• 한국과학교육학회지
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• 제24권3호
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• pp.583-595
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• 2004

본 연구의 목적은 초등학생들의 힘에 대한 개념이 연모 실험을 설계하는 과정에 영향을 끼치고 있는 가를 탐색적으로 분석하는 것이다. 초등학교 6학년 학생 40명을 대상으로 힘에 대한 개념을 4개의 선다형 문항을 실시하여 응답 유형을 구분하였다. 힘 개념을 조사하는 문항과 짝을 이루도록 개발된 연모 실험의 4가지 과제를 동일한 학생들에게 해결하도록 하여 실험 설계 능력 중 가설 설정, 변인 통제 및 실험 방법의 요인으로 구분하여 조사하였다. 연구의 분석 결과 초등학생들을 힘에 대한 개념을 과학적 개념과 대안적 개념 집단으로 구별될 수 있었으며, 그 개념에 따라서 실험 설계 능력 중 가설 설정과 변인 통제 및 실험 방법에서 어떤 유형으로 구별되는 가를 분석하였는데, 과학적인 힘 개념을 가진 학생들이 연모 실험의 가설 설정과 변인 통제 및 실험 방법에서 차이를 보이지 못하였다. 이런 결과는 초등학생들의 힘 개념이 연모 실험을 설계하는데 아무런 영향을 주지 못하며, 결국 과학 개념이 실험을 설계하는데 긍정적인 역할을 하도록 한다는 가정이 유지되기 어렵다는 점을 시사받을 수 있었다.

• 한국과학교육학회지
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• 제29권8호
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• pp.910-922
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• 2009

본 연구에서는 물리를 전공하지 않은 중학교 과학 교사들의 '힘과 운동' 영역의 교과내용지식에 대한 전문성의 정도를 서술형 응답 분석 및 심층 면담의 방법을 통해서 조사하였다. 조사 대상으로는 화학, 생물, 지구과학을 전공한 중학교 과학 교사 9명을 선정하였으며, 이들을 대상으로 물리 개념 조사 도구를 투입하여 이들의 서술형 응답 내용의 분석 및 심층 면담 내용의 분석 결과로부터 이들의 '힘과 운동' 내용 지식 영역에서의 전문성을 분석하여 물리를 전공하지 않은 중학교 과학 교사들의 전문성을 유추해 보았다. 연구의 결과, 연구 대상 교사들의 '힘과 운동' 영역개념에 대한 정답률이 높지 않고 일부 교사는 오개념을 가지고 있음을 볼 때, 중학교 수준의 물리 내용 지식, 적어도 힘과 운동 영역의 물리 영역의 전문성이 높다고 보기 어렵고, 따라서 물리 개념을 정확히 설명하는 데 어려움을 겪을 수 있다고 생각되며, 상황이 달라졌을 때 물리 개념을 일관성 있게 적용하지 못한 다든지, 공식을 단순히 적용하여 해결함으로써 문제해결에 대한 정성적인 이해가 부족함을 보임을 볼 때, 학생들에게 물리 개념의 적용 및 심화 적용 능력을 지도하는 데 어려움이 있음을 유추할 수 있다.

• 한국과학교육학회지
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• 제27권7호
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• pp.592-608
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• 2007

이 연구에서는 힘 개념에 대한 중학생의 개념생태 요소를 탐색하고 개념변화의 사례를 살펴보는 데 그 목적이 있었다. 연구는 질적 방법을 사용하였으며, 수업관찰과 면담으로 수행되었다. 연구 참여자는 중학생 11명으로 여학생 7명과 남학생 4명이었다. 면담은 힘단원의 수업 시작 전 사전 검사와 2차레 개별 심층 면담으로 이루어졌다. 수집된 자료는 모두 전사되고 해석적으로 분석되었다. 연구 결과는 두 부분으로 기술되었다. 첫째, 연구 참여 학생들의 힘 개념을 구성하는 개념생태는 크게 인식론적 확신근거(일방향 및 상호작용적 설명 일관성), 비유(속성, 작용), 형이상학적 신념(인간중심의 존재론, 물활론, 인과적 추론, 혼합형), 과거 경험의 네 범주로 분류할 수 있었다. 둘째, 학생들의 개념변화의 대표적인 유형으로, 개념의 안정 상태와 개념변화로의 과도기 상태를 보여주는 사례를 제시하였고, 개념생태의 특정을 살펴보았다. 이 연구의 결과는 중학생의 힘 개념의 위치와 변화 가능성에 대하여 개념생태를 통하여 구조적이고 상호 연관적 이해를 추구한다는 점에서 기존 연구 결과를 통합적 관점에서 볼 수 있도록 해 준다. 뿐만 아니라 개념생태의 진화적 관점으로 개념 변화를 추구해야 할 것으로 시사한다.

