Abstract
The purpose of this study was to find out the problems on the fractional distillation experiments in the middle school science textbooks based on the 6th curriculum and to suggest an efficient experiment method for the middle school students. The first step was the classification of the experiments in 8 science textbooks according to heating apparatus and liquid mixtures. The second step was doing each experiment 3 times followed by the experimental process in the textbooks. The third step was developing the alternative experiments for solving the problems found in the second step. The heating method used in the alternative experiments were direct heating, oil bath, and heating mantle. The results of the second step showed that the direct heating experiment of branched round flask was more close to the theoretical prediction than the experiment of water bath heating of branched test tube. Also the direct heating experiment of thermally insulated branched round flask was better than the result of the experiment which was not insulated. The results of the third step showed that the experiment using heating mantle regulated heating power by observing the temperature of distillate gave the closest result to the theoretical prediction. From the above results, it is concluded that the experiment using branched test-tube with water bath heating is not adequate for the fractional distillation and an alternative experiment using insulated branched round flask with heating mantle regulated heating power during experiment is recommended.
이 연구의 목적은 제 6차 교육과정에 의한 중학교 1학년 과학 교과서 분별 증류 실험의 문제점을 파악하고, 중학생들이 분별 증류 실험을 능률적으로 수행할 수 있는 실험 방법을 제시하고자 하는 것이다. 이를 위한 첫 번째 단계로서 현재 사용되고 있는 8종의 과학 교과서를 분별 증류 실험 장치와 액체 혼합물의 종류에 따라 6가지로 분류하였다. 두 번째 단계로서 액체 혼합물을 가열 방법에 따라 직접 가열과 물 중탕 가열로 나누어 교과서 실험과정에 따라 같은 실험을 세 번 실시하였다. 세 번재 단계로서 실험 결과의 문제점을 해결하기 위한 대안 실험을 실시하였다. 대안 실험에서는 알코올 램프로 직접가열 하는 방법과 기름 중탕으로 가열하는 방법, 그리고 가열 맨틀을 사용하여 가열하는 방법을 사용하였다. 연구결과, 가지달린 둥근 플라스크를 직접 가열하는 실험 결과가 가지 달린 시험관을 물 중탕으로 가열하는 실험 결과보다 이론적인 결과에 근접하였다. 그리고 가지 달린 둥근 플라스크를 직접 가열하는 실험에서 플라스크 윗 부분을 보온해 주는 실험이 보온하지 않은 실험보다 실험 결과가 더 나았다. 대안 실험에서는 액체 혼합물의 증류 온도 증가를 보면서 가열 맨틀의 가열 온도를 올려 준 실험의 결과가 이론적인 결과에 가장 가까웠다. 이러한 연구 결과로부터 가지 달린 시험관을 물 중탕으로 가열하는 분별 증류 실험장치는 탐구실험 수업에 부적절한 것이므로 개선이 요구되며, 중학교 과학실 여건을 고려할 때, 액체 혼합물의 증류 온도 증가를 보면서 가열 맨틀의 가열 온도를 변화시키는 분별 증류 실험이 가장 능률적인 방법임을 알 수 있었다.
