공간의 수리 물리적 개념 학습에 영향을 미치는 요인 탐색

Abstract

본 연구의 목적은 공간능력과 흥미 및 동기가 공간의 수리 물리적 개념 학습에 미치는 영향을 성별에 따라 알아보고자 하는 것이다. 이를 위해 공간능력, 흥미, 동기를 독립변인으로 공간의 수리 물리적 개념 학습을 종속변인으로 하여 이 독립변인들이 공간의 수리 물리적 개념 학습에 미치는 영향에 대해 분석하고자 한다. 이 연구에서 공간의 수리 물리적 개념이란 물리교육 및 물리학과 교육과정에서 학습하게 되는 벡터의 내적(inner product), 외적(outer product), 그래디언트(gradient), 다이버전스(divergence), 커얼(curl)로 정의된다. 본 연구는 서울시에 소재하고 있는 대학교의 물리교육 또는 물리학과에 재학 중인 남, 여 대학생 153명을 대상으로 설문조사를 실시하였으며 총 151부를 최종으로 분석하였다. 설문지는 총 두 부분으로 되어있다. 설문지Ⅰ은 공간의 수리 물리적 개념을 평가하기 위한 문항으로 구성되어 있으며, 설문지Ⅱ는 공간의 수리 물리적 개념 학습에 영향을 미치는 요인에 대한 조사 문항으로 흥미와 동기를 측정하는 문항, 공간능력을 측정하는 문항, 마지막으로 공간의 수리 물리적 개념 학습에 영향을 미치는 요인에 대한 학생들의 생각을 묻는 문항으로 구성되어 있다. 수집된 자료는 SPSS 15.0 프로그램을 사용하여 연구문제에 따라 빈도분석, 기술통계, t-검정, 상관분석, 회기분석을 실시하였다. 본 연구의 분석결과를 요약하면 다음과 같다. 첫째, 공간의 수리 물리적 개념 평가 점수, 공간능력 점수, 흥미 점수, 동기 점수 모두에서 남학생의 평균 점수가 여학생의 평균 점수보다 높았다. 하지만 흥미 점수와 동기 점수에서 남학생과 여학생간의 차이는 통계적으로 유의미하지 않았다. 둘째, 공간의 수리 물리적 개념 학습과 상관분석을 실시한 결과, Peason 계수가 공간능력은 r=0.229, 흥미는 r=0.266, 동기는 r=0.265로 세 가지 요인 모두 약간의 상관관계를 갖고 있었으며 이것은 통계적으로도 유의미하였다. 상관관계가 높은 순으로 정리하면 흥미, 동기, 공간능력의 순이다. 셋째, 공간의 수리 물리적 개념 학습을 종속 변수로 공간능력, 흥미 ,동기를 독립변수로 하여 회귀분석을 실시한 결과, 회귀계수가 공간능력은 B= .081, 흥미는 B= .178, 동기는 B= .075 의 영향을 가지고 있었다. 영향을 많이 미치는 순으로 정리하면 흥미, 공간능력, 동기의 순이다 넷째, 학생들은 공간의 수리 물리적 개념을 학습하는데 공간능력, 흥미, 동기 요인 모두 영향을 미치는 요인으로 인식하고 있었으며 성별의 차이에 대한 영향은 다소 낮게 인식하고 있었다. 남학생과 여학생 모두 흥미, 공간능력, 동기, 성별의 차이의 순으로 영향을 미친다고 생각하고 있었다. 본 연구를 통해 공간의 수리 물리적 개념을 학습하는데 가장 많은 영향을 미치고 있으며, 학생들 또한 그 영향을 가장 높게 인식하고 있는 것은 흥미라는 것을 알 수 있었다. 그리고 이와 함께 공간능력도 공간의 수리 물리적 개념을 학습하는데 영향을 주는 중요한 학습 요인이라는 것을 알았다. 남성의 공간능력이 여성보다 더 뛰어나다는 사회적인 통념이 있고 이러한 사실을 여러 연구 결과들에서 밝히고 있다. 하지만 학생들은 그것이 공간과 관계된 학습에까지 영향을 미친다고는 생각하고 있지 않으며, 공간의 수리 물리적 개념을 학습하는데 남학생과 여학생 모두 공간능력보다는 흥미가 더 많은 영향을 미치고 있었다. 따라서 공간의 수리 물리적 개념 학습에는 개인의 공간의 수리 물리적 개념 학습에 대한 흥미가 무엇보다 중요하다고 할 수 있다. 본 연구에서는 누락되었지만 공간능력의 차이에 따른 공간의 수리 물리적 개념 학습에 대한 성취도의 차이를 분석하여 학생들의 공간능력 차이에 따른 개념의 이해 정도에 대해 알아 볼 필요성이 제기된다. 또한, 교육현장에서는 학생들이 공간의 수리 물리적 개념에 대한 성공적인 학습을 할 수 있도록 교수-학습 시 이러한 요인들이 미치는 영향성에 대해 고려할 필요가 있다.;The purpose of this study was to know effects of spatial ability, interest and motive on learning of mathematical physics concepts of space in terms of gender differences. To do this we exploited the spatial ability, interest and motive as independent variables and the learning of mathematical physics concepts of space as dependent variable to analyze how these independent variables play a role in the learning of mathematical physics concepts of space. In this study, learning of mathematical physics concepts of space was defined in terms of inner product, outer product, gradient, divergence and curl that were learned in the process of Physics Education or Physics undergraduate programs. This study was performed by surveying 153 male and female students who are university undergraduates in Seoul area, majoring in Physics Education or Physics, and then by finally analyzing 151 copies of the questionnaire. The questionnaire consists of two parts. A survey formⅠ includes questions to evaluate the mathematical physics concept of space, while a survey formⅡ includes several factors affecting the learning of mathematical physics concept of space. These questions in the survey formⅡ contain questions to evaluate interest, motive and spatial ability and to know how the students think about factors affecting the learning of mathematical physics concept of space. Using the SPSS win 15.0 Program, the collected questionnaire was studied and analyzed as subjects of study by using the frequency analysis, descriptive statistics, t-test, correlation analysis and regression analysis. The findings were as follows: First, the average score of the male students is higher than that of the female on the scores of the mathematical physics concepts of space, spatial ability, interest and motive. But interest and motive scores showed that there was not statistical difference between male students and female students. Second, learning on mathematical physics concepts of space has Peason coefficient r= 0.229 on spatial ability, r= 0.266 on interest and r= 0.265 on motive. We can thus list interest, motive and spatial ability in order of magnitude as factors affecting more than others. These three factors have some correlation and statistical meanings. Third, we used the learning on mathematical physical concept of space as the dependent variables and spatial ability, interest, motive as independent variables to do simple regression. In this analysis, we obtained regression coefficient B= 0.229 on spatial ability, B= 0.266 on interest and B= 0.265 on motive. We can thus list interest, spatial ability and motive in order of magnitude as factors affecting more than others. Finally, student recognized spatial ability, interest and motive as factors affecting learning on mathematical physical concept of space. And the effect of gender difference was recognized relatively low. All of the male and female students thought interest, spatial ability and motive in order as factors affecting more. Students recognized that interests are the most influential factor in learning on mathematical physical concept of space. The spatial ability also are another influential factor. Results of several studies and socially accepted consensus indicated that spatial ability of the male students seems to be superior to that of the female ones. However, according to our survey, students do not think that spatial ability has effect on learning related to space, and they agreed that rather interest is more influential than spatial ability in both the male and female students who learn the mathematical physical concept of space. Therefore, interest is the most important thing among others in learning mathematical physical concept of space. In the future study, it is required to study that degree of understanding on concept have to be analyzed as achievement’s difference for the learning on mathematical physical concept of space caused by individual differences on spatial ability. Therefore, teachers have to consider the effect of three factors in order for learning to mathematical physical concept of space to be successful.