과학사 이야기를 활용한 수업이 물 속에서 무게와 압력 개념 형성에 미치는 효과 = (The) effect on forming conception of weight and pressure in the water by the class which is applied the story of scientific history

국문 초록 (Abstract)

이 연구의 목적은 과학사 이야기 자료를 활용한 수업이 초등학교 6학년 학생들의 물 속에서의 무게와 압력’개념 변화에 미치는 영향을 알아보는 것이다. 연구를 위하여 초등학교 6학년 4개 학급을 선정하여 2개 학급 60명을 실험집단으로, 나머지 2개 학급 60명을 통제집단으로 나누었다. 과학사 이야기 자료 활용의 효과를 알아보기 위해 실험집단에는 과학사 이야기 자료를 활용한 수업을 적용하였고 통제집단에는 기존의 교과서 및 지도서에 제시된 일반적 개념 변화 수업을 적용하였다. 실험 수업 후 사후검사를 실시하고, 평균과 표준편차의 차이를 통해 과학사 이야기 자료를 활용한 수업이 학생들의‘물 속에서의 무게와 압력’개념 변화에 어떤 영향을 주는지 검증하였다.
연구 결과를 종합하면, 과학사 이야기 자료를 활용한 실험집단 학습자들의‘물 속에서의 무게와 압력’의 개념 형성이 통제 집단 보다 현저한 효과가 있는 것으로 나타났다.
본 연구의 결과를 토대로 다음과 같은 네가지 결론을 내릴 수 있다.
첫째, 전·후 검사를 통하여 학생들이 가지고 있는‘물 속에서의 무게와 압력’에 대한 과학적 개념 형성 정도를 알 수 있었다.
둘째, 부력에 대하여 과학사 이야기 자료 활용수업을 실시한 실험집단의 학생들이 일반적 개념 변화 수업을 실시한 통제집단 학생들보다 대안개념을 보다 많이 과학적 개념으로 변화시켰다.
셋째, 과학사 이야기 자료를 활용한 수업은 물 속에서의 압력에 대한 개념 보다 물 속에서의 무게에 대한 개념 변화에 더 큰 효과를 나타내었다.
넷째, 학생들이 쉽게 일상의 경험을 통하여 얻을 수 있는 과학적 개념보다 이해하기 어렵고 자주 접하지 못한‘물 속에서의 무게와 압력’개념에서 더 큰 효과를 나타내었다.
따라서, 초등학교에서 과학사 이야기 자료를 수업에 활용함으로서‘물 속에서의 무게와 압력’개념과 같이 이해가 어려운 개념 학습에 학생들의 흥미와 관심을 일으켜 수업에 대한 이해를 높일 수 있는데 본 연구의 결과가 도움을 줄 수 있을 것이다. 특히, 물 속에서의 무게와 압력의 개념이 초등학교에서만 지도되고 있는 중요성으로 볼 때에도 본 연구는 매우 중요한 교육적 자료라고 사료된다. 과학사 이야기 자료를 이용한‘물 속에서의 무게와 압력’개념 효과 검증에 대한 본 연구는 과학교육에서 어려운 개념 학습에 대한 한 가지 방안을 제시하고 있음은 분명하다고 할 수 있다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

The purpose of this study is to examine how sixth grade classes applying observational data of scientific history affect changes in concepts of 'weight and pressure in water'.
For the study, 4 sixth grade classes were selected and 2 classes of 60 students were divided as the test group; while the other 2 classes of 60 students were divided as the control group and a course using observational data of scientific history was applied to the test group, common concept changing courses presented in existing textbooks and instructional material were used on the control group.
Examinations were effectuated after the test courses and the effect of courses using observational data of scientific history on changes in student concepts of 'weight and pressure in water' were verified through differences in deviations in standards and averages.
Integrating the study results, the test group students who dealt with courses using observational data of scientific history show to have noticeable effectiveness in concept formations of 'weight and pressure in water' in comparison to the comparative group.
The following four conclusions can be made based on the results of this study.
First, through examinations before and after, it was possible to examine students' formation of scientific concepts regarding 'weight and pressure in water'.
Second, in regards to buoyancy, alternative concepts were altered more into scientific concepts in the test group which effectuated courses using observational data of scientific history than in the control group which effectuated common concept changing courses.
Third, courses using observational data of scientific history showed a greater effect in concept changes of weight inside water than in concepts of pressure inside water.
Fourth, greater effects were shown in 'weight and pressure in water' concepts, which are more difficult and less accessible than scientific concepts that are gained easily through everyday life experiences.
Therefore, the results of this study show that courses using observational data of scientific history can aid in heightening course understanding by spurring student interest in difficult concept studies such as concepts of 'weight and pressure in water'.
In particular, since the concepts of 'weight and pressure in water' are only instructed in grade school, this study will serve as important educational data.
It is certain that this study, which verifies concept effects of 'weight and pressure in water' using observational data of scientific history, can be presented as a way to learn difficult concepts in science education.

목차 (Table of Contents)

• 목차 = ⅲ
• 국문초록 = ⅰ
• Ⅰ. 서론 = 1
• 1. 연구의 필요성 = 1
• 2. 연구의 목적 = 3
• 3. 연구문제 = 4
• 4. 용어의 정의 = 4
• 5. 연구의 제한점 = 5
• Ⅱ. 이론적 배경 = 6
• 1. 과학사와 과학 교육 = 6
• 가. 과학 교육에서 과학사의 역할 = 6
• 나. 과학사 교수·학습의 중요성 = 7
• 다. 과학교육에 과학사 도입의 효과 = 8
• 라. 과학사를 교수·학습에 적용하는 방법 = 11
• 2. 과학 개념 형성 및 변화 이론 = 15
• 가. 과학 개념 형성 = 15
• 나. 과학 개념 변화 이론 = 17
• 다. 개념 이해 분류틀 = 20
• 3. 선행 연구 = 25
• 가. 과학 교육에서 과학사 이야기와 관련된 주요 선행 연구 결과 = 25
• 나. 물 속에서의 무게와 압력 개념과 관련된 주요 선행 연구 결과 = 26
• Ⅲ. 연구 방법 = 30
• 1. 연구 대상 = 30
• 2. 연구 절차 = 31
• 3. 연구 설계 = 32
• 4. 실험 처치 = 32
• 가.‘물 속에서의 무게와 압력’단원에 대한 분석 = 32
• 나. 과학사 이야기 활용 교수·학습 자료 개발 = 34
• 다. 수업 처치 = 38
• 5. 검사 도구 = 40
• 가. 개념 선정 및 검사 문항 작성 = 40
• 나. 검사 문항 내용 타당도와 신뢰도 점검 = 40
• 6. 연구 자료 처리 및 분석 = 42
• Ⅳ. 연구 결과 및 논의 = 44
• 1. 물 속에서의 무게와 압력에 대한 과학적 개념의 형성 수준 = 44
• 2. 과학사 이야기 자료 활용 효과 = 57
• Ⅴ. 결론 및 제언 = 72
• 1. 결론 = 72
• 2. 제언 = 73
• 참고문헌 = 75
• Abstract = 83
• 부록 = 85