힘과 운동 상황에 대한 비전공 일반물리 수강생의 스키마 분석 및 강의 자료 개발

국문 초록 (Abstract)

이 연구는 비전공 대학 일반물리학 수강생을 대상으로 학습 전 수강생의 힘과 운동 상황에 대한 개념을 분석하여, 비전공 대학 일반물리학 수강생의 개념 구조를 이해하고, 개념의 점진적 분화를 위한 교수 자료를 개발하여, 비전공 대학 일반물리학 수강생의 힘과 운동 상황에 대한 학습을 위한 강의 자료를 개발하려고 하였다. 연구 대상은 사범대학교 1학년 물리교육을 전공하지 않는 과학교육과 44명 대학생들로 하였다. 연구내용은 1차적으로 비전공자 수강생의 힘과 운동에 대한 개념을 조사하기 위해서 검사 도구를 개발하고, 2차적으로 교수-학습 자료를 개발하는데 있다. 검사 도구는 지구와 달 표면 각각의 상황과 지구와 달 표면 동시상황으로 나누었다. 지구와 달 표면 각각의 상황에서 크기는 같고 질량이 다른 두 물체를 동시에 놓기, 같은 속력으로 위쪽으로 던지기, 수평면에서 같은 속력으로 굴리기에서 ‘어느 것이 먼저 도착하는가?’로 하였다. 검사문항은 총 15문으로 하였다. 연구결과 학생들은 지구와 달 표면 상황과 연직, 경사면, 수평면 조건에서 물체의 운동을 다르게 생각하는 경향이 있다. 이는 학생들이 상황에 따라 달리보이는 차이를 극복하고 일반적인 법칙을 이끌어내는 능력이 부족하기 때문이다. 교수자는 학생들에게 물체의 운동을 설명할 때 지구 표면에서만의 운동뿐만 아니라 달 표면, 우주 공간에서의 물체의 운동을 비교하여 힘과 물체의 운동을 설명한다면 물체의 운동을 통합적으로 이해하는데 도움이 된다. 같은 상황에서도 조건을 연직, 경사면, 수평면으로 나누어 힘과 물체의 운동을 적용하도록 한다면 물체의 운동에 대해 분화된 개념을 갖는데 도움이 될 것이다. 학생들이 물체의 운동 개념을 획득하여 한 가지 상황에 대하여 잘 설명하였다고 하여 물체의 운동에 대한 올바른 개념을 가졌다고 할 수 없다. 물체의 운동을 지구 공간에서만 생각할 것이 아니라 달 표면이나 우주 공간에서 물체의 운동 상황과 연직, 경사면, 수평면의 조건에 따라 물체의 운동을 생각하게 해봄으로써 학생들이 물체의 운동에 대한 분화된 개념을 갖게 할 수 있다. 강의 자료는 학생들의 힘과 운동에 대한 올바른 개념 획득을 위한 PEOE(prediction Explanation Observation Explanation) 모형의 강의 자료를 개발 하였다. PEOE 모형에 따라 교수-학습할 내용과 관련된 대상이나 현상을 학생들에게 간단히 소개하고, 학생들은 일어날 현상이나 사건을 예상하고 이유를 설명한 다음 그 현상이나 사건을 실제로 관찰하고 그렇게 일어난 것에 대한 설명하는 과정으로 개발되었다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

The purpose of this study was to investigate conception of the non-major students and developing lecture materials about the force and motion context in the fundamental physic class. According to research plans, in first time, developing examination tools, analyzing conception of the students were progressed. In second time, developing lecture materials about the force and motion context in the fundamental physic class. The subjects were 44 students of the non-major in a university. The research contents were conceptions about motion of objects by the vertical direction, an inclined plane and horizontal plane on the surface of the earth and the moon. The questions were as follows: If two balls, same size but different mass, were put on, thrown over, by the vertical direction, an inclined plane and a horizontal plane on the surface of the earth and the moon at the same time and speed, which one arrived faster than the other?; In the same mass in the earth and the moon, how fast could the object reach to which location, the earth or the moon? Total 15 questions were made by these cases. The results showed that students were meaningful difference of the concept on objects motion at the vertical direction, an inclined plane and a horizontal plane on the earth and on the moon. The PEO