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대학수학능력시험 물리문항에서 나타나는 이상조건의 분석

Title
대학수학능력시험 물리문항에서 나타나는 이상조건의 분석
Other Titles
The Ideal Conditions of the Physics Questionnaire of the College Scholastic Ability Test Status and Analysis
Authors
이가영
Issue Date
2020
Department/Major
교육대학원 물리교육전공
Publisher
이화여자대학교 교육대학원
Degree
Master
Advisors
김성원
Abstract
과학 교과 중 물리 문항에서 가장 많이 나타나는 이상조건(Ideal conditions)이 사용되어 물리 개념이 형성되는 과정인 이상화(Idealization)라는 방법을 통해 학습자 스스로 문제를 해석한다. 이상조건을 정확히 이해한다면 경험적 현상과 이상적 물리현상을 구별하게 하며 학습자의 물리 교과에 대한 흥미를 갖게 하며 이해를 돕는다. 본 연구는 이상화를 위한 이상조건이 현실 세계와 학습 과정이 유기적으로 연관되며 단편적인 지식을 측정하기보다는 다양한 인지 능력, 탐구 기능, 정의적 영역이 모두 중요한 요인이라 전제하였다. 그러나 대학수학능력시험이 실시된 지 25년 정도의 시간이 흘렀지만, 대학수학능력시험 물리교과목에 나타나는 이상조건에 대한 분석이 체계적으로 이루어진 연구는 부족했다. 따라서 본 연구는 물리 교육의 목적의 하나로 생각할 수 있다. 이에 대학수학능력시험 물리 교과에 이상조건을 포함한 문항 분석을 토대로 이상조건을 포함한 문항의 현 위치와 교육적 의미를 밝혀보려고 하였다. 이상조건이 본문 내용의 보충 설명 정도로 비약되어 온 종래의 인식에서 벗어나 이상화의 학습자료로서의 독립성을 강조하고 평가문항으로서 이상조건이 지니는 독립적 가치를 살펴보고자 하였다. 이를 위해 이상조건에 관한 선행연구를 검토하여 이상조건에 관한 연구에서 간과되었던 평가와 관련된 부분에서 시사점을 얻었고 구체적인 연구에서는 먼저 외형적인 측면에서 2005학년도부터 2019학년도까지 시행된 대학수학능력시험 물리교과목에서 이상조건이 포함된 문항들을 영역별, 단원별, 유형별로 분석하여 물리문항 출제의 전반적인 흐름 속에서 이상조건을 이용한 문항이 차지하고 있는 비중과 문항에서 이상조건을 사용한 목적에 대해서 알아보았다. 내용적으로는 이상조건을 이용한 문항을 박종원 외(1998a)의 분류기준으로 내용분석을 통해 ‘특정 요소 자체 무시’, ‘특정 요소 일정·균일하다고 가정하는 방식’, ‘특정 요소의 특성 무시’, ‘특정 요소의 극한값을 취하는 방식’으로 문항을 분류하였고, 문항에 나타난 이상조건의 목적을 토대로 ‘상대적으로 작은 물리량을 무시하는 방식’과 ‘교육과정의 상위개념을 제외하는 방식’으로 분류하여 이상조건의 목적이 평가에 어떻게 반영되어 있는가를 분석하였다. 분석결과 대학수학능력시험의 과학탐구영역 물리 교과의 이상조건을 포함한 문항을 다양한 이상조건의 유형으로 출제함으로써 단순한 보기를 이용한 문항보다는 이해력, 적용력, 분석력 등 과학적 소양을 평가할 수 있다. 또 한 학습 동기 유발을 통해 효과적인 교수-학습활동을 유도하는 측면에서도 매우 중요하다고 할 수 있다. 한편 물리를 이해하는 가장 기초적인 이상조건을 살펴봄으로써 물리에 다가가는 거부감을 줄이는 것에 유용한 조건을 갖추고 있어 학습자로 하여금 이상조건이 내포하는 과학적 사실을 추리 파악하게 함으로써 과학적 사고력, 문제 해결력 등의 과학적 소양을 신장시킬 수 있는 좋은 학습자료이다. 따라서 이러한 이상조건의 중요성을 바탕으로 끊임없이 이상화의 가치를 재발견하고 이를 이용한 다양한 학습방법과 평가방법이 연구되어야 한다. 문항 분석으로는 2005학년도부터 2019학년도까지의 대학수학능력시험의 분석결과 영역별 이상조건의 문항은 특정 역학과 전자기학 영역에 편중되어 출제되었다. 이상조건을 포함한 문항 중 두 가지 영역을 포함한 문항 즉 역학과 전자기학의 내용 요소를 함께 다루는 문항 등이 있었다. 이상조건의 유형별 분석결과에 있어서 내용분류에서는 ‘특정 요소 자체 무시’의 비중이 전체 문항의 70.25%를 차지하여 다른 내용별 분류 항목에 비해 지나치게 높게 나타나고 있으며 ‘특정 요소가 일정·균일하다고 가정하는 방식’, ‘특정 요소들의 특성 무시’로 분류된 이상조건을 포함한 문항이 뒤이어 나타나지만 ‘특정 요소 자체 무시’ 분류 항목과 큰 차이를 나타내고 있다. 두 번째 분류기준인 이상화의 목적분류 항목을 따르는 이상조건은 ‘상대적으로 작은 물리량을 무시하는 이상조건을 포함하는 문항’은 94문항 ‘교육과정 상위 개념요소를 제외하는 이상조건을 포함하는 문항’은 100문항으로 두 가지 분류 항목의 문항 수의 편중은 나타나지 않았고 두 가지 조건을 모두 포함하는 이상조건도 나타났다. 이는 대학수학능력시험 물리교과목의 문제해결과정에서 두 가지 분류기준 모두 중요한 요소라고 여겨진다. 학교 교육에 큰 영향을 미치는 대학수학능력시험 문항 분석에 대한 선행연구가 교과별로 있었고 물리교과목에서도 대학수학능력시험과 연결된 다양한 선행연구들이 진행되었다. 본 연구는 물리적 지식이나 개념을 전달하는 기능적 도구에서 벗어나 최근 물리 교육에서 중요한 역할을 가지는 이상화의 개념이 무엇이며 대학수학능력시험 물리 교과에 출제된 문항의 연도별, 단원별, 유형별 출제 비중 변화와 이상조건을 포함한 출제 문항에서 이상조건의 내용과 이상화의 목적을 알아보고자 하였다. 그러나 대학수학능력시험에서 2008학년도와 2015학년도 대학수학능력시험 물리 교과의 문항 이의제기가 있었고 복수정답 사태로 마무리되었다. 이러한 이유는 정확한 이상조건을 명시하지 않았고 학생들이 여러 가지 상황을 고려할 수 있었기 때문이었다. 따라서 본 연구에서 시도한 문항 분석에 대한 많은 후속 연구가 이루어지고 활발한 환류 과정을 통해 대학수학능력시험 물리 교과에서 이의제기가 줄어들 수 있는 계기가 되기를 바란다. ;Among science subjects, the most common ideal conditions in physical grammar are used to interpret the problem by the learners themselves through the method called Idealization, a process in which the concept of physics is formed. Accurately understanding the ideal conditions will help distinguish between empirical phenomena and ideal physical phenomena, create interest in the learners' physics curriculum and help them understand. This study presupposed that ideal conditions for idealization are all important factors, such as various cognitive abilities, exploration functions, and defined areas, rather than measuring fragmentary knowledge with the real world. However, 25 years or so have passed since the College Scholastic Ability Test (CSAT) was conducted, but there has been a lack of systematic analysis of abnormal conditions in the physics subjects of the CSAT (College Scholastic Ability Test). Therefore, this study can be thought of as one of the purposes of physical education. Based on the analysis of the questions including the ideal conditions in the physics curriculum of the College Scholastic Ability Test, the current location and educational meaning of the questions including the ideal conditions were to be revealed. The purpose of the project was to emphasize independence as a learning material for idealization and to examine the independent values of ideal conditions as an evaluation question, away from the conventional perception that the ideal condition has developed to the extent of supplementary explanation of the