An Analysis of the Geometrical and Optical Characteristics of Prisms Used in Elementary Schools

Jhun Youngseok 한국물리학회 2023 새물리 Vol.73 No.1

In this report, I describe investigations of the dispersive prisms used in elementary-school science classes to determine the extent to which they are uniform and accurate. As samples, I selected eight prisms that are widely used in schools, and I measured their refractive indices as functions of the wavelength of the light as well as their physical properties, such as shape and density. I measured the refractive index at each wavelength using a red He–Ne laser and yellow, green, and blue laser pointers. To ensure the precision of the measurements, I employed a threaded needle fixed to a stand as an indicator to determine the exact path of the light. In addition, rather than measuring the vertex, incident, and deviation angles directly, I obtained them by measuring the side lengths of a triangle drawn along the light path and then calculating the angles using the cosine law. As a result of this investigation, I found that prisms typically used in schools are neither right nor regular and that a variety of widely used materials—especially plastics—have varying densities and refractive index distributions. I also confirmed that some prisms had narrow dispersion, making it difficult to produce a clear spectrum.

중학생 과학영재의 온라인 학습 수행과정 분석

전영석(Jhun, Youngseok) 한국과학영재교육학회 2020 과학영재교육 Vol.12 No.3

COVID-19 유행에 따라 갑작스럽게 온라인 교육 방식으로 전환된 대학부설 과학영재교육원 소속 중학생 영재의 과학 학습 과정을 분석하였다. 연구 대상은 대학부설 과학영재교육원에 재학 중인 중학교 1학년 학생 18 명이었으며 14회에 걸쳐 진행된 온라인 수업 중 9회의 강의에 대해 학생들의 성취도와 사전 및 사후 면담 결과를 통해 영재 학생 대상 온라인 교육의 설계와 운영에 필요한 시사점을 얻고자 하였다. 강의는 Paul Hewitt의 ‘수학 없는 물리(Conceptual physics) 12판 중 1장부터 10장까지 역학 부분의 내용을 바탕으로 개념 중심의 학습을 제공하였는데, 교재 읽기, 연습문제 풀이, 동영상 강의 수강, 활동 과제 해결, 및 연습문제와 활동 과제 해설 동영상 시청의 순서로 진행되었으며 실시간 상호작용은 없었다. 연습문제는 교재와 함께 제공되는 워크시트 형식의 문서를 번역하여 제공하였으며 활동 과제는 내용이해, 개념적용, 인지적 자극, 엑셀 프로그램 활용, 탐구의 5개 영역으로 이루어져 있었다. 학생들의 학습 과정을 살펴보면 일부 학생은 활동 과제를 충실히 이행하지 못하고 누락하는 경우가 있었다. 또한 활동 과제의 영역 별로 성취도를 살펴보면 내용이해 영역은 비교적 높았으나 인지적 자극과 엑셀 프로그램 활용 영역은 성취도가 낮았다. 학습 결과와 면담을 통해 과학 학습에 대한 동기가 높고 자율적 학습 능력이 뛰어난 영재 학생이라고 하더라도 상호작용이 부족한 일방적 학습 과정은 효과가 떨어진다는 것을 확인하였다. 아울러 영재 학생이 제시된 과제의 맥락과 가치를 이해하고 능동적이고 적극적으로 학습을 수행할 수 있도록 하기 위해서는 오프라인과는 구분되는, 상호작용 촉진, 학습 과정 관리 등 온라인 학습환경에 적합한 교수학습 전략을 도입하여 적용하는 것이 필요하다는 점을 확인하였다. This study aimed to analyze the online learning process with middle school science gifted students at a university affiliated science gifted education center as the off-line learning process had to be suddenly changed into an online education system due to COVID-19 epidemic. The research subjects of this study were 18 1st graders of middle schools enrolled in a science gifted education center affiliated with the university and responded to pre- and post interview after participating in nine lectures of online learning. The online lectures were provided as concept-oriented learning based on the contents of the mechanics part from chapters 1 to 10 of the 12th edition of Paul Hewitt’s ‘Conceptual Physics.’ Lectures were proceeded in the order of ‘reading textbook and solving exercise’, ‘watching lecture video clip and performing provided activities’ and ‘watching commentary video clip’ without real-time interaction. The exercises were kinds of worksheets provided with the textbook, and the activity task consisted of five areas: content understanding, conceptual application, cognitive stimulation, using an Excel (TM) program, and inquiry. For the learning process, some students did not complete activity tasks and missed some of them. In additions, when looking at the achievement level of each area of the activity task, the content understanding area was relatively high, while the cognitive stimulation and Excel program application area showed low achievement level. It was concluded that even gifted students with high motivation for science learning and excellent self-study ability were ineffective in the unilateral learning process lacking in interaction. Besides, in order to enable gifted students to understand the context and value of the presented assignments and to carry out learning activities readily and positively, teaching and learning strategies suitable for online learning environments such as promotion of interaction and management of learning processes, and differentiated from offline should be introduced.

