프로그램의 효과는 전지의 연결방법에 따른 전류의 특성에 대한 초등교사들의 이해도를 살펴보고,전지의 연결방법에 따른 전류의 특성에 대한 하위영역별 이 해도를 각 문항별,교사별로 살펴본다.
1.전지의 연결방법에 따른 전류의 특성에 대한 초등교사들의 이 해도 변화
전지의 연결방법에 따른 전류의 특성 이해도 향상 프로그램을 통한 초등교사 들의 이해도는 다음과 같이 2가지 관점으로 살펴보았다.먼저 첫 번째 관점은 사 전사후 검사도구의 점수 변화를 통하여 전지의 연결방법에 따른 전류의 특성에 대한 이해상태의 향상,즉 이해도의 양적변화 정도를 조사하는 것이다.그리고 두 번째 관점은 이해수준 분석틀를 사용하여 전지의 연결방법에 따른 전류의 특 성에 대한 사전사후의 이해수준의 향상,즉 이해도의 질적변화 정도를 조사하는 것이다.
1)전지의 연결방법에 따른 전류의 특성에 대한 이해상태 분석
표 Ⅵ-1은 프로그램에 참여했던 15명 초등교사들의 사전검사와 사후검사의 점 수와 증가량을 나타낸 표이다.앞의 ‘연구의 절차 및 방법’에서 언급한 것처럼 12 문항 중에서 1번 문항은 ‘전구 밝기 차이의 원인을 전지의 내부저항으로 인식하 는지 여부’를 파악하기 위한 서술형 문항이었으므로,점수계산에서 제외하였기 때문에 이해도의 만점은 11점이다.
사전검사로 활용했던 동형검사지의 평균점수는 11점 만점에서 4.67점이었다.
프로그램을 수행하고 프로그램에 참여했던 15명의 초등교사들에게 다시 사후검 사로 실시한 개념검사지의 평균점수는 11점 만점에서 8.20점이었다.사전검사와 사후검사의 점수증가량은 3.53점이었다.
이 결과를 통해서,프로그램에 참여한 초등교사들은 평균적으로 약 3문제에서 4문제 정도를 더 이해할 수 있었고,‘전지의 연결방법에 따른 전류의 특성 개념 향상 프로그램’은 초등교사들의 양적인 이해도 향상에 효과가 있음을 확인할 수 있었다.
사전검사* 사후검사* 점수 증가량 평균(점) 4.67 8.20 3.53 표 Ⅵ-1.전지의 연결방법에 따른 전류의 특성에 대한 초등교사들의 이해상태
*:11점 만점
2)전지의 연결방법에 따른 전류의 특성에 대한 이해수준 분석
표 Ⅵ-2는 프로그램에 참여했던 15명 초등교사들의 사전과 사후의 이해수준과 증가량을 나타낸 표이다.앞에서 설명한 것처럼 1번 문항은 점수계산에서는 제외 하였기 때문에 이해수준의 만점은 11점이다.
사전 이해수준은 S(P),PS2(P),M(F)수준의 평균이 각각 0.73점,3.80점,6.47 점으로 나타났다.사후 이해수준은 S(P),PS2(P),M(F)수준의 평균이 각각 6.80 점,0.93점,0.47점으로 사전 이해수준보다 향상되었고,다른 개념 수준들도 모두 사전보다 향상되었다.이해수준의 증가량을 S(P),PS2(P),M(F)수준 이상 3개의 수준을 기준으로 살펴보면 각각 6.07점,-2.87점,-6.00점으로 나타났다.
이 결과를 통해서,프로그램에 참여한 초등교사들은 평균적으로 현상의 원인과 세부원인까지 이해한 가장 정확한 개념인 S(P)수준의 개념이 사전에는 약 1문 항 정도였으나 사후에는 약 7문항 정도로 늘어나 질적으로 이해도가 향상되었음 을 확인할 수 있다.또한 현상적 일반화 수준인 PS2(P)개념은 사전에는 약 4문 항 정도였으나 사후에는 약 1문항 정도로 줄어들었고,줄어든 개념들은 가장 정 확한 개념인 S(P)수준으로 향상되었음을 확인할 수 있다.또한 가장 비과학적인 M(F)수준의 개념은 사전에는 약 7문항 정도였으나 사후에는 약 1문항 정도로
줄어들어 이 프로그램에 참여한 15명의 교사들이 가장 비과학적인 개념에서는 거의 모두 벗어났음을 확인할 수 있다.즉,‘전지의 연결방법에 따른 전류의 특성 이해도 향상 프로그램’은 초등교사들의 질적인 이해도 향상에 효과가 있음을 확 인할 수 있었다.
S(P) PS1(P) PS2(P) PS3(P) PS4(F) PS5(F) PS6(F) M(F) 총점 사전
평균 0.73 0.00 3.80 0.00 0.00 0.00 0.00 6.47 11.00
사후
평균 6.80 0.40 0.93 0.07 0.40 0.67 1.27 0.47 11.00 증가량 6.07 0.40 -2.87 0.07 0.40 0.67 1.27 -6.00 0.00 표 Ⅵ-2.전지의 연결방법에 따른 전류의 특성에 대한 초등교사들의 이해수준
2.전지의 연결방법에 따른 전류의 특성에 대한 하위영역별 이해 도 변화
아래의 하위영역별 각 문항의 개념 이해도 변화에서는 검사도구를 통한 이해 상태 변화와 각 문항별로 개발한 분석틀을 통한 이해수준의 변화를 같이 살펴본 다.각 문항별 분석틀의 이해수준은 표 Ⅲ-7의 이해수준 분석틀 위계도에서의 위 계를 따른다.
