중학생의 화학 반응식 및 작성 과정에 대한 이해 특성 탐색
The Characteristics of Middle School Students’ Understanding about Chemical Equations and Balancing Process of Chemical Equations
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초록
화학 반응식은 화학에서 중요하게 학습하는 대상이자 이후의 학습을 위해 필요한 기초이다. 또한, 화학 반응식은 의사소통의 도구로서 활용되는 과학적 표상이자 모형으로, 2015 교육과정에서도 중요하게 다루어지고 있다. 본 연구는 화학 반응식을 학생들이 어떻게 이해하고 있는지 확인하고자 국가수준 학업성취도 평가에서 사용된 화학 반응식의 작성과 관련된 문항의 응답 결과를 중심으로 분석하였다. 본 연구에서는 2020년 학업성취도 평가의 서답형 문항에 대한 응답 결과를 분석하였고, 5,308명의 중학교 3학년 학생들의 응답 결과가 분석 대상이었다. 또한 추가적으로 중학교 3학년 학생 142명에게 해당 문항을 간략화하여 제시하고, 세부적인 응답의 이유를 파악하고자 하였다. 분석 대상이 된 문항의 내용은 잘못 작성된 화학 반응식을 제시한 후 잘못된 이유를 묻고, 과학적으로 타당하게 해당 화학 반응식을 다시 작성하도록 하는 것으로, 두 개의 하위 문항으로 구성되어 있었다. 분석을 위하여 화학 반응식이 포함하는 정보와 작성 과정을 중심으로 초기 분석 기준을 마련하였다. 이어 분석 과정에서 다수의 빈도로 나타나는 유형을 추가하여 최종 응답 유형을 제시하였다. 각 문항의 유형은 과학적으로 타당한 하나의 유형과 과학적으로 타당하지 않은 유형들로 구분할 수 있었다. 각 응답 유형을 기준으로 성취수준, 성취도 점수가 어떻게 관련되는지 확인하였다. 대체적으로 중학교 3학년 학생들은 화학 반응식에서 계수, 화학식의 아래 첨자의 의미에 대한 이해가 부족했으며, 많은 학생들이 화학식이 포함하는 정보에 대한 명확한 이해가 부족한 상태임을 확인할 수 있었다. 이러한 결과를 토대로 앞으로 화학 반응식과 관련된 교수학습에서 고려해야 하는 사항들을 논의하였다.
Abstract
Chemical equations are important contents in chemistry, and are the basis for further learning. Also, chemical equations are scientific representations and models used as tools for communication, which are important in the 2015 science curriculum. In order to identify how students understand the chemical equation, this study analyzed the response about the questions related to the generating the chemical equation used in the National Assessment of Educational Achievement(NAEA). This study analyzed the results of responses to the descriptive assessment items in the 2020 NAEA, and the responses of 5,308 3rd grade middle school students were analyzed. In addition, the items were briefly presented to 142 3rd grade middle school students, and the reason about responses of 142 students was investigated. The content of the item to be analyzed consisted of two sub-items, which consisted of asking why it was wrong about wrong chemical equation, and balancing chemical equation as a scientifically valid way. For the analysis, the initial analysis criteria were prepared focusing on the information included in the chemical equation and the balancing process of the equation. And the types of response were developed by adding the types that appeared a number of frequencies in the analysis. The type of each sub-item could be divided into one scientifically valid type and others which are invalid types. Based on the types, it was identified how the achievement level and achievement score were related to the type of response. Generally, 3rd grade middle school students showed the short understanding of the meaning of coefficients of chemical equation, and subscripts of chemical formulas. And it was identified that many students lacked a clear understanding of the information contained in chemical formulas. Based on these results, this study discussed about the teaching and learning for the chemical equation to be considered.
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