예비교사와 경력교사의 과학 수업 관점 비교

전영석 ( Jhun Youngseok ),정하나 ( Jung Hana ) 한국초등과학교육학회 2017 초등과학교육 Vol.36 No.1

The competence of teachers, comes out through their lesson, is one of the key factors of school education. The purpose of this study is comparing the viewpoints on the science lessons in the elementary classrooms between pre-service teachers and highly experienced teachers in order to draw implications on pre-service teacher educating system. The participants of the study are 14 junior students in a university of education and 9 elementary school teachers who are highly educated and have much career experience. Each student participant observed one video clip with science lesson of their classmate. The total number of the video subject to observation is 4. Meanwhile experienced teachers observed 1 or 2 videos which are the same to those the students watched. The participants made a class criticism according to the General Standards for Class Critique made by KICE. The in-depth analysis of the criticism yielded the following conclusions; First, pre-service teachers had narrow views on the science class mainly limited in the practical part of class, but experienced teachers had wide views covered to class-knowledge, plan, and practice. Second, most experienced teachers thought that learning is the process by which students acquire knowledge or concepts by themselves, and the main purpose of the class is to help students` learning. Meanwhile, there were many pre-service teachers who thought that conveying knowledge or concepts to students was the main purpose of the class. Third, experienced teachers thought that a good science class should maintain consistency around the learning goals from the planning, implementation, and evaluation. However, many pre-service teachers did not take the learning objectives so seriously.