text. To this end, we reviewed the prior study on abnormal conditions and obtained suggestions in the areas related to the assessment that had been overlooked in the study on abnormal conditions, and in the specific study, we analyzed the questions that contained abnormal conditions in the physical subjects of the College Scholastic Ability Test conducted from 2005 to 2019 in terms of outward form, to find out the specific purpose of using abnormal conditions in the overall flow of questions and conditions. In content, questions using anomalies were classified by content analysis under the classification criteria of Park Jong-won (1998a), by '‘ignoring specific factors' and ‘ ignoring characteristics of specific elements',‘How to take extreme values of specific elements' and ‘How to exclude relatively small physical quantities' and ‘how to exclude the concept of education and justice' based on the purpose of the anomalies shown in the sentence. As a result of the analysis, the questions including the ideal conditions of the physics department of the College Scholastic Ability Test (CSAT) can be examined in various types of ideal conditions, so that the scientific proficiency such as comprehension, application, and analysis can be assessed rather than simple questions using simple examples. It is also very important in terms of inducing effective teaching-learning activities through inducement of learning motivation. Meanwhile, by looking at the most basic ideal conditions for understanding physics, there are useful conditions for reducing the resistance to approaching physics, which is a good learning material that can enhance the scientific skills of scientific thinking, problem solving, and so on by allowing learners to grasp the scientific facts that aberration implies. Therefore, based on the importance of these ideal conditions, the value of idealization is constantly rediscovered and the various learning and evaluation methods using it should be studied. As a result of the analysis of the College Scholastic Ability Test from 2005 to 2019, the questions of abnormal conditions by area were based on specific areas of epidemiology and electromagnetism. Among the questions, including the ideal conditions were those that included two areas: those that addressed the content elements of mechanics and electromagnetism together. In the analysis results by type of anomaly, the content classification shows that the proportion of ‘specific elements themselves ignored' accounted for 70.25% of the total paragraph, which is too high for other categories of classification, followed by questions that include anomalies classified as ‘how a particular element is assumed to be constant or uniform' and ‘regard the characteristics of a particular component' The ideal condition that follows the second classification criterion, the objective classification item of Idealization, is ‘contains anomaly that ignores relatively small physical quantities' in 94 paragraph ‘contains anomaly that excludes the higher conceptual elements of the curriculum' in 100 paragraphs, with no partiality in the number of questions in both categories, and anomalies that include both This is considered to be an important factor in the problem-solving process of the College Scholastic Ability Test physical subjects. There was a prior study on the analysis of questions of the College Scholastic Ability Test, which had a great influence on school education, and various preceding studies connected to the College Scholastic Ability Test were also conducted in the physics curriculum. This study sought to explore the content and purpose of idealization in the questions, including the changes in the weight of the annual, unit and type of the questions given in the recent CSAT physics curriculum, and the anomalies, in addition to the concept of idealization, which plays an important role in physical education. However, the College Scholastic Ability Test (CSAT) had raised objections to the physics department of the College Scholastic Ability Test (CSAT) for 2008 and 2015 and ended up with multiple answers. This was because the exact ideal conditions were not specified and students were able to take into account Therefore, I hope that many follow-up studies on the analysis of the questions attempted in this study will be conducted and that the vigorous reflux process will help reduce objections in the physics curriculum of the College Scholastic Ability Test.
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