가. 학생 4AM
[연구자]: 무거운 물체와 가벼운 물체를 같은 높이에서 동시에 떨어뜨리면 어느 것이 빨리 떨어질까?
[학생 4AM]: 동시에 떨어져요.
[연구자]: 왜?
[학생 4AM]: 떨어뜨려 봤어요.
[연구자]: 어떤 물체를?
[학생 4AM]: 연필과 우유요.
[연구자]: 같이 떨어졌어?
[학생 4AM]: 네.
[연구자]: 왜 같이 떨어질까?
[학생 4AM]: … 모르겠어요.
‘무거운 물체와 가벼운 물체를 같은 높이에서 동시에 떨어뜨리면 어느 것이 빨 리 떨어질까?’라는 질문에 동시에 떨어진다고 대답하였다. 그리고 같이 떨어지 는 이유에 대해서는 모른다고 대답하였다.
학생 4AM은 무거운 물체와 가벼운 물체를 같은 높이에서 동시에 떨어뜨렸을 때 동시에 떨어진다는 과학적인 선개념을 직접 경험을 통하여 습득해 있다. 그 러나 그 이유는 모르고 있다.
나. 학생 4BF
[연구자]: 같은 높이의 장소에서 무거운 물체와 가벼운 물체를 동시에 떨어뜨리 면 어느 물체가 빨리 떨어질까?
[학생 4BF]: 가벼운 게 빨리 떨어져요.
[연구자]: 왜?
[학생 4BF]: 책에서 본 것 같아요.
학생 4BF는 ‘같은 높이의 장소에서 무거운 물체와 가벼운 물체를 동시에 떨어 뜨리면 어느 물체가 빨리 떨어질까?’라는 질문에 즉각적으로 가벼운 것이 빨리 떨어진다고 직관적으로 대답하였다. 그리고 그 이유를 묻는 질문에는 ‘책에서 본 것 같아요.’라고 정보의 출처로 답을 대신하였다.
같은 높이의 장소에서 무거운 물체와 가벼운 물체를 동시에 떨어뜨리면 가벼 운 것이 빨리 떨어진다는 학생 4BF의 생각은 잘못된 기억에서 유래하는 것으 로 여겨진다.
* 학생 5AM
다르고 크기 모양이 같은 나무공과 쇠공을 같은 높이에서 동시에 떨어뜨리면 어떻게 될까?’라는 계속된 추가 질문에는 무거운 쇠공이 빨리 떨어진다고 하였 다. 그 이유로 공기가 누르는 힘은 같지만 무게가 무겁기 때문이라고 하여 물체 가 떨어지는 원인으로 공기가 물체를 누르는 힘, 물체의 고유한 양으로서의 무 게 등으로 일관되게 적용하지 못하고 있으며, 알고 있는 선개념들이 서로 모순 을 일으키는 일면을 보여주고 있다.
* 학생 5BM
[연구자]: 무거운 물체와 가벼운 물체를 같은 높이에서 동시에 떨어뜨리면 어떻 게 될까?
[학생 5BM]: 무거운 게 먼저 떨어질 것 같은데요.
[연구자]: 왜?
[학생 5BM]: 코끼리하고 개미를 같이 떨어뜨리면 개미는 가벼우니깐 내려올수 록 공기 때문에 공기와 부딪쳐서 좀 느리게 갈 것 같고 코끼리는 그대 로 돌파할 것 같아요. 무거워서….
[연구자]: 그럼 물체가 느려지는 것은 공기 때문이라는 거야?
[학생 5BM]: 네.
[연구자]: 그럼 공기가 없다면 어떻게 될까?.
[학생 5BM]: 그대로 떨어질 것 같은데요. 공기가 없다면 같이 떨어질 것 같아 요.
학생 5BM은 ‘무거운 물체와 가벼운 물체를 같은 높이에서 동시에 떨어뜨리면 어떻게 될까’라는 질문에 직관적으로 무거운 것이 빨리 떨어질 것 같다고 하였 다. 그 이유로서는 무거운 코끼리와 가벼운 개미를 떨어뜨리는 극단적인 예를 들어 가벼운 물체는 공기가 부딪쳐서 느려지지만 무거운 물체는 그대로 돌파하 기 때문이라고 하였다. 그리고 공기가 없다면 둘 다 같이 떨어질 것이라고 대답 하였다.
