화학Ⅰ 금속의 반응성 실험의 문제점 분석 및 개선방안

성숙경,최취임,정대홍,Seong, Suk-kyoung,Choi, Chui-Im,Jeong, Dae-Hong 대한화학회 2009 대한화학회지 Vol.53 No.3

이 연구는 고등학교 화학I에서 이루어지는 금속의 반응성 실험에서 발견되는 문제점을 살펴보 고 이에 대한 이해를 목적으로 한다. 금속의 반응성 실험에서 제기된 문제는 세 가지로, 첫째 Al(s)이 전혀 반응하지 않는 이유와 반응을 관찰할 수 있는 방안, 둘째 Zn(s)과 FeS$O_4$(aq)의 반응에서 기포가 관찰 되는 이유, 셋째 FeS$O_4$(aq)와 Zn(s)의 반응에서 나타나는 침전의 정체 확인이다. 연구 결과 다음과 같은 결론을 내릴 수 있었다. 첫째, Al(s)은 산화피막 생성속도가 매우 빨라 반응을 관찰할 수 없으며, 강한 염산을 이용한 경쟁 반응을 이용하여 산화막 생성이 억제된 상태에서 알루미늄과 다른 금속 이온과의 반응을 관찰할 수 있다. 둘째, 발생하는 기포는 수소이온의 환원에 의한 수소기체로, 금속과 금속이온의 반응과 함께 물속의 수소이온이 특정한 농도범위에서 경쟁적으로 금속과 반응하고 있음을 확인하였다. 셋째, FeS$O_4$(aq)와 Zn(s)의 반응에서 Fe(s)은 관찰되지 않으며 Zn(s) 표면에 생성되는 검은색의 자성을 띠는 물질은 Fe3$O_4$(s)이고 용액 속에서 침전되는 적갈색의 고체는 $Fe_2O_3$(s)임을 광전자분광(X-Ray Photoelectron Spectroscopy) 분석으로 확인하였다. In this study we investigated and tried to understand problems monitored in an experiment on reactivity of metals in chemistry I. Three problems were discussed. First, the reason that aluminium plate does not react with other metal ions such as zinc, iron and copper was studied and the way to overcome this problem was suggested. Second, the reason that the bubbles were generated when FeS$O_4$(aq) and Zn(s) react was discussed. Third, the precipitates which appeared in the reaction of FeS$O_4$(aq) and Zn(s) were identified. Through reference study and experimental investigation, we could reach the following results. First, aluminium could not react with other metal ions due to the surface oxide layer that is formed very fast and prevents aluminium from reacting with metal ions in solution. This problem could be overcome by allowing a competing reaction of acid and aluminium during the reaction of aluminium and metal ions. Second, the observed bubbles were identified to be hydrogen gas, produced by the reaction between metals and hydronium ion in the solution. Third, black precipitates that were produced on the surface of zinc plate and exhibited magnetic property were characterized to be $Fe_3O_4$(s), and brown precipitates that were produced in the solution phase were to be $Fe_2O_3$(s) by the analysis of X-ray photoelectron spectra.