과학 수업 시연에 나타난 초등학교 예비교사들의 발문 유형 분석

전영석 ( Jhun Youngseok ) 서울교육대학교 초등교육연구원 2021 한국초등교육 Vol.32 No.2

초등학교 예비교사들의 과학 수업 실연에서 발문을 분석하여 과학 수업에 대한 인식과 예비교사 양성교육에서의 시사점을 얻고자 하였다. 분석 대상은 초등학교 교사 양성기관의 3학년에 재학중인 인문사회계열 심화과정의 예비교사 29명과 자연계열 심화과정의 예비교사 34명이며, 이들은 과학 교재 연구 및 내용지도법과 관련된 동일한 강의를 수강하였다. 강의 과정에서 제작한 동영상을 바탕으로 예비교사들이 수업 실연에서 사용한 발문을 Blosser의 발문 분류 기준에 따라 인지·기억적 발문, 수렴적 사고 발문, 확산적 사고 발문, 평가적 발문으로 구분하여 분석하였다. 분석 결과, 예비교사들은 수업 실연 과정에서 폐쇄적 발문에 해당하는 인지·기억적 발문과 수렴적 사고 발문을 개방적 발문에 해당하는 확산적 사고 발문 및 평가적 발문보다 많이 사용하고 있었으며 심화과정에 따라 발문의 수와 비율에 차이를 보였다. 구체적으로 인문사회계열 심화과정의 예비교사는 자연계열 심화과정의 예비교사보다 더 많은 수의 발문을 사용하였으며, 확산적 사고 발문의 비율이 높았다. 수업 실연에 대한 동료 평가 점수는 인문 사회계열 심화과정의 경우 확산적 질문의 수와 상관이 있었으며 자연계열 심화과정의 경우에는 발문의 총 수와 상관이 있었다. 수업 실연에 대한 동료 평가 및 수업 실연 과정을 심층 분석한 결과, 개방적 발문의 비율이 낮은 것은 발문 방법에 대한 정보나 훈련의 부족이라기 보다는 초등학교 과학 수업 및 수업 실연과 관련하여 형성된 인식에 의한 것임을 알게 되었다. 예비교사는 과학 수업 실연에서 개념 및 지식의 습득을 중요하게 다루며, 차시 학습을 확인하고 수업을 전개한 다음, 학습의 결과를 명료화하여 확인하는 일련의 과정이 잘 구성된 상태로 매끄럽게 연결되어야 하며 학습의 전 과정에서 교사가 주도권을 가지고 학습의 경로에서 이탈하지 않아야 한다는 모습을 보였다. 또한 초등학교 교과서가 폐쇄적 발문을 통해 인지적 영역에 치우친 학습 목표를 달성하도록 구성되었다는 점도 예비 교사의 발문 형태에 영향을 끼친다는 것을 확인하였다. The purpose of this study was to understand the perception of science class and to obtain implications for pre-service teacher training by analyzing the questions of elementary school pre-service teachers' science class demonstration. The participants of the research were 29 pre-service teachers in a department related with liberal and social science(department L) and 34 pre-service teachers in a department related with natural science(department S), who were enrolled in the 3rd grade in a university of education, and they took the same lectures on science learning and instruction in elemetary schools. Based on the video clips produced during the lecture, the questions used by the preservice teachers in the class demonstration were analyzed by dividing them into cognitive-memory questions, convergent thinking questions, divergent thinking questions, and evaluative thinking questions according to Blosser's question classification criteria. As a result of the analysis, pre-service teachers used cognitive-memory questions, which correspond to closed questions, and convergent thinking questions, which correspond to closed questions, more than divergent thinking questions and evaluative questions, which correspond to open questions, in the course demonstration process. In addition, there was a difference in the total number and distribution of questions by department. Specifically, the pre-service teachers in the L department used more questions and the ratio of divergent thinking questions was higher than the pre-service teachers in the S department. Peer evaluation scores on classroom demonstrations were correlated with the number of divergent thinking questions in the L department while correlated with the total number of questions in the S department. As a result of peer evaluation and in-depth analysis of the classroom demonstration process, it was found that the low rate of open questions was not due to the lack of information or training on questioning methods, but rather the perception formed in relation to elementary school science lessons and classroom demonstrations. Pre-service teachers treat the acquisition of concepts and knowledge as important in the science class demonstration, and the series of processes of confirming the subsequent learning and developing the class, and then clarifying and confirming the learning results, should be smoothly connected in a well-organized state In the whole process, it was shown that the teacher should take the initiative and not deviate from the learning path. Also, it was confirmed that the fact that elementary school textbooks were structured to achieve learning goals biased in the cognitive domain through closed questions also had an effect on the questioning patterns of pre-service teachers.

