고등학교 학생들의 화학 평형에 대한 문제 해결연구

Abstract

본 연구의 목적은 화학평형에 대한 고등학교 학생들의 문제해결 과정을 분석하고, 문제해결 기능 증진 프로그램을 개발하여 그 효과를 알아보기 위한 것이다. 연구대상은 고등학교 2학년 문과반 학생 중에서 화학 성적 상위권 4명과 중위권 4명을 선정하였다. 이들 중 상위권 5명과 중위권 2명은 실험집단으로, 나머지는 통제집단으로 분류하였다. 실험집단은 4차시에 걸쳐 문제해결 기능 증진 프로그램으로 훈련 받았다. 연구방법은 '발성사고법'을 이용하였고, 질적분석을 하였다. 검사결과는 Putt(1975)외 채점기준표를 일부 수정한 것과 Larkin(1978)이 제시한 문제해결 분류체계를 일부 수정 보완한 것을 사용하여 처리하였다. 연구결과는 개인별, 문항별, 집단별로 나누어 분석하였다. 이를 통해 얻어진 결론은 다음과 같다. 1. 상위권 피험자의 경우는 지식 개발(Knowledge-Development : K-D)전략 또는 K-D와 수단 목적(Means-Ends : M-I)전략을 적절히 병행하여 문제해결을 시도하였다. 반면에 중위권 피험자는 M-E나 임의(Random : R-A)전략을 사용하였다. 특히 이들은 문제의 표면적 경보에 집착해 문제를 해결하려는 경향이 두드러졌다. 2. 대부분의 피험자들이 화학평형에 대한 많은 오인을 가지고 있었고, 이러한 오인들이 문제해결의 직접적 방해물이 되었다. 예를 들면, 화학반응식의 계수비와 농도비 사이의 관계를 잘못 인식하고 있었고, 평형농도에 대한 인식도 없었다. 3. 문제해결 기능 증진 프로그램의 훈련 효과는 기능위주의 문항에서만 나타났고, 다른 문항에서는 나타나지 않았다. 즉 화학평형에 대한 전체적인 문제해결에서는 과정적 기능보다 개념적 지식이 더 큰 영향을 미치는 것으로 나타났다. 이와같이 기능증진 프로그램의 효과가 아주 적었던 이유는 한정된 기능을 단기간에 교수하였기 때문으로 생각할 수 있다. 또한 화학평형에 대한 개념적 특성에 기인하는 것으로도 생각해 볼 수 있다.;The purposes of this study are to investigate high school students' problem-solving process for chemical equilibrium and to evaluate the effectiveness of the problem-solving skill program. Eight high school students were selected for this study, four of them belonged to high level and the rest of them belonged to middle level. Half of both high level and middle level students were disciplined by the program to improve problem-solving skill. The problem-solving process were recorded using think-aloud method and transfered into protocols. The protocols were analyzed by problem solving process coding system based on the Lakin's problem-solving process model. The protocols were also scored by Putt's scoring standard table. The result are as follows : 1. High level students tended to use K-D (Knowledge - Development) strategy or K-D strategy with M-E(Means-Ends) strategy, whereas middle level students used M-E or R-A(Random) strategy and tried to solve the problem using only the information provided in the question. 2. Students had many misconceptions related to the chemical equilibrium, e.g., the stoichiometry of chemical equations, mole and molar concentration, equribrium concentration, etc. These misconceptions obstructed problem-solving directly. 3. Effects of the program to improve problem-solving skill were appeared only the skill dependent problems and there was no effect on the other problems. Problem-solving was more influenced by conceptual knowledge than procedural knowledge for chemical equilibrium subject.