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과학과 교육과정 개정에 따른 고등학교 교과서 내 물리상수 분석

Title
과학과 교육과정 개정에 따른 고등학교 교과서 내 물리상수 분석
Other Titles
Analysis of Physical Constants in High School Science Textbooks for the Revised Science Curriculum 2015 and the Revised Science Curriculum 2009, the 7th Science Curriculum
Authors
백지선
Issue Date
2020
Department/Major
교육대학원 물리교육전공
Publisher
이화여자대학교 교육대학원
Degree
Master
Advisors
김성원
Abstract
The purpose of this study is to examine the types and number of physical constants used in textbooks by analyzing the physical constants used in high school science textbooks and to identify their characteristics. Physical constants are values that remain unchanged regardless of time and space, and this immutability played an important role in predicting natural phenomena. It is included in the definition of SI units that have been redefined for the first time in 58 years, and its importance has increased. I want to find out how these physical constants are being addressed in the textbooks that are most commonly used in science education in schools. To this end, all textbooks in the 7th, 2009 and 2015 revised science curriculum were covered by the Integrated sciences (science), Physics I and II, Chemistry I and II, Life sciences (biology) I and II, Earth Science I and II. The types of physical constant used in the text of the textbook, the number of them, and the information of the constants listed were analyzed. The information of the contained constants was analyzed by organizing an analysis frame based on the constituent factors of the fundamental physical constants used in the preceding study. The analysis results from the data collected are as follows. The constant used in high school science textbooks were 22 in the 7th revised curriculum, 19 in the 2009 revised curriculum, and 20 in the 2015 revised curriculum. There are 18 kinds of physical constants used in the three curriculum. The types of physical constants used throughout the curriculum were not significantly different. Therefore, it was able to confirm that the essential content element did not change much when students knew it. On the other hand, the types of classes containing the physics constants used in common differed widely from one curriculum to another. It can be seen that the core concepts and content elements of the revision have resulted in a large number of unit and content movements between the curricula. The next most talked about constants in science and science is the light speed and gravity acceleration used in the five subjects. The two physics constants are used in five different curricula in all three curricula, which can be seen as a must-know physical constant in high school science and subject learning. Although the types and numbers of physical constants used in textbooks did not change much across the science and curriculum, there were many changes between the curricula. There were many key concepts and content elements movements between subjects I and II. Especially in physics and chemistry, there was a clear change in the type and number of physical constants used. While the use of physical constants decreased in