고체와 액체의 밀도에 대한 고등학생들의 개념 조사
A Study of High School Students' Conceptions for Density
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초록
이 연구는 학교과학교육과정에서 밀도에 관한 개념학습을 모두 마친 대도시지역 11학년 학생들의 고체와 액체의 밀도에 관한 개념이해의 정도를 알아보기 위한 것이었다. 이를 위하여 순물질 고체와 액체, 혼합물 상태의 고체와 액체에 관한 밀도개념이 어떻게 형성되었는지 알아보기 위한 탐구적 개념검사 도구를 개발하여 사용하였으며 120명의 인문계 고등학생들을 대상으로 이 검사도구에서 제시하는 문제 상황에 대한 시범실험을 보여주고 지필검사를 실시하였다. 학생들의 응답결과를 문항별로 분석하여 과학적 개념의 형성비율을 알아보았으며 대체적 개념과 잠재 이론의 종류와 양상을 밝혔다. 연구대상자의 절반 정도는 전형적으로 질량-부피-밀도 관계의 미분화로 인하여 밀도개념이 확립되지 않은 경우가 많았으며, 밀도를 물질의 속성으로 파악하는 경향이 있었다. 문제풀이에서 고려할 변인의 수가 증가할수록 이러한 관련 개념과 밀도개념과의 미분화경향이 증가하였으며 학생들은 더욱 많은 수의 다른 개념과 이러한 혼동된 미분화개념들을 혼합 사용함으로 인하여 개념의 미분화는 더욱 심층적으로 되고, 오인의 범위와 개념들 간의 관계에서의 복잡성도 심화되었다. 학생들은 자신의 예측과 맞지 않는 관찰 상황이 주어졌을 때 입자의 크기, 분자간 거리, 표면장력, 용매의 극성 등 문제풀이와 직접적인 관련 없는 개념들로 인지적 갈등을 해결하려는 노력을 하였으며 이에 대한 학교과학교육에의 함의에 관하여 논의하였다.
Abstract
The primary purpose of this study was to investigate high school students' conceptual understanding of density for solids and liquids in pure and mixed substances who had preceded formal school science instruction on density and related topics. A concept assessment on density was developed and administered by demonstrative experiments accompanied by a written assessment test method to 120 general high school students in a metropolitan city. The scientific conceptions and alternative conceptions from students' responses were identified and the percentages of them were calculated. Then, their alternative conceptions and implicit theories on density were analyzed. About half of the students couldn't differentiate weight-volume-density and regarded density as an innate property of matter. Furthermore, the greater the number of variables involved in an experimental condition of the question, the more complicated and undifferentiated students' density concepts were. Students employed more improper variables such as particle size, intermolecular distance, surface tension, polarity of the solvent, etc. in explaining counter-intuitive observations. The implications for school science instruction were discussed.
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