• 대한화학회지
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• 제52권5호
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• pp.550-560
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• 2008

• 대한화학회지
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• 제53권2호
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• pp.175-188
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• 2009

본 연구에서는 학교 현장에 적용 가능한 ‘샤를의 법칙’ 실험방법을 개발하였다. 교과서 및 문헌 분석을 통하여 실험 장치 및 방법을 구성하는데 필요한 요소를 분석하였다. 전체 부피를 결정하는 부분 으로 단순 구조인 주사기를 사용할 때 보다 바이알과 부피 변화를 관찰하는 부분으로 유리관을 연결한 구조를 사용하였을 때 온도 변화에 따른 기체의 부피 변화를 쉽게 측정할 수 있었고, 비커 같은 큰 부피 의 물중탕 기구 보다 눈금실린더를 이용한 물중탕 방법이 냉각 시간에 있어서 이점을 보여주었다. 부피 변화 부분에서 저항이 최소화된 형태로 액체 마개 형태가 이용되었다. 액체 마개로 물방울을 사용할 경 우 측정 초반에 증발에 의해 기체 부피변화에 큰 영향을 주는데, 글리세롤을 사용할 경우 이 같은 영향 은 거의 없었다. 제안된 실험방법으로 대략 1 시간 이내의 실험 시간을 소요하여 높은 선형 상관계수($R^2$ = 0.999)를 갖는 결과를 얻을 수 있었고, 부피가 0이 되는 온도가 $-216.7\;{^{\circ}C}$로 예측되는 정도로 매우 정확 한 결과를 보여주었다. 본 연구를 통해 개발된 샤를의 법칙 실험은 학교 급별 교육과정에 따라 수준을 조절하여 실시할 수 있을 것으로 예상한다.

• 대한화학회지
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• 제55권6호
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• pp.1042-1055
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• 2011

이 연구는 보일의 법칙과 샤를의 법칙에 대한 중학교 1학년 학생들의 인지수준과 배경 요인에 따른 개념 문제 해결력과 수리 문제 해결력을 비교한 것이다. 연구를 위해 개념과 수리 문제 해결력 검사지를 개발하여, 중학생들의 인지수준과 배경 요인에 따른 개념 문제 해결력과 수리 문제 해결력을 비교하고, 기억 보유 효과를 알아보았으며, 어떠한 개념을 가지고 문제를 해결하였는지 분석하였다. 연구 결과, 모든 인지수준에서 개념 문제 해결력이 수리 문제 해결력보다 높았으며, 구체적 조작기와 과도기의 중학생들의 경우 그 차이가 통계적으로 유의미하였다. 개념 문제 해결력과 수리 문제 해결력에 대한 기억 보유 효과 비교에서 형식적 조작기 중학생들은 기억 보유 효과가 있었다. 중학생들의 배경 요인에 따른 개념 문제 해결력과 수리 문제 해결력 비교에서 사교육을 받은 중학생들과 받지 않은 중학생들 사이의 개념 문제 해결력과 수리 문제 해결력에 통계적으로 유의미한 차이는 없었다. 그러나 과학 활동 경험과 과학 관련 진로 희망 여부에서는 과학 활동 경험이 있고 과학 관련 진로를 희망하는 중학생들이 그렇지 않은 중학생들보다 개념 문제 해결력과 수리 문제 해결력이 모두 통계적으로 유의미하게 높았다. 중학생들의 문제 해결 과정을 분석해 본 결과, 거시적인 현상을 단순히 기억하여 과학적 개념에 대한 올바른 이해 없이 문제를 해결하려는 경향이 있었다. 그러므로 중학생들의 비과학적인 개념을 사전에 파악하여 이를 과학적인 개념으로 바꿀 수 있는 교수-학습 전략이 필요하다.

• 한국과학교육학회지
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• 제34권2호
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• pp.79-92
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• 2014

