The Patterns of Students' Conceptual Changes on Force by Age

나이에 따른 학생들의 힘에 관한 개념 변화 특성

Many investigators have reported difficulties in changing the high school students' misconceptions on mechanics. By one possible solution to this problem, some researchers suggested that the students should be taught mechanics at a younger age to make conceptual changes possible. because as they get older they become less willing to change their ideas. The purpose of this study was to compare the patterns of students' conceptual changes on force by age, to find out whether older students were less ready to change their conceptions than younger students. Individual interviews were carried out with 35 students (average ages 13) in middle school class and 50 students (average ages 17) in high school class near by the middle school. Those students who held the misconcetpion that "motion-implies-force (Impetus conception)" were asked to read a student-centered refutational text (anomalous data). In the immediate and delayed posttest, the types of responses of the students were analyzed to find out the patterns of student's conceptual changes on force by age. In result, first, most of students had impetus conception. Some of the students aged 13 understood the force as terminologies related with everyday experiences, while the students aged 17 understood the force as scientific terminologies. Second, there was no evidence to suggest that conceptual change is more difficult for the students aged 17 than aged 13. Third, the students aged 13 showed diverse responses (plain acceptance, critical acceptance, plain rejection, critical rejection) to the refutational text, while the students aged 17 showed restricted responses (critical acceptance, critical rejection). A month later those students who showed the plain acceptance retrogressed unscientific conceptions, while those students who showed critical acceptance maintained scientific conceptions. We did not find out any evidence to suggest that conceptual change is more difficult for older students. These results need deeper investigation on the nature of the loss of plasticity in comparison with other important variables.

여러 연구를 통해서 고등학생들이 역학분야에서 갖고 있는 비과학적 개념을 과학적 개념으로 변화시키는데 어려움이 있다는 것이 밝혀졌다. 어떤 연구자들은 이러한 개념변화의 어려움을 해결하기 위해 좀 더 어린 나이에 역학을 배워야 한다고 제안하였다. 이들은 학생들이 나이가 더 들수록 자신의 개념을 잘 변화시키지 않는다고 주장하였다. 이 연구에서는 학생의 나이에 따라서 역학단원의 힘 개념이 변화하는데 어떠한 차이점이 있는가를 분석하여 나이에 따른 개념 변화의 차이점과 그 특징을 알아보았다. 서울 지역의 중학교 1학년 한 학급 35명을 13세 집단으로 하고, 이 중학교에 인접한 일반계 고등학교 2학년 한 학급 50명을 17세 집단으로 하여 개인 면담을 4단계로 나누어 실시하였다. 사전개념 검사 단계에서 학생의 힘에 관한 개념을 조사하고 물체가 운동하는 방향으로 힘이 작용한다는 "기동력(Impetus )" 개념을 가지고 있는 학생을 선발하였다. 바로 이어진 처치단계에서는 이 학생들에게 자신의 생각과 불일치 하는 학생 중심의 논박자료를 읽게 하였다. 논박자료에 대한 학생의 반응 특성과 즉시 사후검사, 시간지연 사후검사를 통해서 나이가 다른 두 집단간의 개념 변화 특성을 분석하였다. 분석 결과 첫째, 나이와 상관없이 대부분의 학생들은 기동력 개념을 갖고 있었다. 특히 13세 학생들 중에는 과학적 의미의 힘 개념을 일상생활의 경험과 관련된 비과학적 용어로 이해하고 있는 학생들이 있었고, 17세 학생은 과학적인 용어로 이해하고 있었다. 둘째, 나이가 더 많은 학생이 개념 변화가 더 어렵다는 "유연성 상실"이란 개념을 지지할 수 있는 결과를 확인할 수 없었다. 셋째, 논박자료에 대해서 13세 학생은 무조건 수용, 무조건 거부, 비판적 수용, 비판적 거부 등 네 가지 반응 분포를 고르게 나타내었지만, 17세 학생은 비판적 거부와 비판적 수용 반응이 지배적이었다. 특히 논박자료에 대해 비판적 수용 반응을 보인 학생은 시간이 지난 후에도 과학적 개념을 유지하는 비율이 높았지만, 무조건 수용 반응을 보인 학생은 모두 비과학적인 개념으로 다시 돌아갔다. 이 연구결과는 나이가 더 많은 학생에게서 유연성 상실이 일어난다는 가설을 지지하지 않는다. 따라서 나이와 유연성 상실과의 관계는, 나이에 따라 변하는 다른 변인들을 고려한 보다 심층적인 연구가 필요하다.