고등학교 물리교과서 내용체계 연구 및 교과서 분석 : 물리 I 교과서의 힘과 운동단원에서의 벡터 : 물리 II교과서의 원자모형 단원에서 현대원자모형

이종찬 연세대학교 교육대학원 2005 국내석사

A lot of government researchers and administrative staffshave invested a long time to prepare the seventh revision of national education curriculums, and announced it recently for the purpose of growing self-motivated and creative Koreans to live in and lead the global and information era of the 21st century. Reviewing the elective subjects among the curriculums, we can notice that the science subjects for 2ndand 3rd grade high school students fall into the general electives and the specific electives, which consist of various elective subjects, and give the students a wide range of choice without considering their academic sections (of liberal arts or science). However, in the actual situation, the students prefer to choose subjects favorable to good grades for Academic Attitude Test, rather to choose subjects that they like to study. It is commonly noticed that Physics I, II in the elective subjects are most unpopular for the students though necessary to enter science or engineering schools of universities. Changes on the system of entrance exams should be made to encourage students to choose necessary subjects for their future, but modifications on curriculums may help students make right decisions when they choose electives. I, as a researcher who seeks a solution for the above problem, would like to propose some modifications on the system of contents in Physics I, II.First, the concept of vectors that students have difficulties understanding it should be explained importantly in Physics I.Currently, the concept of vectors is explained with details in Physics II. However, a survey tells that 89.24% of the 2ndgrade students in science and engineering sections express their hope to learn vectors before Physics II. According to another survey on appearance of vector quantity in Physics I textbooks, publishing company (A) uses vector quantity by 475 times in 33 pages, and publishing company (B) by 535 times in 37 pages, that is 14 to 15 times per page in average.Second, ambiguity of the atomic model in Physics II textbooks should be fixed. The textbooks show careless description that the Bohr’s atomic model is the modern atomic model while most modern scientists accept the electron cloud model as the modern atomic model. The Bohr’s atomic model has limited meaning that the model became a foundation to lead the next development.Therefore, it is my view that the electron cloud model should have priority than the Bohr’s atomic mode. 제7차 교육과정은 21세기의 세계화, 정보화 시대를 주도하며 살아갈 자율적이고, 창의적인 한국인을 육성하기 위하여, 많은 연구진과 실무진이 오랜 기간 준비하여 만들었다. 그 중에서 선택중심교육과정을 살펴보면 고등학교 2,3학년에서의 과학과목은 교과에 따라 일반 선택과 심화 선택으로 나누고, 다양한 선택 과목을 개설하여 과정·계열의 구분 없이 운영함으로써 학생의 선택 폭을 넓혔다. 그렇지만 학생들은 자신에게 필요한 과목을 선택하기 보다는 대학수학능력시험이라는 관문을 통과하기 위해서 점수를 잘 받을 수 있는 것을 선택하고 있는 것이 현실이다. 심화선택과목 중 물리Ⅰ과목과 물리Ⅱ과목은 이, 공계를 진학해야할 많은 학생들에게 가장 필요한 과목인데도 불구하고 가장 인기 없는 과목이라는 것이 공통된 인식이다. 자신의 진로에 필요한 교과를 선택할 수 있도록 하기위해서는 입시제도에서도 보완해야겠지만 교과의 구성 면에서도 학생들에게 쉽게 다가가도록 만들어져야 할 것이다. 그런 의미에서 연구자는 내용체계의 구성에 대하여 약간의 수정을 제안하고자 한다.첫째, 물리Ⅰ 교과서에서 학생들이 어려워하는 벡터의 개념을 더 비중 있게 다루는 내용체계의 구성을 했으면 한다. 현재는 물리Ⅱ교과서에서 벡터의 개념이 자세히 다루어지고 있다. 그렇지만 이, 공계 2학년 학생의 설문조사에 의하면 89.24%의 학생이 물리Ⅱ교과서 이전과정에서 벡터의 개념이 다루어지기를 희망했다. 그리고 물리Ⅰ교과서에서 벡터에 관한 내용을 조사한 바에 의하면 벡터량의 사용횟수가 (ㄱ)출판사(33쪽 당)는 475회, (ㄷ)출판사(37쪽 당)는 535회로 쪽 당 평균 14-15회 정도로 많이 사용됨을 알 수 있었다.둘째, 물리Ⅱ 교과서에서 현대의 원자모형이 전자구름 모형인데도 보어의 원자모형인 것처럼 교과서의 내용체계가 구성된 점에 의문을 제기하였다. 보어의 이론이 다음 단계의 발전을 가져오는 토대가 되었다는 점에서는 큰 의의가 있다. 하지만 오늘날 대부분의 학자들에게 인정받는 것은 현대원자모형이다. 그러므로 보어의 원자모형 보다는 현대원자모형이 더 비중 있게 다루어져야 한다는 것이 연구자의 견해이다.

