비유를

(1)

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비유를 사용한 화학 개념 학습에서 유발되는 대응 오류와 개념 이해도의 관계

김경순^†·신은주·한재영^‡·노태희*

서울대학교화학교육과

†서울대학교교육종합연구원

‡충북대학교과학교육학부

(2006. 8. 9 접수)

Relationship between Conceptual Understanding and Mapping Errors Induced in Learning Chemistry Concept with Analogy

Kyungsun Kim

^†

, Eunju Shin, Jaeyoung Han

^‡

, and Taehee Noh

^*

Department of Chemistry Education, Seoul National University, Seoul 151-748, Korea

†Center for Educational Research, Seoul National University, Seoul 151-748, Korea

‡Department of Science Education, Chungbuk National University, Chungbuk 361-763, Korea (Received August 9, 2006)

요 약. 이연구에서는현행과학교과서에제시된두개의비유를사용한화학개념학습에서유발되는대 응오류와개념이해도의관계를조사하였다. 3개중학교 1학년 260명을두집단으로배치하였고, 각집단마 다한개의비유를사용하여수업을한후, ^개념^이해도^검사와^대응^관계^이해도^검사를^{실시하였다}. ^연구^결

과, 개념이해도는대응관계이해도와유의미한상관이있었으며, 두집단모두비공유속성에대한개념이 해도및대응관계이해도검사점수는공유속성에비해낮았다. 또한, 과잉대응, 부적절한대응, 대응불이 행, ^무분별한^대응, ^인위적^대응^등 5^가지의^대응^오류^유형이^{확인되었으며}, ^학생들의^대표적인^오개념은^대

응오류와관련이있는것으로나타났다. 이에대한교육적함의를논의하였다.

주제어: 비유, ^오개념, ^대응^오류, ^개념^이해도

ABSTRACT. This study investigated the relationship between conceptual understanding and mapping errors induced in learning chemistry concept with two analogies presented in current science textbooks. Each of the two groups from 7th graders (N=260) in three middle schools studied with one of the analogies, and then a conception test and a mapping test were administered. Analyses of the results indicated that students’ conceptual understanding has a significant relationship with their understanding about the mapping. The scores of the conception test and the mapping test for the unshared attributes were lower than those for the shared attributes. Five types of mapping errors were also identified: overmapping, mismapping, failure to map, rash mapping, and artificial mapping. Many representative misconceptions were found to be associated with their mapping errors. Educational implications are dis- cussed.

Keywords: Analogy, Misconceptions, Mapping Error, Conceptual Understanding

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서 론

과학교과에서는생활주변에서쉽게접할수있는 거시적인현상들을추상적인 개념들로설명하는 경 우가많다. 특히주요화학개념들은눈으로직접관 찰할수없는원자, 분자, 이온, 전자와같은 미시적 인수준으로설명되고있다.¹그러나많은 학생들이 일상생활에서경험할수있는현상들을입자수준의 화학개념과연결지어이해하는데어려움을겪고있 다.^2-4따라서학생들이추상적인화학개념을보다효 과적으로학습할수있도록도와주는방안을마련할 필요가있다.

비유의 사용은친숙한소재를 활용한다는 점에서 학생들이직접경험해보지못한추상적인정보를보 다쉽게이해하도록도와주는한가지방안이될수 있다.^5,6이에물질의입자성에대한이해가필수적인 화학교과에서는비유를사용한교수방법에대한연 구가꾸준히진행되어왔다.^7-10그러나지금까지의연 구들은비유를사용한수업의효과를정량적으로조 사하거나, 그교수효과에영향을미치는변인들과의 관계를파악하는데치중해왔다. ^또한, ^그동안^개발

된대부분의비유 사용 전략들도학생들의 학습 과 정보다는교사중심의교수측면을주로강조하고있다.