과학 실험에서 교사-모둠학생의 언어적 상호작용 사례연구

성숙경,최병순,Seong, Suk-Kyoung,Choi, Byung-Soon 대한화학회 2007 대한화학회지 Vol.51 No.4

이 연구에서는 교사-모둠학생의 언어적 상호작용을 유형화하여 상호작용의 전체적인 형태를 확인 하고, 학생의 사고에 영향을 미치는 교사-모둠학생 상호작용의 특징을 살펴봄으로써 교사의 상호작용 개선에 기여하고자 하였다. 먼저 상호작용 유형은 문제해결과 관련된 행동과 기타의 두 범주로 구분하였고, 문제해결과 관련된 행동은 학생의 사고과정을 기초로 한 의견받기와 교사의 사고과정을 기초로 한 도움주기로 분류하였다. 의견받기는 동의와 질문, 교정, 반대가 포함되고, 도움주기는 정보와 힌트, 질문, 정리, 묻고 답하기로 세분화하였 다. 교사-모둠학생 상호작용은 대부분 교사의 질문과 학생의 답변으로 구성되었는데, 교사의 질문은 대체로 추론 형보다는 단순한 답을 요구하는 내용이 많았다. 또한 학생보다 교사의 사고과정에 더 많이 치우쳤으며, 정답을 제 시하는 한 두 학생과만 상호작용하는 경향이 있었다. 그 결과 교사의 도움주기 후에도 내용을 이해하지 못하는 학 생들이 종종 관찰되었다. 그러나 교사는 학생의 의견을 반복하여 동의를 표하거나 칭찬을 많이 하여 자신감을 심 어주고 있었으며, 학생의 모든 활동과 질문을 자유롭게 허용하여 누구나 편하게 의견을 제시할 수 있는 분위기를 만들고 있었다. 상호작용의 관찰로부터 학생의 사고에 영향을 미치는 교사의 상호작용 특성으로 동의나 격려의 표현, 생각을 유도하는 힌트의 제시, 학생의 의견을 기초로 한 상호작용, 허용적 분위기, 생각할 시간 제공, 학생 의 잘못된 의견 교정 등을 확인할 수 있었다. 이에 관련된 교육적 시사점을 논의하였다. The purpose of this study is to investigate the aspects of verbal interactions of teacher?small group students by categorizing those interactions which affect students' thinking thus to improve teacher's interaction. First, verbal interactions of teacher-small group students were divided into two categories ?Behaviors related to problem-solving, and Others. Behaviors related to problem-solving were also classified into two elements?Receiving opinion based on the students' thinking process, and Giving help based on the teacher's thinking process. Receiving opinion consists of agreement, question, correction, objection while giving help consists of information, hint, question, summary, and ask & answer. Most of teacher-small group students' interactions were in the form of teacher's questions and students' answers, and teacher's questions tended to require simple answers rather than answers from deep thought. In addition, there was a tendency that the teacher focused more on her own thinking process than students' and that she interacted with only a couple of students who gave correct answers. As a result, even after teacher's scaffolding, many students were often unable to understand the particular contents. However, through the interactions, the teacher made students to have confidence by restating their opinions and agreeing or praising them. She also created an atmosphere where students can give their opinions freely. From the observation of interactions, we can find that students' thinking process is affected by the characteristics of teacher's interactions such as expression of agreement and encouragement, hint giving rise to thought, interactions based on the students' thinking process, permission of students' activities and questions, allowing time for students' thought, and correction of wrong opinions. At this point, educational implications of teacher-small group students' interactions were drawn.

분자확산에 대한 이론적 고찰과 탐구실험을 통한 예지교사의 개념변화

성숙경 ( Suk Kyoung Seong ),백종호 ( Jong Ho Baek ),정대홍 ( Dae Hong Jeong ) 한국과학교육학회 2010 한국과학교육학회지 Vol.30 No.1

이질 모둠이 수행한 과학탐구실험 과정에서 상호작용의 변화와 특성

성숙경 ( Suk Kyoung Seong ),최병순 ( Byung Soon Choi ) 한국과학교육학회 2007 한국과학교육학회지 Vol.27 No.9

수업에 대한 동료교사의 협의가 과학교사의 수업에 미치는 영향

성숙경 ( Suk Kyoung Seong ) 한국과학교육학회 2010 한국과학교육학회지 Vol.30 No.1

수업에 대한 멘토링이 초임화학교사의 교수실행에 미치는 영향

박현주 ( Hyun Ju Park ),성숙경 ( Suk Kyoung Seong ),정대홍 ( Dae Hong Jeong ) 한국과학교육학회 2011 한국과학교육학회지 Vol.31 No.8

In this study, we investigated the changes in beginning chemistry teachers` teaching practice without mentoring program and after the implementation of mentoring program. Participants in our study included two chemistry teachers who have less than one year of teaching experience and three mentor teachers. We collected data such as video recordings of teacher`s classes, interview, and recordings of mentoring after each class. The results show there were slight changes in teaching contents, teaching procedure, and explanation method without mentoring. On the other hand, there were a lot of significant improvement in classroom environment, teaching contents and teaching procedure, teaching-learning techniques, questioning and feedback, and explanation method after mentoring has been implemented. However, there were no easy changes in the teaching style, understanding of students, and ways of interaction with students in connection with teaching purposes. Based on the results of this study, we explored the possibilities of instructional improvement through mentoring on beginning chemistry teacher`s teaching practice. Therefore, we consider that more systematic and long-term mentoring is necessary to improve professionalism in teaching beginning teachers. In particular, we propose mentoring programs reflecting the individual needs of beginning teachers.

