가. 학생 4AM
[연구자]: 높은 데에 있던 물체는 아래로 떨어지면서 그 속도가 어떻게 될까?
[학생 4AM]: 빨라질 것 같아요.
[연구자]: 왜?
[학생 4AM]: 위로 올라갈 때는 힘을 많이 쓰지만 아래로 내려올 때는 힘을 전 혀 안 쓰고도 내려올 수 있기 때문에요. 만일 내려갈 때 힘을 더 쓰면 더 빨리 내려갈 수 있기 때문에요.
[연구자]: 아래로 내려올 때는 힘이 덜 들었어?
[학생 4AM]: 네.
[연구자]: 언제 느껴봤어?
[학생 4AM]: 점프할 때는 좀 힘을 쓰지만 아래로 떨어질 때는 아무 힘도 안 들어요.
[연구자]: 직접 체험해보니까? 그럼 바로 위로 던진 물체가 올라가는 동안 물 체의 빠르기는 어떻게 될까?
[학생 4AM]: 느려져요.
[연구자]: 왜?
[학생 4AM]: 힘이 없어서 더 올라가지를 못하니까요.
[연구자]: 어떤 힘이지?
[학생 4AM]: 위로 던지는 힘이요.
[연구자]: 그렇다면 물체는 왜 떨어질까?
[학생 4AM]: 중력 때문이요.
[연구자]: 중력이 뭔데?
[학생 4AM]: 지구가 끌어당기는 힘이요.
[연구자]: 그럼 지구가 지금 너도 끌어당기고 있어?
[학생 4AM]: 네 그래서 점프하면 다시 내려와요.
학생 4AM은 ‘높은 데에 있던 물체는 아래로 떨어지면서 그 속도가 어떻게 될
에서 아래로 운동하게 하는 운동의 요인이라고 생각하며, 중력은 양적인 힘이
어떻게 될까?
적으로 설명을 하는 매우 인간 중심적인 관점에서 물체의 운동을 설명하고 있 다. 학생 4BF가 물체의 운동을 물활론적으로 생각하는 것은 아리스토텔레스의 물활론적인 사고와 유사하다. 즉 아리스토텔레스는 높은 곳에서 떨어뜨린 물체 가 내려오면서 점점 빨라지는 이유에 대하여 마치 마차를 끌고 먼 길을 온 말 이 마구간이 앞에 보이면 온 힘을 다해 마구간을 향하여 더 빨리 달리는 것과 같이 고향인 땅에 가까이 오면 더 빨리 간다고 물활론을 바탕으로 설명하였다 (김영식, 1985). 그리고 물체가 떨어질 때 속도가 감소한다는 잘못된 관찰은 학 생 4BF의 견고한 물활론에 바탕을 둔 이론의존적인 관찰과 유년적인 상상력의 결과로 여겨진다.
또한 학생 4BF는 물체의 속도가 큰 이유를 물체가 힘이 세기 때문이라는 식 으로 설명을 한다. 이것은 속도를 힘에 비례하는 양으로 생각하고 있음을 의미 한다. 또한 속도의 감소 원인으로 힘이 소모되어 힘이 약해졌기 때문이라고 하 는 대답은 힘은 에너지와 같은 공급과 소모되는 양으로 생각하고 있으며 물체 가 계속 운동하기 위해서는 힘의 계속적인 공급이 필요하다는 임페투스적인 개 념을 바탕으로 하고 있음을 엿볼 수 있다.
학생 4BF는 우주 공간에서 물체를 던졌을 때 물체가 우주공간에서는 떨어지 거나 다른 운동을 하지 않고 둥둥 떠 있다고 대답했다. 이유로서 공기가 없기 때문이라고 했으며, 지구에서도 공기가 없으면 물체가 위에서 아래로 떨어지지 않는다고 했다. 학생 4BF는 공기가 구체적으로 어떻게 물체를 떨어지게 하는 지에 대해서는 설명하지 않고 있지만 물체의 낙하운동이나 수평운동 등의 운동 이 공기가 존재하는 조건에서만 이루어진다는 생각을 가지고 있다. 이것은 진공 에서 운동이 불가능하다는 아리스토텔레스의 생각과 유사한 생각을 하고 있으 나 진공의 존재를 부정한 아리스토텔레스와는 달리 진공이 존재한다는 것은 믿 고 있다. 학생 4BF는 진공과 무중력을 혼동하고 있으며, 무중력상태에서 물체 는 바다 위에서 물체가 물의 부력에 의하여 떠있듯이 어떤 힘에 의하여 둥둥 떠있는 것으로 표현하고 있다. 무중력에 대한 정보는 책이나 매체 등의 간접 경 험을 통해서 얻어진 것으로 여겨진다.