비유를사용한수업에서학생들이거쳐야하는가 장핵심적인학습과정은비유물과목표물의여러속 성 중에서 공유 속성을 분리하여 일대일로 대응

(mapping)^시키는^{과정이라고} ^할^수^있다.^11-13 ^학생들

의올바른대응은목표개념에대한이해를도울수 있지만, ^오류가^있는^잘못된^대응은^기존의^오개념을

강화하거나새로운오개념을유발하는등오히려학 습을방해할수도 있다. ^실제로^학생들의^대응^과정

을조사한연구들에서비유를통해 학습한많은 학

생들이 ‘^과잉^대응’, ‘^대응^불이행’, ‘^무분별한 ^대응’

등의다양한대응오류를보이는것으로나타났다.^14,15

학생들의대응오류의유형과그빈도는목표개념 이나비유물에따라다르게나타날수있으나, ^지금

까지는생물교과의세포단원¹⁵이나화학교과의상 태변화와에너지단원¹⁴에대해서만연구가일부이 루어졌다. ^또한, ^선행 ^연구들은 ^학생들의 ^대응^오류

의유형을조사하거나비유물의특성에따른대응오 류유형의차이를조사하는데에만초점을두었기때 문에, ^학생들이^실제로^비유를^통해^개념을^형성하는

과정이나대응관계에대한이해와개념이해와의관 계에 대한보다 구체적인 정보는여전히부족한실 정이다. 따라서 여러 중요한과학 개념을 대상으로 비유를사용한학습에서유발되는학생들의대응오 류를조사하고, 학생들의비유물과목표물의대응관 계에 대한이해와개념 이해도가어떤관련성이 있 는지 체계적으로조사할필요가있다. 특히, 학생들 의특정오개념이구체적으로어떠한대응오류와관 련되는지를알아볼필요가있다. 이러한연구를통해 비유를사용한과학 개념 학습에서대응 오류에의 한오개념의유발가능성을탐색할수있으므로, 오 개념을예방하기위한효과적인비유사용의방안을 찾는데기초적인 정보를제공할 수있을 것으로기 대된다.

이에이연구에서는현행교과서에제시된비유를 사용하여화학 개념학습을진행한후, 학생들의개 념이해도와대응관계이해도의상관관계를조사하 였다. ^또한, ^개념^이해도와^대응^관계^이해도의^관계

를보다심층적으로 알아보기 위해대응 오류의유 형을분석하여학생들이가진오개념이어떠한대응 오류와관련되는지도조사하였다.

연구 내용 및 방법

연구 대상 및 비유 선정

연구대상은 서울특별시에있는 2개중학교와 경 기도광명시에있는 1^개^중학교의 1^학년^학생^총 260

명이었다. ^학교마다^학생들을^비유 I^사용^집단과^비

유 II^사용 ^집단으로^{배치하였고}, ^각^{학교에서는}^한

명의교사가두집단을모두수업하였다. ^각^집단의

학생들은모두총 130^{명씩이었다}.

비유선정의구체적인기준은선행연구^15-17를검토

하여정하였다. ^즉, ^대응^관계^이해에^영향을^미칠^수

있는비유의유형을분류한후, ^이중에서^현행 ^교과

서에서의사용빈도가높은비유유형인언어·그림 비유, ^단순^비유 ^또는 ^부연^비유, ^제한점^언급을^안

한비유, ^속성의^수가^많은^비유를^선정^기준으로^하

였다. ^현행^중학교 1^학년 9^종^과학^{교과서에서}^물질

의세가지상태단원에제시된비유들중에서이기 준에모두해당되는축구경기장비유(^비유 I)^와^합창 /^농악^비유(^비유 II)^를^최종^{선정하였다}(^Fig. 1). ^비유 I

에서는관중석에앉아관람하는사람들을고체상태

(3)

의분자에, 그앞에서율동으로 응원을유도하고 있 는치어리더들을액체상태의분자에, 운동장에서뛰 고있는선수들을기체상태의분자에대응시키고있 다. 비유 II에서는합창을하는사람들을고체상태의 분자에, 농악을하는 사람들을 액체 상태의분자에 대응시키고있다. 이러한대응을통해 두비유는물 질의상태에따라분자의배열과움직임이달라짐을 설명하고있다.

