Analysis of Secondary School Science Teacher's Concept on Atmospheric Pressure

This study was focused on whether secondary science teachers have consistent, integrative scheme on the definition of atmospheric pressure and phenomena caused by air pressure. We had made questionnaire and let 94 science teachers answer. We sorted the responses according to their major, school and compared them with the description in textbooks. The result can be summarized into three findings. First of all, teachers whose major is chemistry have strong tendency to understand that atmospheric pressure is caused by molecular motion though it, in textbooks, is defined as the pressure by weight of air mass. The half of respondents believed that decreasing of atmospheric pressure in high altitude is due to molecular motions, while most textbook says decrease in the weight of air mass. Secondly, many science textbooks show that air mass expands, rises, becomes less dense and the pressure of atmosphere becomes low when it receives heat. So, most of respondents explained low pressure is formed by lower density. Thirdly, they answered that they just teach the phenomena of air pressure by using the textbooks which mainly deal with the present state rather than a principle. In conclusion, the science textbooks should present the exact description and consolidated structures of those concepts to prevent students from having misconceptions on air pressure. In addition, training program for science teachers would be necessary to reconsider and explore the natural phenomena in various viewpoints.

중등학교 과학 교사들의 대기압에 관련된 개념 분석

이 연구에서는 대기압의 정의와 기압에 관련된 현상들에 대한 원리를 묻는 설문지를 개발하여 H대학교 석사 과정에 있는 94명의 과학 교사들에게 투입하여 일관되고 통합된 설명 체계를 갖고 있는 지를 알아보았다. 전공별로 구분하여 응답률을 비교하고 중등학교 과학 교과서, 대학 교재의 서술 방식과 교과들의 응답을 비교하였다. 연구 결과 첫째, 교과서와 대학 교재의 공기의 무게에 의한 압력이란 대기압의 정의에도 불구하고 화학 전공의 중학교 교사 지구과학 전공의 고등학교 교사는 중력과 분자 운동에 의한 압력으로, 화학 전공의 고등학교 교사는 기체의 분자 운동에 의한 압력이란 응답률이 상대적으로 높았다. 또한 고도에 따른 대기압의 변화를 공기 기둥의 무게로 설명하는 대부분의 교재에도 불구하고 이러한 응답을 한 교사는 절반에 불과하였다. 둘째, 대다수의 중등 교과서에서 저기압의 형성에 대해 대기압의 정의인 공기의 무게 개념을 적용하지 않고 가열되면 팽창하고 상승하여 밀도가 작아져 형성된다는 정확하지 않은 서술을 하고 있으며 대부분의 교사들도 밀도 개념으로 저기압의 형성을 설명하였다. 셋째, 교사들이 기압과 관련된 현상들을 교육과정에 의한 학생들의 선개념을 고려하여, 원리보다 현상만을 제시한 교과서의 서술 방식대로 응답하였다. 이러한 결과로부터, 대기압의 올바른 개념 형성을 위해서는 교과서의 내용 전개가 분자 운동, 중력, 힘의 평형, 대기압의 연계되어 구성되어야 할 것이며, 설명 체계 또한 명확하여야 할 것이다. 교사들의 기압에 관련된 개념들이 통합적으로 구성되어 있지 않은 것은 교과서나 교재의 영향이 크며 점진적이고 체계적인 개념 구조를 가지고 자연 현상을 통합적인 사고 과정으로 탐구하는 태도를 가질 수 있는 교사 교육이 필요함을 보여준다.