다. 학생 5AM
같아요.’라고 대답하고 있다.
라. 학생 5BM
학생 5BM은 ‘높은 데에 있던 공이 아래로 떨어지면서 그 빠르기는 어떻게 될
하고 있으며, 물체가 떨어지는 경우와 올라가는 경우는 물론 우주에서 물체가 떨어지지 않고 머물러 있는 경우를 제각기 달리 설명하고 있다.
마. 학생 6AM
[연구자]: 높은 곳에 있던 물체는 떨어지면서 그 빠르기는 어떻게 될까?
[학생 6AM]: 빨리 떨어지는 것 같아요.
[연구자]: 어떻게 그런 생각을 했어?
[학생 6AM]: 뭐라고 말해야 될지 모르겠지만 스피드를 받으니까요.
[연구자]: 왜 스피드를 받을까?
[학생 6AM]: 하늘과 땅의 차이처럼 간격이 있기 때문에 그런 것 같아요.
[연구자]: 잘 이해가 안되는데 간격이 있다는 것이 무슨 뜻이지?
[학생 6AM]: ....사이에 뭐가 없으니까...그냥 떨어지는 거요...
[연구자]: 위로 던지면 어떻게 될까?
[학생 6AM]: 느려져요.
[연구자]: 왜?
[학생 6AM]: 힘이 없어지니까요.
[연구자]: 힘은 무슨 힘?
[학생 6AM]: 던진 힘이요.
학생 6AM은 ‘높은 데에 있던 물체는 아래로 떨어지면서 그 빠르기가 어떻게 될까?’라는 질문에 빨리 떨어지는 것 같다고 대답하였다. 그리고 그 이유로는 스피드를 받기 때문이라고 하였으며, 스피드를 받는 이유로는 하늘과 땅 사이에 간격이 있기 때문이라고 대답하였다. 그리고 ‘바로 위로 던진 물체가 올라가는 동안 물체의 속도는 어떻게 될까?’라는 질문에는 느려진다고 대답하였으며, 그 이유로는 던진 힘이 없어지기 때문이라고 대답하였다.
학생 6AM은 높은 곳에 있던 물체가 떨어지면서 속도가 증가하고 위로 던진 물체가 올라가면서 속도가 감소하는 한다고 물체의 상하운동에 대한 현상을 비 교적 정확히 설명하고 있다. 그러나 물체가 위에서 아래로 떨어지는 원인과 물 체가 떨어지면서 속도가 증가하는 원인을 분리하여 설명하고 있다. 즉 물체를
떨어지게 하는 원인으로서는, 높은 선반 위에 있는 물체가 선반에 의하여 지탱
[학생 6BM]: … 어떻게 말해야 되지… 잘 모르겠어요.
학생 6BM은 ‘높은 데에 있던 물체는 아래로 떨어지면서 그 빠르기는 어떻게 될까?’라는 질문에 빨라진다고 대답하였으며, 그 이유로는 ‘지구는 중력이 있어 서 중력이 물체를 잡아 당겨서요.’라고 대답하였다. 그리고 ‘중력이 무엇이냐?’라 는 추가 질문에는 대답하지 못하엿다. 또한 ‘바로 위로 던진 물체가 올라가는 동안 물체의 속도는 어떻게 될까?’라는 질문에도 느려진다고 대답하였으며, 그 이유로도 중력 때문이라고 대답하였다.
학생 6BM은 중력에 대한 학습활동에서 습득한 지식을 바탕으로 높은 데에서 떨어지는 물체의 속도가 떨어지면서 그 빠르기가 증가하며, 위로 던져 올린 물 체의 속도는 올라가면서 그 빠르기가 느려진다고 현상학적으로는 정확한 설명 을 하고 있다. 그리고 그 이유로는 일괄되게 중력이 물체를 잡아당기기 때문이 라고 정확한 과학적인 용어로 대답했다.
그러나 중력에 대한 개념에 대하여 정확히 알고 있지는 못하다. 중력이 지구와 물체사이의 상호작용이 아니라 공간에 존재하는 것으로 생각하고 있다. 그리고 중력은 아래로 끌어당기는 작용이라는 것은 알고 있으나 위로 올라가는 물체의 빠르기가 느려지는 이유에 대하여 중력이 아래에서 위로 올라갈수록 커지지 때 문이라고 한다. 또한 이 이면에는 지면에 있는 물체에는 중력이 작용하지 않으 며 공중에 있는 물체에만 중력이 작용한다는 생각을 할 소지를 엿볼 수 있다.