원심력에 관한 대학생들의 이해 유형 조사
Undergraduate Student Understanding of Centrifugal Force
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참고문헌
초록
원심력은 학생들이 이해하는 데 매우 어려워하는 개념 중 하나이다. 본 연구에서는 원심력에 관한 효과적인 학습방법을 탐색하기 위해 필요한 선행연구로서, 대학생들이 원심력을 어떻게 이해하고 있는지를 조사하였다. 우선 기존 교재에 나타나 있는 원심력의 설명방법을 바탕으로 (i)원심력을 정의하는 문항과 (ii)특정한 상황이 주어졌을 때 원심력을 설명하는 문항으로 구성된 설문지를 제작하여 서울 소재 1개 대학교 자연계열 학생 63명을 대상으로 설문조사를 실시하였다. 그 결과 학생들은 주로 원심력을 ‘원 바깥방향으로 작용하는 구심력과 관련되는 가상적인 힘’으로 정의하였다. 다수의 학생들은 원심력을 ‘물체가 원운동 할 때 원심력과 구심력이 함께 작용하며 두 힘은 크기는 같고 방향은 반대인 힘이다’와 같이 비과학적으로 설명하였다. 원심력을 ‘가상의 힘’ 또는 ‘관성력’으로 정의한 상당수의 학생들은 그 이유를 설명하지 못하였다. 이는 원심력을 가르칠 때, 뉴턴의 세 가지 법칙을 기반으로 원심력 설명 유형들의 장단점을 고려한 설명이 필요함을 시사하고 있다.
Abstract
Centrifugal force has been one of the most difficult concepts for students to understand. As a basis study for developing more effective teaching-learning strategies for centrifugal force, this research investigated how well undergraduate students understood the concept. Firstly, an analysis was performed on the ways of explaining centrifugal force in physics textbooks. Then the questionnaire, which consisted of two parts, was designed. The first part was about defining centrifugal force, while the second part was about explaining centrifugal force when specific situations were given. This questionnaire was distributed to 63 undergraduate students who major in natural science and engineering in Seoul, Korea. As a result, it was found that many students defined centrifugal force as a fictitious outward force related to centripetal force. Most of them explained centrifugal force unscientifically. For example, they claimed centrifugal and centripetal force acted together on an object with same magnitude but in opposite direction. Likewise, many students could not explain why centrifugal force was a fictitious force or an inertial force. This suggested that the concept of centrifugal force needed to be taught on the basis of Newton's three laws of motion with careful consideration of student understanding.
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