기체가 공간을 차지하고 있음을 알아보는 실험의 개선 방안 및 효과 분석
Analysis of the Improvement and Effectiveness of the Experiment to Find Out That Gas Occupies Space
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본 연구는 ‘기체가 공간을 차지하고 있음을 알아볼 수 있는 실험’이 2015 국정 과학 교과서와 검정 교과서에제시된 특성을 비교하고, 실험의 타당도 검사 및 문제점을 파악하여 이를 개선하고, 그 효과성을 검증해보고자하였다. 이를 위해 첫째, 국정 교과서와 검정 교과서 7종의 주요 준비물, 실험 방법, 제시된 사례를 분석한 결과5개 교과서(71.4%)의 실험이 국정 교과서의 실험과 같거나 거의 유사하게 구성된 것으로 나타났다. 따라서 과학교과서의 다양성과 창의성을 확보하기 위해 다양한 종류의 교과서가 개발되었지만 대부분 기존에 제시되어 있던실험을 그대로 제시하고 있었다. 둘째, 현행 실험의 경우 학생에게 다소 어려운 추론 능력을 요구하고 있고, 구체적이며 직관적인 관찰이 어렵다는 문제점이 있었다. 또한 초등학교 교사는 현행 실험의 타당도가 매우 낮다고응답하였다. 셋째, 개선된 실험은 타당도가 높은 것으로 나타났으며, 실험 집단의 경우 비교 집단과 비교하여사후 검사에서 통계적으로 유의한 차이가 있는 것으로 나타나 개선된 실험이 학생들의 탐구능력 함양에 효과가있는 것으로 나타났다. 그리고 개선된 실험은 컵 속의 물과 공기를 시각적으로 구분할 수 있고, 감각을 통해 현상을 직접 관찰할 수 있으며, 학생 수준에 적합한 활동으로 구성된 것으로 분석되었다. 따라서 본 연구는 ‘기체가공간을 차지하고 있음을 알아볼 수 있는 실험’을 직접 지도한 경험이 있는 초등학교 3학년 교사를 대상으로 의견수렴과 협의 과정을 통해 현행 실험의 문제점을 찾고, 개선된 실험을 개발하며, 그 효과를 검증하여 현재 개발되고 있는 2022 검정 과학과 교과서에 시사점을 주고자 하였다.
Abstract
This study compared the characteristics of an experiment f or determining whether gas occupies space presented in elementary school science textbooks to examine the validity of the experiment, identify and improve problems in its presentation, and verify its effectiveness. This study interviewed third-year elementary school teachers who had experience teaching this experiment to students. Based on teachers’ opinions and observations, this study identified issues with the current experiment, developed an improved experiment, and determined its effectiveness. Through this analysis, three key f indings emerged. First, the study found that the original experiment on gases was presented in the same or highly similar manner in 5 of 7 textbooks (71.4%). Thus, while various textbooks have been developed with the aim of promoting diversity and creativity in scientific literature, most experiments presented in these books are identical. Second, the existing experiment was not suitable for its target audience (third-year elementary school students) and was difficult to observe directly. The interviewed teachers also deemed the validity of the experiment to be considerably low. Finally, the original experiment was improved; this improved version was determined to be highly valid, showing a statistically significant difference compared with the original experiment. The improved experiment was effective for students as it involved activities suitable for their intellectual level and was directly observable through the senses. Thus, the study analyzed and improved an existing science experiment f or elementary students, providing insights into the 2022 revised science authorized textbooks and implications f or f uture textbook development.
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