본 연구의 목적은 과학교사의 논변 수업 전문성 증진을 위해 실질적인 논변활동의 경험을 제공할 수 있는 탐구기반 논변과제를 개발하는데 있다. 이를 위해 샤를의 법칙과 관련된 탐구 실험을 활용하여 논변과제를 개발하였고, 3차에 걸쳐 총 8명의 참여자들을 대상으로 논변활동을 적용하였다. 적용과정에서 드러난 쟁점들을 분석하여 논변활동이 촉진될 수 있는 방향으로 문항을 수정하였고, 이러한 수정의 효과는 참여자 논변 양상의 변화를 통해 확인하였다. 본 연구의 교사 전문성 신장을 위한 논변 과제 개발에서 나타난 세 가지 쟁점은 논변 주제의 구조화, 인지 갈등 유발과 의견 수렴의 연계, 다양한 증거의 활용과 활용 방법 결정이다. 논변 주제를 과학적인 접근을 할 수 있는 형태의 문항으로 구성하고, 의견 수렴을 위한 전략을 사용한 결과 논변 구조가 질적, 양적으로 발전했으며, 논변 양상도 복잡하게 나타났다. 실험 활동의 사용 여부는 논변 양상에는 큰 영향이 없었으나, 문항의 특성에 따라 실험 결과의 관찰이 논의의 가장 핵심적 근거로 사용됨을 확인하였다. 앞으로 과학교사에게 논변 활동의 경험을 갖게 하는 보다 다양한 프로그램이 개발될 필요가 있으며, 본 연구의 결과는 이러한 프로그램 개발에 실질적인 시사점을 줄 수 있다.

• 조명전기설비학회논문지
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• 제22권4호
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• pp.107-113
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• 2008

본 실험은 구동 온도와 방전관의 길이에 따라 변화하는 ICP 광원의 전기 광학적 특성에 대해서 알아보았다. 광원의 전기 광학적 특성이 정상상태에 놓이는 구동 조건을 확인하기 위하여 시간에 따른 전력 소모와 광속의 변화를 측정하였다. 전력소모와 광속의 시간에 따른 변화를 측정한 결과를 통해서 볼 때 최초구동에서 70분이 경과한 이후부터 전력소모는 초기값에 대해 1.45[%], 광속은 0.36[%]의 안정성을 나타냈다. 항온챔버 내에서 온도를 5구간으로 나뉘어 변화하면서 구동 온도에 따른 ICP 광원의 광학적 특성을 알아보았다. 휘도는 온도의 상승과 비례적으로 증가하였으나 $46.7[^{\circ}C]$ 이상에서는 오히려 감소하는 결과를 얻을 수 있었다. 파센법칙과 함께 보일-샤를의 법칙을 통해 0.02[Torr]의 압력이 변화함에 따라 더 높은 방전전압이 요구되지만 충분한 전압이 안정기에서 공급되지 못하기 때문이라 판단된다. 이와 더불어 방전관 길이에 따라 광원에 인가되는 전력과 전류을 측정하였다.

• 대한화학회지
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• 제54권5호
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• pp.611-620
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• 2010

본 연구는 교사의 설명이 학생들로 하여금 과학 내용을 이해하도록 설득한다는 관점에서, 화학 교사 설명의 구조와 내용을 분석하는 것이다. 구체적으로, 화학 수업에서 교사 설명의 논증구조와 개념생태 구성요소는 어떻게 배치되고 상호 연관되는지 탐색하였다. 자료 수집은 고등학교 화학I의 공기 단원인 확산, 보일의 법칙, 샤를의 법칙, 기체분자운동론을 다룬 수업의 촬영과 전사로 이루어졌다. 전사된 수업 전사물은 Toulmin의 논증구조와 개념변화모형의 구인(개념의 지위, 개념생태)을 사용하여 분석되었으며, 교사 설명의 설득적 '구조'와 '내용'에 관해 종합적으로 해석되었다. 연구 결과로 네 가지 설명 담화를 제시하고, 각 설명 담화에 대해 논증구조와 개념변화모형의 구인이 어떻게 배치되고 상호작용하는지 조명하였다. 연구 결과를 토대로 화학 수업에서 교사 설명에 대한 교육적 논의와 시사점이 탐색되었다.

• 한국과학교육학회지
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• 제26권4호
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• pp.510-517
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• 2006

이 연구에서는 화학 개념 학습에서 학생들에게 제공되는 다양한 외적 표상들 간의 연계와 통합을 촉진하는 방안으로서의 그리기에 미치는 상황 흥미, 주의 집중, 인지적 노력의 영향을 조사하였다. 2개 남녀공학 중학교 1학년 178명을 대상으로 '보일의 법칙'과 '샤를의 법칙'에 대해 2차시 동안 그리기를 활용한 수업을 실시하였다. 학생들은 거시적인 현상을 시범 실험을 통해 관찰한 후, 제공된 언어적 정보에 대한 자신의 정신 모형을 그림으로 그리고 이를 시각적 정보와 비교하였다. 사후 검사로 상황 흥미, 주의집중, 인지적 노력, 개념 이해도 검사를 실시하였다. 연구 결과, 상황 흥미는 주의집중에 직접적인 영향을 주고, 주의집중은 직접적으로 또는 인지적 노력을 경유하여 개념 이해도에 긍정적인 영향을 주는 것으로 나타났다. 이런 결과는 그리기에서 처음으로 유발되는 것은 상황 흥미이며, 주의집중과 인지적 노력이 그리기를 통한 개념 이해에 직접적인 영향을 주는 요인일 수 있음을 시사한다. 이에 대한 교육적 함의를 논의하였다.

