Development of Force and Motion Inquiry Programs Utilizing Small Mass Measurement and the Effects of Its Implementation on Science Gifted

Development of Force and Motion Inquiry Programs Utilizing Small Mass Measurement and the Effects of Its Implementation on Science Gifted

Students

Soyeon Kim

^∗

Korea Aerospace Research Institute (KARI), Daejeon 305-806, Korea

Incheol Shin

Cheongju Middle School, Cheonju 360-020, Korea

Younkyu Kim · Joo-Hee Lee

Korea Aerospace Research Institute (KARI), Daejeon 305-806, Korea (Received 1 November 2012 : revised 24 May 2013 : accepted 15 July 2013)

The purpose of this study was to develop for gifted secondary-school students and science high- school students an educational program utilizing a system for measuring a small mass and to analyze its educational effects on the understanding of scientific concepts such as mass, gravity, inertia and Newton’s law. The program was applied to 38 gifted secondary-school students and 34 science high-school students. To survey the program’s effect, we performed a qualitative analysis and a questionnaire analysis of the program. Both the gifted secondary-school students and science high- school students recorded high achievements, which means that the developed program was effective for the students.

PACS numbers: 01.40.Ej

Keywords: Gravity, Mass, Problem-solving type experiment

Ê

Ý] K ¡W _ Ë< 0õ u § 6 V ê s® Žz º ” X ¢ – ¤— ¤“ Ó Þ } ºù m ÇS ë s • ¤X N ËX ê sR   › ͓ Ó Þ Ì   öÊ Ý Æ U ؎ Ò Þ [ c p Œ• ¤° n É8 ý X

ì

Ä “ Ó Þ õ m Í „ ÇÊ Ý Ä Z ØV Ä



™ »€ Ða : @

^∗

ô

 Dz D G † ½ Ó/ B N Ä ºÅ ҃  ½ ¨" é ¶ (KARI), @ /„   305-806

,

>

- > Œ ‰ x

' õ

AÅ Ò×  æ † < Ɠ §, ' õ AÅ Ò 360-020



™ »a : @¦  · T ® £r )

ô

 Dz D G † ½ Ó/ B N Ä ºÅ ҃  ½ ¨" é ¶ (KARI), @ /„   305-806

(2012¸   11 Z 4 1{ 9  ~ à Î6 £ §, 2013¸   5 Z 4 24{ 9  à º& ñ ‘ : r ~ à Î6 £ §, 2013¸   7 Z 4 15{ 9  > F  S X ‰& ñ )

‘ :

r ƒ  ½ ¨  H ë  H ] jK   + þ A „ à н ¨z  ´+ « >Ü ¼– Ð" f Ä ºÅ Ò6   x ™ è| 9 | ¾ Ó 8 £ ¤& ñ  © œq \  ¦  Ö ¸6   x ô  Ç j Ë µõ  î  r1 l x „ à н ¨Ã º\ O `  ¦ > h µ

1 Ï # Œ j Ë µõ  î  r1 l x \  @ /ô  Ç s K \  ¦ › ¸  % i  . ƒ  ½ ¨@ / © œÜ ¼– Ѝ  H t ~ ½ ә èF  “ §¹ ¢ ¤' õ At & ñ t % i / B N1 l x ×  æ † < Æ

735

“

§ % ò F † < Æ/ å L † < ÆÒ q t 38" î õ  õ † < Ɠ ¦1 p x † < Ɠ § † < ÆÒ q t 34" î `  ¦ ³ ð| 9  % i  . › ' a$ í , | 9 | ¾ Ó, ×  æ§ 4  1 p x \  @ /ô  Ç ‚  > h¥ Æ 

` 

¦ › ¸ ô  Ç Ê ê Ä ºÅ Ò6   x ™ è| 9 | ¾ Ó 8 £ ¤& ñ  © œq \  ¦  Ö ¸6   x ô  Ç j Ë µõ  î  r1 l x „ à н ¨ à º\ O `  ¦ ”  ' Ÿ  % i  . s  Ê ê  Ê ê Ž  

\

 ¦ : Ÿ x K " f õ † < Æ % ò F _  ×  æ§ 4 , | 9 | ¾ Ó, ¾ »— É r _  ] j 1, 2, 3Z O g Ë :\  @ /ô  Ç > h¥ Æ  † < Æ_ þ v $ í 2 [• ¸\  ¦ q “ § ì  r$ 3  % i 



. Ä ºÅ Ò\ " f  6   x ô  Ç ™ è| 9 | ¾ Ó 8 £ ¤& ñ  © œq \  ¦  Ö ¸6   x # Œ > hµ 1 Ïô  Ç Ã º\ O  á Ԗ ÐÕ ªÏ þ ›`  ¦ : Ÿ x K  | 9 | ¾ Ó, ×  æ§ 4 õ  ° ú  “ É r l

‘ : r& h “   > h¥ Æ ÷  r  m   ¾ »— É r _  î  r1 l xZ O g Ë :`  ¦ † < Æ_ þ v   H  â Ä º\ • ¸ ¨ î ç  H & ñ ² ú šÖ  ¦ x 9  † ¾ Ó © œt à º Z  }  & ’  Ü

¼ 9, : Ÿ x > & h Ü ¼– Ð Ä »_ p ô  Ç † < Æ_ þ v   õ \  ¦
 ? /% 3  .

PACS numbers: 01.40.Ej

Keywords: ×æ§4, |9|¾Ó, ëH]jK+þA „Ãн¨Ãº\O

I. " e  ] Ø

% ò

F “ §¹ ¢ ¤“ É r כ ¹7 £ § ×  æ כ ¹ô  Ç “ §¹ ¢ ¤ _  ‰ & ³î ß – ×  æ 
– Ð" f, & 



ê ø Í   r& h  › ' a d ” _  @ / © œs  . Ä ºo 
 _  % ò F “ §¹ ¢ ¤“ É r 2000¸   1 Z 4 % ò F “ §¹ ¢ ¤”  < É ªZ O r ' Ÿ § î s  / B N Ÿ í·r ' Ÿ H † d \   



 ^ ‰> & h Ü ¼– Ð ”  ' Ÿ ÷ &# Q M ® o Ü ¼ 9, Õ ª ½ ©— ¸  H „  ² D G& h Ü ¼– Ð S X

‰ @ /÷ &“ ¦ e ”   [1]. : £ ¤ y  õ † < Ɠ §¹ ¢ ¤ \ " f• ¸ õ † < Æ% ò F “ §¹ ¢ ¤ s

 t    H q ×  æ s  & t “ ¦ e ” Ü ¼ 9, s \     õ † < Æ% ò F  _

 ó ø ÍZ > ï  r   [2], õ † < Æ% ò F  á Ԗ ÐÕ ªÏ þ ›_  > hµ 1 Ï x 9  ´ òõ  [3, 4] 1 p x  € ª œô  Ç ƒ  ½ ¨ s À Ò# Qt “ ¦ e ”  . Õ ª Q
 õ † < Æ% ò F  [

þ

t _  / B N: Ÿ x& h `  ¦ „ à н ¨   H ƒ  ½ ¨  H   É r ƒ  ½ ¨\  q K   Ò7 á ¤

  [5].   " f õ † < Æ % ò F “ §¹ ¢ ¤ s  ^ ‰>  o÷ &l  0 AK " f  H



€ ª œô  Ç ƒ  ½ ¨ s À Ò# Q4 R    H X <, Õ ª ×  æ \ " f : £ ¤ y  õ † < Æ

% ò

F \  ¦ @ / © œÜ ¼– Ð ë  H ] jK   õ & ñ \ " f
 
  H  “ ¦ õ & ñ _

 „ à ÐÒ  o“ É r õ † < Æ% ò F “ §¹ ¢ ¤ l œ íƒ  ½ ¨– Ð ×  æ כ ¹ô  Ç _ p  e ” 



 [6].

z 

´+ « >“ É r † < Ɠ § “ §¹ ¢ ¤ \ " f õ † < Æ`  ¦   É r õ 3 l q õ _  s \  ¦

¿

º  H  © œ  H : £ ¤f ç ×  æ _  
“   1 l x r \  [7], z  ´+ « >`  ¦ ½ ¨

$ í

“ ¦ › ¸f ”    H ~ ½ Ód ” \     ´ òõ & h “   õ † < Ɠ §¹ ¢ ¤ # ŒÂ Ò

\

 ¦   & ñ ½ + É Ã º e ”   H ×  æ כ ¹ô  Ç כ ¹™ ès   [8]. : £ ¤ y  “ §z  ´ à º

\ O

÷  r ë ß –  m   z  ´+ « >à º\ O `  ¦ : Ÿ x K  † < ÆÒ q t[ þ t \ >  õ † < Æ& h  > h

¥ Æ

\  @ /ô  Ç f ” ] X & h “    â + « >`  ¦ ] j/ B N † < ÊÜ ¼– Ð+ ‹ † < ÆÒ q t[ þ t _  õ 

†

< Æ& h  > h¥ Æ  s K \  • ¸¹ ¡ § [9]`  ¦ Šғ ¦ $ í 2 [• ¸\  ¦ 7 £ x”  r v  9, õ

† < Æ\  @ /ô  Ç < É ª p ü < 1 l x l Ä »µ 1 Ï`  ¦ Ô  ¦  Q{ 9 Ü ¼~  ´ à º e ”  .  8

 " f  H õ † < Æ z  ´+ « >_  z  ´] j& h “   à º' Ÿ 0 p x§ 4 õ  ë  H ] j K 

 

0 p x§ 4 • ¸ † ¾ Ó © œr ~  ´ à º e ”   [10,11]. : £ ¤ y  Ó ü t o  l ‘ : r > h

¥ Æ

`  ¦ † < Æ_ þ v   H X <\   H  8¹ ¡ ¤ ´ òõ & h “   % i ½ + É`  ¦ ô  Ç  [12].

s

 Qô  Ç s Ä »– Ð ² D G ? /ü @\ " f  € ª œô  Ç z  ´+ « >à º\ O \  @ /ô  Ç ƒ  

½

¨ ”  ' Ÿ ÷ &“ ¦ e ”   [13–16].

