업을 제공함으로써 학습자의 학습 동기가 잘못된 선개념을 올바른 과학 개념으로 바꾸는데 어떠한 역할을 하는지 알아보았다. 이를 위하여 개념변화 학습이론에 근거한 수업을 받은 학습자의 선개념의 변화를 전통적인 수업을 받은 학습자의 선개념 변화와 비교하여 보았다. 연구 결과, 학생들은 중학교 1학년때 배운 물리 변화를 화학 변화의 개념과 혼동하여 화학 변화를 단순히 물리적 변화인 상태 변화로 인식하거나, 이와 관련된 잘못된 선개념들을 많이 가지고 있는 것으로 나타났다. 또한 화학 변화의 한 예인 연소 현상에 대해서는 초등학교 6학년부터 학습한 내용임에도 불구하고 눈에 보이지 않는 산소의 결합을 인식하지 못하였으며, 많은 문제의 상황에서 질량 보존의 법칙을 기계적으로 적용하는 특징도 보였다. 수업의 효과로는 개념변화 수업을 받은 학생들이 과학적 개념을 부분적으로 또는 완벽하게 이해를 한 비율은 50%를 넘지 못하였다. 그러나 이 비율은 교과서에 의존한 전통적인 수업을 받은 학생들의 과학적 개념 이해 비율인 39% 보다는 높은 비율이라고 할수 있다. 개념변화 수업을 받은 학생들의 올바른 과학 개념 습득 비율이 전통적 수업을 받은 학생들의 비율보다 통계적으로 유의미하게 높은 것으로 나타났다. 따라서 본 연구에서 개발하여 실시한 개념변화 수업은 학습자의 올바른 과학 개념 습득에 효과적이라고 할 수 있다. Preconceptions of middle school students related to chemical change the students are surveyed. The students are divided into experimental group that are learned by concept change theory teaching model, and control group that are learned by traditional teaching method based on science textbooks. After the planned classes, the tendencies of concept change of the two groups according to students learning motivations are analyzed. New teaching methods, which based on concept change learning model and students learning motivations, developed by this research. And the effects of the new teaching method are testified. As a result, it is proved that most of the students have a lot of preconceptions, and persist the wrong conceptions after the classes. This tendency is same in the control group and in the experimental group.

창발적 사고를 위한 산-염기 교육 콘텐츠 개발

백성혜(Seong-hey Paik),허현(Hyeon Heo),김성기(Sungki Kim) 한국컴퓨터정보학회 2019 한국컴퓨터정보학회 학술발표논문집 Vol.27 No.1

본 논문은 화학에서 사용되는 2가지 산, 염기 모델에 대한 이해를 높이고자 각 모델의 핵심 알고리즘가 반영된 단계별 교육용 콘텐츠를 개발하는데 목적이 있다. 이를 위해 먼저 Arrhenius와 Brønsted-Lowry 모델이 갖는 핵심 알고리즘을 탐색하였으며, 이러한 핵심 알고리즘을 반영된 단계별 교육용 콘텐츠를 JAVA를 이용하여 개발하였다. 개발된 교육용 콘텐츠는 총 5단계로 구성되어 있다. 1단계는 화학에서 다루어지는 입자들이 개별적으로 무작위하게 운동함으로 표현하였으며, 2단계는 화학반응이란 이러한 무작위적 운동 중 입자 간 충돌에 의해 반응이 개시됨을 보여주었다. 3단계에서는 단일입자에 대해 정반응과 역반응을 동시에 고려한 진행되는 상황을, 4단계는 여러 입자가 동시다발적으로 정반응과 역반응에 참여한 상황을 구현하였다. 마지막 5단계는 정반응과 역반응의 공존의 비율이 다른 상황을 통해 평형상수의 의미를 고찰하도록 하였다. 창발적 사고의 핵심은 여러 입자를 생각하는 확률적 사고와 이러한 여러 입자가 개별적으로 움직인다는 사고가 반영되어야 한다. 이 연구에서 개발한 교육콘텐츠를 활용한다면 학생들이 보다 창발적 사고를 하는데 도움을 줄 것으로 기대된다.

초등학교 3학년 "물질의 상태" 단원에 제시된 예의 기능별 유형 분석 및 학생들의 이해

백성혜 ( Seoung Hey Paik ),최정인 ( Jung In Choi ),박은주 ( Eun Ju Park ) 한국과학교육학회 2013 한국과학교육학회지 Vol.33 No.7

이 연구의 목적은 학생들의 과학적 개념 이해를 돕기 위하여 과학교과서에 제시된 예를 기능적 유형에 따라 분석하는 것이다. 분석의 틀에 따라 교과서에서 부족한 사례를 찾고, 이를 근거로 학생들의 개념에 대한 이해를 알아보는 설문을 개발하였다. 설문을 157명의 초등학교 3학년 학생들에게 투입하여 물질의 상태 및 상태변화에 대한 학생들의 이해를 알아보았다. 연구 결과, 교과서에서 명료화 사례가 제시된 고체의 경우에는 학생들이 상태에 대한 개념 이해도가 높았다. 그러나 액체나 기체의 개념은 이러한 사례가 교과서에 제시되지 않았으며, 학생들의 이해도도 낮았다. 액체와 기체의 경우 안개나 김과 같은 대조의 사례와 확장의 사례를 과학 교과서에 제시함으로써 물질의 상태 및 상태변화에 관련된 학생들의 이해를 돕는 것이 필요하다. The purpose of this study was to analyze the examples represented in school science textbooks by the function types for students`` scientific conceptions. According to the framework of analysis, we selected lacking examples in the textbooks, and developed a questionnaire for students. The questionnaire was applied to 157 third grade students to survey their conceptions related to matter states and change of states. The ratio of students`` scientific conceptions related to solid the state was high because distinct examples were represented in the textbook. However, the ratios of students`` scientific conceptions related to the liquid and gas states were low because there were no distinct examples in the science textbook. Contrast examples and expansive examples of liquid and gas such as fog and steam need to be represented in science textbooks in order to help students construct scientific conceptions of matter states and change of states.

빛과 상에 대한 초등 교사들의 이해와 학습 내용에 대한 인식 변화에 대한 사례 연구

백성혜 ( Seoung Hye Paik ),정연경 ( Youn Kyoung Jung ) 한국초등과학교육학회 2009 초등과학교육 Vol.28 No.3