과학실험수업에서 포용적 리더가 모둠의 상호작용에 미치는 영향

박주영 ( Joo Young Park ),성숙경 ( Suk Kyoung Seong ),최병순 ( Byung Soon Choi ) 한국과학교육학회 2010 한국과학교육학회지 Vol.30 No.1

사회적 상호작용을 강조한 과학 탐구실험 과정에서 학생 - 학생 상호작용 양상 분석

이현영(Hyun Young Lee),장상실(Sang Shil Chang),성숙경(Suk Kyoung Seong),강성주(Seong Joo Kang),최병순(Byung Soon Choi) 한국과학교육학회 2002 한국과학교육학회지 Vol.22 No.3

The purposes of this study were to categorize the type of student-student interaction and analyze the pattern of group interaction by cognitive level in interactive science inquiry experiments. For this study, two homogeneous and two heterogeneous groups by cognitive level were selected. Social interactions during group discussions were audio/video taped. The types of student`s interaction were classified as intellectual and emotional aspects. Intellectual aspects were consisted of asking question, response, making suggestion, receiving opinion and then further coded by interaction level. Emotional aspects were consisted of relevance to behavioral participation, relevance to students` feeling, reaction to opinion. Interaction frequency in the intellectual and emotional aspect between homogeneous and heterogeneous group were compared to analyze interaction pattern. The results of this study showed that in intellectual aspect the frequency and quality of interaction in homogeneous group was higher than that in heterogeneous group. In emotional aspect, homogeneous group more showed such negative attitude as lack of confidence and dissatisfaction than heterogeneous group, on the other hand showed acceptable mood to be able to accept or object to peer`s opinion. Some educational implications were drawn.

사회적 상호작용을 강조한 과학 탐구실험의 효과

김지영,성숙경,박종윤,최병순 한국과학교육학회 2002 한국과학교육학회지 Vol.22 No.4

사회적 상호작용을 강조한 과학탐구실험이 학생들의 학업성취와 과학탐구능력 및 학습동기에 미치는 효과에 대해 연구하였으며, 탐구실험 수업이 소집단의 구성방식에 따라 어떠한 차이를 나타내는지 알아보기 위해 인지수준이 동질인 집단과 이질인 집단의 효과를 비교하였다. 이를 위해 중학교 2학년 255명을 통제집단과 실험집단으로 나누어, 실험집단에는 사회적 상호작용을 강조한 과학탐구실험 수업을, 통제집단에는 전통적인 실험 수업을 1년간 적용한 후 과학학업성취도, 과학탐구능력, 학습동기 검사를 실시하였다. 사회적 상호작용을 강조한 탐구실험은 이끌어내기, 친숙해지기, 구성하기, 확장하기의 4단계로 구성되어 있으며, 관찰 현상을 학습과 연관시키고 실험을 설계하며 결론을 이끌어내는 과정을 통해 동료 및 교사와 상호작용을 할 수 있도록 구성되어 있다. 연구 결과 사회적 상호작용을 강조한 과학탐구실험은 학생들의 학업성취와 과학탐구능력 및 학습동기에서 유의미한 효과가 있었다. 모든 인지수준의 학생들에게 효과가 나타난 것은 아니었으나 대분분의 인지 수준에서 학업성취의 효과가 크게 나타났으며, 학업성취에 비해 과학탐구능력의 향상정도가 낮았다. 소집단 구성에 따른 효과에서는 동질집단이 이질집단에 비해 성취도와 학습동기에서 유의미한 향상이 있었다. 이러한 결과는 과학탐구실험에서 상호작용이 중요하며, 상호작용이 학생들의 성취도와 탐구능력 향상에 긍정적 영향이 있음을 시사한다. This study investigated the effects of scientific inquiry experiments emphasizing social interaction on the academic achievement, the ability for science inquiry and the learning motivation of the students. To examine the differences among the classes of scientific inquiry experiments according to the way of organizing small groups, the effects of the group in homogeneous cognitive level and the group in heterogeneous cognitive level were compared. 255 7th-graders were grouped into the treatment group and the control group. After the treatment group received the scientific inquiry experimental lessons emphasizing social interaction and the control group received traditional lessons for one year, academic achievement, ability for scientific inquiry, and learning motivation were examined. These inquiry experiments were composed of four steps which are eliciting, familiarizing, constructing and bridging. And students can interact with peers and teachers through the process of relating observed phenomena to concept, constructing experiment procedure, and eliciting results. The ANCOVA results revealed that there were significant effects of science inquiry experiments emphasizing social interaction on the academic achievement, the ability for scientific inquiry and the learning motivation of the students. The significant academic achievement of the students in most of the cognitive levels, if not all, was found and degree of improvement in the ability for scientific inquiry was lower than that in the academic achieve3ment. Concerning the effects according to the way of organizing small groups, there were significant improvement in academic achievement and learning motivation of the group in homogeneous cognitive level compared to the group in heterogeneous cognitive level. These results indicate that social interaction in learning is important and it has positive influences on the improvement in academic achievement and ability for scientific inquiry of students.

