고등학교 학생들의 과학단위 사용과 이해 = High School Student's Usage and Understanding of Science Units

국문 초록 (Abstract)

과학단위에 대한 이해는 과학적 소양을 갖추는데 기본이며, 또한 일상생활에서 물리량에 대한 정확한 의사소통에 필수적이다. 따라서 생활에 필요한 단위의 대부분을 학습한 고등학생을 대상으로 단위 사용과 이해의 실태를 분석할 필요가 있다.
본 연구에서는 고등학생들의 과학단위 사용과 이해에 대해 알아보기 위해 일상생활에 많이 사용하는 과학단위, 교과서 및 선행연구를 바탕으로 단위이해요소를 세 영역으로 나누었다. 물리량의 단위를 이해하고 읽고 쓰기, 단위 환산, 차원 분석의 세 영역으로 나누어 총 13개의 문항으로 이루어진 문항지를 개발 하였다. 경기도 소재 인문계 2개 고등학교 1, 2, 3학년 415명을 대상으로 하여 검사를 실시한 결과는 다음과 같다.
첫째, 학생들이 물리량에 대한 단위를 이해하고 바르게 읽고 쓸 수 있는지 분석하였다.
분석 결과 단위 쓰기, 단위 이해, 단위 읽기 순으로 정답률이 높았다. 생활 속에 있는 단위는 잘 읽을 수 있지만 그 단위가 의미하는 물리량은 무엇인지 모르고 사용하며 단위의 구조 및 단위를 사용하게 된 유래에 대해 정확하게 모르는 학생들이 많아 단위쓰기에 어려움을 가지고 있었다.
둘째, SI 접두어와 단위로 이루어진 구조에 대해 잘 알지 못해 단위 환산에 어려움이 있었다.
SI접두어의 개념을 모르거나 많이 사용되는 기호만 알고 있고, 정확한 의미에 대해 이해하지 못했다. 기본단위의 거듭제곱의 곱으로 표현되는 물리량의 단위를 정확히 이해하지 못해 같은 물리량의 단위 찾기 문항을 해결하는데 어려움이 있었다.
셋째, 학생들이 단위의 차원 분석을 이해하는지 분석하였다.
차원 분석은 고등학교 교육과정에서 다루지 않는 개념이지만 물리량 변수들 간의 함수적 관계를 정성적으로 이해할 수 있다. 이러한 차원 분석 문제를 통해 물리 공식의 일부를 유추할 수 있었다. 차원분석 문제를 통해 물리적인 이해를 높일 수 있다. 또한 단위가 별도로 암기해야만 하는 것이 아니라 문제풀이 및 개념이해를 돕는 과정임을 학생들이 인식하였다고 분석된다.
결론적으로 단위를 사용하는 이유 및 단위의 기본 구조, 단위 연산 등의 단위학습이 학교에서 이루어져야 함에 시사 하는 바가 크다. 단위의 중요성을 강조하고 단위 학습을 통해 문제해결 및 물리량을 이해하는데 도움이 되도록 하고 이를 통해 과학적 소양 함양 및 의사소통 능력을 기를 필요가 있다고 판단된다.

목차 (Table of Contents)

• Ⅰ. 서 론 1
• 1. 연구의 필요성 및 목적 1
• 2. 연구 문제 2
• 3. 연구의 제한점 2
• Ⅱ. 이론적 배경 3
• 1. 수학 개념 학습지도 3
• 2. 국제 단위계 5
• 3. 단위의 사용법 9
• 4. 교과서 분석 12
• 5. 선행연구 15
• Ⅲ. 연구 방법 및 절차 18
• 1. 연구 절차 18
• 2. 연구 대상 19
• 3. 검사 도구 개발 19
• Ⅳ. 연구 결과 및 논의 22
• 1. 문항별 분석 22
• 2. 영역별 분석 62
• 가. 물리량의 단위 이해와 읽고 쓰기 영역 64
• 나. 단위 환산에 관한 영역 68
• 다. 차원 분석에 관한 영역 70
• 3. 학년별 분석 71
• 4. 연구 결과 요약 73
• Ⅴ. 결론 및 제언 76
• 1. 결론 76
• 2. 제언 77
• 참고문헌 78
• ABSTRACT 80
• 부록 1. 고등학생의 과학단위 사용과 이해 검사 문항지 83