Õ

ª Q
 z  ´] j– Ѝ  H z  ´+ « >à º\ O _   Ý ¶ “ ¦ † ½ Óõ  z  ´] j z  ´+ « >à º

\ O

  s _  Ô  ¦{ 9 u , כ ¹o Õ þ ˜ Û ¼ { 9 _  z  ´+ « >à º\ O  z  ´r , z  ´ +

« >z  ´_ þ v l 0 p x \  @ /ô  Ç ¨ î _   ÒF , & h ] X u  3 l w ô  Ç z  ´+ « > Ä »+ þ A, Ã

º\ O  r à º_   Ò7 á ¤ õ  \ P € Œ •ô  Ç ‰ & ³ © œ # Œ|  1 p x ‰ & ³z  ´& h “   ] j€  •

∗E-mail: [email protected]; Tel: +82-42-860-2261; Fax: +82-42- 860-2269

Ü

¼– Ð “  K  z  ´+ « > à º\ O s  ”  ' Ÿ ÷ &  H X < ´ ú §“ É r # Q 9¹ ¡ § s  e ”   [17,18]. ¢ ¸ô  Ç “ §z  ´ z  ´+ « >à º\ O `  ¦ : Ÿ x ô  Ç > h¥ Æ    o\  ¦ r • ¸ô  Ç

ƒ

 ½ ¨  H & h   [19]

p

² D G NASA _   â Ä º ² D G ] jÄ ºÅ Ò& ñ   © œ\ " f à º' Ÿ ô  Ç z  ´+ « >

x 9

 Ä ºÅ Ò M  g4 Ÿ ¤‚   1 p x`  ¦ s 6   x # Œ † < ÆÒ q t[ þ t \ >  € 9 כ ¹ô  Ç “ §¹ ¢ ¤ 6

 

x  « Ñ\  ¦ > hµ 1 Ï # Œ  Ö ¸6   x “ ¦ e ”   [20, 21]. Õ ª ×  æ \ " f

•

¸ Ä ºÅ Ò M  g4 Ÿ ¤‚  _  µ 1 Ï  1 p x  € ª œô  Ç  © œ S ! \ " f % 3 “ É r z  ´] j& h 

“

  X <s ' \  ¦  Ö ¸6   x # Œ Ä ºÅ Ò M  g4 Ÿ ¤‚  _  ¹ ¡ §f ” e ” `  ¦ \ V8 £ ¤ K ˜ Ð

“

¦ f ” ] X  r Ó ý t Y Us ‚  `  ¦ K ˜ Ѝ  H “ §¹ ¢ ¤6   x á Ԗ ÐÕ ªÏ þ ›s  e ” Ü ¼ 9 [22]. ¢ ¸ô  Ç ‰ & ³F  NASA\ " f { Œ ™{ © œ “ ¦ e ”   H  € ª œô  Ç “ §

¹

¢

¤ á Ԗ ÐÕ ªÏ þ ›“ É r p ² D G õ † < Ɠ §¹ ¢ ¤ \ " f  € ª œ >   Ö ¸6   x ÷ &“ ¦ e ” 



 [23]. ¢ ¸ô  Ç Ä ºÅ Ò\ " f_  z  ´+ « > % ò  © œ, Ä ºÅ ғ   1 p x`  ¦  Ö ¸6   x

# Œ à º\ O `  ¦ ½ + É  â Ä º † < ÆÒ q t[ þ t _  à º\ O _  < É ª p • ¸  H Z  }  t 

“

¦, õ † < Æ > h¥ Æ _  s K ,   r& h  o  8~ 1  1 p x  € ª œô  Ç כ ¹™ è

7

£

x ÷ &  H  כ `  ¦ · ú ˜ à º e ”   [24].

2008¸   4 Z 4 ô  Dz D G þ jœ í Ä ºÅ ғ  s  C Ø  ¦ ÷ &# Q ² D G ] jÄ ºÅ Ò& ñ



 © œ (International Space Station, ISS)\ " f \ P f  Ë 1 l x î ß – Ä

ºÅ Ò ¨ 8 Š â \ " f œ í o _  ×  æ§ 4  x 9  ” ¸ o Ä »„    ƒ  ½ ¨ z  ´+ « >,



s ß ¼– Ð×  æ§ 4 ¨ 8 Š â \ " f F K5 Å q- Ä »l   / B N$ í Ó ü t| 9    & ñ $ í



© œ z  ´+ « > 1 p x Ä ºÅ Òz  ´+ « > 13> hü < t ½ ¨ü < Ä ºÅ Ò\ " f_   r„  î  r 1

l x x 9  ¾ »‡   Z O g Ë : q “ § z  ´+ « >, Ä ºÅ Ò\ " f• ¸  6   x ½ + É Ã º e ”   H K $

™ 1 p x 5 > h\  ¦ à º' Ÿ  % i   [25]. : £ ¤ y  2008¸   à º' Ÿ Ù þ ¡~   z  ´ +

«

> ×  æ ‰ & ³F  † ½ Ó/ B N Ä ºÅ ҃  ½ ¨" é ¶ \ " f  HISS \ " f  6   x ½ + É  € ª œ ô

 Ç r « Ñ x 9  Ó ü t| 9 _  | 9 | ¾ Ó 8 £ ¤& ñ s  0 p x ô  Ç “ ¦$ í 0 p x/ å L Ä ºÅ Ò

$

Ö  ¦`  ¦ t 5 Å q& h Ü ¼– Ð > hµ 1 Ï # Œ à º& ñ ·˜ Ð ¢ - a “ ¦ e ”   [26].

2008¸   4 Z 4 ô  Dz D G Ä ºÅ ғ  C Ø  ¦  \ O `  ¦ : Ÿ x K  ISS\ " f 8 £ ¤& ñ

 Ž

7 £ x ) a Ä ºÅ Ò6   x ™ è| 9 | ¾ Ó 8 £ ¤& ñ  © œq  (Small Mass Measuring System, SMMS)  H ±0.5 g _  & ñ x 9 • ¸\  ¦ ° ú “ ¦ ë ß –[ þ t% 3 Ü ¼


‰

&

³F   H ±0.3 g Ü ¼– Ð † ¾ Ó © œ µ 1 τ  r v “ ¦ e ”  . Ä ºÅ Ò$ Ö  ¦“ É r

¾

»— É r ] j 1Z O g Ë :“   › ' a$ í _  Z O g Ë :õ  ] j 2Z O g Ë :“   5 Å q • ¸_  Z O  g Ë

:`  ¦ Å Ò " é ¶ o – Ð # Œ  Œ •1 l x ô  Ç .

×

 æ§ 4 “ É r Ó ü t o _  l ‘ : r ‰ & ³ © œ`  ¦ s K    H X <  © œ ×  æ כ ¹ô  Ç

%

i ½ + É`  ¦   H l ‘ : r > h¥ Æ Ü ¼– Ð+ ‹  € ª œô  Ç ƒ  ½ ¨ s À Ò# Qt “ ¦ e ”

  [27–31]. t F K  t _  ƒ  ½ ¨[ þ t“ É r ×  æ † < ÆÒ q t`  ¦ @ / © œÜ ¼– Ð j Ë

µõ  î  r1 l x \  @ /ô  Ç > h¥ Æ › ¸  s À Ò# Q& ’   [32]. † < ÆÒ q t[ þ t s

 ° ú “ ¦ e ”   H ×  æ§ 4 ‰ & ³ © œ\  @ /ô  Ç  “ ¦~ ½ Ód ” `  ¦ › ¸  % i “ ¦

Õ

ª   õ , / B N l _  Ä »Á º, @ /l · ú š, Ó ü t _   © œI     o, “ : r • ¸ 1 p x _

 % ò † ¾ Ó`  ¦ ×  æ§ 4 s  ~ à ΍  H  “ ¦ Ò q ty Œ •   H Ä »¸  & h “    “ ¦\  ¦

° ú

“ ¦ e ”   H  כ Ü ¼– Ð
 z Œ ¤  [33]. ¢ ¸ô  Ç ×  æ † < Ɠ § † < ÆÒ q t[ þ t“ É r

×

 æ§ 4 s  t ½ ¨\ ë ß – ” > r F    H j Ë µÜ ¼– Ð “  d ”  % i   [34].

¢

¸ô  Ç ×  æ§ 4 õ   ð ø Ít – Ð 1 l x{ 9 ô  Ç † < Ƹ  _  “ §¹ ¢ ¤ õ & ñ \ " f



À ғ ¦ e ”   H › ' a$ í “ É r % i † < Æ_    É r > h¥ Æ `  ¦ s K    H X < 



© œ € 9 à º& h “   ‚  ' Ÿ > h¥ Æ  [35]s  . t ë ß – › ' a$ í > h¥ Æ “ É r † < Æ _

þ

v  \ >   H ™ D ¥ ê ø Í`  ¦ Ä »µ 1 Ͻ + É Ã º e ” Ü ¼ 9 [36], Õ ª\    É r 1 l q



& h “   ƒ  ½ ¨  H × ¼Ó ü t >  s , Xt “ ¦ e ”   [37].



 " f ‘ : r ƒ  ½ ¨_  3 l q& h “ É r Ä ºÅ Ò6   x ™ è| 9 | ¾ Ó 8 £ ¤& ñ  © œq \  ¦

 Ö

¸6   x ô  Ç j Ë µõ  î  r1 l x „ à н ¨ à º\ O  á Ԗ ÐÕ ªÏ þ ›`  ¦ > hµ 1 Ï # Œ õ † < Æ

% ò

F [ þ t _  | 9 | ¾ Ó, › ' a$ í , ×  æ§ 4 \  @ /ô  Ç s K • ¸\  ¦ › ¸  “ ¦ ì  r

$

3  # Œ, õ † < Æ % ò F [ þ t _  j Ë µõ  î  r1 l x > h¥ Æ † < Æ_ þ v \  “ §¹ ¢ ¤& h  r 



& h `  ¦ Šҍ  H X < e ”  .

II. Ž ì ŏ ŒU ê s0 n É õ m Í 5 “ Ó Þ

1. Ž ì ŏ Œ6 V ê s

‘

: r ƒ  ½ ¨\ " f  H Ó ü t o \  F 0 p x s  e ”   H % ò F † < ÆÒ q t[ þ t \ >  t 

&

h  • ¸„  y Œ ™s  e ”   H õ ] j\  ¦ ] j/ B N # Œ K      H  כ s  † < Æ_ þ v _

 ´ òõ \  ¦ Z  }“     H ‚  ' Ÿ ƒ  ½ ¨ [38]\  ¦  „ ½ ÓÜ ¼– Ð õ † < Æ % ò F

\  ¦ @ / © œÜ ¼– Ð ƒ  ½ ¨\  ¦ à º' Ÿ  % i  . ƒ  ½ ¨@ / © œ“ É r t ~ ½ ә è F

 “ §¹ ¢ ¤' õ At & ñ t % i / B N1 l x ×  æ † < Ɠ § % ò F † < Æ/ å L † < ÆÒ q t 38" î õ  õ

† < Ɠ ¦1 p x † < Ɠ § 2† < Ƹ   34" î Ü ¼– Ð % i  . “ §¹ ¢ ¤' õ A t & ñ t % i  /

B

N1 l x % ò F † < Æ/ å L † < ÆÒ q t“ É r ô  Dz D G “ §¹ ¢ ¤ > hµ 1 Ï" é ¶ s  > hµ 1 Ïô  Ç % ò F $ í

 Ž

  [39]\  ¦ : Ÿ x K  ‚  µ 1 Ïô  Ç õ † < Æ % ò F [ þ t s  9, õ † < Ɠ ¦1 p x † < Ɠ § 2 † < Ƹ   õ † < Æ% ò F [ þ t“ É r õ † < Ɠ ¦1 p x † < Ɠ §\ " f 1¸   s  © œ F † < Æô  Ç õ

† < Æ% ò F [ þ t s  9 Ó ü t o  I·II\  ¦ s à º % i  .

2. Ž ì ŏ Œ± n Ç  õ m Í ß e È y ¢ Œ

‘

: r ƒ  ½ ¨  H Ä ºÅ Ò6   x ™ è| 9 | ¾ Ó 8 £ ¤& ñ  © œq \  ¦  Ö ¸6   x l  0 AK 

€ 9

כ ¹ô  Ç  „   > h¥ Æ `  ¦ õ † < Æ “ §¹ ¢ ¤ „  ë  H  5“  õ  Ä ºÅ Ò6   x ™ è

| 9

| ¾ Ó 8 £ ¤& ñ  © œq  > hµ 1 Ï  2“  s   7 H _  # Œ ‚  × þ ˜ % i Ü ¼ 9,  

„

   Ž  t \  ¦ s 6   x # Œ ƒ  ½ ¨ @ / © œ † < ÆÒ q t[ þ t _  › ' a$ í , | 9 | ¾ Ó,

×

 æ§ 4 , ¾ »— É r _  î  r1 l xZ O g Ë :\  › ' a ô  Ç > h¥ Æ › ¸ \  ¦ z  ´r  % i  .

s

 Ê ê t % i / B N1 l x ×  æ † < Ɠ § % ò F † < Æ/ å L † < ÆÒ q tõ  õ † < Æ “ ¦1 p x † < Ɠ §

†

< ÆÒ q t\ >  ‘ : r ƒ  ½ ¨\ " f > hµ 1 Ïô  Ç j Ë µõ  î  r1 l x „ à н ¨ à º\ O  á Ô

–

ÐÕ ªÏ þ ›`  ¦ È Ò{ 9  % i  . à º\ O  % ƒt  s Ê ê\   H  „    Ž  t  ü < 1 l x+ þ A_   Ê ê  Ž  t – Ð õ † < Æ % ò F [ þ t _   Ê ê> h¥ Æ  › ¸ 

\

 ¦ z  ´r  % i  . † < Æ_ þ v ´ òõ \  ¦ ì  r$ 3  l  0 A # Œ  „    Ž   ü

<  Ê ê  Ž  _    õ \  ¦ q “ § ì  r$ 3  % i  .

