초등학교 아동들의 빛과 그림자에 대한 개념 이해 수준 및 대안개념

Abstract

Children have scientific concepts by experience before systematic science education. These concepts are important factors that affect children's learning. Therefore it's essential to identify children's understanding levels of concepts and types in order to organize meaningful teaching and learning for children. This Research is aim to investigate elementary students' understanding levels of "light and shadow", and to arrange the alternative concepts. And this study pursues to supply groundwork which is helpful to plan teaching and learning strategy suitable for each grade's thinking level by understanding children's levels of concepts. The subject of this study was 90 elementary students who enroll in the 2nd, 4th, and 6th grade. 30 students were selected from each grade. I developed the pencil-and-paper test of 5 concepts, which were "the source of light", "properties of light moving distance of light", "process of seeing the objects", and "the relationship of light and shadow". I took a paper-and-pencil test to the students. Items included the explanation and reasoning of possible occurrence in the given situation, and students could express their own thought by writing or drawing. When students felt it hard to express their thought by writing or drawing, they could interview with teachers. The results of understanding levels of concepts of "light and shadow" are on the following: First, students' understanding level of the source of light was relatively high. The higher the grade became, the higher the understanding level became. Second, as the test result of the properties of light, students' the understanding levels about straightness, refraction, reflection was different. Most students had the right concepts of the straightness of light, and there was any gap of understanding between the lower grade and higher grade. The understanding of concept of reflection had obviously difference between the 2nd grade and the 4th, and 6th grade, and the 6th grade students' understanding level was the highest. Finally the understanding of refraction was lower than other concepts, and there was not difference between the grades. Third, as for the understanding the moving distance of light, the number of the 6th-grade-students were much more than other grades, but there was no difference between the grades. Most students of all the grades had the alternative concepts of the moving distance of light. Fourth, the understanding level of process of seeing the object was also lower. Over 90% of students had alternative concepts or could hardly understand the concept. Fifth, the understanding level of light and shadow was relatively high, and it was no difference between the grades to understand the size of shadow as light changed the position. Approximately 45% of students understood the concept. The types of the alternative concepts are as follows: First, students regarded reflector and electricity as the source of light. Second, as the properties of light, students thought light could get curved or bend. When the light flashed in the mirror, students thought the mirror absorbed the light or the light stopped moving. As for the refraction, students thought the light could go into the water, but light couldn't