DOI QR코드

DOI QR Code

Analysis of the Case of Separation of Mixtures Presented in the 2015 Revised Elementary School Science 4th Grade Authorized Textbook and Comparison of the Concept of Separation of Mixtures between Teachers and Students

2015 개정 초등학교 과학과 4학년 검정 교과서에 제시된 혼합물의 분리 사례 분석 및 교사와 학생의 혼합물 개념 비교

  • Received : 2023.12.13
  • Accepted : 2024.01.15
  • Published : 2024.01.31

Abstract

The purpose of this study was to analyze the examples presented in the "Separation of Mixtures" section of the 2015 revised science authorized textbook introduced in elementary schools in 2022 and to see how the teachers and students understand the concept. To do that, 96 keywords were extracted through three cleansing processes to separate the elements of the mixture presented in the textbook. In order to analyze the teachers' perceptions, 32 teachers at elementary schools in Gyeonggi-do received responses to a survey, and a survey of 92 fourth graders who learned the separation of the mixture with an authorized textbook in 2022 was used for the analysis. As a result, as for the solids, 54 out of 96 separations (56.3%) showed the highest ratio, and the largest number of cases were presented according to the characteristics of the development stage of students. It was followed by living things, liquids, other objects and substances, and gasses. By analyzing the mixture, the structure and the interrelationships between the 96 extracted keywords were systematized through the network analysis, and the connection between the keywords, which were a part of the mixture was analyzed. The teachers partially responded to the separation of the complex mixture presented in the textbook, but most of the students did not recognize it. Because the analysis of the teachers' and students' perceptions of the seven separate categories presented in the survey was not based on a clear conceptual perception of the separation of the mixture, but rather they tended to respond differently for each characteristic of each individual category, it was decided that it was necessary to present clearer examples of the separation of the mixture, so that the students could better understand the concept of separation of mixtures that could be somewhat abstract.

본 연구는 2022년에 4학년을 대상으로 처음 초등학교에 적용된 7종의 2015 개정 과학과 검정 교과서의 '혼합물의 분리' 단원에 제시된 혼합물의 분리 사례를 네트워크 분석기법을 활용하여 그 구조를 분석하고 상호관계를 파악하고자 하였으며, 교사와 학생의 혼합물 개념에 관한 이해를 파악하고자 하였다. 이를 위해 검정 교과서에 제시된 혼합물의 분리 사례를 3차례에 걸친 클렌징 과정을 거쳐 최종적으로 96개의 키워드를 추출하였다. 또한 교사와 학생의 개념 이해를 분석하기 위하여 경기도 소재 초등학교에 재직 중인 교사 32명의 응답을 받았으며, 2022년에 검정 교과서로 혼합물의 분리 단원을 학습한 경기도 소재 4학년 92명의 설문을 분석에 활용하였다. 그 결과 고체의 경우 전체 96개의 사례 중 54개(56.3%)로 가장 높은 비율을 보였으며, 학생들의 발달 특성에 맞게 가장 많고 다양한 사례가 제시된 것을 파악할 수 있었다. 그 다음으로 생물, 액체, 기타 물체 및 물질, 기체 순이었다. 혼합물의 사례를 분석하여 추출된 96개의 키워드에 대한 네트워크 분석을 통해 이들의 구조와 상호관계를 도식화하였고, 각 키워드가 서로 혼합물의 사례로 관련성을 갖는 연결을 분석하였다. 교사는 교과서에 제시된 복잡한 혼합물의 분리 사례를 부분적이었지만 바르게 이해한 경우가 있었으나, 학생의 경우 대부분 인지하지 못하고 있었으며, 설문으로 제시한 7개의 분리 사례에 대한 교사와 학생의 개념 이해를 분석한 결과 혼합물의 분리에 대한 명확한 개념 이해를 바탕으로 한 것이 아니라 개별 사례의 특성별로 다르게 응답하는 경향을 보였다. 따라서 다소 추상적일 수 있는 혼합물의 분리 개념을 학생이 명확하게 인식할 수 있도록 교육과정과 학습자의 특성에 맞게 보다 명확한 사례를 제시할 필요가 있다고 판단하였다.

