Influence of Cognitive Conflict Strategy Through Swing Experience on the Students' Conception of Force on a Simple Pendulum

그네타기 체험을 통한 인지갈등 전략이 학생들의 단진자에 작용하는 힘 개념에 미치는 영향

  • Published : 2005.09.30

Abstract

This study examined 8th-graders' conceptions of force on a simple pendulum and investigated cognitive conflict and conceptual change through kinesthetic experience in swing. Participants of this study were guided to anticipate the direction of total force acting on a pendulum at three critical positions and observed it through swing experience. Having completed this, students read an article explaining the results they observed. Most of them considered gravity, tension, and motion-force to be the real forces acting on a pendulum in pre-test. Though they were interested in the activity and conceded their expectations to be different from observed results, the degrees of their cognitive conflict were not significantly high. In summation, 'interest' was the highest and 'anxiety' was the lowest. Most of the students memorized the direction of forces on a swing, but few could explain the reason behind the occurrence in an immediate post-test and delayed post-test.

이 연구에서는 진자에 대한 중학생들의 개념을 조사하고 그네를 타는 근운동 체험으로 불일치 자료를 제시하고 인지갈등 정도 및 개념변화를 살펴보았다. 다수의 학생들은 단진자에 작용하는 합력에 대해 진자 운동의 양 끝 주변에서는 운동궤도를 따라 표현하며 중심 부근에서는 힘이 없다고 하였다. 그 이유를 설명할 때 많이 고려하는 힘의 종류는 중력,운동방향으로의 힘, 그리고 장력이었다. 모든 학생들이 관찰 결과가 자신들의 예상과 다르다는 것을 인정하고 활동을 매우 즐거워하였지만 인지갈등 정도는 그다지 높지 않았다. 인지갈등 요소별로 보면 '흥미'가 가장 높았으며, '불안'이 현저하게 낮았다. 직후 사후 검사와 지연 사후 검사에서 대부분의 학생들이 관찰했던 합력의 방향은 잘 기억하게 되었으나 그 이유를 잘 이해하고 옳게 진술한 학생은 소수였다.

Keywords

References

  1. 권재술, 이경호, 김연수 (2003). 인지갈등과 개념변 화의 필요조건과 충분조건. 한국과학교육학회지, 23(5), 574-591
  2. 김범기, 권재술 (1995). 과학개념과 인지적 갈등 유 형이 학생들의 개념 변화에 미치는 영향. 한국과학교육학회지, 15(4). 472-485
  3. 김연수 (2002). 인지갈등의 불안 유형과 귀인의 동 기심리학적 요인에 따른 학생의 물리개념 변화 특성. 한국교원대학교 박사학위논문
  4. 김영민, 정성오 (2003), 단진자 운동에 대한 오개념 분석. 제 43차 한국과학교육학회 동계학술대회
  5. 김익균 (1991). 대립개념의 증거적 비판논의와 반성 적 사고를 통한 대학생의 힘과 가속도 개념변화. 서울대학교 박사학위논문
  6. 김지나, 이경호, 권재술 (2000). 갈등상황 제시 유형에 따른 학생들의 물리 개념 변화 유형. 새물리, 40(2), 84-93
  7. 방성식 (1987). 힘과 운동에 대한 중학생들의 개념 조사, 서울대학교 석사학위논문
  8. 박종원, 박문주 (1997). 힘과 운동과의 관계에서 인 지적 갈등을 일으키기 위한 시범에 대한 학생의 반응분석. 한국과학교육학회지, 17(2), 149-162
  9. 서상오, 진순희, 정성안, 권재술 (2002). 전기회로 학습에서 초등학생의 토론과 체험을 통한 인지갈등. 한국과학교육학회지, 22(4), 862-871
  10. 이경호, 권재술 (1999). 관성개념에 대하여 자기의 생각과 불일치하는 상황의 유형에 따른 학생의 반응. 한국과학교육학회지, 19(4), 516-527
  11. 이영직, 권재술 (1993). 오개념의 견고성 지수. 한국과학교육학회지, 13(3), 310-316
  12. 이채은, 이경호, 김지나, 권재술 (2001). 인지갈등 상황 제시유형에 따른 고등학생들의 역학 개념 변화. 한국과학교육학회지, 21(4), 697-709
  13. Chinn. C. A., & Brewer, W. F. (1998). An Empirical Test of a taxonomy of responses to anomalous data in science. Journal of Research in Science Teaching, 35(6), 623-654 https://doi.org/10.1002/(SICI)1098-2736(199808)35:6<623::AID-TEA3>3.0.CO;2-O
  14. Clement, J (1982). Students' preconceptions in introductory mechanics. American Journal of Physics, 50(1), 66-71 https://doi.org/10.1119/1.12989
  15. Dreyfus, A., Jungwirth, E., & Eliovitch, R. (1990). Applying the 'cognitive conflict' strategy for conceptual change-some implications, difficulties, and problems. Science Education, 74(5), 555-569 https://doi.org/10.1002/sce.3730740506
  16. Driver, R., Asoko, H., Leach, J., Mortimer, E., & Scott, P. (1994). Construction scientific knowledge in the classroom. Educational Researcher, 23(7), 5-12
  17. Druyan, S. (1997). Effect of the kinesthetic conflict on promoting scientific reasoning. Journal of Research in Science Teaching, 34(10), 1083-1099 https://doi.org/10.1002/(SICI)1098-2736(199712)34:10<1083::AID-TEA7>3.0.CO;2-N
  18. Gunstone, R. F. & Watts, M. (1985). Force and motion. In R. Driver, E. Guesne, & A. Tiberghien (Eds.), Children's ideas in science (pp. 85-104). Miton Keynes, England: Open University Press
  19. Hashweh, M. Z. (1986). Toward an explanation of conceptual change. European Journal of Science Education, 8(3), 229-249 https://doi.org/10.1080/0140528860080301
  20. Hynd, C. R., McWhorter, J. Y., Phares, V. L. & Suttles, C. W. (1994). The role of instructional variables in conceptual change in high school physics topics. Journal of Research in Science Teaching, 31(9), 933-946 https://doi.org/10.1002/tea.3660310908
  21. Lee, G. H., Kwon, J. S., Park, S. S., Kim, J. W., Kwon, H. G., & Park, H. K. (1999, March). The development of an instrument for the measuring of students' cognitive conflict levels. Paper presented at the annual meeting of the National Association for Research in Science Teaching, Boston, MA
  22. Lee, G., Kwon J., Park, S. S., Kim, J. W., Kwon, H. G., & Park, H. K. (2003). Development of an instrument for measuring cognitive conflict in secondary-level science classes. Journal of Research in Science Teaching, 40, 585-603 https://doi.org/10.1002/tea.10099
  23. Niaz, M. (1995). Cognitive conflict as a teaching strategy in solving chemistry problem: A dialectic constructivist perceptive. Journal of Research in Science Teaching, 32, 959-970 https://doi.org/10.1002/tea.3660320907
  24. Pfunt, H. & Duit, R.(1988). Bibliography students' alternative framework and science education (2nd Ed.). Kiel, Germany: IPN at the University of Kiel
  25. Unterman, N. A.(2001). Amusement park physics, A teacher's guide (2nd Ed.). Portland, Me, U. S. A: J. Weston Walch, Publisher
  26. Viennot, L.(1979). Spontaneous reasoning in elementary dynamics. European Journal of Science Education, 1(2), 205-221 https://doi.org/10.1080/0140528790010209