학생 5BM은 무거운 물체와 가벼운 물체를 동시에 떨어뜨렸을 때 무거운 물체 가 더 빨리 떨어진다고 대답하였으며, 그 이유로서는 가벼운 물체는 공기와 부
딪쳐서 느려지나 무거운 물체는 공기와 부딪치기 않기 때문이라고 떨어지는 물 체의 빠르기의 차이를 공기의 역할로서 설명하였다. 이는 실제의 주변에서 가벼 운 물체가 무거운 물체보다 빨리 떨어지는 현상을 흔히 현상적으로 지각된 것 을 바탕으로 생각하고, 이를 바탕으로 주어진 문제를 추론하고 있음을 시사한 다. 학생 5BM은 지각적 특성이 매우 뚜렷한 것으로서 코끼리와 개미의 크기에 초점을 맞추는 주어진 문제를 특정한 물리적 상황으로 설명했다. 일반적인 측면 보다는 떨어지는 물체가 공기로부터 받는 저항이나 바람의 영향 등의 제한적 측면만을 생각하거나 이를 우선적으로 생각하는 경향을 보이고 있다. 이를 뒷받 침할 수 있는 이유로는 ‘공기가 없다면 어떻게 될까?’라는 추가 질문에는 ‘같이 떨어질 것 같아요’라고 대답하고 있다.
* 학생 6AM
[연구자]: 무거운 물체와 가벼운 물체를 같은 높이에서 동시에 떨어뜨리면 어떻 게 될까?
[학생 6AM]: 무거운 물체가 먼저 떨어져요.
[연구자]: 왜?
[학생 6AM]: 무게가 더 무거우니까 중력을 계속 받고 있기 때문에... 새 깃털 을 던져보면 돌이랑 비교해 보면 돌이 훨씬 빨리 떨어지니까요.
[연구자]: 그럼 깃털 말고 모양과 크기가 같은 쇠공과 나무공을 떨어뜨리면 어 떻게 될까?
[학생 6AM]: 쇠공이요.
[연구자]: 왜?
[학생 6AM]: 쇠공이 중력을 더 받으니까요.
[연구자]: 중력은 둘 다 같이 받지 않아?
[학생 6AM]: 중력을 둘 다 받아도 무게가 다르니까요.
학생 6AM은 무거운 물체와 가벼운 물체를 같은 높이에서 동시에 떨어뜨릴 때 무거운 물체가 빨리 떨어진다고 대답하고 있다. 그 이유로서는 무거운 물체는 중력을 더 받기 때문이라고 하였으며, ‘깃털 말고 모양과 크기가 같은 쇠공과
나무공을 떨어뜨리면 어떻게 될까?’라는 질문에는 중력이 더 받는 쇠공이 빨리 떨어진다고 대답하였다. 그리고 ‘중력은 둘 다 같이 받지 않아?’라는 추가 질문 에는 ‘중력을 둘 다 받아도 무게가 다르니까요.’라고 대답하였다.
학생 6AM은 중력이 클수록 빨리 떨어진다는 생각과 속도는 중력에 비례한다 는 생각을 가지고 있다. 한편으로는 중력이 물체가 떨어지는 상황에서만 작용하 는 것으로 물체가 떨어지지 위해서는 떨어지는 동안 계속적으로 작용하며, 깃털 과 같은 가벼운 물체인 경우 떨어지다 공기의 부력에 의하여 위로 올라가는 경 우에는 중력이 작용하지 않는다는 생각을 가지고 있는 것을 엿볼 수 있다. 그리 고 학생 6AM은 중력과 무게라는 과학용어를 사용하고 설명하고 있지만 이들을 다른 물리량으로 생각하고 있으며, 중력은 무게에 비례한다고 생각하고 있다.
* 학생 6BM
[연구자]: 무거운 물체와 가벼운 물체를 같은 높이에서 동시에 떨어뜨리면 어떻 게 될까?
[학생 6BM]: 무거운 게 먼저요.
[연구자]: 왜?
[학생 6BM]: 무거운 것은 더 무거우니까.
학생 6BM은 ‘무거운 물체와 가벼운 물체를 같은 높이에서 동시에 떨어뜨리며 어떻게 될까’라는 질문에 직관적으로 무거운 것이 빨리 떨어진다고 하였으며, 그 이유도 단순히 ‘무거우니까’라고 대답하였다.
학생 6BM은 무거운 물체가 빨이 떨어진다는 아리스토텔레스적 선개념을 지니 고 있는 반면 무겁다는 의미가 물체의 속성으로 생각하는 일면을 보인다.