연구 절차

수업방법은일반적인비유사용수업의형태가되 도록하기위해, 비유사용실태에대한현직중학교 교사 9인과의논의 결과와선행연구¹⁸결과에기초 하여구성하였다. 즉, 교사는학습목표를안내한후 비유물을먼저소개하고, 목표개념을도입하여비유 물과목표물의유사점을 중심으로설명하는 방식으 로 15분간수업을진행하였다. 이때, 학생들은 그림 으로제시된비유물과유사점이설명되어있는학습 자료를보면서교사의설명을들었다. 수업은물질의 입자성이처음으로도입되는차시에실시하였고, 연 구에참여한 3개학교의수업방법과내용을통제하 기위해 3^인의^교사가^모두^동일한^교수-^학습^자료를

사용하였다. 수업 후, 비유물과 관련된목표 개념에 대한 개념 이해도검사(10분)와비유물과목표물의 대응관계이해도검사(20^분)^를^{실시하였다}.

검사 도구

개념 이해도검사지는 분자의 배열, ^분자의^운동,

분자의크기와모양, ^분자수의^보존^등의^하위^목표

개념에대한이해정도를측정하기위해, ^선행^연구⁷

의검사지를참고하여연구자들이수정·개발하였다.

이검사지는 4개의하위목표개념에따라총 4문항 으로구성하였으며, 모든문항은서술형으로답하는 형식이고, 분자의배열문항에대해서는추가로분자 수준의그림으로표현하여설명하게하였다. 검사문 항은과학교육전문가 3인으로부터안면타당도를검 증받았으며, 이연구에서의내적 신뢰도(Cronbach’s

α)는 .65였다.

비유물과목표물의대응관계에대한이해도와대응 오류를조사하기위한대응관계이해도검사지는선

행연구^7,14,15를참고하여개발하였다. 이연구에사용

된비유물들은물질의상태에따른분자의배열과움 직임의차이는설명할수있지만, 상태변화에따른 분자의크기와모양, 분자수의보존개념은설명하지 못하는제한점을지닌다. 이에하위목표개념 중에 서분자의배열과 운동성은 공유속성(유사점)으로,

크기와 모양 및분자수는 비공유 속성(차이점)으로 분류하여검사지를개발하였다. 즉, 비유물과목표물 의유사점및차이점에해당하는 속성, 어디에도해 당되지않는 관련없는 속성을각비유물과 목표물 의속성들을나열한보기에서골라대응시키고그이 유를 서술하도록하는 형식으로검사지를 구성하였

다(^부록 1). ^이^검사지는^과학 ^교육^전문가 3^인으로

부터안면타당도를검증받은후, 연구대상이아닌중 학교 1학년학생들을대상으로실시한예비검사를통 해 수정·보완하였다. ^이 ^{연구에서의} ^내적 ^신뢰도 (Cronbach’s ^α)^는^비유 I^에서 .79, ^비유 II^에서 .74^였다.

분석 방법

개념이해도검사는각문항마다과학적인이해의 경우에는 2^점, ^오개념이^포함된^부분적인^이해는 1^점,

비과학적인이해 및무응답은 0^점으로^분류하여^총

Fig. 1. The analogies used in this study.

(4)

8점만점으로채점하였고, 학생들의응답유형을정 리하여오개념을분석하였다. 대응관계이해도검사 는각하위 목표 개념에해당하는비유물과 목표물 의속성간의대응과그에대한설명을모두올바르 게작성한경우는 2점, 대응만올바른경우는 1점으 로하여총 8점만점으로채점하였다. 학생들의대응 오류유형의분류틀은선행 연구¹⁴의분류틀에기초 하였으며, 연구자 2인이일부학생의답안지를무작 위로추출하여각자 대응오류 유형으로 분류한후 함께논의하는과정을반복하여최종분류틀을완성 하였다.

개념이해도및오개념, 대응관계이해도및대응 오류유형의분석의신뢰도를높이기위해서무작위 로선정한일부답안지에대한연구자 2인의분석자 간일치도가모두 90%이상에도달한후연구자 1인 이모든답안지를 분석하였다. 또한개념이해도점 수와대응 관계이해도 점수사이의관련성을조사 하기위해상관분석을실시하였다. ^오개념과^대응^오

류유형은학생들마다개별적으로 부호화하여정리 한후, 유형별응답빈도를분석하였다.

