중학교 학생의 힘, 일과 위치에너지에 대한 개념 조사 연구

Abstract

학생들은 학교에서 과학교육을 통하여 과학적 개념과 원리를 학습해 왔지만 그들이 소유하고 있는 선개념 또는 사전 지식으로 인해 과학적 개념을 받아들이는데 어려움이 있다는 사실이 최근의 많은 연구에서 밝혀지고 있다. 특히 에너지 분야에서는 학생들이 에너지와 힘을 동일시하는 오개념을 많이 가지고 있음이 밝혀졌다. 그러나 기존의 연구에서 에너지 분야의 오개념에 대한 연구는 있었지만 위치에너지만을 따로 분리하여 연구한 바가 없었다. 따라서 본 연구는 위치에너지와 일, 힘에 대해 중학교 3학년 학생들이 소유하고 있는 개념을 연구해 보았다. 먼저, 학생들이 소유한 위치에너지 개념을 교사들에게 제시하도록 한 후, 위치에너지에 관한 수업절차 모형으로 작성된 질문지를 통해 학생들이 소유하고 있는 위치에너지의 개념과, 또 이것의 일, 힘의 개념과의 관련성을 분석해 보고, 작성된 수업절차 모형의 질문지가 위치에너지의 수업 모형으로 적합한지를 살펴보았다. 본 연구의 결과를 정리하면 다음과 같다. 1. 학생들은 물체에 해 준 일의 양과 위치에너지와의 상호 관계를 잘 인지하지 못하고 있다. 2. 학생들은 중력에 의한 위치에너지를 중력과 동일시하는 오개념을 가지고 있다. 3. 학생들은 무게, 힘, 중력, 위치에너지에 대한 개념체계가 정립되어 있지 않다.;Recent studies and researches tell us that students have difficulties in accepting scientific concepts because of their prior ideas, although they have learned scientific concepts and principles in school. Particularly in the part of energy, it has turned out that students tend to identify energy with force. Among the research done about student's mistaken concepts about energy, however, there is none which deals with the Potential energy distinctively. This paper deals with the concept of potential energy, work, and force of middle school students in their third years, In the first, students were let into presenting their concepts of potential energy to the teacher, after that, through the questionnaire devised as a form of science curriculum on potential energy, students' concepts of potential energy and the relation with work and force were analysed, and the above mentioned questionnaire was examined if it is suitable for the form of on potential energy. The results of this case study can be summarized as follows 1. Students don't perceive the relation of work, done on the thing and potential energy. 2. Students have mistaken concepts identifying potential energy of gravitation with gravity itself. 3. Students don't have systematized concepts of weight, force, gravitation, and potential energy.