보일의 법칙과 샤를의 법칙에 대한 중학교 1학년 학생들의 개념 문제 해결력과 수리 문제 해결력 비교 분석
Comparative Analysis of Conceptual and Algorithmic Problem Solving Ability on Boyle’s Law and Charles’s Law in Middle School 1st Grade Students
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초록
이 연구는 보일의 법칙과 샤를의 법칙에 대한 중학교 1학년 학생들의 인지수준과 배경 요인에 따른 개념 문제 해결력과 수리 문제 해결력을 비교한 것이다. 연구를 위해 개념과 수리 문제 해결력 검사지를 개발하여, 중학생들의 인지수준과 배경 요인에 따른 개념 문제 해결력과 수리 문제 해결력을 비교하고, 기억 보유 효과를 알아보았으며, 어떠한 개념을 가지고 문제를 해결하였는지 분석하였다. 연구 결과, 모든 인지수준에서 개념 문제 해결력이 수리 문제 해결력보다 높았으며, 구체적 조작기와 과도기의 중학생들의 경우 그 차이가 통계적으로 유의미하였다. 개념 문제 해결력과 수리 문제 해결력에 대한 기억 보유 효과 비교에서 형식적 조작기 중학생들은 기억 보유 효과가있었다. 중학생들의 배경 요인에 따른 개념 문제 해결력과 수리 문제 해결력 비교에서 사교육을 받은 중학생들과 받지 않은 중학생들 사이의 개념 문제 해결력과 수리 문제 해결력에 통계적으로 유의미한 차이는 없었다. 그러나 과학 활동 경험과 과학 관련 진로 희망 여부에서는 과학 활동 경험이 있고 과학 관련 진로를 희망하는 중학생들이 그렇지 않은 중학생들보다 개념 문제 해결력과 수리 문제 해결력이 모두 통계적으로 유의미하게 높았다. 중학생들의 문제 해결 과정을 분석해 본 결과, 거시적인 현상을 단순히 기억하여 과학적 개념에 대한 올바른 이해 없이 문제를 해결하려는 경향이 있었다. 그러므로 중학생들의 비과학적인 개념을 사전에 파악하여 이를 과학적인 개념으로 바꿀 수있는 교수-학습 전략이 필요하다.
Abstract
The purpose of this study was to compare the conceptual and algorithmic problem solving ability on Boyle's law and Charles’s law according to cognitive levels and characteristics of students in middle school 1st grade students. For this study, questionnaire items of conceptual and algorithmic problem solving ability were developed. and the problem solving ability according to cognitive levels and characteristics of students was compared. The long-term memory effect in conceptual and algorithmic problem solving ability according to cognitive levels was investigated, and problem solving process were analyzed by questionnaire items. In the results of this study, conceptual problem solving ability was higher than algorithmic problem solving ability in all cognitive levels. There was statistically significant difference in concrete operational period and transitional period students. In comparison of the long-term memory effect in conceptual and algorithmic problem solving ability, formal operational period students had the long-term memory effect. There was no statistically significant difference in the conceptual and algorithmic problem solving ability according to private education among the characteristics of students. But there was statistically significant difference in the problem solving ability according to experiences of the scientific activities and hopes to related scientific careers. From results of analysis of problem solving process, it is known that the students had a tendency to just remember macroscopic phenomena and to solve the problems without understanding the concepts. Therefore, teaching and learning strategy is necessary to replace unscientific concepts by the scientific concepts through identifying students’s unscientific concepts in advance.
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