결과 및 논의 개념 이해도에 미치는 효과

개념이해도검사점수및대응관계이해도검사 점수의하위목표개념별평균과표준편차를Table 1

에제시하였다. ^개념^이해도^검사의^경우, ^하위^목표

개념중공유 속성인분자의배열과운동성에대한

평균점수(^비유 I: 1.46, ^비유 II: 1.38)^는^비공유^속성

인분자의크기와모양및분자수에대한평균점수

(^비유 I: 0.86, ^비유 II: 1.07)^보다^높았으며, ^통계적으

로유의미한차이가있었다(^비유 I: t=8.759, df=129,

p=.000; 비유 II: t=4.165, df=129, p=.000). 대응관계 이해도검사결과에서도공유속성인분자의배열과

운동성에대한평균점수(비유 I: 1.34, 비유 II: 1.55)

가비공유속성인분자의 크기와모양및분자수에

대한평균점수(비유 I: 0.16, 비유 II: 0.20)보다높았

으며, 통계적으로 유의미한 차이가 있었다(비유 I:

t=22.190, df=129, p=.000; 비유 II: t=23.607, df=129,

p=.000). 즉, 학생들은 비유물과목표물의 유사점에

대해서는개념이나대응관계를비교적잘이해하고 있었으나, 입자의보존개념에대한비유물과목표물 의차이점을파악하고이해하는데는어려움을보였 다. 이러한결과는비유를사용한수업에서비유물과 목표물의 유사점뿐만아니라 비공유속성과관련된 비유물의제한점을구별할수있는설명이나활동이 필요함을보여준다.

개념이해도 검사점수와 대응관계 이해도 검사 점수간의상관분석을실시한결과, 비유 I과 II를사 용한 경우에서모두 두점수 사이에유의미한정적 상관관계가 있었다(비유 I: r=.429, p<.01; 비유 II:

r=.591, p<.01). 즉, 물질의입자성이처음도입되었을

때학생들이 이를잘이해하는 것과 비유물과목표 물의대응관계를이해하는정도는높은관련성을보 였다. 이는 비유를 사용한 학습의효과가 학생들이 비유물과 목표물을 올바르게 대응시키는정도에의 해결정된다는선행연구의주장¹³과부합하는결과 라할수있다.

대응 오류 유형

대응관계이해도검사에서나타난학생들의대응 오류 유형의빈도를하위 목표개념별로 분석한결 과를Table 2^에^{제시하였다}. ^이^{연구에서는}^비유물의

표면적인비공유속성을목표물에대응시키는 ‘과잉 Table 1. Means and standard deviations of the scores of the conception test and mapping test in learning with analogies I and II

Shared attributes Unshared attributes

Total Arrange-ment Motion Total Size and

shape Number of

molecules Total

M(SD)¹ M(SD)¹ M(SD) M(SD)¹ M(SD)¹ M(SD) M(SD)

Analogy I Conception 1.73(0.58) 1.19(0.71) 1.46(0.52) 0.71(0.91) 1.02(1.00) 0.86(0.83) 4.65(2.29) Mapping 1.39(0.62) 1.30(0.65) 1.34(0.53) 0.11(0.42) 0.21(0.57) 0.16(0.45) 3.01(1.55) Analogy II Conception 1.46(0.78) 1.31(0.72) 1.38(0.63) 0.88(0.92) 1.25(0.97) 1.07(0.84) 4.90(2.38) Mapping 1.62(0.53) 1.49(0.58) 1.55(0.48) 0.17(0.56) 0.24(0.63) 0.20(0.55) 3.51(1.60)

1full score: 2

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대응(overmapping)’, 비유물과목표물의공유속성을 각각올바르게 대응시키지 못하는 ‘부적절한 대응

