예비 물리교사들의 양자 현상에 대한 개념 이해의 분포와 특성 분석 = Analysis of Distribution and Characteristics of Pre-service Physics Teachers’ Conception on Quantum Phenomena

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

We analyzed the distribution and the characteristics of pre-service physics teachers’ conception on quantum phenomena. For this, we investigated 160 pre-service teachers’ conceptions for various ideas on quantum phenomena known from previous literatures, and analyzed their responses using cluster analysis and multi-dimensional scaling. We found that pre-service teachers’ conceptions on quantum phenomena could be categorized as ‘quasi-quantum’, ‘mixed’, ‘indeterministic’, and ‘mechanistic’ views. These can be mapped in a plane with ‘duality’ and ‘uncertainty’ axes.
According to the distribution of their conceptions, pre-service physics teachers can be clustered into 3 groups such as ‘confused view’, ‘modern view’, and ‘mixed convincing’ in order of population.
The distribution of the groups is significantly related to pre-service physics teachers’ grade, gender, and the taking quantum physics courses in college. The result shows the diversity and juxtaposition of conceptions on quantum phenomena, and suggests an orientation for teaching and learning quantum physics in the education of physics teachers.

국문 초록 (Abstract)

이 연구에서는 예비 물리교사들이 양자 현상에 대해 갖고 있는 생각들의 군집과 그 특성을 살펴보았다.
이를 위해 예비 물리교사 160명을 대상으로 선행 연구에서 이미 밝혀진 양자 현상에 대한 다양한 관념들에대한 그들의 생각을 조사하였으며, 응답 결과를 군집분석과 다차원 척도법을 적용하여 분석하였다. 연구결과, 첫째 예비 물리교사들의 양자 현상에 대한 개념 이해는 ‘준양자론 관점’, ‘혼합 관점’, ‘비결정론관점’, ‘기계론 관점’ 등 4개의 개념 군집으로 분류될 수 있으며, 개념 군집의 분포는 ‘이중성’과 ‘불확실성’ 을 차원으로 갖는 2차원 공간에 지도화할 수 있다. 둘째, 예비 물리교사들은 자신의 개념 이해 군집에따라 ‘현대적 이해’, ‘혼재된 확신’, ‘혼동 이해’ 집단으로 구분할 수 있다. 혼동 이해 집단이 가장 큰 비중을차지하며, 현대적 이해와 혼재된 확신 집단이 뒤를 잇는다. 셋째, 양자 현상에 대한 개념 이해 군집에 따라구분한 예비 물리교사들의 집단 분포는 학년, 성별, 대학에서의 양자물리학 관련 과목 이수 정도에 따라유의한 차이를 보인다. 이 연구 결과는 양자물리학 개념 이해 분포의 다양성 및 서로 상충되는 개념 이해의병치 가능성을 드러내었으며, 이는 물리 교사교육에서 양자물리학 교수학습 방향에 대한 시사점을 제공한다.

참고문헌 (Reference)

1 E. Marshman, 39 : 015707-, 2018

2 L. Bao, 69 : S45-, 2001

3 J. Park, 10 : 1-, 1992

4 K. Krijtenburg-Lewerissa, 13 : 010109-, 2017

5 E. Cataloglu, 70 : 238-, 2002

6 J. Falk, Uppsala University, Sweden 2004

7 S. Wuttiprom, 31 : 631-, 2009

8 S. B. McKagan, 6 : 020121-, 2010

9 B. R. Wilcox, 11 : 020115-, 2015

10 I. D. Johnston, 20 : 427-, 1998

11 A. Masshadi, 20 : 511-, 1999

12 R. Müller, 70 : 200-, 2002

13 C. Singh, 76 : 400-, 2008

14 M. Ayene, 7 : 020113-, 2011

15 L. Bao, 70 : 210-, 2002

16 Ö. Özcan, 6 : 2768-, 2011

17 J. L. Ke, 27 : 1571-, 2005

18 G. Zhu, 79 : 499-, 2011

19 G. Passante, 11 : 020135-, 2015

20 C. Singh, 76 : 277-, 2008

21 J. R. Hoehn, 14 : 010122-, 2018

22 M. J. Hashweh, 8 : 229-, 1986

23 C. Baily, 11 : 020124-, 2015

24 G. Ireson, 35 : 15-, 2000

25 G. Ireson, 20 : 193-, 1999

26 임성민, "예비 물리교사들의 고전역학과 양자역학의 기초개념 이해 비교" 한국물리학회 64 (64): 56-65, 2014

27 임성민, "양자 현상에 대한 고등학생들의 개념 이해 분포" 한국물리학회 70 (70): 443-453, 2020

28 고연주, "물리전공 대학생의 양자역학 개념이해 및 확신도의 성차 분석" 한국물리학회 65 (65): 812-824, 2015

29 박희창, "데이터마이닝에서의 군집화 기법 비교" 한국자료분석학회 8 (8): 585-596, 2006

30 임성민, "대학생들의 양자물리 기초개념 이해 조사" 한국물리학회 62 (62): 135-141, 2012

31 S. W. Kim, "Practice of Using SPSS & MOS for Social Science Study" Hakjisa 2015

32 S. W. Kim, "Practice of Using SPSS & MOS for Social Science Study" Hakjisa 2015

33 K. B. Park, "Multidimensional Scaling" Education Science 2000

34 A. Mashhadi, "Congnitive mapping of Advanced Level Physics students’ conceptions of quantum physics"

35 P. Dugard, "Approaching multivariate analysis. A practical introduction" Routledge 2010

36 조헌국, "2015 개정 교육과정 고등학교 물리 교과서에서 나타나는 양자역학에 관한 설명 분석" 한국물리학회 68 (68): 869-879, 2018