Abstract
In this study, characteristics of the problem solving process of the balancing redox equations was ana-lyzed by mental capacity and problem solving methods, and the pertinent teaching and learning guidance for oxidation-reduction unit was suggested. Participants were 79 senior high school students and 57 science high school students. Tests were conducted to measure the mental capacity, the understanding of the oxidation-reduction concepts and the com-pletion of the balancing redox equations. The framework was made to find the patterns of failure and success. As the analysis of the influence on the performance of mental capacity,understanding of the oxidation-reduction concepts, and problem solving methods, students who had lower understanding of oxidation-reduction concepts selected the trial and error method, and their performance were influenced by mental capacity. The students that had higher understanding of the oxidation-reduction concepts had good performance by using oxidation number method regardless of their mental capacity. As the results of analysis for the patterns, the success patterns of solving the problems, those of mostly the sci-ence high school students, were the cases of using oxidation number method well and lessening problem solving steps. The patterns of failure in solving problems by using trial and error method showed that students had mistakes in cal-culating, errors in making unknown equations, no consideration for all variables, or stopped solving the complicated problems. The patterns of failure in solving problems by using oxidation number method showed that many students had wrong oxidation number or no consideration for mass and charge balance.
이 연구의 목적은 일반고와 과학고 학생들의 정신용량과 풀이 방법에 따른 산화 환원 반응식 완결 과정의 특성을 분석하여 산화 환원 단원의 교수학습 지도에 시사점을 얻고자 하는데 있다. 일반고 학생 79명과 과학고 학생 57명을 대상으로 하여 정신요량 검사, 산화 환원 반응식 완결 검사를 실시하였으며, 문항 유형별로 학생들의 문제 풀이 실패 유형과 성공 유형을 추출하여 분석틀을 개발하고 개발한 분석틀에 의하여 정신용량과 풀이 방법에 따라 실패 사례와 성공 사례를 분석하여 나타나는 특징을 알아보았다. 일반고 학생들과 과학고 학생들 모두 산화 환원 개념 이해 정도가 낮을수록 미정계수법을 많이 선택하였으며 미정계수법을 선택한 학생들은 정신용량이 클수록 문제 풀이의 성공률이 높았다. 또한, 산화 환원 개념 이해 정도가 높은 학생들은 산화수법이나 이온 자법을 더 많이 선택하였고 정신용량에 관계없이 문제 풀이의 성공률이 높게 나타났다. 학생들의 풀이 과정을 분석한 결과 성공 유형은 산화 환원의 개념 이해 정도가 높고 풀이 방법에 관계없이 풀이 단계 수를 줄이 학생들이었다. 실패 유형은 물이 방법에 따라 다르게 나타났다. 미정계수법을 선택한 학생들의 실패 유형은 계산 과정 중 틀린 경우, 미정방정식을 잘못 세운 경우 문제 풀이 과정중 고려해야 할 변인을 모두 고려하지 못한 경우 풀이 과정이 복잡하여 중단한 경우였다. 산화수법을 선택한 학생들의 실패 유형은 산화수를 잘못 결정한 경우 질량균형 또는 전하균형을 고려하지 않은 경우였다.