(mismapping)’, 대응시켜야할공유 속성을 대응시키

지않는 ‘대응불이행(failure to map)’, 비유물만지니

는비공유속성을목표물의공유속성이나비공유속 성에대응시키는 ‘무분별한대응(rash mapping)’, 비 유물과목표물의공유속성의관계를학습자의경험 이나편견에의해인위적으로해석하여잘못대응시 키는 ‘인위적대응(artificial mapping)’의 5가지의대 응오류유형이나타났다. 그러나일부대응오류유 형들은하위목표 개념 중에서해당되지 않는경우 가있다. 예를들어, ‘과잉대응’은비유물과목표물 간의비공유속성들을연결한경우이므로공유속성 항목에는해당되지않는다. 또한, ‘부적절한대응’, ‘대응 불이행’, ‘인위적대응’은비유물과목표물간의공유 속성들을대응 시키지않거나잘못 대응 시키는등 의경우이므로비공유속성항목에는해당되지않아 Table 2에 NA(not applicable)로표시하였다.

공유속성에서 가장많이나타난대응오류는 ‘인 위적대응’^으로, ^비유 I(^배열: 19^명, 14.6%; ^운동성: 38

명, 29.2%)과비유 II(배열: 24명, 18.5%; 운동성: 50

명, 38.5%)를사용한집단에서모두비교적높은빈

도를보였다. ^학생들은^주로^비유 I^에서의^관중과^비

유 II^에서의^합창하는^사람들의 ^배열과^움직임을^인

위적으로해석하여목표물에 잘못 대응시키는경우 가많았다. ^특히 ^비유 II^에서는 ^고체와^액체^상태를

표현하는비유물이각각정지해있는모습과움직이 고있는 모습으로제시되어 있기 때문에, ^학생들이

피상적으로고체분자는 ‘움직이지않는다’^와^액체^분

자는 ‘움직인다’^는^등과^같이 ^분자의^운동성을 ^이분

법적으로판단했을가능성이있다.

비유물과목표물간의공유속성을대응시키지않

는 ‘대응불이행’의오류는비유 I의경우분자의배

열에대해 16명(12.3%), 분자의운동성에대해 28명

(21.5%)에게서나타났으나, 비유 II의경우에는그빈

도가낮았다(배열: 2명, 1.5%; 운동성: 9명, 6.9%). 비 유 I에서는고체, 액체, 기체상태에대한모든속성 이하나의그림안에표현되어있지만, 비유 II에서는 고체상태와액체상태가명확히구분되어제시되고 있다. 따라서학생들이비유 I보다는비유 II에서공 유속성의대응을놓치지 않았을가능성이 더컸기 때문에 ‘대응불이행’의오류가비유 I보다비유 II 사 용집단에서더적었던것으로해석할수있다.

공유속성중분자의운동성에대해 ‘무분별한대 응’의오류를나타낸학생들은비유 I사용집단의경

우 30명(23.1%)이었고, 비유 II사용집단에서는거의

발견되지않았다. 비유 I의경우학생들은목표개념 과상관없는축구공의움직임이어느방향으로나활 발하듯이기체분자의움직임도어느방향으로나활 발하다고대응시키는오류를범하였다. 이러한결과 는비유물에비유물과목표물의공유속성이외의다 른속성이많이 포함되어 있을경우 학생들의대응 관계에대한이해에방해가될수있음을보여준다.

한편, 비공유속성에대한대응오류의빈도는공 유속성에비해상대적으로낮은편이었다. ^이^중에서

비유물의비공유속성을목표물에대응시키는 ‘과잉

대응’ 오류의빈도가비유 I(크기와모양: 13명, 10.0%;

분자수: 16^명, 12.3%)^과^비유 II(^크기와 ^모양: 12^명,

9.2%; ^분자수: 18^명, 13.8%)^를^사용한^집단에서^모두

가장높았다. ^또한, ^비공유^속성에^대한 ‘’^무분별한^대

응’의오류는주로분자의크기와모양에대한것이

었으며, ^비유 I(2^명, 1.5%)^보다^비유 II^를^사용한^집단

(13^명, 10%)^에서^좀더^많이^나타났다. ^비유 II ^사용^집

단의학생들은목표개념과전혀상관없는꽹과리나 Table 2. Frequencies of students’ mapping errors in learning with analogies I and II (%)