• 한국과학교육학회지
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• 제28권6호
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• pp.675-684
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• 2008

이 연구에서는 다중 표상을 활용한 화학 개념 학습에서 연계 오류 감소를 위한 처방적인 교수 전략의 효과를 학생들의 장독립성-장의존성에 따라 조사했다. 남녀공학 중학교 1학년 126명을 통제 집단과 처치 집단으로 배치한 후, '보일의 법칙'과 '샤를의 법칙'에 대해 2차시 동안 수업을 진행했다. 연구 결과, 개념 이해도 검사에서 처치 집단의 점수가 통제 집단의 점수보다 통계적으로 유의미한 차이로 높았다. 학습 동기 검사에서는 학습 동기 전체와 하위 영역 중 '주의집중' 영역에서, 처치 집단 학생들의 점수가 통제 집단 학생들의 점수보다 통계적으로 유의미한 차이로 높았다. 그러나 두 검사에서 모두 수업 처치와 장독립성-장의존성 사이의 상호작용 효과는 없었다. 처치 집단 학생들의 대부분이 새로운 교수 전략에 대해 인지적, 동기적 측면에서 긍정적으로 인식하는 것으로 나타났다.

• 한국과학교육학회지
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• 제28권5호
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• pp.471-481
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• 2008

이 연구에서는 학생들이 현재의 과학 교과서에서 화학 개념 학습을 위해 제시된 외적 표상들을 연계하는 과정에서 범하는 오류 유형을 학생들의 장독립성-장의존성에 따라 조사했다. 1개 중학교 1학년 학생 196명을 '보일의 법칙'을 학습하는 BL 집단과 '샤를의 법칙'을 학습하는 CL 집단으로 배치한 후, 장독립성-장의존성 검사를 실시했다. 각 집단 학생들에게 물질의 입자성이 강조된 글과 그림으로 해당 개념을 학습하게 한 후, 연계 과정 검사를 실시했다. 연구 결과, '불충한 연결', '부적절한 연결', '무분별한 연결', '불가능한 연결', '연결 불이행'의 5가지 연계 오류 유형이 나타났다. 이 중에서도 목표 개념과 관계없이 '연결 불이행', '부적절한 연결', '무분별한 연결'이 많이 나타났다. 장독립적 학생들과 장의존적 학생들이 범한 연계 오류의 빈도 사이에는 통계적으로 유의미한 차이가 없었다. 이에 대한 교육적 함의를 논의했다.

• 대한화학회지
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• 제50권6호
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• pp.477-485
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• 2006

연구에서는 언어적 정보의 형태가 화학 개념 학습에서 제공되는 외적 표상들 간의 연계와 통합을 촉진하는 방안으로 도입된 그리기에 미치는 영향을 학생들의 언어적 학습 양식에 따라 조사하였다. 남녀공학 중학교 1학년 133명을 선정하여 그리기에서 언어적 정보를 형식적인 형태로 제공하는 FD(formal drawing) 집단과 개인화된 형태로 제공하는 PD(personalized drawing) 집단으로 배치한 후, ‘보일의 법칙'과 ‘샤를의 법칙'에 대하여 2차시 동안 수업을 실시하였다. 연구 결과, 개념 이해도 검사에서 PD 집단의 점수가 FD 집단의 점수보다 통계적으로 유의미한 차이로 높았다. 상황 흥미 검사에서는 두 집단에서 모두 언어적 학습 선호 학생들의 점수가 비선호 학생들의 점수보다 통계적으로 유의미한 차이로 높았다. 수업에 대한 인식 검사 결과에서는 많은 학생들이 그리기에서 언어적 정보를 형식적인 형태보다 개인화된 형태로 제공하는 것을 선호하였으며, 이에 대해 인지적, 정의적, 동기적 측면에서 긍정적으로 인식하는 것으로 나타났다. 특히, 언어적 학습 선호 학생들이 비선호 학생들보다 정의적, 동기적 측면에서 좀 더 긍정적으로 인식하는 경향이 있었다.