분산프리즘을 이용한 태양 스펙트럼 관찰 장치 구성의 최적화 방안

전영석(Jhun, Youngseok) 한국과학영재교육학회 2021 과학영재교육 Vol.13 No.3

2015 교육과정에 의한 초등학교 6학년 과학 국정교과서에 제시된, 프리즘을 지난 태양 빛 관찰 실험 장치 구성의 최적화 방안에 대해 논의하였다. 이 연구는 초등학교 과학영재들로 하여금 교육과정의 과학 실험으로부터 시작되는 탐구 활동을 수행하도록 유도하기 위한 기초작업의 성격을 지닌다. 먼저 프리즘을 지난 빛의 경로를 파장 별로 계산하여 정확한 스펙트럼을 관찰할 수 있으면서도 학생들이 실험 장치를 쉽게 구성하는 방안을 제안하였으며, 실제 초등학교 교실에서 사용되는 프리즘에 의한 태양 스펙트럼 관찰 결과와 비교하였다. 또한 연구 결과를 바탕으로 초등학교 과학영재들의 과학 탐구 활동과 관련된 시사점을 도출하였다. We discussed the optimization method of the alignment of instruments for observing sun spectrum with dispersing prism. The activity is presented in the science textbook for elementary school 6th grade according to the 2015 revised national curriculum. This study has the nature of basic work to induce elementary school science gifted students to conduct inquiry activities that start from science experiments in the curriculum. First, it was suggested that the path of light passing through a prism is calculated for each wavelength so that the students can easily configure the experimental device while observing the exact spectrum. In addition, based on the research results, implications related to science inquiry activities of elementary school science gifted students were derived.

학교 과학 실험에서 사용하는 접촉식 온도계의 특성 탐색

전영석(Youngseok Jhun) 한국물리학회 2024 새물리 Vol.74 No.1

인간에 의한 오차보다 기기 오차가 상대적으로 더 큰 온도 측정에서는 사전에 온도계의 특성 및 온도계 사용 방법에 대해 상세히 이해할 필요가 있다. 본 연구에서는 학교 현장에서 사용되는 알코올 온도계와 탐침형 온도계의 특성을 살펴보았다. 연구 결과는 다음과 같다. 첫째, 학교 현장에서 사용되는 여러 개의 온도계가 같은 조건에서 가리키는 값 사이에는 의미 있는 차이가 있었다. 또한 두 온도계 사이의 눈금값 차이는 대체로 측정 대상의 온도에 따라 크게 달라지지 않고 비교적 일정하게 유지되었다. 둘째, 접촉식 온도계가 물체의 온도를 적절히 나타내기 위해서는 눈금이 안정화될 때까지 비교적 긴 시간이 필요하다. 시간 상수를 구하여 비교하면, 짧은 탐침형 온도계가 가장 빨리 안정화되며 이어서 긴 탐침형 온도계, 알코올 온도계의 순서인 것으로 나타났다. 셋째, 액체의 온도를 측정할 때 물에 잠기는 온도계의 깊이가 어느 한도 이상인 조건에서는 깊이에 따른 눈금 값의 차이는 비교적 크지 않았으며, 온도계 눈금이 안정화되는 시간만 차이가 났다. In temperature measurement, the instrument error is larger than the human error. In this study, we aimed to analyze the features of alcohol thermometers and probe-type thermometers commonly utilized in schools. The research results are as follows. First, there was a significant difference between the values indicated by several thermometers under the same conditions. Additionally the difference in readings between the two thermometers generally did not change significantly with measurement target’s temperature. Second, it requires a relatively long time for the scale to stabilize. When comparing the time constant, the short probe thermometer takes the shortest time to stabilize, followed by the long probe thermometer and then the alcohol thermometer. Third, when measuring the temperature of a liquid, if the depth of the thermometer submerged in water is above a certain limit, the difference in the scale value depending on the depth is relatively small.