Types of mapping errors

Arrangement Motion Size and shape Number of molecules

Analogy I Analogy II Analogy I Analogy II Analogy I Analogy II Analogy I Analogy II

Overmapping NA NA NA NA 13(10.0) 12(19.2) 16(12.3) 18(13.8)

Mismapping 3( 2.3) 1( 0.8) 3( 2.3) 1( 0.8) NA NA NA NA

Failure to map 16(12.3) 2( 1.5) 28(21.5) 9( 6.9) NA NA NA NA

Rash mapping 1( 0.8) 1( 0.8) 30(23.1) 0( 0.0) 12(11.5) 13(10.0) 12(11.5) 11(10.8)

Artificial mapping 19(14.6) 24(18.5) 38(29.2) 50(38.5) NA NA NA NA

NA = Not applicable

(6)

마당의크기와모양을분자의크기와모양으로대응 시켰다. 이러한결과들은비유물에비공유속성이많 이포함되어있었기때문에나타난것으로해석되므 로, 비유물의비공유속성이적거나부각되어나타나 지않는비유물을선택하여수업에사용해야할것이다.

오개념과 대응 오류

개념이해도검사에서나타난특정오개념이구체 적으로어떠한대응 오류와관련되는지를조사하였 다. 비유 I과 II를사용할때학생들이보인오개념들 중에서하위목표 개념별로 가장많이 나타난대표 적인 오개념과이와 관련된대응 오류를 Table 3에 제시하였다.

공유속성에대한오개념과관련하여가장많이나 타난대응오류는 ‘인위적대응’이었다. 예를들어, 분 자의배열에대해학생들이보인대표적인오개념은 고체분자들이규칙적으로배열되어있다는언급없 이분자들이단순히 붙어있거나뭉쳐있다는 것이었

는데, 이러한오개념을보인학생들(비유 I: 13명, 비

유 II: 19명) 중비유 I 사용집단에서는 23.1%(3명)

의학생들이, 비유 II 사용집단에서는 52.6%(10명)의 학생들이비유물의관중(비유 I)과합창하는 사람들

(^비유 II)^처럼^고체^분자들도 ^{붙어있거나}^{뭉쳐있다는}

‘인위적대응’의오류를보였다. 또한, 분자의운동성

에대한학생들의대표적인오개념은고체분자가움 직이지 않는다는것이었는데(비유 I: 45명, 비유 II:

26명), 이러한오개념을보인학생들중비유 I 사용

집단에서는 28.9%(13명)의학생들이, 비유 II 사용집

단에서는 61.5%(16명)의학생들이관중(비유 I)과합

창하는사람들(비유 II)이움직이지않듯이고체분자 들도움직이지않는다는 ‘인위적대응’을하였다. 즉,

고체상태를나타내기위해움직임이없이정렬만되 어있는비유물을 사용했기때문에학생들이이비 유물을통해 고체상태를 입자수준에서 정확히이 해하는데어려움이있었던것으로판단된다. 따라서 비유를사용한화학개념학습이효과적으로이루어 지기 위해서는학생들이 비유물을인위적으로 해석 하지 않도록비유물과 목표물간의대응 관계를올 바르게이해시킬필요가있다.

비공유속성에대한 오개념은 ‘과잉대응’의오류 와가장많은관련이있었다. 예를들어, 분자의크기 와모양에대해 가장많이 나타난오개념은 분자의 크기가고체, ^액체, ^기체의^순이거나^기체의^분자^모

양이가장일정하지않다는것이었는데(비유 I: 39명,

비유 II: 19명),이오개념을보인학생들중에서비유 I

사용집단의경우 18.0%(7^명)^의^학생들이, ^비유 II ^사

Table 3. Representative misconceptions and mapping errors in learning with analogies I and II

Arrangement Motion Size and shape Number of molecules

Misconc- eptions

Solid molecules stick or

group together. Solid molecules do

not move. The sizes of molecules are in the order of solid, liquid and gas.