• 한국과학교육학회지
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• 제19권1호
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• pp.8-18
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• 1999

물리 개념에 대한 학생들의 오개념은 과학자적 개념으로 변화시키는 것이 매우 어려운 것으로 보고되어 왔다. 이 논문의 목적은 물리 개념 중에서 힘과 운동에 관한 내용을 구성주의에 따른 코스웨어로 개발하여 중학생들에게 적용했을 때 학생들의 개념 변화를 조사하기 위한 것이었다. 먼저 학생들의 사전 개념을 조사하여 그것을 바탕으로 내용의 순서와 처치방략을 세워 코스웨어를 설계하였으며, 그에 따라 실제 프로그램으로 구현하여 학생들에게 적용하였다. 연구 대상으로 이미 정규 교육과정에서 힘과 운동에 대해 학습한 20명의 학생이 선정되었으며, 학습전 개념을 조사한 후 본 연구자가 개발한 코스웨어를 투입하여 학습하도록 한 다음 사후 검사를 실시하였다. 사전 검사는 연직운동과 수평 운동에 대한 개념 조사 도구를 투입하였으며, 이미 여러 연구에서 사용하여 신뢰도와 타당도가 검증된 도구를 사용하였다. 연직 운동의 경우는 위로 던져 올린 공이 위로 올라가는 동안, 최고점에 정지해 있는 동안, 그리고 떨어지는 동안에 공에 작용하는 힘을 묻는 것이었으며, 수평운동은 물체가 등속도로 운동하고 있을 때, 가속 운동 하고 있을 때, 감속 운동하고 있을 때 물체에 작용하는 힘의 크기와 방향을 묻는 것이었다. 그 결과는 다음과 같다. 연직 운동의 경우는 학습 전에 연구 대상 모든 학생이 오개념을 가진 것으로 나타났으나, 코스웨어 적용 후에는 25%의 학생이 과학자적 개념으로 변화되었다. 수평 운동의 경우 또한 조사 대상 20명의 학생이 학습 전에 오개념을 가진 것으로 조사되었으나 프로그램 투입후에는 45%의 학생이 과학자적 개념으로 변화되었다.

• 한국과학교육학회지
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• 제20권3호
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• pp.371-383
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• 2000

본 연구에서는 스포츠 체험 활동을 포함한 수업과 전통적 수업간에 힘과 운동에 대한 개념 변화와 과학에 대한 흥미에서 어떤 차이를 보이는지 조사하였다. 특히 스포츠 체험 활동을 포함한 수업의 경우, 수업 전 스포츠 활동의 경험 정도에 따른 힘과 운동에 대한 개념 변화와 과학에 대한 흥미에서 어떤 차이를 보이는지 조사하였다. 남녀공학의 중학교 1학년 2개 학급 82명(실험집단 40명, 통제집단 42명)을 연구 대상으로 하였다. 힘과 운동 단원 수업에서 실험집단은 총 4차시 분량의 예측, 활동, 토론으로 구성된 스포츠 체험 활동을 포함한 수업을 하였으며, 통제집단은 같은 차시의 전통적 수업을 하였다. 실험집단과 통제집단의 힘과 운동에 대한 개념을 조사한 결과, 객관식의 경우 정답을 표시한 학생의 비율이 통제집단은 17.2% 증가하였으며, 실험집단은 20.0% 증가하였다. 주관식의 경우 올바른 개념을 가지고 설명한 학생의 비율이 통제집단의 경우 10.4% 증가한 반면, 실험집단은 26.7% 증가하였다. 과학에 대한 흥미에서는 주제 차원에서 통제집단이 유의미한 증가를 보였다(p<0.05). 활동 차원의 세부 범주인 경험적 학습활동과 의사소통적 학습활동에서는 실험집단이 유의미한 증가를 보였다(p<0.05). 스포츠 체험 활동을 포함한 수업 전후, 수업 전 스포츠 활동의 경험 정도에 따른 힘과 운동에 대한 개념 변화와 과학에 대한 흥미 변화를 조사한 결과, 스포츠 활동의 경험이 많은 학생들이 경험이 적거나 없는 학생들에 비해 보다 긍정적인 변화롤 보였다.