초등학생 과학 추천도서의 적합성 분석

남주석 ( Juseok Nam ),전영석 ( Youngseok Jhun ) 경북대학교 과학교육연구소 2015 科學敎育硏究誌 Vol.39 No.3

이 연구에서는 초등학생을 대상으로 출판되는 과학 추천도서들을 살펴보고 그 특징을 분석하였다. 출판되고 있는 과학 학습 도서들의 양과 종류는 상당히 많고 다양하기 때문에, 많은 학생들과 학부모, 학교, 도서관에서는 과학 추천 도서 목록을 이용하고 있다. 하지만 추천도서들은 선정하는 기관에 따라 각각 다르고 다양하기 때문에, 이들 추천도서들이 어떤 특징을 지니고 있고 과학 학습 자료로서 적절성을 지니고 있는지를 분석할 필요가 있다. 이를 위하여 여러 문헌들과 선행연구들을 참고하고 면담 및 의견조사를 통해 기준을 추출하고 검토하여 예비 검사 도구를 제작하였다. 이렇게 제작한 예비 검사 도구의 타당성 및 신뢰성 및 타당성을 확보하기 위하여 8명의 초등 과학 교육 석사 및 석사과정으로 구성된 전문가 집단을 통하여 파일럿테스트 및 일치도 검사를 실시하였고, 의견교환을 통하여 문항을 상세화하고 수정하여 검사 도구를 제작하였다. 그 후 과학도서 추천도서들을 추천기관, 판매량을 고려하여 9권을 선정하였고, 도서 1권당 3명의 평정자가 검사 도구를 이용하여 검토하고 분석한 결과는 다음과 같다. 첫째, 과학 추천도서들은 탐구와 과학의 본성영역이 과학태도와 지식영역에 비하여 비교적 낮은 평가를 받았다. 둘째, 몇몇 추천도서들 도서에서 다루고 있는 과학 지식들에 대한 자세한 설명이 이루어지지 않는 모습들이 보였다. 셋째, 편집적인 면에서 일부도서는 딱딱한 어조와 일방적인 설명으로의 지식제공으로 학생들이 부담감을 가지고 흥미를 잃기 쉽게 구성되어 있었다. 이를 통하여 다음과 같이 제언할 수 있다. 첫째, 추천도서를 선정함에 있어 과학지식뿐만 아니라 탐구와 과학의 본성 측면을 반영할 필요가 있다. 둘째, 본 연구에 이어 좀 더 추가적인 사후 연구들이 진행될 필요가 있다. In this study, science recommended books for elementary school students were analyzed. For the study, the screening tool with a number of criteria was produced. In order to develope a screening tool, we examined several previous studies and references. After that, through discussion and exchange of opinions, the preliminary screening tool was made. In order to ensure the reliability and validity, the pilot test was conducted. Then, detailing questions and modifications have been made by exchange of ideas. And nine science recommended books were analyzed. The results are as follows. First, as a result of examining recommended books, exploration and the nature of science were received a low rating. Second, description of the scientific knowledge was not sufficient. This discussion can be obtained through the following. First, when selecting recommended books, care should be taken in exploration and the nature of science. Second, a wide range of science trade books needs to study more.

가족 유사성 접근법을 적용한 물체의 빠르기 주제의 융합지식 구성 연구

이수아,전영석,Lee, Sooah,Jhun, Youngseok 한국초등과학교육학회 2018 초등과학교육 Vol.37 No.2

For STEM education science teachers usually choose topics which are related to both science and other disciplinary contents. Nevertheless it is not clear for the teachers to adopt what kind of criteria for their choices. Interdisciplinary teaching is not a mixture of science content with another one from different disciplines as resources for the content teaching. Instead the criteria and perspectives for the integration need to be clearly defined. In this study we investigated how to integrate science and other disciplines in terms of interdisciplinary teaching. Family resemblance approach by Wittgenstein, recently revised by Erduran and Dagher, was applied to comparative analysis of science, math, and physical education curriculum documents in Korea. Aim and value, methodological rules and methods, knowledge, and activities in each discipline were compared and analyzed with the view of FRA. Results of the study described alternative criteria of how to find appropriate topics for interdisciplinary teaching.