The shape of gas molecules is irregular.

The number of molecules changes in the phase transition.

Mapping errors

Analogy I

Artificial mapping:

As onlookers stick or group together, solid molecules also stick or group together.

Artificial mapping:

As onlookers do not move, neither do solid molecules.

Overmapping:

As onlookers, cheerleaders, and players are different people, the size or shape of molecules also changes in phase transition.

Overmapping:

As the number of onlookers, cheerleaders, and players are different, the number of molecules also changes in phase transition.

Analogy II

Artificial mapping:

As singers in a chorus stick or group together, solid molecules also stick or group together.

Artificial mapping:

As singers in a chorus do not move, neither do solid molecules.

Overmapping:

As singers in a chorus and people in a farm band are different people, the size or shape of molecules also changes in phase transition.

Overmapping:

As the number of singers in a chorus and people in a farm band are different, the number of molecules also changes in phase transition.

(7)

용집단의경우 15.8%(3명)의학생들이관중, 치어리 더들, 선수들(비유 I)과합창, 농악을하는사람들(비 유 II)이서로다르듯이물질의상태가변할때분자 의크기나모양도달라진다는 ‘과잉대응’의오류를 범하였다. 또한, 비공유 속성인분자의수에 대해서 는상태가변할때분자의수도 변한다는 오개념이 많았는데(비유 I: 25명, 비유 II: 25명), 비유 I과 II 사 용집단 모두 이 오개념을 나타낸 학생들 중에서

28.0%(7명)의학생들이관중, 치어리더들, 선수들(비

유 I)과합창, 농악을하는사람들(비유 II)의수가다 르듯이물질의상태 변화시분자의수도 달라진다 는 ‘과잉대응’을보였다. 이는비유를사용한수업에 서비유물과목표물의차이점을알게하는설명이나 활동이필요함¹⁹을시사한다.

결론 및 제언

이연구에서는 현행 교과서에제시된축구경기장 비유나합창/농악비유를사용하여물질의상태와입 자성에대한개념 학습을진행한후, 학생들의개념 이해도와비유물과목표물의대응관계에대한이해 도및대응오류유형의관계를조사하였다.

연구결과, 두비유에서모두공유속성에대한학 생들의개념이해및대응관계에대한이해수준은 높은편이었으나, ^비공유^속성에^대한 ^개념^이해^및

대응관계에대한 이해수준은낮은 편이었다. 이는 학생들이비유물과목표물의차이점을파악하는데어 려움이있음을의미하는것으로, ^학생들이^대응^관계

및개념을올바르게이해할수있도록유도하기 위 해서는교사가비공유속성과관련된비유물의제한 점에대해서도명시적으로 언급하는것이 필요함을 시사한다.

학생들이보인대응오류는 ‘^과잉^대응’, ‘^부적절한

대응’, ‘대응불이행’, ‘무분별한대응’, ‘인위적대응’^의

유형이었다. ^두^비유로^학습한^학생들^모두^공유^속

성인고체분자의배열과움직임에대한 ‘^인위적^대

응’의오류를가장많이보였다. ‘대응불이행’^과 ‘무 분별한대응’^의^오류^유형의^빈도는^두^비유^사이에

차이가있었는데, ^이는^비유를^사용할^때^적절한^비

유물을선택하는것이중요함을시사한다. ^예를^들어,

비유물만지닌비공유속성이비교적적은비유를사 용한다면 ‘^무분별한 ^대응’^의^오류를^감소시킬^수^있

고, 한장면에 물질의 세가지 상태가 모두표현된 비유보다는세가지 상태가각기 따로제시된비유 를사용하는 것이 ‘대응 불이행’의오류를 줄일 수 있을 것이다. 그러나 물질의 세 가지상태를 각기 따로 표현한 비유물들의속성이 일관되지 않을 경 우에는각각을구분하여제시하는방법이오히려학 생들의대응관계에대한이해에방해가될수도있 으므로, 이에대한보다체계적인연구를진행할필 요가 있다.