Keywords

References

  1. 김도욱(2018). 의미네트워크를 활용한 초등학교 예비교사들의 물질 개념체계 분석. 초등과학교육, 37(1), 39-53.
  2. 김용학(2011). 사회 연결망 이론. 서울: 박영사.
  3. 김재경, 최일영, 김혜경, 김남희(2009). 사회 네트워크 분석을 이용한 충성고객과 이탈고객의 구매 특성 비교연구. 경영과학, 26(1), 183-196.
  4. 김효남, 구영옥(2000). 초등학교 2학년 학생들의 물질에 관한 이해. 초등과학교육, 19(1), 113-129.
  5. 노세훈, 최원호(2016). 중학생들의 과학 개념: 혼합물의 분리 개념을 중심으로. 교육연구논총, 37(1), 103-116.
  6. 류오현, 백성혜, 김동욱(2004). 교과서에 제시된 물질의 성질을 나타내는 기본 단위에 대한 개념과 물질변화에 대한 개념. 대한화학회지, 48(1), 53-65. https://doi.org/10.5012/JKCS.2004.48.1.053
  7. 박지애, 한수진, 노태희(2010). 물질의 입자성과 관련된 학생들의 오개념에 대한 중등 교사들의 지식과 인식. 한국과학교육학회지, 30(1), 42-53. https://doi.org/10.14697/JKASE.2010.30.1.042
  8. 윤수정(2006). 웹기반 사례중심학습환경에서 사례제시방식, 메타인지가 개념이해, 문제해결에 주는 효과. 교육방법연구, 18(2), 201-219.
  9. 이수상(2012). 네트워크 분석 방법론. 서울: 논형.
  10. 이신현, 최선영(2014). 초등학교 3학년 '혼합물의 분리' 단원에서 문제해결 과정을 강조한 수업 전략 개발 및 적용. 초등과학교육, 33(1), 105-114.
  11. 이재원, 이병진, 노태희(2018). 물질의 특성에 대한 중학생의 거시적 개념과 미시적 개념의 비교. 대한화학회지, 62(3), 243-252. https://doi.org/10.5012/JKCS.2018.62.3.243
  12. 임희준(2022). 물질의 개념과 예에 대한 초등학생들의 이해. 초등과학교육, 41(1), 150-161.
  13. 조규락(2002). 사례기반 추론을 통한 지식 공유 및 문제 해결. 교육정보방송연구, 8(4), 33-64.
  14. 조양숙, 이희순, 김도욱(1996). 초등학교에서 물질관의 오개념 교정을 위한 과학사 프로그램의 적용. 초등과학교육, 15(2), 305-314.
  15. 채희인(2017). 과학핵심역량의 재구조화에 기반한 초등과학 수업전략 개발 및 적용. 경인교육대학교 교육전문대학원 박사학위논문.
  16. 채희인, 노석구(2015). 범교과적 핵심역량과 과학핵심역량의 개념적 정의에 대한 국내외 연구 동향의 네트워크적 분석. 학습자중심교과교육연구, 15(7), 23-40.
  17. 홍미영, 전경문(2007). 제7차 과학과 교육과정에서 물질개념에 대한 고찰. 대한화학회지, 51(1), 65-72. https://doi.org/10.5012/JKCS.2007.51.1.065
  18. Adbo, K., & Taber, K. S. (2009). Learners' mental models of the particle nature of matter: A study of 16-year-old Swedish science students. International Journal of Science Education, 31(6), 757-786.
  19. FOSS. (2019). Mixtures and solutions. CA: University of California, Berkeley.
  20. Harrison, A., & Treagust, D. (2002). The particulate nature of matter: Challenges in understanding the submicroscopic world. In J. Gilbert, O. de Jong, D. F. van Driel, & J. H. van Driel (Eds.), Chemical Education: Towards Research-based Practice (pp. 189-212). Dordrecht: Kluwer.
  21. Kolodner, J. L. (1993). Case-based reasoning. San Mateo, CA: Kaufmann.
  22. Krnel, D., Watson, R., & Glazar, S. A. (2005). The development of the concept of 'matter': A cross-age study of how children describe materials. International Journal of Science Education, 27, 367-383.
  23. Liu, X., & Lesniak, K. M. (2005). Students' progression of understanding the matter concept from elementary to high school. Science Education, 89(3), 433-450.
  24. McGraw-Hill. (2012). A closer look. OH: Macmillan/McGraw-Hill.
  25. National Research Council. (2001). A framework for K-12 science education. Washington, D.C.: The National Academies Press.
  26. New York State Education Department. (2023). New York State P-12 science learning standards. Retrieved from https://www.nysed.gov/
  27. Park, H., & Leydesdorff, L. (2004). Understanding the KrKwic: A computer program for the analysis of Korea text. Journal of the Korean Data Analysis Society, 6(5), 1377-1387.
  28. Royal Society of Chemistry. (2023). Separating mixtures. Retrieved from https://edu.rsc.org/primary-science/separating-mixtures-thats- chemistry/1803.article
  29. Schank, R. C. (1999). Dynamic memory revisited. Cambridge: Cambridge University Press.
  30. Smith, C., Carey, S., & Wiser, M. (1985). On differentiation: A case of the development of the concept of size, weight, and density. Cognition, 21, 177-237.
  31. Smith, C., Maclin, D., Grosslight, L., & Davis, H. (1997). Teaching for understanding: A study of students' preinstruction theories of matter and a comparison of the effectiveness of two approaches to teaching about matter and Density. Cognition and Instruction, 15(3), 317-393.
  32. Stavy, R. (1991). Children's ideas about matter. School Science and Mathematics, 91(6), 240-244.