Physical knowledge in children: Children's developing understanding of object motion

아동의 물리지식: 물체의 운동에 대한 아동의 이해와 발달

This study was carried out to examine the development of physical knowledge in children. Eighty children aged 3- to 11-year-old and 16 adults were participated in this study. Participants' knowledge about failing, sliding and sinking/floating objects was investigated to understand what kind of knowledge they had, whether their knowledge was organized as theory and what was the nature of the developmental change in physical knowledge. Results showed that, for falling object task children of all age had correct knowledge about object's falling phenomena. However, there were age differences in children's understanding of the cause of object's falling. As the children's age decreased, the frequency of explanation referring to the absence of supper rather than the gravity as the cause of falling phenomena increased. For the sliding object task, children of all age could predict the motion of sliding object correctly. But only a few 9- and 11-year-old children could understand the effect of object weight and relations between gravity, frictional force and their interactions. Children under age 7 showed no evidence of possessing these knowledge. For sinking or floating object task, children of all age and even adults showed difficulties in understanding the sinking or float phenomena per se. For the cause of these phenomena although a few 9- and 11-year-old children referred to buoyancy as the cause, they had no correct knowledge about the buoyancy. This was also true for the adults. As a conclusion, the results of this study suggested that, not 3, but as young as 5-year-old children's physical knowledge exited as a form of naive theory in terms of their use as a causal devise in explaining the cause of object motion. However, even the theory of 9- and 11-year-old children was lack of the abstractness and coherence, which were also important characteristics of a theory. Finally, developmental change in physical knowledge proceeded toward more frequent and consistent use of physical knowledge as causal device and more abstract and coherently organized theory.

본 연구는 아동들의 물리지식 발달을 알아보기 위해 수행되었다. 3세에서 11세 사이의 아동 80명과 성인 16명이 연구에 참여하였고 이들이 어떤 물리지식을 가지고 있는지, 이러한 물리지식이 물리이론의 형태로 체제화 되어 있는지, 어떤 발달적 변화가 일어나는지 등을 살펴보았다. 그 결과, 높은 곳에서 떨어지는 물체 과제에서는 물체의 낙하운동 자체에 대해서는 모든 연령의 아동이 정확한 지식을 가지고 있었다. 그러나 이러한 운동의 원인이 되는 힘인 중력, 관성력, 마찰력, 부력 등을 이해하고 여기에 관련된 다른 개념들을 이해하는데 있어서는 연령차가 있었다. 연령이 낮아질수록 중력보다는 지지의 유무로 낙하운동을 이해하고 물체의 무게와 공기의 저항과 같은 관련되는 다른 지식도 없는 것으로 나타났다. 경사면에서 미끄러지는 물체 과제에서는 물체의 움직임 자체는 모든 연령의 아동들이 정확하게 예측할 수 있었지만 이에 영향을 미치는 무게나 이 상황에서 작용하는 힘인 중력과 마찰력, 그리고 그들의 상호작용에 대해서는, 9세와 11세가 되어야 소수의 아동이 정확하게 이해할 수 있게 되는 것으로 나타났다. 물에 뜨거나 가라앉는 물체 과제에서는 5세 이하의 어린 아동의 경우는 상당수가 물체가 물에 뜨거나 가라앉는 현상 자체를 이해하는데 어려움이 있었다. 그 원인에 대해서도 9세와 11세 아동 중 소수가 부력이나 중력을 언급하였지만 이러한 지식도 완벽한 것은 아니었다. 그리고 부력에 관해서는 성인들조차 완벽한 지식을 가지고 있지 못한 것으로 나타났다. 이러한 결과를 종합하면 아동들은 약 5세경부터 자신의 물리지식을 물리현상의 원인을 설명하는 도구로 사용한다는 점에서 초보적인 수준의 물리이론을 가지고 있음을 알 수 있다. 그러나 응집성과 추상성 측면에서 보면 9세와 11세 아동들의 이론도 응집성이 부족하고 여전히 지각적 속성을 인과기제로 사용하는 등 추상성도 부족하였다. 마지막으로 아동들의 물리지식은 연령이 증가함에 따라 인과기제로서의 역할, 응집성, 추상성 등의 이론적 특성이 강해지는 방향으로 변화하는 뚜렷한 발달적 경향성을 보여 주었다.