™

è| 9 | ¾ Ó 8 £ ¤& ñ  © œq ü < › ' aº   ) a Ó ü t o > h¥ Æ _  s K  & ñ • ¸\  ¦ · ú ˜ l

 0 AK   „    Ž  ü <  Ê ê  Ž  \  ¦ 0 Aô  Ç  Ž  • ¸½ ¨\  ¦ > hµ 1 Ï

% i  .  „    Ž  • ¸½ ¨ü <  Ê ê  Ž  • ¸½ ¨  H 1 l x{ 9 ô  Ç ë  H † ½ Ó Ã

ºü < 1 l x{ 9 ô  Ç õ † < Æ > h¥ Æ `  ¦ · ú ˜ ˜ Е ¸2 Ÿ ¤ ½ ¨$ í ÷ &# Q e ” Ü ¼
, [ O

ë  H _  \ V] j  H › ¸F Km ”   © œs   . ‘ : r ƒ  ½ ¨\ " f  6   x ô  Ç  

„

 - Ê ê  Ž  t   H 8 ú x 10ë  H † ½ Ó_  ‚   + þ A [ O ë  H Ü ¼– Ð y Œ •y Œ • › ' a

$ í

,  Œ •6   x õ  ì ø ́ Œ •6   x, ×  æ§ 4 õ  Á º×  æ§ 4 , j Ë µ_  ¨ î + þ Aõ  j Ë µõ  î  r 1

l

x \  › ' a ô  Ç ? /6   x Ü ¼– Ð ½ ¨$ í ÷ &# Q e ” Ü ¼ 9, † < ÆÒ q t[ þ t“ É r 6 £ x ² ú šõ  6

£

x ² ú š\  @ /ô  Ç ç ß –é ß –ô  Ç s Ä »\  ¦ † < Êa  & h • ¸2 Ÿ ¤ % i  .  Ž   t

_  1-2   ë  H † ½ ӓ É r l ” > r \  ƒ  ½ ¨  ) a › ' a$ í › ' aº   š ¸> h¥ Æ  › ¸



 ë  H † ½ Ó`  ¦ Æ ÒØ  ¦ “ ¦ [40], îj Ë µ> h¥ Æ  Ž  t ï (Force Concept Inventory, FCI) \  à º2 Ÿ ¤ ) a ë  H † ½ Ó`  ¦ à º& ñ  
 6 £ x6   x # Œ

>

hµ 1 Ï % i  . j Ë µ> h¥ Æ  Ž  t   H  € ª œô  Ç @ / © œ_  ; Ÿ ¤V , “ É r  

„

 › ¸ \  ¦ : Ÿ x # Œ “ ¦1 p x † < ÆÒ q t x 9  @ /† < ÆÒ q t`  ¦ @ / © œÜ ¼– Ð † < ÆÒ q t [

þ

t _  l œ íÓ ü t o > h¥ Æ \  @ /ô  Ç s K \  ¦ › ¸  x 9  8 £ ¤& ñ l  0 A K

 > hµ 1 Ï  ) a ³ ðï  r  o ‚   + þ A [ O ë  H • ¸½ ¨– Ð [41,42], ’  ø @• ¸ x 9  

{ © œ• ¸\  ¦ “  & ñ ~ à ΀ Œ ¤Ü ¼ 9 ² D G ü @÷  r  m   Ä ºo 
 \ " f• ¸ j Ë

µõ  î  r1 l x \  › ' a ô  Ç > h¥ Æ    o\  ¦ › ¸    H X <   % i ÷ &# Q  

€

ª œ >   Ö ¸6   x ÷ &% 3   [43–47]. : £ ¤ y  ‘ : r ƒ  ½ ¨\ " f  H õ † < Æ

“

§¹ ¢ ¤„  ë  H  5" î s  j Ë µ> h¥ Æ  Ž  t _  ë  H ] j\  ¦ ×  æ? “ ¦1 p x † < Ɠ §

“

§¹ ¢ ¤ õ & ñ \   © œ6 £ x • ¸2 Ÿ ¤   + þ A # Œ t % i  / B N1 l x ×  æ † < Ɠ § % ò F

† < Æ/ å L † < ÆÒ q t 5" î õ  õ † < Ɠ ¦1 p x † < Ɠ § † < ÆÒ q t 3" î `  ¦ Á º Œ •0 A– Ð Æ

ÒØ  ¦ # Œ \ Vq  Ž  \  ¦ z  ´r  # Œ ë  H † ½ Ó_  ë  H  © œ_  s K & ñ • ¸ x 9

 | 9 ë  H _  à ºï  r`  ¦ › ¸] X  % i  . ¢ ¸ô  Ç y Œ • ë  H † ½ Ó\  @ /ô  Ç 6 £ x

² ú

š`  ¦ : Ÿ x > % ƒo \  ¦ “ ¦, & ñ ² ú šÖ  ¦ s  ± ú “ É r ë  H † ½ Ó`  ¦ @ / © œÜ ¼– Ð

ƒ

 ½ ¨ _  › ' a ¹ 1 Ï x 9  €  { Œ ™  « Ñ\  ¦ ì  r$ 3 ô  Ç Ê ê Æ Ò– Ð ë  H ] j\  ¦ Ã

º& ñ % i  .



„  - Ê ê  Ž  ë  H † ½ ӓ É r — ¸¿ º 1 l x{ 9 ô  Ç כ ¹™ è\  ¦ ¶ n s “ ¦ e ” Ü ¼

, [ jÂ Ò ? /6   x ë ß –  © œs   . ë  H † ½ ÓZ >  ¨ î  ? /6   x“ É r Table 1 \  ]

jr  % i  . 1   ë  H † ½ ӓ É r f ” ‚   î  r1 l x   H Ó ü t ^ ‰\   Œ •6   x   H j Ë

µ\  @ /ô  Ç † < ÆÒ q t[ þ t _  Ò q ty Œ •`  ¦ · ú ˜ ˜ Ѝ  H ë  H † ½ Ós  9, 2   ë  H

†

½ ӓ É r f ” ‚  î  r1 l x õ  Ÿ íÓ ü t‚  î  r1 l x`  ¦   H Ó ü t ^ ‰_  › ' a$ í x 9  j Ë µ õ

 î  r1 l x _  › ' a > \  ¦ · ú ˜ ˜ Ѝ  H ë  H † ½ Ós  . 3   ë  H † ½ ӓ É r › ' a$ í

| 9

| ¾ Óõ  ×  æ§ 4 | 9 | ¾ Ó_  s \  ¦ · ú ˜ ˜ Ѝ  H ë  H † ½ Ós  . 4  \ " f 6   ë  H † ½ ӓ É r | 9 | ¾ Ó s 
  H Ó ü t ^ ‰ " f– Ð = å J # Q{ © œl  

 Ø  æ[  t ½ + É M : { 9 # Q
  H ‰ & ³ © œ\  › ' a ô  Ç | 9 ë  H Ü ¼– Ð  Œ •6   x õ  ì ø Í



Œ

•6   x`  ¦ · ú ˜ ˜ Ѝ  H l ‘ : rë  H † ½ Ós  . 4   ë  H † ½ ӓ É r | 9 | ¾ Óõ   H  © œ

› '

a\ O s  † < ÆÒ q ts  ×  ¦  o l \  ¦ ½ + É  â Ä º  Œ •6   x   H j Ë µ\  › ' a ô  Ç ë

 H † ½ Ós  9, 5   ë  H † ½ ӓ É r | 9 | ¾ Ós    É r Ó ü t ^ ‰\  1 l x{ 9 ô  Ç j Ë µs 



Œ

•6   x ½ + É M :_  ¹ ¡ §f ” e ” \  @ /ô  Ç ë  H † ½ Ós  . 6   ë  H † ½ ӓ É r | 9 | ¾ Ó s

   É r Ó ü t ^ ‰ Ø  æ[  t ½ + É r   Œ •6   x   H j Ë µ\  › ' a ô  Ç ë  H † ½ Ós  .

7  õ  8   ë  H † ½ ӓ É r ×  æ§ 4  © œ S ! õ  Á º×  æ§ 4   © œ S ! _  ½ ¨Z > \  › ' a ô

 Ç ë  H † ½ Ós  . 7   ë  H † ½ ӓ É r ×  æ§ 4 õ  Á º×  æ§ 4 _  d ”  o  ) a > h¥ Æ  Ü

¼– Ð Ó ü t5 Å q \ " f_  ×  æ§ 4  ¢ ¸  H Ä ºÅ Ò\ " f_  ×  æ§ 4 _  ” > r F  # Œ Â

Ò\  ¦ ¶ n s  H ë  H † ½ ÓÜ ¼– Ð > hµ 1 Ï % i  . 8   ë  H † ½ ӓ É r t  © œ\ " f_ 

Table 1. Summary of Pre and Post Test Items.

Category Question Summary Number

Inertia Rectilinear Object Motion 1

(Newton’s First Law) Curve Object Motion 2

Mass Characteristics of Mass 3

Newton’s Third Law

The Interaction Between Two Objects of Similar Mass 4 The Interaction Between Two Objects of Different Mass (1) 5 The Interaction Between Two Objects of Different Mass (2) 6

Gravity Gravity in Water/Space 7

Gravity on the Ground 8

Newton’s Second law Accelerated Object Motion 9

Decelerated Object Motion 10

×

 æ§ 4 \  › ' a ô  Ç ë  H † ½ ÓÜ ¼– Ð ×  æ§ 4 s   Œ •6   x ½ + É M : { 9 ì ø Í& h “   : £ ¤f ç

`

 ¦ ¶ n s  H ë  H † ½ Ós  . 9  õ  10   ë  H † ½ ӓ É r j Ë µõ  5 Å q • ¸ î  r1 l x

\

 › ' a ô  Ç ë  H † ½ Ós  . 9   ë  H † ½ ӓ É r z Œ •    H Ó ü t ^ ‰ 1 p x5 Å q{ 9 

 â

Ä º  Œ •6   x   H j Ë µ`  ¦ · ú ˜ ˜ Ѝ  H ë  H † ½ Ós  9,  Ä » z Œ •    H î

 r1 l x õ  1 p x5 Å qî  r1 l x _  s \  ¦ ½ ¨ì  r ½ + É Ã º e ”   H t  † < ÆÒ q t[ þ t _  Ò q

ty Œ •`  ¦ · ú ˜ ˜ Ѝ  H ë  H † ½ Ós  . 10   ë  H † ½ ӓ É r  „   Ž  ë  H † ½ Ó

\

" f  H 5 Å q î  r1 l x   H Ó ü t ^ ‰\  @ /ô  Ç † < ÆÒ q t[ þ t _  Ò q ty Œ •`  ¦ · ú ˜



˜ Ѝ  H ë  H ] j– Ð Ó ü t ^ ‰_  5 Å q • ¸ 7 £ x ½ + É M : î  r1 l x ~ ½ ӆ ¾ ÓÜ ¼– Ð



Œ

•6   x   H · ú ˜ j Ë µ_  # ŒÂ Ò x 9  t €  õ  ´ ú ² ú ¢  ¹ ¡ §f ” s   H Ó ü t

^

‰_   â Ä º, à ºf ”  ~ ½ ӆ ¾ Óõ  à º¨ î ~ ½ ӆ ¾ Ó_  j Ë µ_  › ' a > \  ¦  € Œ • 



 H ë  H † ½ Ós  .  Ê ê  Ž  ë  H † ½ ӓ É r Ó ü t ^ ‰_  5 Å q • ¸ { 9 & ñ ô  Ç  â Ä

ºs  . Õ ª ü @ Ó ü t ^ ‰\   Œ •6   x   H j Ë µ_   Œ •6   x& h , ~ ½ ӆ ¾ Óõ  ½ + Ë

§

4 \  › ' a ô  Ç ? /6   x“ É r  „   Ž  ë  H † ½ Óõ  1 l x{ 9   .

