Journal of The Korean Association For Science Education (한국과학교육학회지)

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An Analysis of Students' Conceptions on Blood Circulation as Components: A Cross-sectional Study

혈액 순환 요소별 학생들의 개념 분석 : 횡단적 연구

  • Published : 2006.12.30
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Abstract

The concept of blood circulation is so complex, dynamic and abstract that students have difficulty in understanding it and students' preconceptions hardly change into scientific concepts even after the lessons. The purpose of this study is to examine middle school, high school, and undergraduate students' understanding of blood circulation and to find the reason why the lack of deep understanding is displayed in students' explanations for the blood circulation. The study consists of three parts. First, the test was designed to investigate students' ideas for blood circulation as components of the structure, the function, the behavior and the mechanism. Second, the test was applied to 7th, 10th and 13th graders to investigate the students' understanding of blood circulation and categorize the types of students' blood circulation model according to their academic level. Finally, the concepts the students had little understanding of were analyzed to decide which ontological category they fell into and further to inquire the characteristics of each concept. The results showed that many students comprehend the structure and the function of blood circulation components well, and there was no significant difference in students' understanding according to the academic level. In contrast, understanding the behavior and the mechanism of circulatory components has remarkably improved in high school students and undergraduates majoring in science and engineering. Also, students' blood circulation models were classified into seven different types. High school students and undergraduates majoring in science and engineering demonstrated a significantly higher percentage on the type of double-loop-branch compared to other academic levels. In addition, it was found that the lack of deep understanding was caused by students' misconceiving the 'equilibrium' category as 'event' category.

생물학 영역에서 혈액 순환은 복잡하고 추상적인 개념으로 학생들이 이해하기 어렵고, 오개념이 많아 수업 후에도 쉽게 변화하지 않는 것으로 알려져 있다. 본 연구는 혈액 순환 개념의 존재론적 속성에 따른 학생들의 개념 이해도를 학교 급별로 조사 분석하고, 혈액 순환에 대한 학생들의 이해 향상을 위한 기초자료를 제공하는데 그 목적이 있다. 이 연구는 세 부분으로 나누어 진행하였다. 첫째로, 순환 개념을 심장, 혈관, 혈액 순환으로 구분하여, 각 개념의 구조, 기능, 행동, 기작 요소별로 학생들의 이해를 알아보기 위한 개념 검사지를 개발하였다. 두 번째로 개념 검사지를 중학교, 고등학교, 대학교 학생들에게 적용하여 순환 개념의 요소별로 학교 급에 따라 개념 이해 수준이 어떻게 다른지를 비교하고, 학생들의 순환 경로의 유형을 구분하였다. 마지막으로 개념이해가 낮은 요소에 대한 개념의 존재론적 범주를 분석하여 그 특성을 파악함으로써, 개념의 범주 간 이동을 촉진시키는 수업 전략을 구성하는데 도움을 주고자 하였다. 본 연구 결과, 혈액순환 개념 중 구조나 기능 요소는 중학생, 고등학생, 대학생이 모두 높은 이해 수준을 보였고 학교 급별로 큰 차이가 없었으나, 행동이나 기작 요소에 대한 이해는 자연계열 고등학생과 대학생들에서 뚜렷하게 높아졌다. 학생들의 혈액 순환 모형은 7가지 유형으로 구분할 수 있었으며, 자연계열 고등학생들과 대학생들은 이중 분지형의 비율이 다른 학교 급에 비해 상대적으로 높았다. 또한 학생들의 순환 기작에 대한 존재론적 범주를 분석한 결과, 평형-독립적 범주의 개념을 사건-목적 범주로 인식하는 경우가 많아, 개념에 대한 잘못된 존재론적 범주의 인식이 개념 이해를 어렵게 한 원인으로 여겨진다.

Keywords

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