‘과학1’ 중학교 교과서의 물질의 상태 변화와 분자 운동 내용이 요구하는 인지 수준 분석(제III보)
Analysis of the Level of Cognitive Demands about Concepts of the Changes of State and Kinetic Theory on ‘Science 1’ Textbooks in Junior High School (III)
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우리나라 중학교 ‘과학1’에 실려 있는 ‘물질의 상태 변화’와 ‘분자의 운동’에 대한 서술 내용이 요구하는 인지 요구도를 분석하였다. ‘분자의 운동’에는 ‘확산과 증발’, ‘기체의 압력과 부피’, ‘기체의 온도와 부피’, 그리고 ‘상태 변화와 열에너지’ 개념이 포함된다. 인지 요구도 분석에 활용한 분석 준거는 영국에서 개발된 과학 교과 내용 분류틀에 있는 3종류 분석틀이다. 분석 대상인 6종 교과서 내용들이 요구하는 인지 수준들은 구체적 조작 수준과 형식적 조각 수준들이 다양하였다. 해당 내용에는 여러 인지 수준들이 있으나 그 중에서도 높은 인지 수준을 요구하는 내용들을 보면 다음과 같다. 첫째, 단원 초기에 물질의 세 가지 상태를 설명할 때에는 그 서술 내용이 요구하는 높은 인지 수준이 6종 모두 후기 구체적 조작 수준이다. 그러나 단원의 초기 이후부터는 이에 대한 설명이 모두 초기 형식적 수준이다. 분자 배열과 분자 모형에 관한 내용이 요구하는 높은 인지 수준은 모든 6종 교과서가 분자 운동으로 서술하고 있기 때문에 초기 형식적 조작 수준이다. 둘째, 확산과 증발 개념에 대한 내용이 요구하는 높은 인지 수준은 6종 교과서 모두 초기 형식적 조작 수준이다. 왜냐하면 상태 변화를 분자 운동론으로 서술하고 있어서 초기 형식적 조작 수준이다. 셋째, 기체의 압력과 부피, 기체의 온도와 부피 개념에 대한 내용이 요구하는 높은 인지 수준은 교과서 6종 모두 초기 형식적 조작 수준이다. 분자 운동을 이용한 형식적 모델을 이해해야 하고 그리고 그래프를 통해 보일 법칙과 샤를 법칙을 이해해야 하기 때문에 학생들은 고차식의 그래프를 해석해야하며, 두 독립변수 사이의 관계를 발견해야 하므로 초기 형식적 조작 수준이다. 넷째, 상태 변화와 열에너지 개념에 대한 내용이 요구하는 높은 인지 수준은 교과서 6종 모두 초기 형식적 조작 수준이다. 물질의 끓는점과 어는점을 설명하는 고차식그래프의 해석 능력을 요구하고 있기 때문에 초기 형식적 조작 수준이다. 물질의 상태 변화와 온도의 관계도 분자 운동론을이용하여 서술하고 있기 때문에 초기 형식적 조작 수준이다.
Abstract
The purpose of this study is to analyze the cognitive demands level of the description about ‘changes of state’ and ‘kinetic theory’ on the ‘science 1’ textbooks by the 2007 revised curriculum. The three types of curriculum analysis taxonomy have been used to analyze the cognitive demands level of those contents on the 6 kinds of ‘science 1’ textbooks. The most higher level of cognitive demands about the concepts have been discussed here due to the focus of the concepts. The first, the cognitive demand level about ‘three states of substances’ depending on the motion of their particles in 6 textbooks is a early formal operational stage because of using by the application of kinetic theory. The second, the cognitive demand level about ‘diffusion’ and ‘evaporation’ is a early formal operational stage, because the particles move around faster so they can change their position. The third, the cognitive level of the pressure and volume in a gas is a early formal operational stage because of explaining only phenomena in simple correspondence with formal model of kinetic theory. And simple functional relationships beyond linear on the graph of the volume and pressure of gas, the volume and temperature of gas is also a early formal operational stage. The fourth, the cognitive level of the energy of heat by a change of the state is also a early formal operational stage because kinetic theory picture accepted as providing explanation by the change of the state. And functional relationships beyond linear on the graph of the explanation of boiling point of water in water is also a early formal operational stage.
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