3. Ä Z ØV ÄU ê s0 n É

ì

 r$ 3 ? /6   x“ É r | 9 | ¾ Óõ  Á º> _  s , | 9 | ¾ Ó 8 £ ¤& ñ _  " é ¶ o , › ' a

$ í

_  Z O g Ë :,  Œ •6   x õ  ì ø ́ Œ •6   x _  Z O g Ë :, j Ë µõ  5 Å q • ¸_  Z O g Ë :

\

 @ /ô  Ç s K \  ¦ › ¸  % i  .

y

Œ

•  Ž  _    õ   H : Ÿ x > % ƒo  # Œ ì  r$ 3  % i  . ‘ : r ƒ  ½ ¨

\

" f_  : Ÿ x > % ƒo   H — ¸¿ º ’  ø @à ºï  r 95% \ " f  Ž 7 £ x % i   H X

<,   à º ç ß – Ä »_ ô  Ç s \  ¦  Ž 7 £ x l  0 Aô  Ç  כ s  ƒ  ½ ¨_  Å

Ò 3 l q& h s Ù ¼– Ð € ª œ8 £ ¤  Ž & ñ # Œ Ä »_ à ºï  r p < 0.05 \ " f  

«

Ñ\  ¦  Ž 7 £ x % i  . — ¸Ž  H  « э  H : Ÿ x >  ì  r$ 3  „  6   x ™ èá Ôà Ô J

?# Q SPSS (Statistical Package for Social Science) WIN 14.0`  ¦  6   x % i  . “ §¹ ¢ ¤' õ At & ñ t % i / B N1 l x ×  æ † < Ɠ § % ò F † < Æ /

å

L õ  õ † < Æ “ ¦1 p x † < Ɠ § õ † < Æ% ò F [ þ t _  j Ë µõ  î  r1 l x \  @ /ô  Ç s  K

\  Ä »_ p ô  Ç s  e ”   H t \  ¦ · ú ˜ ˜ Ðl  0 AK " f „  ^ ‰

&

ñ ² ú šÒ  ¦ õ  y Œ • ë  H † ½ ÓZ >  t  Ž 7 £ x`  ¦ % i “ ¦, y Œ • ë  H † ½ ÓZ >  & ñ ² ú šÒ  ¦ õ

  „    Ž  _  š ¸² ú š q Ö  ¦ \  @ /ô  Ç & ñ ² ú šÒ  ¦ † ¾ Ó © œ & ñ • ¸\  ¦  0

p

u   H † ¾ Ó © œ t à º [48]\  ¦ ½ ¨ “ ¦ s \  ¦ ë  H † ½ ÓZ > – Ð ì  r$ 3  

%

i  . ¢ ¸ô  Ç † < ÆÒ q t[ þ t _  & ñ ² ú š‚  × þ ˜\  @ /ô  Ç 6 £ x ² ú š s Ä »• ¸ & ñ $ í

&

h Ü ¼– Ð ì  r$ 3  % i  .

III. ö n ÚP ] K ¡ ø p © z »8 ý 4 ®  o

1. – ¤— ¤“ Ó Þ } ºù m ÇS ë s • ¤X N Ë X ê sR 8 ý 4 ~ ¿



s ß ¼– Ð×  æ§ 4 ¨ 8 Š â \ " f_  | 9 | ¾ Ó 8 £ ¤& ñ r Û ¼% 7 ›“ É r 8 £ ¤& ñ @ /



© œ“   r « Ñ | 9 | ¾ Óõ  s p  · ú ˜“ ¦ e ”   H ³ ðï  r | 9 | ¾ Ó\  @ / # Œ 1

l x{ 9 ô  Ç ‚  + þ A 5 Å q • ¸\  ¦  “ ¦, ‚  + þ A5 Å q • ¸\  _ K   Œ •6   x ô

 Ç r « Ñ| 9 | ¾ Ó_  › ' a$ í § 4 õ  ³ ðï  r | 9 | ¾ Ó_  › ' a$ í § 4 `  ¦ s 6   x 

#

Œ r « Ñ| 9 | ¾ Ó`  ¦ 8 £ ¤& ñ   H " é ¶ o s  . Ä ºÅ ғ  “ É r s p  Á º>  ü

< | 9 | ¾ Ó`  ¦ · ú ˜“ ¦ e ”   H Ó ü t ^ ‰ (m

¹

) ü < | 9 | ¾ Ó`  ¦ 8 £ ¤& ñ “ ¦  



 H r « Ñ (m

²

)\  ¦ 1 l x{ 9 ô  Ç 5 Å q • ¸ ó ø Í\  `  ¦ o “ ¦ ³ ðï  r | 9 | ¾ Óõ  r

« Ñ x 9 \  y Œ •y Œ • [ O u   ) a Á º> G ' p" f\  ¦ s 6   x # Œ 5 Å q \   

 É

r › ' a$ í _  j Ë µ`  ¦ 8 £ ¤& ñ ô  Ç . y Œ •y Œ •_  ¿ º j Ë µ“ É r d ”  (1)õ  (2)% ƒ

!

3  > í ß –÷ & 9, z  ´] j– Ѝ  H f ” ] X  8 £ ¤& ñ   H j Ë µs  .

F

₁

= k

₁

m

₁

(a + g) + m

₀

(a + g) (1)

F

2

= k

2

m

2

(a + g) + m

0

(a + g) (2)

¿

º j Ë µ_  q \  ¦ s 6   x # Œ r « Ñ_  | 9 | ¾ Ó`  ¦ d ”  (3)õ  > í ß –½ + É Ã

º e ”   [22].

m

₂

= k

₁

F

₂

k

2

F

1

(m

₁

+ m

₀

) − m

₀

(3)

s

M :, k

1

õ  k

2

  H – Ð× ¼! s q_  “ ¦Ä » © œÃ ºs  9, a  H “  0 A& h Ü ¼

–

Ð 5 Å q r v   H 5 Å q • ¸° ú כ, g  H ×  æ§ 4 5 Å q • ¸, m

0

  H r « Ñ\  ¦

“

¦& ñ r v   H  © œu _  | 9 | ¾ Ós  . s  Qô  Ç ç ß –é ß –ô  Ç · ú ˜“ ¦o 7 £ §

`

 ¦ : Ÿ x K  Ä ºÅ Ò\ " f• ¸ | 9 | ¾ Ó`  ¦ 8 £ ¤& ñ ½ + É Ã º e ”  . Fig. 1“ É r Ä º Å

Ò6   x ™ è| 9 | ¾ Ó 8 £ ¤& ñ  © œq _  > h¥ Æ [ O > • ¸ s  9, Fig. 2  H Ä ºÅ Ò 6

 

x ™ è| 9 | ¾ Ó 8 £ ¤& ñ  © œq _  z  ´] j — ¸_ þ v s  .

Fig. 1. Conceptual Design for SMMS.

2.  z »4 ®  o ù p §  ü” X ¢ å ¾ ËV Ó Å 4 G › È  Ò ÅX N Ë

Ä

ºÅ Ò6   x ™ è| 9 | ¾ Ó 8 £ ¤& ñ  © œq _  l ‘ : r ] j" é ¶ x 9   Œ •1 l x" é ¶ o \  ¦ 

€ Œ •ô  Ç Ê ê õ † < Ƅ  ë  H  5“   x 9  Ä ºÅ Ò6   x ™ è| 9 | ¾ Ó 8 £ ¤& ñ  © œq \  ¦ [ O

>  “ ¦ ] j Œ •ô  Ç 2“  õ _  a ž ?_ \  ¦ : Ÿ x # Œ › ' aº   > h¥ Æ `  ¦ ‚  

&

ñ % i  . › ' aº   > h¥ Æ “ É r ×  æ † < Ɠ § x 9  “ ¦1 p x † < Ɠ § † < ÆÒ q t[ þ t s  † < Æ _

þ

v ½ + É ? /6   x Ü ¼– Ð, õ † < Ɔ < Æ_ þ v \  e ” # Q" f  © œ l ‘ : r& h s €  " f

•

¸ € 9 à º& h Ü ¼– Ð † < Æ_ þ v K   ½ + É ? /6   x Ü ¼– Ð ‚  & ñ % i  . ¢ ¸ô  Ç

>

h& ñ 7  “ §¹ ¢ ¤ õ & ñ õ • ¸  ҽ + Ë   H ? /6   x Ü ¼– Ð ‚  & ñ “ ¦ 

% i  . ‚  & ñ  ) a > h¥ Æ Ü ¼– Ѝ  H | 9 | ¾ Ó, ×  æ§ 4 , › ' a$ í Õ ªo “ ¦ ¾ »

— É

r _  î  r1 l xZ O g Ë : (] j 1Z O g Ë : › ' a$ í _  Z O g Ë :, ] j2Z O g Ë : j Ë µõ   5

Å

q • ¸_  Z O g Ë :, ] j3Z O g Ë :  Œ •6   x õ  ì ø ́ Œ •6   x _  Z O g Ë :)s  . ‚  & ñ

 )

a õ † < Æ> h¥ Æ s   ™ è # 3 0 A V ,    H _ | • ¸ e ” % 3 Ü ¼
, ‰ & ³

 ©

œ\ " f  À ғ ¦ e ”   H › ' aº  > h¥ Æ s  “ ¦ ½ + Ë_  # Œ ‚  & ñ % i 



.

3. à U Ø< gA 0+ s Ç] k ù [ c p Œ÷ m Ç] M ö• ¤° n É  z »4 ®  o

ë

 H ] jK   + þ A „ à н ¨z  ´+ « >à º\ O “ É r õ † < Æ& h   © œ S !  5 Å q \ " f z  ´+ « >

_

 y Œ • é ß –> \  ¦ † < ÆÒ q t[ þ t s  Û ¼Û ¼– Ð s = å J # Q
 9, y Œ •y Œ •_  é ß –

>

Z >   © œ S !  5 Å q \ " f † < ÆÒ q t Û ¼Û ¼– Ð ë  H ] j\  ¦ “  d ”  “ ¦ Õ ª\ 

@

/ô  Ç K   Õ þ ˜`  ¦ ¹ 1 ԍ  H  . ¢ ¸ô  Ç D h– Ðî  r z  ´+ « >_  [ O > ü < à º' Ÿ 

`

 ¦ ”  ' Ÿ  €  " f z  ´] j ë  H ] j\  ] X   H ½ + É Ã º e ” “ ¦, y Œ •y Œ •_  é ß –

>

\ " f † < ÆÒ q t[ þ t _  Ò q ty Œ •`  ¦ · ú ˜ à º e ”   [49–51]. „ à н ¨z  ´+ « >à º

\ O

 õ & ñ `  ¦ : Ÿ x # Œ } Œ •ƒ   “ ¦ Ô  ¦S X ‰ z  ´ô  Ç t d ” Ü ¼– РÒ'  Û ¼ Û

¼– Ð `  ¦   É r > h¥ Æ `  ¦ „ à н ¨\  ¦ : Ÿ x # Œ s = å J # Q è ­ q à º e ”  .

ë

 H ] j\  ¦ ] jl  “ ¦ ] X  \  ¦ [ O >  “ ¦    : r`  ¦ • ¸Ø  ¦   H õ 

&

ñ \     s À Ò# Qt   H ë  H ] jK   “ É r † < ÆÒ q t[ þ t – Ð # ŒF K 0 p x 1

l x& h Ü ¼– Ð † < Æ_ þ v \  e ”  >  “ ¦, Õ ª\     _ p e ”   H † < Æ_ þ v s

 { 9 # Q
>  ô  Ç  [52].