한말 물리교과서의 분석

김현희 숙명여자대학교 교육대학원 1995 국내석사

근대교육이 시작된 한말(1894∼1910) 과학교육의 실상을 밝히고, 이 시기에 편찬된 6종의 물리교과서 중 3편을 선정하여 체재 및 특징을 분석하며, 현재 고등학교 물리교과서와 비교함으로써 한말 물리교육의 수준과 교과내용 및 실험의 시기적 특징을 분석하였다. 그 결과 첫째, 한말의 과학교육은 근대적인 문화를 받아들이려는 개화의 의지가 잘 나타나 있고 특히 과학교육을 통해 실용성을 강조했던 시기임을 알 수 있다. 둘째, 한말 물리교과서를 체재면에서 분석해 볼 때 모두 국한문혼용체를 사용하였고, 총분량면에서는 「소물리학」이 많은 요목을 다루었으며, 구성면에서는 「초등물리학교과서」가 체계적인 구성으로 되어 있다. 세째, 한말 교과서와 현재의 고등학교 물리교과서를 비교 분석하면 한말 교과서에 현대물리 관련내용을 아직 등장하지 못하였고 실험은 설명식 실험이 주를 이루었다. 특히 현재의 물리교과서와의 다른 특징은 기계 기구에 관한 설명과 사용법이 많이 등장하는 것으로 실용주의를 강조한 한말의 교육청책이 물리교과서에도 반영되었음을 알 수 있었다. This study intends to clarify the real aspects of science education in the period of the Late Yi Dynasty (1894 ~ 1910) in which modern education began, and examines the level of physics education and the periodic characteristics of curricular contents and experiments in that period by analyzing the format and feature of three textbooks among six physics textbooks published in the period compared with current high school physics textbooks. Firstly, by science education, the Late Yi Dynasty showed a strong will of enlightenment to introduce modern civilization, and especially take emphasis on practicality. Secondly, all the physics textbook in that period were written using both Korean and Chinese characters in combination. 「Small Physics」 dealt with the most items quantitatively, and 「Elementary Physics Textbook」was the most systematic on construction. Thirdly, it was too early for the contents of modern physics to appear in the textbooks of that period, and experiments in those textbooks were more descriptive, while those in current physics textbooks are more investigative. Especially, it can be said that the education policy of the Late Yi Dynasty which focused on pragmatism was reflected on the physics textbooks, judging from the appearence of descriptions and methods of using machines and tools in the textbooks.