• 한국방사성폐기물학회:학술대회논문집
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• 한국방사성폐기물학회 2012년도 춘계학술논문요약집
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• pp.141-142
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• 2012

다운엔더 개념설계요건 설정을 위해서 PWR $16{\times}16$ SF집합체 제원을 분석하였다. 또한 수직에서 수평으로 전환될 때 충격량을 최소화하기 위해서 모의집합체 충격실험을 수행하였다. 그 결과 수직에서 수평으로 회전되는 각속도(30초/$90^{\circ}$)를 고려할 때 평균값은 약 0.1 g, 최대 약 0.3 g 정도가 되어 거의 충격을 받지 않음을 알 수 있다. 주요 설계요건으로 그리이드(grid)에 가해지는 수평클램프(clamp) 힘은 240kg, 하부노즐에 가해지는 수직클램프 힘은 900kg 이내로 하였다. 다운엔더의 개념설계를 위해서 기구학적 특성을 반영하였고, 전환시간을 30초/$90^{\circ}$로 하였다. 원격 유지 보수성을 향상하기 위하여 Solid Works 프로그램 툴(tool)을 이용하여 5개의 주요 모듈을 구성하였고, SF 집합체 다운엔더 개념을 3D로 설계하였다.

• 한국과학교육학회지
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• 제20권2호
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• pp.221-233
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• 2000

여러 연구를 통해서 고등학생들이 역학분야에서 갖고 있는 비과학적 개념을 과학적 개념으로 변화시키는데 어려움이 있다는 것이 밝혀졌다. 어떤 연구자들은 이러한 개념변화의 어려움을 해결하기 위해 좀 더 어린 나이에 역학을 배워야 한다고 제안하였다. 이들은 학생들이 나이가 더 들수록 자신의 개념을 잘 변화시키지 않는다고 주장하였다. 이 연구에서는 학생의 나이에 따라서 역학단원의 힘 개념이 변화하는데 어떠한 차이점이 있는가를 분석하여 나이에 따른 개념 변화의 차이점과 그 특징을 알아보았다. 서울 지역의 중학교 1학년 한 학급 35명을 13세 집단으로 하고, 이 중학교에 인접한 일반계 고등학교 2학년 한 학급 50명을 17세 집단으로 하여 개인 면담을 4단계로 나누어 실시하였다. 사전개념 검사 단계에서 학생의 힘에 관한 개념을 조사하고 물체가 운동하는 방향으로 힘이 작용한다는 "기동력(Impetus )" 개념을 가지고 있는 학생을 선발하였다. 바로 이어진 처치단계에서는 이 학생들에게 자신의 생각과 불일치 하는 학생 중심의 논박자료를 읽게 하였다. 논박자료에 대한 학생의 반응 특성과 즉시 사후검사, 시간지연 사후검사를 통해서 나이가 다른 두 집단간의 개념 변화 특성을 분석하였다. 분석 결과 첫째, 나이와 상관없이 대부분의 학생들은 기동력 개념을 갖고 있었다. 특히 13세 학생들 중에는 과학적 의미의 힘 개념을 일상생활의 경험과 관련된 비과학적 용어로 이해하고 있는 학생들이 있었고, 17세 학생은 과학적인 용어로 이해하고 있었다. 둘째, 나이가 더 많은 학생이 개념 변화가 더 어렵다는 "유연성 상실"이란 개념을 지지할 수 있는 결과를 확인할 수 없었다. 셋째, 논박자료에 대해서 13세 학생은 무조건 수용, 무조건 거부, 비판적 수용, 비판적 거부 등 네 가지 반응 분포를 고르게 나타내었지만, 17세 학생은 비판적 거부와 비판적 수용 반응이 지배적이었다. 특히 논박자료에 대해 비판적 수용 반응을 보인 학생은 시간이 지난 후에도 과학적 개념을 유지하는 비율이 높았지만, 무조건 수용 반응을 보인 학생은 모두 비과학적인 개념으로 다시 돌아갔다. 이 연구결과는 나이가 더 많은 학생에게서 유연성 상실이 일어난다는 가설을 지지하지 않는다. 따라서 나이와 유연성 상실과의 관계는, 나이에 따라 변하는 다른 변인들을 고려한 보다 심층적인 연구가 필요하다.

• 한국초등과학교육학회지:초등과학교육
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• 제25권spc5호
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• pp.476-484
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• 2007