Fig. 2. (Color online) SMMS Configuration.



 " f ë  H ] jK   + þ A „ à н ¨z  ´+ « >à º\ O _  ] X  \     y Œ • é ß –

>

Z >   Ö ¸1 l x“ É r  6 £ § õ  ° ú  s  ½ ¨$ í % i  . › ' a d ”  e ”   H ‰ & ³ © œ`  ¦ ]

jr  # Œ   õ \  ¦ \ V © œK ˜ Г ¦, Õ ª ‰ & ³ © œ`  ¦ õ † < Æ& h Ü ¼– Ð [ O 

"

î ½ + É Ã º e ”   H ~ ½ ÓZ O \  @ /ô  Ç „ à ÐÒ  o õ & ñ `  ¦  • 2 ; . „ à ÐÒ  o_  õ

& ñ \ " f “ ¦î ß –ô  Ç ƒ  ½ ¨ ~ ½ ÓZ O `  ¦ ž Ð@ /– Ð z  ´+ « >  Ö ¸1 l x õ    õ  ì

 r$ 3 s  s À Ò# Qt   H X < s  M :  Ö ¸1 l x ×  æ s 
 ƒ  ½ ¨   õ \ " f D

h– Ðî  r _ ë  H& h s 
 ë  H ] j © œ S ! `  ¦ µ 1 Ï|  >  ÷ &€  , Õ ª ë  H ] j



© œ S ! `  ¦ K   ½ + É Ã º e ”   H K   ~ ½ Óî ß – — ¸Ò  o_  é ß –> \  ¦  5 g ë  H ]

jK    Ö ¸1 l x`  ¦  r  ”  ' Ÿ  >   ) a  . s  õ & ñ \ " f ë  H ] j



– Ð K   ÷ &# Q ‰ & ³ © œ`  ¦ õ † < Æ& h Ü ¼– Ð [ O " î   H õ & ñ s  = å Q

 
, ¢ ¸  H D h– Ðî  r ë  H ] j_  µ 1 Ï| Ü ¼– Ð  r  K    ~ ½ Óî ß –`  ¦

¹

1 Ô ? /  H õ & ñ `  ¦ ì ø Í4 Ÿ ¤& h Ü ¼– Ð ”  ' Ÿ  # Œ þ j7 á x& h Ü ¼– Ð % ƒ6 £ § ]

jr   ) a ‰ & ³ © œ\  @ /K  ë  H ] j K   ÷ &# Q õ † < Æ& h “      : r \ 

•

¸² ú ˜ô  Ç . ë  H ] j © œ S ! _  µ 1 Ï| õ  K   õ & ñ “ É r à º Y V ì ø Í4 Ÿ ¤

÷

&# Q ”  ' Ÿ | ¨ c à º e ”   [49–51]. s \     z  ´+ « >õ & ñ 5 Å q \ 

"

f ë  H ] j\  ¦ K   † < Ê\  e ” # Q" f D h– Ðî  r ë  H ] j  © œ S ! `  ¦ f ” €   

>

 ÷ &  H ë  H ] jK   õ & ñ `  ¦  u • ¸2 Ÿ ¤ „ à н ¨z  ´+ « >`  ¦ ½ ¨$ í % i  Ü

¼ 9, ‘ : r ƒ  ½ ¨\ " f  H † < Æ_ þ v \  ™ èכ ¹÷ &  H r ç ß –& h “   ] j€  •`  ¦

“

¦ 9 # Œ ô  Ç   _  ë  H ] jK   õ & ñ `  ¦  5 g    : r \  • ¸² ú ˜ • ¸ 2

Ÿ

¤ % i  . ¢ ¸ô  Ç ë  H ] jK   + þ A „ à н ¨Ã º\ O “ É r \ Vq  Ž  \  ¦ : Ÿ x K

 õ † < Æ% ò F [ þ t s  Ä ºÅ Ò\ " f | 9 | ¾ Ó`  ¦ 8 £ ¤& ñ   H ~ ½ ÓZ O `  ¦ s 

= å

J # Q è ­ q à º e ” • ¸2 Ÿ ¤ ™ è; Ÿ ¤ à º& ñ # Œ, þ j7 á x é ß –> \ " f  H z  ´ ]

j& h Ü ¼– Ð Ä ºÅ Ò\ " f  6   x • ¸2 Ÿ ¤ “ ¦î ß –  ) a Ä ºÅ Ò$ Ö  ¦`  ¦ f ” ] X 

&

h Ü ¼– Ð  Œ •1 l x K  4 Ÿ § Ü ¼– Ð+ ‹, z  ´] j õ † < Æ % ò F [ þ t s  ë  H ] j_  K 

 

~ ½ Óî ß –`  ¦ — ¸Ò  o # Œ • ¸² ú ˜ô  Ç    : r õ   H ? /6   x s  # Qb  G>    Ø

Ô 9, > h‚  & h _  # ŒÂ Ò t  Ò q ty Œ •K ˜ Е ¸2 Ÿ ¤ ½ ¨$ í % i  .   ë

ß –, % ò F [ þ t s  • ¸² ú ˜ô  Ç    : r s  d  ¦ o  “ ¦ Ò q ty Œ • t  · ú §• ¸2 Ÿ ¤

\

Vq  Ž  \  ¦ : Ÿ x # Œ 1 l x{ 9 ô  Ç ë  H ] jK   + þ A „ à н ¨z  ´+ « >à º\ O `  ¦

”

 ' Ÿ  % i Ü ¼ 9, í ß –Ø  ¦| ¨ c à º e ”   H   õ Ó ü t \  @ /K  õ † < Æ % ò F  [

þ

t _  Ò q ty Œ •`  ¦ p o   € Œ •ô  Ç Ê ê ë  H ] jK   + þ A „ à н ¨z  ´+ « >à º\ O 

`

 ¦ ½ ¨$ í % i  .

½

¨^ ‰& h “   é ß –> Z >  ? /6   x“ É r Table 2 ü < ° ú   . \ V © œ l  é ß –

>

\ " f  H t  © œ\ " f Ó ü t ^ ‰_  | 9 | ¾ ӓ É r # Q‹ "  ~ ½ Ód ” Ü ¼– Ð 8 £ ¤& ñ

Table 2. Problem-Solving Type Experiments.

Step

Expectation Measurement of mass on the ground (students activity) Inquiry How to measure mass without scales (students activity) Experiment and Result Analysis Measurement of mass using standard tools (students activity)

Finding Problem Situation How to measure mass under microgravity conditions (students activity) Finding Solutions Understanding microgravity, inertial, and gravitational mass

(teacher instruction)

Problem Solving Activity and Finding solutions by understanding concepts of mass and Result Analysis design, and by measuring inertial mass (students activity) Solution Problem and Apply Confirm measurement utilizing small mass measurement methods

(students activity)

Table 3. Change of Conception two groups after instructions.

Group Percentage of Correct SD post-pre/100-pre (Normalized gain) (%) Sig.

Middle Students Pre 26.3 0.85

60.4 0.00

^∗

(N = 38) Post 70.8 1.65

High students Pre 70.9 1.73

66.9 0.02

^∗

(N = 34) Post 89.4 0.98

∗

p < 0.05

  H t  · ú ˜ ‘ : r Ê ê $ Ö  ¦ s  \ O `  ¦ M : 8 £ ¤& ñ   H ~ ½ ÓZ O `  ¦ \ V



© œK  ‘ : r  . „ à ÐÒ  oé ß –> \ " f  H | 9 | ¾ Ó`  ¦ 8 £ ¤& ñ   H  € ª œô  Ç ~ ½ Ó Z O

`  ¦ — ¸Ò  oô  Ç Ê ê l ï  r s  ÷ &  H • ¸½ ¨\  ¦ s 6   x # Œ | 9 | ¾ Ó`  ¦ 8 £ ¤

&

ñ • ¸2 Ÿ ¤ z  ´+ « >`  ¦ [ O >  ô  Ç Ê ê à º' Ÿ ô  Ç . ë ß –€  •  s ß ¼– Ð×  æ

§

4  © œ S ! “   Ä ºÅ Ò\ " f_  | 9 | ¾ Ó 8 £ ¤& ñ õ  ° ú  “ É r D h– Ðî  r ë  H ] j  © œ S !

`  ¦ µ 1 Ï|  >  ÷ &“ ¦, s \  ¦ K    l  0 Aô  Ç  € ª œô  Ç ~ ½ ÓZ O `  ¦

—

¸Ò  oK  ‘ : r  . s  M : “ §   H { 9 & ñ r ç ß –s  t è ß – Ê ê › ' a$ í | 9 

|

¾ Ó, ×  æ§ 4 | 9 | ¾ Ó, ×  æ§ 4 \  › ' a ô  Ç Ã º\ O `  ¦ ”  ' Ÿ  “ ¦, s    > h¥ Æ 

`

 ¦ s 6   x # Œ ë  H ] j\  ¦ K    • ¸2 Ÿ ¤ z  ´ o \  ¦ ] j/ B N ô  Ç . õ 

†

< Æ % ò F [ þ t s  ë  H ] j\  ¦ K   ô  Ç Ê ê z  ´] j Ä ºÅ Ò\ " f  6   x • ¸ 2

Ÿ

¤ “ ¦î ß –  ) a ™ è| 9 | ¾ Ó 8 £ ¤& ñ  © œq \  ¦ s 6   x # Œ † < ÆÒ q t[ þ t s  [ O >  ô

 Ç z  ´+ « >õ _  s & h  x 9  > h‚   ~ ½ ӆ ¾ Ó 1 p x`  ¦ ž Ð_ ô  Ç .

IV. + s ÇÊ Ý õ m Í À X Ø8 ý

1.  ¹ Å= k à U Ø]  §; c 6 ” X ¢   ¹ Å- œ Ä ß e È  + s ÇÊ Ý

×

 æ † < Ɠ § % ò F † < Æ/ å L † < ÆÒ q t | 9 é ß –õ  õ † < Ɠ ¦1 p x † < Ɠ § † < ÆÒ q t | 9  é

ß –_   „    Ž  _  ¨ î ç  H& ñ ² ú šÖ  ¦, ³ ðï  r¼ #  , † ¾ Ó © œt à º_     õ

  H Table 3 õ  ° ú   .

y

Œ

• ë  H † ½ Ó{ © œ & ñ ² ú š 1& h , š ¸² ú š“ É r 0& h Ü ¼– Ð % ƒo  % i  . 8 ú x ë

 H † ½ Óà º  H 10ë  H † ½ Ós “ ¦ ë ß –& h “ É r 10& h s  .  „  - Ê ê  Ž  

 

õ  ×  æ † < Ɠ § % ò F _  ¨ î ç  H & ñ ² ú šÖ  ¦“ É r 26.3% \ " f 70.8%– Ð

†

¾ Ó © œ % i Ü ¼ 9, t Ž 7 £ x  õ  Ä ºÅ Ò6   x ™ è| 9 | ¾ Ó 8 £ ¤& ñ  © œq \  ¦  Ö ¸ 6