새 고등학교 물리 교과서 내용에 관한 분석 연구

김현수 이화여자대학교 교육대학원 1991 국내석사

한국과 일본 고등학교 물리교과서의 비교연구

우귀순 梨花女子大學校 敎育大學院 1987 국내석사

한국과 미국 고등학교 물리교과서의 탐구과정 비교 연구

이상조 인천대학교 교육대학원 2006 국내석사

제7차 교육과정 물리I 교과서 역학실험의 효율적 수행 방안 연구

박미진 仁川大學校 敎育大學院 2003 국내석사

2004년이 되면 초·중·고 전 학년에 걸쳐 7차 교육과정이 실시되게 된다. 제7차 교육과정 과학교과의 특징은 심화. 보충내용을 포함한 수준별 수업을 도입하고 6차 교육과정에 비하여 상당한 양의 과학 교육 지식 내용을 줄인 반면 탐구 과정 및 활동을 강화한 것이다 특히 교과서는 실험위주로 집필된 것이 대부분이고 실험 위주의 탐구 수업이 강조되고 있다. 이 연구에서는 좀 더 효율적인 제7차 교육과정의 적용을 위하여, 교육과정을 수행하기 위한 지침서인 물리 19종 교과서의 역학부분에 한정하여 실험을 분석하여 좀 더 효율적인 실험 탐구 위주의 교육과정 수행방법을 찾고 이를 통하여 학교 현장에서 물리에 대한 보다 큰 흥미와 관심을 유지시켜 효과적인 물리수업에 도움을 주고자 하였다. 우선 교과서 분석에서는 학생들이 직접 수행하기에 적당한 실험과 교사나 다른 매체를 통한 간접실험으로 적당한 것을 분류하였다. 그리고 '학생 직접 수행 실험'으로 분류된 실험 (빗면에서의 수레의 운동, 힘·질량·가속도의 관계, 물체가 반발할 때 운동량 보존 법칙, 일과 운동에너지의 관계, 역학적 에너지 보존법칙)에 대해서 기존의 기자재와 실험방법으로 실험을 수행하여 문제점을 지적하였다. 이 과정에서 대부분 실험은 다음과 같은 공통적인 문제점이 지적되었다. 수레가 직선운동하지 않는다는 점, 속도를 일정하게 통제하기 어렵다는 점, 빗면조절이 용이하지 못하다는 점 등이 그 예이다. 또 다른 문제점 은 교과서 내에서 실험에 대한 설명이 상세하지 못하여 학생들이 의미를 잘 파악하지 못한 채 실험을 수행하여 학습효과가 없는 경우가 많다는 것이다. 이러한 문제점을 보완하기 위하여 첫째로 실험 기자재상의 문제를 해결하고자 하였다. 실험기자재 개선은 수레가 운동하는 면에 레일을 만들어 수레가 레일위로만 운동할 수 있게 보완하였고, 접이식 빗면 조절기를 면 끝에 부착하여 빗면의 각도를 자유롭게 조절하도록 제작하였다. 이 장치를 이용하여 빗면의 각도를 0도로 만들면 레일이 있는 면을 수평면으로도 사용할 수 있어서 운동량 보존 법칙이나 힘 질량 가속도 관계 실험에서도 효과적으로 이용할 수 있었다. 둘째로 기존의 교과서에서 제공한 실험과정의 모순점과 수정해야 할 점을 지적하고 기존 교과서의 실험방법 중 가장 효율적인 최선의 실험방법을 제안하였다. 셋째로 현장에서의 실험을 효과적으로 수행하기 위하여 행동 위주의 상세한 실험 매뉴얼을 제공하였다. 이렇게 보완된 실험장비와 수정된 실험방법으로 수행한 실험은 기존의 실험보다 오차가 상당히 줄었음을 확인할 수 있었다. 과학에서는 이론과 더불어 실험이 대단히 중요하다는 것은 반론의 여지가 없을 것이다. 그러나 실제 학교에서는 실험을 충분히 하지 못하고 있을 뿐만 아니라 열악한 기자재와 불충분한 설명으로 실험의 결과가 이론과 연계되지 못하여 실험의 교육적 효과도 신뢰하지 못하는 실정이다. 제7차 교육과정의 과학교육 목표에서 제시한 탐구능력 함양을 위한 효율적인 실험을 수행하기 위해서는 우선적으로 최대한 오차를 줄일 수 있는 기구를 사용해야 한다. 또 행동위주의 상세한 매뉴얼로 설명된 실험과정을 학생들에게 제공하여야 할 것이다. 현행 교과서에서와 같이 많은 실험을 학생들에게 제시하는 것으로는 교육의 효과를 높일 수 없을 것이다. 이론과 연계된 적절한 수준의 정밀한 실험이 제시되어 학생들이 흥미를 느끼며 수업에 임할 수 있는 조화된 교육이 필요할 것이다. In 2004, the 7th curriculum will bring thoroughly to effect in all grades of elementary, middle, and high schools. The characteristics of the 7th curriculum are as follows ; the level-based class including intensive and supplementary contents is introduced, a considerable quantity of science knowledge is reduced compared with the 6th curriculum, but inquiry activities are reinforced, Most of the physics textbooks are written based on the experimental procedures and inquiry activities. In this work. we tried to find out how to teach the experiments of mechanics in Physics Ⅰ textbooks in 7th curriculum effectively. And also we tried to find the way to maintain student's interests in their physics class. For those purposes, we classified the experiments in two categories, experiments which students can make for themselves and the experiments which they can experience indirectly through teachers' examples and other media. We analyzed the experiments of first category, the motion of cart