반응속도와 화학 평형의 학습 순서에 따른 학습효과

Abstract

과학 개념 학습에서는 학습 내용이 어떠한 체계에 따라 배열되며, 그들간의 관계가 의미있게 구성되느냐에 따라 과학적인 개념이 형성되기도 하고 오개념이 형성되기도 하므로, 학생들이 학습할 내용을 어떤 순서로 배열하느냐 하는 것은 매우 중요하다. 화학의 여러 개념들 중에서 화학 평형 개념과 반응 속도 개념은 대학교에서는 열역학의 내용을 배경으로 하여 화학 평형을 학습하고 이어 반응 속도를 학습함에 비해, 고등학교에서는 반응 속도에 대하여 먼저 학습한 후, 정반응 속도와 역반응 속도가 같아지는 상태를 평형 상태로 정의하여 화학 평형을 학습하게 된다. 본 연구에서는 고등학생을 대상으로 화학 평형 내용을 먼저, 반응 속도 내용을 그 뒤에 학습하도록 하였을 때, 기존의 순서대로 학습하였을 경우에 비해 과학적인 개념 형성 정도는 어떠할 것인지 비교해 보고, 고등학생에게 바람직한 학습 순서는 어떤 것인지 알아보고자 하였다. 연구를 수행하기 위하여 먼저 일반적으로 화학 평형에 대하여 고등학생들이 가지는 오개념 유형을 선행 연구들을 통해 종합해 보고 이를 토대로 하여 인문계 고등학교 자연계열의 남학생을 선정하여 실혐반과 통제반으로 나누어 수업을 실시하였다. 통제반 학생들은 기존의 교과서 순서대로 반응 속도에 관한 소단원을 먼저 학습한 후 화학 평형 내용을 학습하였고, 실험반 학생들은 화학 평형을 먼저 학습한 후 반응 속도를 학습하고, 이 때 앞에서 배운 화학 평형 내용을 연결지어 학습하도록 하였다. 학습 직후 두 집단에 모두 화학 평형과 반응 속도에 관한 개념 검사를 실시하였으며, 학생들이 진술한 내용을 토대로 하여 학생들의 개념을 분석하고 이를 통해 다음과 같은 결론을 얻었다. 반응 속도를 먼저 배운 학생들의 경우 정반응과 역반응이 차례대로 번갈아 진행된다고 생각하는 학생들이 많았다. 즉, 정반응이 진행되다가 다시 역반응이 진행되는 것이 반복된다는 것으로 정반응과 역반응이 동시에 이루어짐을 인식하지 못하는 학생이 많았다. 평형 상태는 정반응 속도와 역반응 속도가 같은 상태임을 두 집단 모두 알고는 있었으나, 실험반 학생들은 동적인 평형임을 이해하여 입자의 충돌수 등을 고려하여 평형의 이동이나 평형상태를 설명하는데 비해 통제반 학생들은 평형의 이동을 르 샤틀리에의 법칙을 적용하여 설명하였고, 평형 상태를 기술할 때도 반응물과 생성물의 양과 관련지어 나타내었다. 화학 평형 상태에서의 촉매의 효과에 관해서는, 역반응 속도에 관한 촉매의 역할 등에 관해 통제반 학생들이 실험반 학생들에 비해 과학적인 개념을 잘 형성하고 있었다. 이는 반응 속도를 조절하는 요인으로서의 촉매의 역할이, 후에 배운 화학 평형 내용과 관련지어 학습되었음을 보여주는 것이다. 결과적으로, 고둥학생을 대상으로 반응 속도와 화학 평형을 학습시킬 때는 어느 내용을 먼저 하느냐에 따라 학생들이 가지게 되는 오개념의 유형에 차이가 있지만, 반드시 어느 쪽을 먼저 학습하는 것이 전체적인 효과가 좋다고 말하기는 어려운 것으로 나타났다.;The arrangement and construction of science concepts are very important in science teaching because they have large influences on the students! formation of scientific concepts. While university students learn the chemical equilibrium before learning the rate of reaction in a General Chemistry or Physical chemistry course, high school students learn the rate of reaction first. The purpose of this study is to investigate there is any differences in the degree of formation and the patterns of student' conceptions on the chemical equilibrium and the reaction rate between the groups who learn the chemical equilibrium first and the reaction rate first. A total of 191 3rd year highschool students were divided into two groups and named a controlling group and the experimental group. The controlling group had been instructed the rate of reaction first and the experimental group had been instructed the chemical equilibrium first. After instruction, all of the students arc tested heir conceptions of chemical equilibrium and the reaction rate. The results are as follows: 1. Many high school students have a variaty of misconceptions about the chemical equilibrium and the reaction rate after the instruction. 2. Different learning sequence for two concepts resulted not much differences in overall. However good or poor results were obtained depending on the test problems. Therefore it is diffecult to conclude which sequence is absolutely better for high school students. 3. Instructing the reversible reaction in detail diminished students' misconceptions on the reversible reaction, the rate of reaction and chemical equilibrium.