go straight in the water nor could get in the water. And there was an alternative concepts that the light went straight in the water. Third, the alternative concept of the moving distance of light was that students considered that the light went further at night. Fourth, students had the alternative concept that they could see the objects because of the light thrown on the object. There were other alternative concepts; the light which arrived at our eyes made us see the objects or some thought we could see the objects because both the light from the source of the light and the light from our eyes flashed the objects. Fifth, the alternative concept of the relationship between light and shadow was that they had misconception that the size change of shadow as the distance between the light and the object, or some students had wrong way how to change the position of the shadow. The result of this research can be used to develop meaningful teaching and learning strategy in the school education, it might be groundwork to organize the curriculum suitable for the grade level.;아동은 체계적인 과학 교육을 받기 이전에 이미 경험에 의해 개념을 가지고 있으며, 이러한 개념은 아동의 학습에 영향을 미치는 중요한 요인이 된다. 그러므로 아동들이 가지고 있는 개념의 수준과 유형을 파악하는 것은 아동에게 의미 있는 교수-학습을 구성하는데 중요하다. 아동들이 가지고 있는 개념에 대한 이해 수준과 그 유형을 알아보기 위하여 본 연구에서는 일상생활과 밀접한 관련이 있으며, 초등학생들이 비교적 이해하기 어려워하는 빛과 그림자에 대한 학년별 개념 수준에 대해 알아보고, 그 중 대안개념의 내용들을 정리해보고자 한다. 또한 빛에 관련된 내용에 대한 아동들의 개념 수준을 이해함으로서, 학년별 사고의 특성에 알맞은 교수 학습의 전략을 세울 수 있는 기초 자료를 마련하는데 이 연구의 목적을 두었다. 본 연구는 초등학교 2학년, 4학년, 6학년 아동들 각각 30명씩, 총 90명을 대상으로 하였으며, 빛과 그림자에 대한 '광원'. '빛의 성질', '빛의 이동 거리', '물체를 보게 되는 과정'. '빛과 그림자의 관계', 이 다섯 가지 개념에 대한 검사도구를 개발하여 검사를 실시하였다. 각 문항은 주어진 상황에서 일어날 수 있는 현상에 대한 설명과 그러한 현상이 일어나게 되는 이유를 설명을 하는 것이며, 아동들이 자신의 생각을 글이나 그림으로 자유롭게 표현하여 답하도록 하였다. 또한 글이나 그림만으로는 표현에 어려움을 느낄 경우, 직접 교사와 면담을 통하여 설명할 수 있도록 하였다. 빛과 그림자에 대한 아동들의 개념 이해 수준에 대한 결과는 다음과 같다. 첫째, 광원에 대한 이해 수준은 2, 4, 6학년 모두 높은 편이며, 학년이 높아질수록 그 이해 수준도 조금씩 높아지고 있었다. 둘째, 빛의 성질에 대한 이해 수준을 검사한 결과, 빛의 직진ㆍ빛의 반사ㆍ 빛의 굴절에 대한 이해 수준이 각각 다른 것으로 나타났다. 빛의 직진에 대해서는 많은 아동들이 바른 개념을 가지고 있었으며, 저학년과 고학년간의 이해 수준에는 거의 차이가 없었다. 빛의 반사에 대한 개념은 2학년과 4, 6학년간에 수준차이가 분명하게 나타났으며, 6학년 아동들의 '빛의 반사'에 대한 이해 수준이 가장 높았다. 마지막으로 빛의 굴절에 대한 개념은 2, 4, 6학년 모두 이해 수준이 낮았으며, 학년간 이해 수준의 차이가 없었다. 셋째, 빛의 이동 거리에 대해 이해하고 있는 아동 수가 6학년에서 더 많은 것으로 나타났으나, 다른 학년과 큰 차이를 보이지 않았으며 모든 학년의 아동들이 빛의 이동 거리에 대해서는 많은 대안개념을 가지고 있었다. 넷째, 물체를 보게 되는 방법에 대한 개념 이해 역시 빛의 이동에 대한 개념과 마찬가지로 2, 4, 6학년 모두 이해 수준이 매우 낮은 편이었으며, 90%이상의 아동들이 대안개념을 가지고 있거나 전혀 이해하지 못하고 있는 것으로 나타났다. 다섯째, 빛과 그림자에 대한 아동의 이해 수준은 높은 편이며, 빛과 그림자의 크기 변화와 위치 변화에 대해서 학년간 큰 차이 없이 약 45% 정도의 아동들이 이해하고 있었다. 빛과 그림자에 대한 아동들의 대안개념 유형은 다음과 같다. 첫째, 광원에 대해 반사체와 전기를 광원으로 생각하고 있었다. 둘째, 빛의 성질에 대해, 빛이 곡선으로 구부러지거나 휘어질 수 있다고 생각하였다. 또한 빛을 거울에 비추면 그 빛이 흡수되거나 이동을 멈춘다고 생각하였고, 빛의 굴절에 대해서는 빛이 물 속으로 들어갈 수 있으나 물 속에서는 직진하지 못하거나, 아니면 빛이 물 속으로 전혀 들어갈 수 없다고 생각하였다. 그리고 빛은 그대로 직진한다고 생각하는 대안개념을 가진 경우도 있었다. 셋째, 빛의 이동 거리에 대해서는 많은 아동들이 동일하게 밤에 더 빛이 멀리까지 이동할 수 있다고 생각하는 대안개념을 가지고 있었다. 넷째, 물체를 보는 과정에 대해 물체에 빛이 비추기 때문에 볼 수 있다고 생각하는 대안개념이 가장 많이 나타났으며, 그 외에도 우리 눈으로 들어온 빛이 물체를 볼 수 있게 해주거나, 광원에서 나온 빛과 우리 눈에서 나온 빛이 모두 물체를 비추기 때문에 볼 수 있다고 생각하는 경우도 있었다. 다섯째, 빛과 그림자의 관계에 대한 대안개념은 빛과 물체 사이의 거리에 따른 그림자의 크기 변화를 잘못 이해하고 있거나, 그림자의 위치를 옮길 수 있는 방법을 잘못 알고 있는 경우가 있었다. 본 연구의 결과는 학교 교육에서 학습자에게 더욱 의미 있는 교수-학습 계획을 세우는 데에 이용될 수 있으며, 더 나아가서는 학년별 수준에 맞는 교육과정 구성의 기초 자료로서 이용될 수 있을 것이다.