on inclined plane (uniformly accelerated motion), the relationship between force, mass, and acceleration(the End Newton's law of motion), the law of conservation of momentum in case of restitution of objects, the relationship between work and kinetic energy, and the law of conservation of mechanical energy, by the established methods and equipments on the textbooks. During these procedures, we found many problems in equipments, experimental procedures, and etc. We summarized those problems as follows. 1. the cart didn't make rectilinear motion 2. It was hard to control velocity regularly. 3. It wasn't easy to adjust the height of inclined plane. 4. It is very difficult to understand the procedure and meaning of experiments because of poor manual. Those problems resulted in low learning effect for the student in physics class. To settle these problems, we pointed out the contradictory aspects of experimental process in the existing textbooks and selected the most effective experimental method of all methods presented in the textbooks. Also we improved experimental equipments so that the cart can move only on the rail, not in the other directions, by fixing it on the plane on which the cart moves. And a height adjuster of inclined plane was attached at the end of plane in order to adjust the angle of inclined plane at will. The improved experimental equipment was also used effectively in the experiment on the law of conservation of momentum, and the relationship between force, mass, and acceleration, because it was possible to use the plane with rails as horizontal plane by making the angle of inclined plane 0 degree. Finally, we wrote new experimental manual which explained the process and activities of experiments in detail. Several suggested experiments carried out with improved equipment and modified experimental methods in new manual. The experimental results of newly designed experiments showed much fewer errors than the established experiments. It goes without saying that the experiment is as important as theory in science. However, in the schools, we can't make enough experiments and don't believe in educational effect of the experiment. According to a questionnaire, the reason is that students don't understand the exact meaning of experiments and the result of experiments doesn't correspond with theory. If we expect experiments to be helpful for students' learning, we need to use experimental equipments which can reduce as many errors as possible. And we ought to be able to carry out experiments, consulting the activities-centered detailed manual. We can not achieve the goal of education in physics effectively by offering too many experiments which conduct poor results. It is very important to offer good and interesting experiments with related proper theories to the students for maintaining the interests and motivations in the physics class.

