제7차 교육과정 물리Ⅰ의 실험수업 유형 분석 및 실험에 대한 인식 조사 = Analysis of laboratory instruction in physicsⅠ

국문 초록 (Abstract)

이 연구는 제7차 교육과정 물리Ⅰ의 교수학습 활동 중 실험수업에서, 실험수업 유형과 실험 내용에 따른 실시 현황, 실험수업 유형의 선택 이유 및 물리Ⅰ 교과서 실험에 대한 인식을 조사하고 분석하여 물리 실험수업의 교육적 시사점을 얻기 위해 수행되었다.
이 연구를 위하여 검인정 물리Ⅰ 교과서 총 9종을 분석하여 9종 중 5종 이상에 실린 실험 22개를 분석 대상으로 선정하였다. 선정된 실험을 중심으로 조사 문항을 개발하였고, 실험 주체와 실험 기구 2개의 분류자를 생성하여 실험수업 유형을 학생 실험, 학생 컴퓨터 모의실험, 교사 시범실험, 교사 컴퓨터 모의실험으로 분류하였다. 제7차 교육과정 물리Ⅰ을 이수한 대학생 94명과 물리Ⅰ을 지도한 경험이 있는 현직 물리 교사 60명에게 연구자가 개발한 조사 도구를 투입하였으며, 연구 결과를 요약하면 다음과 같다.
첫째, 학생 실험을 많이 실시하고 있는 단원은 힘과 에너지, 전기와 자기 단원이었고, 교사 시범 실험과 교사 컴퓨터 모의실험을 많이 실시하고 있는 단원은 파동과 입자 단원이었다.
둘째, 교사들이 각 단원에서 실험수업을 실시하는 비율이 높은 실험은 빗면을 내려오는 수레의 운동, 전자기 유도, 빛의 굴절이었고, 실험 실시율이 낮은 실험은 중력위치에너지, 전압과 전류에 따른 발열량, 광전효과이었다.
셋째, 교사들의 실험수업 유형별 선택 이유는, 학생 실험의 경우 모두 학생이 직접 수행해야 될 실험이라 생각하였기 때문이었다. 교사 시범실험을 선택한 이유는 힘과 에너지, 전기와 자기 단원에서는 실험 시간 단축이었고, 파동과 입자 단원에서는 실험 기자재의 부족이라 응답하였다. 교사 컴퓨터 모의실험 의 선택 이유로는 모두 실험 시간 단축이란 응답이 가장 많았다.
넷째, 물리Ⅰ 교과서 실험의 내용 수준에 대해서는 보통, 실험 개수에 대해서는 많다는 응답이 가장 많아 실험 수준은 알맞고 실험 개수는 많다는 인식이 높았다. 실험수업은 개념 이해에 도움이 된다는 응답이 가장 많았으며 학생 실험이 개념 이해에 가장 도움이 되는 실험수업 유형이라 하였다. 그리고 실험 시간의 부족을 물리 실험의 가장 큰 문제점이라 꼽았다.
이상의 연구 결과로부터, 실험마다 각각의 특징이 있기에 효과적인 실험수업이 이루어질 수 있게 각 실험에 적합한 다양한 유형으로 실험수업을 설계할 필요가 있다. 실험수업의 가장 큰 문제점은 실험 시간 부족이기에 시간의 효율성이 높은 다양한 시범실험용 키트와 컴퓨터 모의실험용 자료의 개발이 필요하다고 생각된다. 그리고 교과서에 실린 실험에 비하여 실제 실험 실시율은 낮으므로 교과서에 교육과정 필수 실험을 명시하여 학교 현장에서 적어도 그 실험만은 꼭 할 수 있도록 하는 배려가 필요하다고 생각된다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

The purpose of this study was to analyze of laboratory instruction in PhysicsⅠunder the 7th National Curriculum.
This laboratory instruction was divided into four types which are the experiment by students, computer simulation by students, demonstration by teachers and computer simulation by teachers according to an experimenter and an apparatus. The frequently executed experimental type was the experiment by students in the unit of ‘force & energy’, ‘electricity & magnetism’. In the unit of 'waves & particles', the demonstration by teacher and the simulation by teacher were the frequently executed experimental types.
The mostly performed experiments were the movement of a cart on an inclined surface, electromagnetic induction and refraction of light in a semicylinder.
The type of experiment by students was selected as teachers thought the experiments have to be carried out by students themselves. The reason why teachers chose the type of demonstration by teacher was the time shortage in the unit of force & energy, electricity & magnetism and the insufficiency of laboratory apparatus in the unit of wave & particle. Teachers chose the type of computer simulation by teacher mainly because of the time shortage in the all units. The questionnaires result showed that students and teachers thought the level of physics Ⅰ textbooks was average, the number of experiments in the textbooks was quite numerous. The experiments were very helpful to understand concepts and contexts of textbooks. The experiment by students was chosen as the best laboratory type. Teachers and students all pointed out that the biggest problem in experiments was the time shortage.
In conclusion, we need to develop various and time-effective experimental modules and materials to encourage an experiment execution and make an effective laboratory plan. Furthermore, 'a required experiment' should be stated clearly on the textbook for those important experiments to be carried out on the spot.

목차 (Table of Contents)

• Ⅰ. 서론 = 1
• 1. 연구의 필요성 및 목적 = 1
• 2. 연구 문제 = 3
• 3. 용어의 정의 = 4
• 4. 연구의 제한점 = 6
• Ⅱ. 이론적 배경 = 7
• 1. 제7차 교육과정 물리Ⅰ의 교육목표 = 7
• 2. 과학 실험수업 및 유형 = 8
• 3. 선행 연구 고찰 = 16
• Ⅲ. 연구 방법 및 절차 = 19
• 1. 연구 절차 = 19
• 2. 연구 대상 = 21
• 3. 조사 도구 = 22
• Ⅳ. 연구 결과 및 논의 = 29
• 1. 실험수업 유형별 수업 실태 = 29
• 2. 물리 교사들의 실험 내용별 실험 실시 = 37
• 3. 물리 교사들의 실험수업 유형별 선택 이유 = 46
• 4. 물리Ⅰ 실험에 대한 학생과 교사의 인식 = 53
• Ⅴ. 결론 및 제언 = 60
• 1. 결과 요약 = 60
• 2. 결론 = 62
• 3. 제언 = 63
• 참고문헌 = 65
• ABSTRACT = 69
• 부록 = 71