과학영재 고등학생들의 역학 기초개념 이해
Understanding on Mechanics Basic Concepts of Science-Gifted High School Students
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초록
본 연구에서는 과학영재 고등학생들의 역학 기초개념에 관한 조사를 수행하였다. 문항별 그리고 개인별 정답률, 두 변수 간 비례관계 정도를 나타내는 상관계수, 문항별 응답집중도를 계산하여 개념 이해 정도나 오개념 여부를 확인할 수 있는 C-factor, 그리고 수업 전후의 개념변화를 정량적으로 분석하는 지수로서 Gain/Loss factor 등을 구하고 분석하였다. 연구 분석 결과, 과학영재 고등학생들의 역학 기초개념 이해 정도는 매우 우수하였으며, 전형적인 오개념의 특성을 나타내는 문항은 하나도 없었으나 몇몇 문항에서는 상대적으로 취약한 면도 드러냈다. 또한 본 연구에서와 같이 pretest 점수가 높은 과학영재들에 대한 분석에는 수업 전후의 개념변화를 정량적으로 분석하는 지수로 그 동안 널리 사용해온 Hake gain보다, 개념변화이득, 와 개념변화손실, , 그리고 그 차이 등을 분석하는 것이 더 타당함을 보였다. 이와 같이 물리 기초개념 검사에 대한 정량적 분석을 적용한 본 연구 결과는 학생의 물리 선개념 진단, 수업 후 학생의 물리 기초개념 이해 평가, 수업 전후 학생의 개념변화 분석에의 활용뿐만 아니라 과학영재를 위한 물리수업설계와 수업개선활동에도 유용한 정보로 활용될 수 있을 것이다.
Abstract
In this study, we performed an investigation on mechanics basic concepts of science-gifted high school students. Ratios of correct answer for each student and each problem, correlation coefficients measuring the strength of the linear relationship between two variables, concentration factors representing how students' responses on multiple-choice questions are distributed and indicating students' performance and their misconceptions, and gain and loss factors that are simple metrics evaluating students' improvement during an instructional period were calculated and analyzed. Our results showed that our students' performance was very high and there was no test problem indicating any misconception. Although their performance was high, there are a few relatively low performing test problems as well. From our analysis, we concluded that a normalized gain, , a normalized loss, , and their difference, are more appropriate than Hake gain which has been widely used as a simple metric to quantify conceptual changes, especially for analyses of initially-high-performing groups of students. This study infer that such quantitative analyses can be utilized for instructional planning and improvement for science-gifted students, as well as further studies investigating students' physics concepts.
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