고등학교 화학 수업에서 CAI의 효과성 연구 : 화학 평형 단원을 대상으로

서정쌍,김주래,성숙경,한인옥,이진승,정대홍 한국과학교육학회 1998 한국과학교육학회지 Vol.18 No.3

본 연구는 화학 평형 단원에 대한 멀티미디어 CAI를 제작하고, 고등학교 화학수업에 적용하여 성취도와 태도 면에서 전통적 수업과의 효과를 비교하였다. 이를 위하여 수업처치 전에 화학수업과 컴퓨터에 대한 태도 검사를 하였고, 중간고사 성적을 공변인으로, 중간고사의 과학성적을 구획변인으로 사용하였다. 화학 평형 단원을 대상으로 각각 전통적인 수업과 CAI를 수행한 후에 성취도 검사와 태도 검사를 실시하였다. 컴퓨터를 이용하여 화학수업을 받은 학생은 전통적인 수업을 받은 학생에 비하여 성취도는 유의미하게 향상되었으나, 태도의 향상은 유의미하지 않았다. 또한 학습자의 사전 성취수준과 수업처치와의 상호작용은 관찰되지 않았다. 성별로 분석해 보니 여학생은 CAI에 의해 성취도가 향상되었으나, 남학생은 차이를 보이지 않았다. 이해와 적응의 하위범주 중 적용문제 영역에서 CAI에 의한 성취도의 향상이 있었으며, 화학 평형의 법칙, 화학 평형의 개념, 평형 이동의 적용 세 부분으로 나누었을 때 화학 평형의 개념에서 성취도의 향상이 가장 컸 다. CAI가 컴퓨터에 대한 태도와 화학수업에 대한 태도에 긍정적인 변화를 주지 않았으며, 남학생은 CAI에 의해 화학수업에 대한 태도와 컴퓨터에 대한 태도 모두 긍정적으로 변했으나 여학생은 그렇지 못하였다. 이상의 결과에 대한 교육적 의미를 논의하였다. In this study, the multimedia CAI program for chemical equilibrium in high school grade 3 was developed and the effect of CAI on achievement and attitude toward chemistry instruction and computer was investigated. Before instruction, the test of attitudes toward chemistry instruction and computer were administered, and the grade in the mid-term examination was obtained. These scores were used as covariates. Mid-term science score was used as blocking variable. For chemical equilibrium instruction, traditional and computer assisted instruction were used. After instruction, the achievement test and the test of attitudes toward science instruction and computer were administered. The results indicated that students in the treatment group achieved significantly better than those in the control group, but did not show improvement of attitude to chemistry instruction and computer compared to those in the control group. No significant interaction between the treatment and the level of students' prior achievement was found. Female achieved significantly better under CAI than under traditional instruction. In two subtests(understanding and application), treatment group achieved better in the subtest of application than control group. CAI had an effect on chemical equilibrium state (about reversibility) significantly. While female of the treatment group did not show more positive attitude toward both chemistry instruction and computer significantly than that of the control group, male showed more positive attitude significantly. Educational implications are discussed.