본 연구의 목적은 일반 학생과 과학 영재 학생들의 열, 전자기, 힘, 빛 개념을 중심으로 한 물리 영역에 대한 오개념을 조사하여, 과학 영재 학생과 일반 학생을 비교하여 개념의 이해도, 오개념의 유형에 어떤 차이가 있는지 알아보기 위한 것이었다. 연구 대상은 대구 지역의 영재교육원의 과학 영재 75명과 동일 지역에 소재하고 있는 두 개의 초등학교 5, 6학년 학생 148명을 표집했다. 선행 연구와 교육 과정 분석을 통해 물리 영역에 대한 초등학교에서 갖추어야 할 개념을 선정한 후, 기존의 물리영역에 대한 개념 검사 도구를 보완 및 수정하여 문항을 작성하였으며, 일부는 개발하여 선택형과 진술형으로 초등학교 물리 오개념 검사 도구를 개발하였다. 20문항으로 구성된 그 검사 도구는 열개념, 전자기 개념, 힘 개념, 빛 개념을 대상으로 하며 각 개념별로 5가지의 하위 개념을 조사하였다. 진술형 문항에 의한 결과를 바탕으로 과학 영재학생과 일반 학생의 물리 개념의 이해도 차이를 분석하였고, 선택형 문항에 의한 결과를 바탕으로 오개념의 차이를 분석하였다. 연구 결과로 첫째, 열 개념, 전자기 개념, 힘 개념, 빛 개념에서 과학 영재 학생과 일반 학생 모두 이해도가 비교적 낮았으나, 과학 영재 학생이 일반학생보다 모든 물리 영역에서 개념 이해도가 통계적으로 유의하게 높은 것으로 나타났으며, 이로부터 과학 영재 학생이 일반 학생에 비해 물리 영역에 대한 개념에 대한 이해 수준이 높았다고 말할 수 있다. 또 과학 영재 학생이나 일반 학생 모두 개념 이해도가 전자기 개념, 열 개념, 힘 개념, 빛 개념 순으로 낮아져서 과학 영재 학생이나 일반 학생이 각각서로 다른 어떤 특정 개념의 이해에 곤란을 겪는 것은 아니고, 동일 개념에 대해 비슷한 난이도를 느끼고 있음을 보여주었다. 둘째, 과학 영재 학생과 일반 학생은 대부분 비슷한 오개념 유형을 나타냈으며 과학 영재 학생은 일반 학생에 비해 오개념을 적게 가지고 있었다. 결론적으로 초등학교 과학 영재 학생도 일반 학생처럼 과학에 대한 오개념을 가지고 있지만, 오개념이 정착되지 않아 학습 후 과학적 개념으로 쉽게 수정될 수 있는 가능성을 보여주었다.

• 한국공간정보시스템학회:학술대회논문집
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• 한국공간정보시스템학회 2004년도 춘계 학술발표회 논문집 제1권1호(통권1호)
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• pp.255-263
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• 2004

광명시 경륜 경기장은 국민 체육진흥공단에서 턴키(Turn key)공사로 발주하였고, CS구조+공간건축+대우건설, 삼성건설, 태영건설의 제출안이 당선되어 현재 시공중에 있다. 경기장의 저층부는 PC로 설계되었고, 지붕은 철골 트러스를 사용한 Dome 형상으로 이루어져 있다. 돔 지붕의 개념은 지붕에 물을 부었을 때 가장 흘러가기 쉬운 방향으로 트러스를 배치하여 유연한 힘의 흐름을 유도하는 것이다. 143.6m(폭)${\times}$183.5m(길이)${\times}$21m(높이)의 지붕엔 지붕의 개념인 Flow Truss를 물이 흐르는 방향의 방사형으로 배치하고, 내부에 압축링(Compression Ring Truss)과 외부에 인장링(Tension Ring Truss)를 설치하여 힘의 흐름을 단순화시켰고, 실내에서 보기에 플로우 트러스의 간격을 넓게 유지함으로써 개방감을 극대화시켰다. 또한 Flow Truss는 동일한 곡률과 길이로 설계하여 표준화시킴으로써 시공성과 경제성을 동시에 만족토록 하였다. 현재 저층부 시공은 거의 완료된 상황이고, 곧 지붕을 설치할 예정이다. 본 고에서는 돔 지붕의 형성 개념과 설계 과정을 살펴보고, 접합상세 등의 해결에 대해 살펴보겠다.

• 과학교육연구지
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• 제39권3호
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• pp.333-342
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• 2015

이 연구는 단계적 상황 교수자료를 개발하고 대학 물리학 수업에 적용하여 물리 학습에 대한 효과를 조사하는 데 있다. 연구대상은 지방 소재 대학의 사범대학 자연계열 1학년 대학생 총 35명으로 했다. 단계적 상황 교수자료는 상황 이상화하기, 상황 확장하기, 상황 비교하기 단계로 개발하고, 일차원 운동, 이차원 운동, 뉴턴의 운동 법칙 등 6차시 물리 수업에 적용했다. 물리 학습에 대한 효과는 힘 개념 검사지(FCI)와 물리 학습에 대한 신념(MPEX) 설문지를 사용하여 조사했다. 연구결과 단계적 상황 교수자료는 대학생의 힘 개념 변화에는 효과가 있었지만, 물리 학습에 대한 신념에는 유의미한 변화가 없었다. 결론적으로 단계적 상황 교수 학습 전략으로 개발된 교수자료는 학생에게 과학개념을 다양한 상황에 적용하는 기회를 주어 물리 개념 변화를 돕는 데 효과가 있다. 끝으로 연구 결과들을 통해 단계적 상황 물리 수업에 대한 교육적 시사점을 논의했다.