 

x ô  Ç j Ë µõ  î  r1 l x à º\ O  á Ԗ ÐÕ ªÏ þ ›_  ´ òõ  Ä »_ p  (p <

0.05) ô  Ç  כ Ü ¼– Ð
 z Œ ¤ . ¢ ¸ô  Ç † ¾ Ó © œt à º  H 60.4% – Ð" f s

  H  „   Ž   š ¸² ú š  ×  æ \ " f 60.4%_  † < ÆÒ q ts   8 & ñ ² ú š

`

 ¦ 6 £ x ² ú šô  Ç  כ `  ¦ _ p ô  Ç . õ † < Ɠ ¦1 p x † < Ɠ § % ò F _   „  -



Ê ê  Ž     õ  ¨ î ç  H & ñ ² ú šÖ  ¦“ É r y Œ •y Œ • 70.9%ü < 89.4%– Ð

 z Œ ¤Ü ¼ 9, t Ž 7 £ x  õ  à º\ O  á Ԗ ÐÕ ªÏ þ ›_  ´ òõ  Ä »_ p  (p < 0.05) ô  Ç  כ Ü ¼– Ð
 z Œ ¤ . † ¾ Ó © œt à º  H š ¸² ú š  ×  æ 66.9% – Ð" f à º\ O  Ê ê 66.9%_  † < ÆÒ q ts  & ñ ² ú šÜ ¼– Ð > h¥ Æ s    



oô  Ç  כ `  ¦ · ú ˜ à º e ”  . ×  æ † < Ɠ § % ò F _   â Ä º j Ë µõ  î  r1 l x \ 

€ 9

כ ¹ô  Ç | 9 | ¾ Ó, › ' a$ í , ¾ »— É r _  Z O g Ë : 1 p x s  Ó ü t o > h¥ Æ “   + þ A$ í ÷ &

t

 · ú §“ É r  © œI \ " f Ä ºÅ Ò6   x ™ è| 9 | ¾ Ó 8 £ ¤& ñ  © œq \  ¦  Ö ¸6   x # Œ Ã

º\ O `  ¦ ô  Ç Ê ê  Ê ê  Ž  \ " f ë ß –& h  10& h  ×  æ ¨ î ç  H & ñ ² ú šÖ  ¦ s

 44.5%  © œ5 p x % i  . õ † < Ɠ ¦1 p x † < Ɠ § % ò F [ þ t“ É r  „    Ž 



\ " f ¨ î ç  H & ñ ² ú šÖ  ¦ s  70.9%– Ð Z  }“ É r & h à º\  ¦ S \ ‰1 p q % i “ ¦

ƒ

 ½ ¨  > hµ 1 Ïô  Ç Ã º\ O  á Ԗ ÐÕ ªÏ þ › & h 6   x Ê ê ¨ î ç  H & ñ ² ú šÖ  ¦ s  89.4% – Ð    o % i Ü ¼ 9, š ¸² ú š  ×  æ 66.9% _  † < ÆÒ q t\ >  ƒ  

½

¨  > hµ 1 Ïô  Ç Ã º\ O  á Ԗ ÐÕ ªÏ þ ›s  F N& ñ & h “   % i ½ + É`  ¦ % i 



. s  Qô  Ç & h `  ¦ “ ¦ 9½ + É M :, ‘ : r ƒ  ½ ¨\ " f > hµ 1 Ï  ) a “ §Ã º† < Æ _

þ

v  « э  H j Ë µõ  î  r1 l x _  Ó ü t o  l ‘ : r > h¥ Æ s  + þ A$ í ÷ &t  · ú §“ É r õ

† < Æ % ò F [ þ t õ  l ” > r _  Ó ü t o  l ‘ : r > h¥ Æ s  + þ A$ í  ) a % ò F [ þ t

—

¸¿ º\ >  F N& ñ & h e ” `  ¦ · ú ˜ à º e ”  .

Table 4. Each Ratio of Correct Answer by middle gifted students.

# of Question Percentage of

SD Normalized Correct (%) gain(%)

1

^∗

Pre 0 0.00

Post 89.5 0.31 89.5

2

^∗

Pre 65.8 0.49

Post 100 0.00 100

3

^∗

Pre 51.4 0.51

Post 100 0.00 100

4

^∗

Pre 22.0 0.27

Post 63.2 0.49 52.8

5

^∗

Pre 0 0

Post 52.6 0.51 52.6

6

^∗

Pre 18.4 0.39

Post 47.4 0.51 35.5

7

^∗

Pre 44.7 0.50

Post 86.8 0.34 76.1

8

^∗

Pre 73.7 0.45

Post 79.0 0.41 20.2

9

^∗

Pre 29.0 0.46

Post 50.0 0.51 42.0

10

^∗

Pre 0.0 0.0

Post 61.0 0.50 61.0

∗

p < 0.05

2. P c l à U Ø]  §0 ‚ Ç   ¹ Å- œ Ä ß e È  + s ÇÊ Ý

y

Œ

• ë  H † ½ ӓ É r › ' a$ í , | 9 | ¾ Ó, ×  æ§ 4 ,  Œ •6   x õ  ì ø ́ Œ •6   x, j Ë µõ  5 Å q

•

¸_  % ò % i Ü ¼– Ð ½ ¨$ í ÷ &# Q e ” Ü ¼ 9, ×  æ † < Ɠ § % ò F _   „  -  Ê

ê & ñ ² ú šÖ  ¦, ³ ðï  r¼ #  , † ¾ Ó © œt à º   õ   H Table 4 \  õ † < Æ

“

¦1 p x † < Ɠ § % ò F _   „  - Ê ê & ñ ² ú šÖ  ¦, ³ ðï  r¼ #  , † ¾ Ó © œt à º

 

õ   H Table 5 \ 
 Í Ç x .

› '

a$ í \  @ /ô  Ç ë  H † ½ ӓ É r 8 ú x 2ë  H † ½ ÓÜ ¼– Ð ë  H † ½ Ó 1, 2 K { © œ

 )

a  . ×  æ † < Ɠ § % ò F _   „  - Ê ê  Ž   ë  H † ½ Ó 1“ É r 0% \ " f 89.5% ë  H † ½ Ó 2  H 65.8% \ " f 100%– Ð & ñ ² ú šÖ  ¦ s  † ¾ Ó © œ÷ &% 3 Ü ¼ 9, õ † < Ɠ ¦1 p x † < Ɠ § % ò F   „  - Ê ê  Ž   ë  H † ½ Ó 1“ É r 61.8% \ 

"

f 91.2%– Ð, ë  H † ½ Ó2  H 76.5% \ " f 100%– Ð & ñ ² ú šÖ  ¦ s  † ¾ Ó © œ

÷

&% 3  . › ' a$ í \  @ /ô  Ç  „  - Ê ê ë  H † ½ Ó_  ì  r$ 3    õ  Ä »_ p  (p < 0.05) ô  Ç † < Æ_ þ v _  ´ òõ \  ¦ ^  ¦ à º e ” % 3 Ü ¼ 9, † ¾ Ó © œt à º  H

×

 æ † < Ɠ § % ò F _   â Ä º † ¾ Ó © œt à º  H y Œ •y Œ • 89.5%, 100%, õ 

†

< Ɠ ¦1 p x † < Ɠ § % ò F _   â Ä º y Œ •y Œ • 77%, 100%– Ð Z  } > 
 z Œ ¤



. ×  æ † < Ɠ § % ò F   H Ó ü t ^ ‰\  j Ë µs   Œ •6   x t  · ú § 8 • ¸ Ó ü t ^ ‰

 t 5 Å q& h Ü ¼– Ð ¹ ¡ §f ” “   €  , î  r1 l x ~ ½ ӆ ¾ ÓÜ ¼– Ð > 5 Å q j Ë µs   Œ • 6

 

x “ ¦ e ”  “ ¦ Ò q ty Œ • % i  .   " f Ä ºÅ Ò6   x ™ è| 9 | ¾ Ó 8 £ ¤& ñ



© œq \  ¦  Ö ¸6   x ô  Ç Ã º\ O  á Ԗ ÐÕ ªÏ þ ›\ " f Ó ü t ^ ‰\   Œ •6   x   H j Ë µ

Table 5. Each Ratio of Correct Answer by science high school students.

# of Question Percentage of

SD Normalized

Correct(%) gain(%)

1

^∗

Pre 61.8 0.49

Post 91.2 0.29 77.0

2

^∗

Pre 76.5 0.43

Post 100 0.00 100

3

^∗

Pre 55.0 0.51

Post 100 0.00 100

4

^∗

Pre 52.0 0.51

Post 88.2 0.33 75.4

5

^∗

Pre 64.7 0.49

Post 100 0.00 100

6

^∗

Pre 70.6 0.46

Post 88.2 0.33 60.0

7

^∗

Pre 61.0 0.50

Post 88.2 0.33 70.0

8

^∗

Pre 75.8 0.44

Post 88.2 0.33 51.2

9

^∗

Pre 67.7 0.47

Post 85.3 0.36 54.5

10

^∗

Pre 20.6 0.41

Post 76.5 0.43 70.4

∗

p < 0.05

s

 \ O `  ¦ M :\   H Ó ü t ^ ‰ & ñ t K  e ”   H  © œI 
 1 p x5 Å q f ” ‚  î  r 1

l

x`  ¦ ô  Ç   H & h `  ¦  Òy Œ • % i  . õ † < Ɠ ¦1 p x † < Ɠ § % ò F [ þ t“ É r

› '

a$ í \  @ /ô  Ç õ † < Æ > h¥ Æ “ É r e ” % 3 Ü ¼
, ƒ  ½ ¨  > hµ 1 Ïô  Ç á Ô

–

ÐÕ ªÏ þ › & h 6   x Ê ê\ • ¸  € ª œô  Ç  © œ S !  (Ó ü t ^ ‰\  j Ë µs   Œ •6   x # Œ

”

 ' Ÿ  ⠖ Ð  7   H ‰ & ³ © œ)`  ¦ “ ¦ 9 # Œ ] X   H ½ + É M :\   H 7 á x

½

+ Ë& h “    “ ¦\  ¦ # Q 90 >   H † < ÆÒ q t[ þ t s  µ 1 Ï| ÷ &% 3  .

| 9

| ¾ Ó\  › ' a ô  Ç ë  H † ½ ӓ É r 8 ú x 1ë  H † ½ ÓÜ ¼– Ð  Ê ê  Ž  \ " f † < Æ_ þ v

$ í

2 [• ¸  © œ Z  } > 
“ : r ë  H † ½ Ós  .  „    Ž  \ " f ×  æ

†

< Ɠ § % ò F   H 65.8%, õ † < Ɠ ¦1 p x † < Ɠ § % ò F _  41.0% & ñ ² ú š

`

 ¦ × þ ˜ % i Ü ¼
,  Ê ê  Ž  \ " f  H — ¸Ž  H † < ÆÒ q ts  & ñ ² ú š`  ¦ ‚  

× þ

˜ % i  . ×  æ§ 4 | 9 | ¾ Óõ  › ' a$ í | 9 | ¾ Ó_  s \  ¦ · ú ˜ ˜ Ѐ Œ ¤  H X <

×

 æ † < Ɠ § % ò F ü < õ † < Ɠ ¦1 p x † < Ɠ § % ò F  — ¸¿ º ƒ  ½ ¨  > hµ 1 Ï ô

 Ç á Ԗ ÐÕ ªÏ þ ›`  ¦ & h 6   x ô  Ç Ê ê | 9 | ¾ Ó_  > h¥ Æ `  ¦ " î S X ‰ >  [ O " î

% i  . s   H ×  æ † < Ɠ § % ò F  x 9  õ † < Ɠ ¦1 p x † < Ɠ § õ † < Æ% ò F \ 

>

 l ” > r _  | 9 | ¾ Ó ] X   H ~ ½ Ód ” s      › ' a$ í | 9 | ¾ ÓÜ ¼– Ð" f_  | 9 

|

¾ Ó`  ¦ • ¸{ 9    H  כ s  † < ÆÒ q t_  | 9 | ¾ Ó > h¥ Æ `  ¦ S \ ‰1 p q   H X < • ¸

¹

¡

§ s   ) a    H l ” > r ƒ  ½ ¨\  ¦ t t ô  Ç  [53,54].