한편, 비유사용 학습을통한개념이해도와 비유 물과 목표물의대응 관계에대한 이해도는 서로밀 접한관련이있는것으로나타났다. 또한, 공유속성 인분자의배열과운동성에대해 가장많이 나타난 오개념을보인학생들은주로이와관련된속성들을 대응시키는과정에서 ‘인위적대응’의오류를범하였 다. 비공유속성인분자의크기와모양, 분자수에대 한대표적인오개념을 보인학생들은 ‘과잉대응’의 오류를가장많이보였다. ^비유를^사용한^학습을^통

해유발된학생들의모든 오개념을대응 오류의유 형과관련짓기는어렵지만, 이러한결과는대응과정 에서의오류가오개념을 유발시킬가능성이 있음을 실증적으로보여준다. ^따라서^비유를^사용한^학습이

효과를거두기위해서는 학생들이비유물과 목표물 을올바르게대응시킬수있도록유도할수있는방 법을강구할필요가있다. ^이^연구의^결과로^나타난

대응오류를학생들이스스로분석하고수정할수있 는기회를제공하는교수전략이그한가지방안이 될수있을것이다.

비유를사용한학습에서 학생들이실제로거치는 대응 과정및그과정에서의 오류와개념이해도와 의관계를조사한이연구의 결과는비유를효과적 으로 사용할수있는방안에 대한중요한시사점을 제공해줄것으로기대된다. ^예를^들어, ^이^연구에서

제시한대응오류유형의분류틀을통해학생들의대 응오류를 체계적으로분석할 수있으므로, ^교사가

학생들의 대응오류에 적절한처방을제시할수있 을것이다. ^또한, ^특정^비유의^제한점^및^비유를^사용

할때나타나는학생들의대응오류유형과이로인 해유발될수있는 오개념을교사용지도서에제시 하거나예비과학교사의교육과정에활용함으로써,

학생들의대응오류및오개념을예방하는데도움을 줄수있을것이다.

(8)

이논문은 2005년도 정부재원(교육인적자원부 학 술연구조성사업비)으로 한국학술진흥재단의지원을

받아수행된연구임(KRF-2005-041-B00573).

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부록 1. 대응 관계 이해도 검사지 예시

앞에서 물질의 세 가지 상태를 축구경기장에 비유하여 공 부한 것을 생각하면서 물음에 답해보자.

<축구경기장>

<물질의 세 가지 상태>

◆이 중에 어떤 것은 물질의 세 가지 상태를 축구경기장에 비유할 때 비슷한 점이고, 어떤 것은 다른 점이다. 이 중 어디에도 속하지 않는 관련 없는 것들도 포함되어 있다.

문제 1. 위의 <보기>에 제시된 것들 중 물질의 세 가지 상태 를 축구경기장에 비유할 때 서로 비슷한 점에 해당하 는 것을 찾아 적어보자. 또 서로 어떻게 비슷한지 자 세히 설명해 보자. (필요하면 위의 <보기>에 없는 것 을 기타 란에 추가해도 좋음.)

<축구경기장> - <물질의 세 가지 상태> 자세한 설명 ( ) - ( )

( ) - ( ) ( ) - ( ) ( ) - ( ) ( ) - ( ) ( ) - ( ) ( ) - ( ) 기 타 :

<보기>

ㄱ. 치어리더의 배열 ㄴ. 관중의 배열 ㄷ. 선수의 배열 ㄹ. 축구장의 크기와 모양

ㅁ. 관중, 치어리더, 선수들의 수 차이 ㅂ. 관중, 치어리더, 선수가 서로 다른 사람임 ㅅ. 공의 움직임

ㅇ. 치어리더의 움직임 ㅈ. 관중의 움직임 ㅊ. 선수의 움직임

<보기>

가. 기체 상태의 분자 배열 나. 액체 상태의 분자 배열 다. 고체 상태의 분자 배열 라. 상태 변화 시 분자의 수 변화 마. 상태 변화 시 분자의 크기와 모양 변화 바. 기체 상태의 분자의 움직임

사. 액체 상태의 분자의 움직임 아. 고체 상태의 분자의 움직임