1)저항에 대한 인식 영역의 이해도 분석
(1)전지의 내부저항에 대한 1번 문항의 인식 분석
1번 문항은 규격이 같은 전지와 전구 그리고 규격과 길이가 같은 전선을 사용 하여 전구에 불을 켠 전기회로에서 한 전기회로의 불빛이 다른 전기회로의 불빛 보다 밝은 이유를 물어보는 문항이다.1번 문항은 두 전기회로의 불빛의 밝기 차
이의 원인을 전지의 내부저항으로 인식하는지를 확인하는 것을 목적으로 하는 문항이므로,이해상태와 이해수준의 점수계산에서 제외하였다.
두 전기회로의 불빛이 다른 이유는 전압의 관점에서는 전지의 기전력의 차이, 사용량에 따라서는 전지의 수명의 차이를 그 원인으로 고려할 수 있다.그러나 전지의 기전력인 경우 개방회로인 상태에서 전지의 전압을 측정하는 것으로 전 지의 사용시간에 관계없이 거의 일정하게 측정되기 때문에,사용할 수 있는 전지 의 용량이나 전지에서 전기회로로 흐를 수 있는 전류의 크기 등을 결정하지는 못한다(Hyperphysics).또한 전지의 수명은 전지의 용량,즉 전지가 방전시킬 수 있는 전하량에 관계되는 것으로 부하저항에 따라 그 수명이 달라지며,전지의 수 명이 다할수록 전지의 내부저항이 커진다.그러나 전지의 내부저항이 전기회로에 흐를 수 있는 전류의 크기를 결정하는 요소로서,전구의 밝기에 직접적인 영향을 준다는 관점에서 ‘전지의 내부저항’의 의미를 ‘전지의 수명’의 의미와는 다르게 해석해야 한다(Electropaedia).
1번 문항에서는 전지의 내부저항을 불빛의 밝기가 다른 이유로 인식하는지를 알아보는 것이 목적이였으므로,복수 응답중에서 전지의 내부저항과 관련이 없는 응답들은 제외하고 전지의 내부저항과 관련이 있는 응답들을 대상으로 분석하였 다.분석방법은 교사들이 응답한 내용들을 전지의 내부저항과 관련하여 응답하는 유형,전지의 수명에 관련하여 응답하는 유형,전압의 차이에 관련하여 응답하는 유형,전구 등 부하저항과 관련하여 응답하는 유형으로 분류하고 범주화 하였다.
사전검사와 사후검사에서 나타난 초등교사들의 응답 유형은 표 Ⅵ-3과 같다.
표 Ⅵ-3의 내용을 살펴보면,전지의 내부저항과 관련하여 응답한 유형의 초등교 사가 사전검사에서는 없었으나 사후검사에서는 9명으로 늘어났다.그리고 전지의 수명과 관련하여 응답한 유형의 초등교사는 9명에서 1명으로 줄어들었다.그리고 전압의 차이,전구 등 부하저항과 관련하여 응답하는 유형의 초등교사도 일부 있 었다.
이런 결과는 전지의 연결방법에 따른 전류의 특성 이해도 향상 프로그램을 통 하여 초등교사들의 전지에 대한 부정확한 개념이 전지의 내부저항이 전기회로에 서 전류의 크기를 결정한다는 정확한 개념으로 향상되었음을 보여준다.이것은 프로그램의 내용 중 내부저항과 부하저항의 개념 설명자료가 초등교사들의 전지
에 대한 인식의 향상에 도움이 된 것으로 보인다.그리고 프로그램에서 전지의 내부저항을 계산하고 부하저항과 크기를 비교하는 과정이 전지의 내부저항에 대 한 이해에 도움이 된 것으로 보인다.
응답유형
빈도(명) 사전검사 사후검사
전지의 내부저항과 관련하여 응답하는 유형 0 9
전지의 수명에 관련하여 응답하는 유형 9 1
전압의 차이에 관련하여 응답하는 유형 3 2
전구 등 부하저항과 관련하여 응답하는 유형 3 3
표 Ⅵ-3.전지의 내부저항에 대한 1번 문항의 인식 분석
(2)전선의 저항에 대한 2번 문항 이해도 분석
표 Ⅵ-4는 부하저항인 전구와 전선의 저항의 크기에 대한 2번 문항의 이해수 준 분석틀이다.2번 문항은 같은 규격의 전기소자를 사용하는 두 전기회로에서 한 전기회로에는 전구를,다른 전기회로에는 전선을 연결했을 때 어느 회로에서 큰 전류가 흐르는지 물어보는 내용이므로 2번 문항에서 사용하는 이해수준 분석 틀에서는 하위개념요소는 필요하지 않아,상위개념요소로만 이해수준 분석틀이 구성되었다.2번 문항에서 현상의 원인파악은 ‘전선의 저항이 전구의 저항보다 작다’는 것을 인식하는 것이었다.
2번 문항의 이해수준 분석틀은 S(P),M(F)이상 2가지 이해수준으로 구성되었 다.답안 선택 이유를 이해수준별로 살펴보면,S(P)수준은 현상의 원인인 ‘전선 의 저항이 전구의 저항보다 작다’는 것을 인식하여 ‘전구의 저항이 전선의 저항 보다 커서 전류가 작아지므로’,‘전구를 제거하여 부하저항이 크게 감소하여 전류 가 커지므로’와 같이 작성한 경우에 해당한다.그리고 M(F)수준은 현상의 원인 을 파악하지 못하여,‘어떤 부하저항을 연결해도 전지에서 나오는 전류는 일정하 므로’,‘전구가 연결되지 않은 전기회로에서는 전류가 흐르지 않으므로’와 같이 작성한 경우에 해당한다.
답안 선택 이유