×

 æ§ 4 \  › ' a ô  Ç ë  H † ½ ӓ É r 8 ú x 2ë  H † ½ ÓÜ ¼– Ð ë  H † ½ Ó 7õ  8s  . t 



© œs      Ó ü t5 Å q s 
 Ä ºÅ Ò\ " f_  ×  æ§ 4 `  ¦ ¶ n s  H ë  H † ½ Ó 7  _ 

 â

Ä º, ×  æ † < Ɠ § % ò F _   Ê ê  Ž  \ " f 86.8% & ñ ² ú š`  ¦ ‚  

× þ

˜ % i “ ¦, õ † < Ɠ ¦1 p x † < Ɠ § † < ÆÒ q t[ þ t“ É r 88.2%  & ñ ² ú š`  ¦ ‚  × þ ˜

% i  . ¢ ¸ô  Ç t  © œ\ " f_  ×  æ§ 4 õ  j Ë µ_   Œ •6   x& h `  ¦ · ú ˜ ˜ Ð



 H ë  H † ½ Ó 8_   â Ä º\   H & ñ ² ú š`  ¦ ‚  × þ ˜ô  Ç ×  æ † < Ɠ § % ò F   H  

„

  Ž   73.7%,  Ê ê  Ž   79.0%% i Ü ¼ 9, õ † < Ɠ ¦1 p x † < Ɠ § õ 

†

< Æ% ò F _   â Ä º  H 75.8% \ " f 88.2%% i  . ë  H † ½ Ó 7_  † ¾ Ó © œ t

à º  H ×  æ † < Ɠ § % ò F  76.1%, õ † < Ɠ ¦1 p x † < Ɠ § % ò F  70.0%% i 

“

¦, ë  H † ½ Ó 8_   â Ä º  H y Œ •y Œ • 20.2%, 51.2%% i  . & ñ ² ú šÖ  ¦ \ 

@

/ô  Ç t  Ž 7 £ x  õ  ë  H † ½ Ó 7\ " fë ß – ×  æ † < Ɠ § % ò F  x 9  õ † < Ɠ ¦1 p x

†

< Ɠ § % ò F \ > " f Ä »_  S X ‰Ò  ¦ s  0.001s  – Ð Ä »_ p ô  Ç  s

 e ” % 3  . & ñ $ í & h Ü ¼– Ð [ O ë  H t \  ¦ ì  r$ 3 ô  Ç   õ , ƒ  ½ ¨ 

 > hµ 1 Ïô  Ç “ §¹ ¢ ¤ á Ԗ ÐÕ ªÏ þ › È Ò{ 9  Ê ê  o \    É r ×  æ§ 4 _  ß ¼ l

_     o x 9  Ó ü t5 Å q s 
 Ä ºÅ Ò\ " f_  ×  æ§ 4 õ  ° ú  “ É r  € ª œô  Ç



© œ S ! \  @ /ô  Ç s K • ¸ Z  }  & ’  . õ † < Ɠ ¦1 p x † < Ɠ §_   â Ä º



„   Ž  \ " f 61.0%_  † < ÆÒ q ts  & ñ ² ú š`  ¦ ‚  × þ ˜Ù þ ¡Ü ¼
  Ê ê

 Ž

 \ " f  H 27.2% 7 £ x ô  Ç 88.2%_  † < ÆÒ q ts  & ñ ² ú š`  ¦ ‚  × þ ˜

% i  . õ † < Ɠ ¦1 p x † < Ɠ § † < ÆÒ q t“ É r ×  æ † < Ɠ § % ò F ü <  H  Ø Ô> 

@

/ Òì  r _  † < ÆÒ q ts  í ß –Õ ü t& h Ü ¼– Ð ë ß –Ä »“  § 4 _  Z O g Ë :Ü ¼– Ð ] X   H

% i  . ¢ ¸ô  Ç á Ԗ ÐÕ ªÏ þ › & h 6   x Ê ê š ¸² ú š`  ¦ ‚  × þ ˜ô  Ç † < ÆÒ q t[ þ t ×  æ

\

" f• ¸ 6 £ x ² ú š_  s Ä »  H `  ¦  Ø Ô>  l Õ ü t ô  Ç † < ÆÒ q t[ þ t s  ´ ú §€ Œ ¤



. ë  H † ½ Ó 8_   â Ä º ×  æ§ 4 \  @ /ô  Ç > h¥ Æ  ÷  r ë ß –  m   j Ë µ_ 

³

ðr \  @ /ô  Ç > h¥ Æ • ¸ † < Êa  Ÿ í† < Ê÷ &# Q e ” # Q" f ×  æ§ 4 \  @ /ô  Ç

†

< Æ_ þ v ´ òõ  Ä »_ p  > 
 
t  · ú §€ Œ ¤ .

¾

»— É r _  ] j 2Z O g Ë :“   j Ë µõ  5 Å q • ¸_  Z O g Ë :“ É r 8 ú x 2ë  H † ½ ÓÜ ¼

–

Ð 9   ë  H † ½ Óõ  10   ë  H † ½ Ó\ " f > h¥ Æ `  ¦ 8 £ ¤& ñ “ ¦ e ”  . ë  H

†

½ Ó 9_  ×  æ † < Ɠ § % ò F _   Ê ê  Ž   & ñ ² ú šÖ  ¦“ É r 50.0% – Ð  „  

 Ž

  & ñ ² ú šÖ  ¦ 29.0% ˜ Ð  21%7 £ x  % i  . õ † < Ɠ ¦1 p x † < Ɠ §

% ò

F _   Ê ê  Ž   & ñ ² ú šÖ  ¦“ É r  „    Ž   & ñ ² ú šÖ  ¦ 67.7% ˜ Ð  17.6%7 £ x ô  Ç 85.3%s  . ë  H † ½ Ó 10  “ É r ×  æ † < Ɠ § % ò F   Ê ê

&

ñ ² ú šÖ  ¦“ É r 61.0% s “ ¦, õ † < Ɠ ¦1 p x † < Ɠ § % ò F [ þ t“ É r 76.5%  .

9   ë  H † ½ Ó_   â Ä º, ×  æ † < Ɠ § % ò F † < ÆÒ q t š ¸² ú š  ×  æ 42%, õ † < Æ

“

¦1 p x † < Ɠ § % ò F † < ÆÒ q t_  54.5% ƒ  ½ ¨  > hµ 1 Ïô  Ç á Ԗ ÐÕ ª Ï þ

›Ü ¼– Ð † < Æ_ þ v ô  Ç s Ê ê & ñ ² ú š`  ¦ ‚  × þ ˜ % i Ü ¼ 9, † < Æ_ þ v  [ þ t \ 

>

• ¸ Ä »_ p ô  Ç † < Æ_ þ v   õ \  ¦ 4 R M ® o  . % ò F [ þ t y Œ •y Œ •_  6 £ x

² ú

šs Ä »\  ¦ ì  r$ 3 K ˜ Ѐ  ,  Œ •6   x ô  Ç j Ë µ_  ß ¼l ü < 5 Å q • ¸_  › ' a

>

 á Ԗ ÐÕ ªÏ þ › & h 6   x „  \   H p f  ¨ % i Ü ¼
, á Ԗ ÐÕ ªÏ þ ›\ 

"

f  € ª œô  Ç „ à н ¨  Ö ¸1 l x`  ¦ : Ÿ x # Œ > h¥ Æ  s K  7 £ x”   ) a  כ `  ¦ S X

‰ “   ½ + É Ã º e ” % 3  . Õ ª Q
 ë  H † ½ Ó 10  _   â Ä º\   H † ¾ Ó © œt  Ã

º  H ×  æ † < Ɠ § % ò F † < ÆÒ q t“ É r 61%, õ † < Ɠ ¦1 p x † < Ɠ § % ò F † < ÆÒ q t“ É r 70.4% s t ë ß –, Ä »_ p ô  Ç † < Æ_ þ v  õ   H
 
t  · ú §€ Œ ¤ .

¾

»— É r _  ] j 3Z O g Ë :“    Œ •6   x ì ø ́ Œ •6   x _  Z O g Ë :\  › ' a ô  Ç ë  H † ½ ӓ É r 8

ú x 3ë  H † ½ ÓÜ ¼– Ð ë  H † ½ Ó 4,5,6s  . ë  H † ½ Ó 4,5,6_  ×  æ † < Ɠ § % ò F 

†

< ÆÒ q t  „  - Ê ê  Ž     õ , 22.0%\ " f 63.2%– Ð, 0%\ " f 52.6% – Ð, 18.4%\ " f 47.4%– Ð & ñ ² ú šÖ  ¦ s  7 £ x  % i Ü ¼ 9,

ƒ

 ½ ¨  > hµ 1 Ïô  Ç á Ԗ ÐÕ ªÏ þ ›s  Ä »_ p  (p < 0.05)ô  Ç † < Æ_ þ v _

 ´ òõ  e ”   H  כ Ü ¼– Ð
 z Œ ¤ . õ † < Ɠ ¦1 p x † < Ɠ § % ò F [ þ t

“ É

r ë  H † ½ Ó 4,5,6_   „  - Ê ê  Ž    õ  52.0%\ " f 88.2%– Ð, 64.7% \ " f 100%– Ð, 70.6%\ " f 88.2%– Ð & ñ ² ú šÖ  ¦ s  7 £ x 

% i “ ¦, † ¾ Ó © œt à º  H y Œ •y Œ • 75.4%, 100%, 60.0%% i  . ƒ  ½ ¨



 > hµ 1 Ïô  Ç á Ԗ ÐÕ ªÏ þ ›“ É r ë  H † ½ Ó 4,5\ " fë ß – Ä »_ p ô  Ç † < Æ_ þ v _

 ´ òõ  e ” % 3  . ×  æ † < Ɠ § % ò F [ þ t“ É r | 9 | ¾ Ós  q 5 p w ô  Ç Ó ü t ^ ‰

\

" f_   Œ •6   x- ì ø ́ Œ •6   x Z O g Ë :˜ Ð   H | 9 | ¾ Ó s  e ” “ ¦ ¹ ¡ §f ”  { 9

 à º e ”   H Ó ü t ^ ‰\ " f_   Œ •6   x- ì ø ́ Œ •6   x Z O g Ë :_  s K • ¸ ± ú 

€

Œ

¤ . ¢ ¸ô  Ç ‘ : r á Ԗ ÐÕ ªÏ þ › & h 6   x Ê ê_  & ñ ² ú šÖ  ¦ s  ß ¼>  Z  } t 

· ú

§“ É r & h Ü ¼– Ð ˜ Ð  ×  æ † < Ɠ § % ò F [ þ t“ É r ß ¼l   H ° ú  Ü ¼ 9 ~ ½ ӆ ¾ Ó s

 ì ø Í@ /“   ‹ Œ • j Ë µs  e ”    H õ † < Æ& h  > h¥ Æ _  s K • ¸  H ¢ - a„  

t  · ú §`  ¦  כ Ü ¼– Ð Ò q ty Œ •  ) a  . Õ ª QÙ ¼– Ð ¾ »‡  _  j Ë µ > h¥ Æ `  ¦ t

• ¸½ + É M :\   H Ó ü t ^ ‰\   Œ •6   x   H j Ë µõ  Õ ª ì ø ́ Œ •6   x`  ¦ ¹ 1 ԍ  H

 Ö

¸1 l x`  ¦ K   ô  Ç  [55]  H l ” > rƒ  ½ ¨\  ¦  „ ½ ÓÜ ¼– Ð ‘ : r á Ԗ Ð Õ

ªÏ þ ›\ " f• ¸ s  Qô  Ç  Ö ¸1 l x`  ¦ Ÿ í† < Ê # Œ á Ԗ ÐÕ ªÏ þ ›`  ¦ ½ ¨$ í K 



 ½ + É € 9 כ ¹$ í s  e ”  .