subject II, the use of constants in subject I increased. Meanwhile, the types and number of physical constants covered in the textbooks were very different depending on the author of the textbooks. Differences in information can occur depending on which textbook you study. Next, the most frequently used information on physical constants in textbooks is a constant symbol in physics and geoscience, and the least used is a birth background or a measurement experiment. On the other hand, water supply symbols were the least used in the chemistry curriculum. Information of physical constants was used by six subcomponents of constants used in the preceding study: effective number, size, unit, designation or definition, birth background or measurement experiment, constant symbol. It can be seen that the components that focus on constants are different in each subject. The results of this study could be used in science education by helping to study the teaching methods for teachers' physical constants and provided as a basis for enhancing teachers' expertise. As a follow-up study, we expect that we will be able to understand the physical constant status of the entire science and curriculum by analyzing the science textbooks of elementary and middle schools to identify the interconnectedness of high school science and textbooks.;이 연구는 고등학교 과학과 교과서에서 사용된 물리상수에 관해 분석함으로 교과서에 활용된 물리상수의 종류와 그 수에 대해 살펴보고 그 특징을 알아보는 데 목적이 있다. 물리상수는 시간과 공간에 상관없이 변하지 않는 값으로, 이러한 불변성은 자연현상을 예측하는 데 중요한 역할을 하였다. 58년 만에 재정의된 SI 기본단위의 정의에 포함되며 그 중요성이 더욱 높아졌다. 학교에서의 과학교육에 가장 많이 활용되는 교과서에 이러한 물리상수가 어떻게 다루어지고 있는지 알아보고자 한다. 이를 위해 7차, 2009, 2015 개정 과학과 교육과정 교과 중 통합과학(과학), 물리학Ⅰ·Ⅱ, 화학Ⅰ·Ⅱ, 생명과학(생물)Ⅰ·Ⅱ, 지구과학Ⅰ·Ⅱ, 9개 교과의 모든 교과서를 대상으로 하였다. 교과서 본문에 사용된 물리상수의 종류와 그 수, 수록된 상수의 정보를 분석하였다. 수록된 상수의 정보는 선행연구에서 사용한 기본물리상수의 하위구성요소를 기준으로 분석틀을 구성하여 내용을 분석하였다. 수집한 자료를 통해 분석한 결과는 다음과 같다. 고등학교 과학과 교과서에 사용된 상수는 7차 개정 교육과정에서 22종, 2009 개정 교육과정에서 19종, 2015 개정 교육과정에서 20종의 물리상수가 수집되었다. 세 교육과정에서 공통으로 사용한 물리상수는 18종이다. 교육과정 전체에서 사용된 물리상수와 공통으로 사용된 물리상수의 종류는 크게 다르지 않았다. 이에 교육과정이 개정되어도 학생이 알아야 본질적인 내용 요소는 크게 바뀌지 않았음을 확인할 수 있었다. 반면 공통으로 사용된 물리상수가 수록된 교과의 종류는 교육과정별로 차이가 컸다. 개정 시 핵심개념과 내용 요소가 교과 간에 단원 및 내용이동이 많이 이루어졌음을 알 수 있다. 다음으로 과학과 교과에서 가장 많이 다뤄진 상수는 5개 교과에서 사용된 광속과 중력가속도이다. 두 물리상수는 세 교육과정 모두에서 5개 교과에 사용되어, 고등학교 과학과 과목을 학습하는 데에 있어서 반드시 알아야 할 물리상수라고 볼 수 있다. 교과서에 사용된 물리상수의 종류와 수가 과학과 교육과정 전반적으로 변화가 크지 않았으나, 교과 간에는 많은 변화가 있었다. Ⅰ과목과 Ⅱ과목 간에 핵심개념과 내용 요소 이동이 많이 있었음을 볼 수 있었다. 특히 물리와 화학에서는 사용된 물리상수의 종류와 개수의 변화가 뚜렷하였다. Ⅱ과목에서 물리상수의 사용이 줄어든 반면 Ⅰ과목에서 상수의 사용이 증가하였다. 한편 교과서에 다뤄진 물리상수의 종류와 수는 교과서 저자에 따라 그 차이가 매우 컸다. 어떠한 교과서로 학습하느냐에 따라 정보의 차이가 발생할 수 있다. 다음으로는 교과서에서 가장 많이 사용한 물리상수의 정보는 물리와 지구과학 교과에서는 상수기호이고 가장 적게 사용한 것은 탄생배경 또는 측정실험 항목이다. 반면 화학 교과에서는 상수기호가 가장 적게 사용되었다. 물리상수의 정보는 선행연구에 사용한 상수의 하위구성요소 6가지―유효숫자, 크기, 단위, 명칭 또는 정의, 탄생배경 또는 측정실험, 상수 기호―를 이용하였다. 교과별로 상수의 중점적으로 다루는 구성요소가 다른 것을 알 수 있다. 이 연구의 결과는 교사들의 물리상수에 대한 학습지도방법을 연구하는 데에 도움을 주어 과학교육에 활용되고, 교사의 전문성을 높이는 데에 기초 자료로 제공될 수 있을 것이다. 후속연구로서는 고등학교 과학과 교과서의 상호연계성 파악을 위해 초등학교와 중학교의 과학교과서를 분석하여 과학과 교육과정 전체의 물리상수 현황에 대해 파악할 수 있을 것으로 기대한다.
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교육대학원 > 물리교육전공 > Theses_Master
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