초등학교 예비교사의 에너지 개념 분석:초등학교 5∼6학년군 과학 교과서 에너지 관련 서술을 중심으로

조유나(Jo, Yuna),전영석(Jhun, Youngseok) 에너지기후변화교육학회 2021 에너지기후변화교육 Vol.11 No.2

본 연구의 목적은 초등학교 교과서와 지도서에 제시된 에너지 관련 서술과 관련지어 초등학교 예비교사들이 가진 에너지 개념을 조사하는 데에 있다. 초등 예비교사 95명을 대상으로 에너지 개념을 확인할 수 있는 6개 문항에 대한 설문조사를 실시하고, 응답 결과를 분석하여 과학적 개념을 유형별로 범주화하였으며, 초등학교 6학년 2학기 과학 교과서 및 지도서의 ‘우리 생활과 에너지’ 단원의 관련 진술을 살펴보았다. 연구 결과, 대체에너지를 활용한 전기 생산 과정에 대해 예비교사의 과반수가 에너지 전환과정에서의 에너지 보존과 에너지 전환 효율에 대하여 과학적으로 설명하지 못했으며, 약 20%의 예비교사는 에너지와 물질을 구분하여 설명하지 못했다. 에너지와 관련한 예비교사들의 개념이 과학적인 개념과 다소 차이가 나는 이유 중의 하나로 일상적인 표현을 사용하는 데 익숙하다는 점을 들 수 있을 것이다. 현행 초등학교 과학 교과서와 지도서에서도 일상적인 표현을 사용하여 에너지 관련 현상을 설명하고 있다는 점을 확인할 수 있었다. 연구 결과를 토대로 교과서에는 과학적이고 정확하게 관련 내용을 설명해야 하며, 에너지에 대한 과학적인 개념을 형성할 수 있도록 다양한 상황에서의 융합적인 적용을 경험할 기회를 제공하는 학습 주제를 선정하여 구성할 것을 제안한다. The purpose of this study is to investigate the energy concept of elementary school preservice teachers in relation to the energy-related descriptions presented in elementary school textbooks and guidebooks. A survey was conducted for 95 pre-service teachers in elementary school on 6 questions that can confirm the concept of energy, and the results of the responses were analyzed to categorize scientific concepts by type. We also examined the relevant statements in the ‘Our Life and Energy’ chapter of science textbooks and guidebooks in the second semester of elementary school 6th grade. As a result of the study, the majority of pre-service teachers did not scientifically explain the energy conservation and efficiency in the energy transition process for the electricity production process using alternative energy, and about 20% of preservice teachers could not differentiate between energy and matter. One of the reasons that the concept of energyrelated preservice teachers is different from the scientific concept may be that they are used to using everyday expressions. It was confirmed that the current elementary school science textbooks and guidebooks use everyday expressions to explain energy-related phenomena. Based on the research results, it is suggested that the textbook should explain the relevant contents scientifically and accurately, and select and organize the learning topic that provides an opportunity to experience the convergence application in various situations so that the scientific concept of energy can be formed.

‘거울과 그림자’ 단원 수업 활동의 인지요구도와 학생의 인지수준과의 관계 분석

이도이 ( Lee Doyi ),전영석 ( Jhun Youngseok ) 한국초등과학교육학회 2018 초등과학교육 Vol.37 No.3

The purpose of this study is comparing cognitive development of elementary 4^th graders and cognitive demand of activities in lesson ‘The mirror and the shadow.’ Also, the researchers tried to reveal how cognitive development of elementary 4^th graders and cognitive demand of textbook activities affects the achievement of students. To study students’ cognitive development, the researchers use GALT(Group Assessment of Logical Thinking). Piaget’s scientific thinking is used to evaluate cognitive demand of textbook activities. With several experts in science education the researchers discussed which scientific thinking is contained in each activities. The results were followed as : (1) The third of activities are significantly affected by students’ cognitive development. (2) The another third of activities are influenced by not only students’ cognitive development but also other factors experimental instrument. (3) The environmental factors had meaningful impact on the other third of activities.