V. + s Ç Â ] Ø õ m Í À X Ø8 ý

‘

: r ƒ  ½ ¨\ " f  H z  ´] j– Ð ² D G ] jÄ ºÅ Ò& ñ   © œ\ " f  6   x l  0

AK  > hµ 1 Ï “ ¦ e ”   H Ä ºÅ Ò6   x ™ è| 9 | ¾ Ó 8 £ ¤& ñ  © œq \  ¦  Ö ¸6   x 

#

Œ “ §¹ ¢ ¤6   x l  F – Ð  Ö ¸6   x  9, † < ÆÒ q t[ þ t _  õ † < Æ> h¥ Æ `  ¦ Z  } s

“ ¦  “ §¹ ¢ ¤ á Ԗ ÐÕ ªÏ þ ›`  ¦ ] jî ß – “ ¦, z  ´] j– Ð t ~ ½ ә èF  “ §

¹

¢ ¤' õ At & ñ t % i / B N1 l x ×  æ † < Ɠ § % ò F † < Æ/ å L † < ÆÒ q t 38" î õ  õ † < Æ

“

¦1 p x † < Ɠ § 2† < Ƹ   34" î `  ¦ ‚  & ñ # Œ y Œ •y Œ • Ä ºÅ Ò6   x ™ è| 9 | ¾ Ó  © œ q

\  ¦  Ö ¸6   x ô  Ç j Ë µõ  î  r1 l x „ à н ¨ à º\ O  á Ԗ ÐÕ ªÏ þ ›3 r  ì  r | ¾ Ó_  Ã

º\ O `  ¦ z  ´r  “ ¦ ´ òõ \  ¦ ì  r$ 3  % i  . > hµ 1 Ï  ) a Ä ºÅ Ò6   x ™ è

| 9

| ¾ Ó 8 £ ¤& ñ  © œq \  ¦  Ö ¸6   x ô  Ç j Ë µõ  î  r1 l x „ à н ¨ à º\ O  á Ԗ ÐÕ ªÏ þ ›

“

É r | 9 | ¾ Ó, ×  æ§ 4 , ¾ »— É r ] j 1Z O g Ë :“   › ' a$ í _  Z O g Ë :, ¾ »— É r ] j 2Z O  g Ë

:“   j Ë µõ  5 Å q • ¸_  Z O g Ë :, ¾ »— É r ] j 3Z O g Ë :“    Œ •6   x õ  ì ø ́ Œ • 6

 

x _  Z O g Ë :\ " f ×  æ † < Ɠ § % ò F ü < õ † < Ɠ ¦1 p x † < Ɠ § % ò F [ þ t \ > 

†

¾ Ó © œt à º  H 30% \ " f 100% t  † ¾ Ó © œ÷ &% 3 “ ¦, ¨ î ç  H & h à º

•

¸ Ä »_ p  >  7 £ x  # Œ † < Æ_ þ v _  ´ òõ  e ” % 3  . s   H õ 

†

< Æ % ò F [ þ t s  Ä ºÅ Ò\ " f Ó ü t ^ ‰_  | 9 | ¾ Ó`  ¦ 8 £ ¤& ñ   H ë  H ] j K 

 

   H õ & ñ \ " f † < ÆÒ q t Û ¼Û ¼– Ð  © œq \  ¦ > h¥ Æ  [ O >    H õ 

&

ñ õ  z  ´] j& h “    © œq _   Œ •1 l x" é ¶ o _  Ä » $ í x 9  t  © œ\ " f _

 | 9 | ¾ Ó 8 £ ¤& ñ 1 p x`  ¦ : Ÿ x K  Ä ºÅ Ò6   x ™ è| 9 | ¾ Ó 8 £ ¤& ñ  © œq ü < › ' aº  

 )

a › ' a$ í , | 9 | ¾ Ó x 9  ¾ »— É r _  î  r1 l xZ O g Ë : 1 p x _  õ † < Æ> h¥ Æ `  ¦ Û ¼Û ¼

–

Ð Ò q ty Œ • % i l  M :ë  H \  † < Æ_ þ v s  y © œ o  ) a  כ Ü ¼– Ð Ò q ty Œ •  ) a  .

Õ

ª Q
 ‘ : r ƒ  ½ ¨_  ] jô  Ç& h Ü ¼– Ѝ  H z  ´+ « >\  È Ò{ 9  ) a † < ÆÒ q t s

 % ò F “   & h `  ¦ y Œ ™î ß – # Œ Õ ª à º  Œ •  ƒ  ½ ¨   õ \  ¦ { 9  ì

ø Í o l \  # Q 9¹ ¡ § s    É r  . ¢ ¸ô  Ç ×  æ † < Ɠ § % ò F ü < õ † < Æ

“

¦1 p x † < Ɠ § õ † < Æ% ò F [ þ t \ >  ´ ú   H ´ ú » ¡ §+ þ A á Ԗ ÐÕ ªÏ þ ›`  ¦ ] j Œ •

“ ¦, Ä »6   x “ ¦ ’ < H~ 1 >  æ ¼s l  0 AK " f  H ^ ‰> & h “   x 9  ˜ Ð



  [ jô  Ç á Ԗ ÐÕ ªÏ þ ›_  > hµ 1 Ïs  € 9 כ ¹  .

Õ

ª! 3 \ • ¸ Ô  ¦ ½ ¨ “ ¦ ‘ : r ƒ  ½ ¨\  ¦ € 9 ¿ º– Ð # Œ Ä ºÅ Ò z  ´+ « >

l

 F  x 9  % ò  © œ`  ¦ “ §¹ ¢ ¤ ´ òõ & h Ü ¼– Ð æ ¼l  0 AK " f 7 á §  8  

€

ª œ “ ¦ ½ ¨^ ‰& h “   ƒ  ½ ¨ ”  ' Ÿ ÷ &# Q  ½ + É  כ s  . ¢ ¸ô  Ç > h µ

1 Ï  ) a Ä ºÅ Ò6   x ™ è| 9 | ¾ Ó 8 £ ¤& ñ  © œq \  ¦  Ö ¸6   x ô  Ç j Ë µõ  î  r1 l x „ à н ¨ Ã

º\ O  á Ԗ ÐÕ ªÏ þ ›“ É r | 9 | ¾ Ó, › ' a$ í , ×  æ§ 4 õ  ¾ »— É r _  î  r1 l xZ O g Ë :\ 

@

/K  8 ú x ^ ‰& h Ü ¼– Ð † < Æ_ þ v`  ¦ ½ + É Ã º e ” Ü ¼ 9,  s ß ¼×  æ§ 4  ¨ 8 Š â

\

" f z  ´] j& h Ü ¼– Ð  6   xÙ þ ¡~   z  ´+ « > l  F   Ö ¸6   x“ É r õ † < Æ % ò F

[ þ t _  Ó ü t o  > h¥ Æ  S X ‰ w n \  F N& ñ & h “   % ò † ¾ Ó`  ¦ z } 9   כ Ü ¼– Ð l

@ /  9. z  ´] j– Ð ' ‘ é ß –õ † < Æl Õ ü t õ  õ † < Ɠ §¹ ¢ ¤ s  ] X 3 l q # Œ

†

< ÆÒ q t[ þ t _  < É ª p \  ¦ “ ¦2 [½ + É Ã º e ”   H á Ԗ ÐÕ ªÏ þ ›Ü ¼– Ð ] jî ß –ô  Ç



.

P

c p 8 ý ò k >

‘

: r ƒ  ½ ¨  H ô  Dz D Gƒ  ½ ¨F é ß –`  ¦ : Ÿ x K  p A ‚ ½ ӛ ¸õ † < Æl Õ ü t Â

Ò_  Ä ºÅ Òl œ í" é ¶…  ;l Õ ü t > hµ 1 Ï \ O  (NSL, National Space Lab) Ü ¼– РÒ'  t " é ¶ ~ à Î  à º' Ÿ  ) a ƒ  ½ ¨e ”  (2011-0030858).

REFERENCES

[1] M. J. Pae and H. B. Kim, J. Korea Assoc. Sci. Edu.

30, 412 (2010).

[2] W. K. Oh, Sae Mulli 53, 361 (2006).

[3] Y. H. Kim and H. J. Kim, J. Korea Assoc. Sci. Edu.

30, 192 (2010).

[4] E. I. Park and H. G. Hong, J. Korea Assoc. Sci. Edu.

30, 249 (2010).

[5] Y. W. Song, New Phys.: Sae Mulli 62, 793 (2012).

[6] Y. M. Lee and S. W. Kim, J. Korea Assoc. Sci. Edu.

28, 796 (2008).

[7] R. T. White, Learning Science (Blackwell publisher, Oxford, 1988), p. 186.

[8] National Research Council, Inquiry and the National Science Education Standards: A Guide for Teaching and Learning (National Academy Press, Washing- ton, DC., 1996), p. 51.

[9] J. Y. Kim and Y. Park, Sae Mulli 45, 286 (2002).

[10] A. Hofstein and V. N. Lunetta, Rev. Educ. Res. 52, 201 (1982).

[11] D. Hodson, J. Curriculum Stud. 28, 115 (1990).

[12] D. S. Domin, J. Chem. Educ. 76, 543 (1994).

[13] P. L. Darius, K. M. Portier and E. Schrevens, Int.

Stat. Rev. 75, 281 (2007).

[14] J. You, Y. Park, C. Park and T. Noh, J. Korean Assoc. Res. Sci. Edu. 31, 528 (2011).

[15] I. Yang, S. Kim and H. Cho, Korean Assoc. Res. Sci.

Edu. 27, 235 (2007).

[16] D. S. Domin, J. Chem. Educ. 76, 543 (1999).

[17] A. Hofstein and V. N. Lunetta, Sci. Educ. 88, 28 (2004).

[18] D. Hodson, Int. J. Sci. Educ. 18, 755 (1996).

[19] G. D. Thijs, Sci. Educ. 76, 155 (1992).

[20] NASA, Microgravity, A Teacher’s Guide with Activ- ities in Science (Mathmatics and Technology, 1996).

[21] V. Singh, The Physics Teacher 49, 162 (2011).

[22] A. Stinner and D. Metz, The Physics Teacher 48, 162 (2010).

[23] M. Allner, C. Mckaay, L. Coe, J. Rack and J. Par- adise et al., Acta Astronaut. 66, 1280 (2010).

[24] M. Y. MacLeish and W. A. Thomson, Acta Astro- naut. 66, 1285 (2010).

[25] Y. K. Kim, S. Y. Yi, S. Ko, S. W. Kang and J.

H. Lee et al., Current Industrial and Technological Trends in Aerospace 6, 99 (2008).

[26] J. H. Lee, Y. K. Kim, S. Y. Yi, K. S. Kim and S.

W. Kang et al., Acta Astronaut. 67, 934 ( 2010).

[27] D. M. Watts, Phys. Educ. 17, 116 (1982).

[28] S. Ruggiero, A. Cartelli, F. Dupre and M.

Vincentini-Missoni, Eur. J. Sci. Educ. 7, 181 (1985).

[29] A. Dom’ench, E. Casasu’s, M. T. Dom’ench and I.

B. Bunol, Int. J. Sci. Educ. 15, 163 (1993)

[30] C. I. Sneider and M. M. Ohadi, Sci. Educ. 82, 265 (1998)

[31] D. Palmer, Int. J. Sci. Educ. 23, 691 (2001).

[32] S. S. Park and S. J. Pak, J. Korean Assoc. Res. Sci.

Edu. 7, 61 (1987).

[33] D. H. Chae, J. Korean Assoc. Res. Sci. Edu. 12, 67 (1992).

[34] J. Kim and W. K. Oh, Sae Mulli 51, 31 (2005).

[35] C. Marioni, Phys. Educ. 24, 273 (1989).

[36] M. D. Savage and J. S. Williams, Phys. Educ. 24, 133 (1989).

[37] Y. W. Cheong and J. Song, New Phys.: Sae Mulli 61, 713 (2011).

[38] D. H. Kim, J. B. Lee and S. M. Lee, Sae Mulli 55, 75 (2007).

[39] Korea Educational Development Institute, Confi-

dential document: Test of Selecting Scientific Gifted

Students (KEDI, Seoul, 2012).