PSSC 물리와 우리나라 고등학교 물리교과서의 비교 분석적 연구

이재숙 梨花女子大學校 敎育大學院 1985 국내석사

제7차 교육과정 물리I 교과서 전자기학 실험의 효율적 수행 방안 연구

전진희 仁川大學校 敎育大學院 2003 국내석사

제 7 차 교육과정의 도입에 따라 고등학교 교과과정을 위한 물리실험을 기반으로 하는 새로운 다양한 과학교재가 발간되었다 그러나 새로이 채택된 교과서는 실험분야에 있어서 보다 정교하고 체계적일 필요가 있다. 본 연구의 목적은 고등학교 물리교과 중에서 전자기학 부분의 실험과정에서 나타나는 문제점을 파악하고 그 대안 및 보안방법을 모색하는데 두었다. 이를 위하여 본 연구에서는 제 7 차 교육과정에 따른 고등학교 물리 Ⅰ 교과서의 전자기학 실험 부분을 비교 분석하였다 총 9 종의 교과서에서 학생 위주로 실험할 수 있는 것들을 대상으로 살펴본 결과, 대부분의 실험 과정은 구체적이지 못하여 학생들 스스로 실험하기엔 어려움이 있었고 교과 내용을 모두 포함하기 어려운 실험 방법과 실험 기구로 인하여 포괄적인 학습이 이루어지기 힘든 실정이었다. 또한 물리 I의 정량적인 식들을 이해시키기엔 실험의 접근법이나 결론 도출 방법이 상당히 동떨어져 있음을 확인했다. 따라서 효율적인 실험을 수행하기 위하여 새로운 실험 기구의 모색, 또는 기존 실험 기구의 보정을 시도해 보았고, 대부분의 교과서에서 다루고 있는 실험방법에 새로운 실험 기구를 적용한 실험 과정을 구성하여, 그에 따른 정량적인 실험 결과를 유도하기 위한 결론 도출법도 새롭게 고안해 보았다. 과학기술이 고도로 발전된 현대사회는 그 어느 시대보다도 빠르게 변모해 가고 있다. 이런 변화무쌍한 시대에, 고등학교 과정의 과학교육은 학생들로 하여금 현대사회가 요구하는 첨단과학기술 발전에 적응하고 기여할 수 있는 기본적인 지식을 갖출 수 있도록 도와줄 수 있어야 한다. 그러한 목적을 충족하기 위해서는 과학실험이 보다 체계적으로 구성되어 과학교과가 보다 효율적으로 학습될 수 있도록 개선하여야 한다. 본 연구는 고등학교 과학교과 과정 중 물리교과교육의 개선을 위한 노력의 일환으로 기여할 수 있을 것으로 기대된다. Based upon the seventh education curriculum, science textbooks for the high school science course have been recently introduced. However, the newly adopted textbooks are open to questions and need to be more elaborate and systematic in terms of the physics experiments. Thus the purpose of this research is to point out what kinds of problems are revealed in the physics experiments course at the level of high school, and to suggest what would be the alternative and supplementary experiments methods to them. This study has dealt with the comparative analysis of electromagnetic experiment in the high school textbook,'Physics I' following the Seventh Education Curriculum. After examining the target of study if students could actually experiment by themselves among nine kinds of textbooks, there were obviously lots of problems. First, it was difficult to conduct student-centered experiment due to most experiment processes which were not concrete enough. It was also hard to fulfill a general learning due to the methods and instruments for the experiments which hardly covered all the contents of the textbook. In addition, It was confirmed that there were not so much relations between the approach of a experiment and the method to reach a conclusion, so it was difficult to understand a quantitative formula in physics 1. Therefore, it was necessary to search for a new type of experiment tools and correct old ones to conduct an efficient actual practice. A new experiment tools were applied in the methods dealt in most textbooks and a new experiment process was organized through this. Moreover, this research has tried to design a new way to draw a conclusion, deriving the quantitative experiment conclusion. Modern society is equipped with high technology and cutting edge sciences. Further its developments and the speed of change are unmatched In human history. In this ever-changing age, 속 high school science education should help serve the students by providing them with basic knowledge to fit themselves for the rapidly developing science and technology, which is what modern society requires. For such a goal, the currently used science books should be improved: their contents need to be more systematically explained and more efficiently learned. I hope that this study can make a contribution to the betterment of high school science course.

한국과 중국의 중·고등학교 물리교과서의 비교 및 분석 : Chiappetta의 방법에 따른 분석

박혜원 梨花女子大學校 敎育大學院 1993 국내석사

中學校 新ㆍ舊 科學敎科書의 比較分析 : 물리분야를 중심으로

김현송 인하대학교 교육대학원 1991 국내석사

本 硏究는 改定된 5차 敎育課程을 살펴봄으로써 敎師들의 科學敎科 指導方法을 찾아 敎育의 效率性을 높이려하였다. 그 方法으로 新·舊 敎育課程의 比較와 新·舊 各 敎科書들의 內容을 여러 側面에서 比較·分析하였다. 本 硏究에서 얻은 바로는 첫째, 선택단원의 개발 등과 같이 敎育課程의 運營에 융통성을 주었으며 둘째, 敎科內容이 많이 축소되었으며 셋째, 改定된 敎科書들은 單一種의 교과서와는 달리 저마다의 特徵을 나타내고 있었다. The Major purpose of this study was to improve the educational efficiency and teaching method for science theachers through the investigation of the revised and supplemented curricula. The goal was to compare the former curricula with the revised ones in various ways. First, the revised curricula were to let teachers have adaptability in teaching subjects such as selective lessons. Second, the re-vised curricula have compact contents. Third, each of the revised text books has its own characteristics.