Journal of the Korean Chemical Society (대한화학회지)

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Modification of the Experimental Setup to reduce Misconceptions for the Voltaic Cell described in High School Chemistry Textbooks

고등학교 화학 교과서에 기술된 볼타 전지의 오개념을 줄이기 위한 실험 장치 개발

  • Nak Han Jang (Department of Chemistry Education, Seoul National University) ;
  • Kyung Ok Lee (Department of Chemistry Education, Seoul National University) ;
  • Jin Seung Lee (Eonnam High School) ;
  • Jung Sang Suh (School of Chemistry and Molecular Engineering, Seoul National University)
  • Published : 2003.02.20
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Abstract

Misconceptions of students for a Voltaic cell were studied and their contents described in the high school chemistry II textbooks were analyzed. This study shows that students have many misconceptions and a few of chemistry textbooks contain some false description in a Voltaic cell. In the most textbooks, the reasons why the measured cell voltage of a Voltaic cell is near 1.1 V at the initial stage and then it decreases with time are not explained clearly. The emf of a Voltaic cell at a standard state is 0.76 V but in some textbooks it is described as 1.1 V of a Daniel cell. Even after learning the Voltaic cell or performing the experiment of textbooks, most students still have some misconceptions. These may be due to at least two following facts: the first is that the measured cell voltage of a Voltaic cell at the initial stage is very similar to that of a Daniel cell. The second is that the most experiment of a Voltaic cell is not performed under the condition of a standard state. Therefore, we have suggested a model of the modified experimental setup of a Voltaic cell that could reduce misconceptions of students.

볼타 전지에 대한 학생들의 오개념과 고등학교 화학 2 교과서에서 기술된 내용을 연구, 분석하였다. 볼타 전지에 대해 많은 학생들이 오개념을 가지고 있으며 몇몇 화학교과서의 경우 내용이 잘못 기술되어 있다는 것을 본 연구에서 밝혔다. 대부분의 교과서에는 볼타 전지의 초기 측정 전압이 왜 1.1V와 유사하며 시간이 지남에 따라 감소하는지에 대한 명확한 설명이 없다. 표준상태에서 볼타 전지의 기전력은 0.76V 이지만 어떤 교과서에는 다니엘 전지처럼 1.1V로 기술되어 있다. 대부분의 학생들은 볼타 전지를 배우거나 실험을 한 후에도 여전히 오개념을 가지고 있으며 이것은 적어도 다음 두 가지 요인에서 기인된다고 여겨진다. 첫째, 볼타 전지의 초기 측정 전위값이 다니엘 전지의 전위와 매우 유사하기 때문에 학생들이 혼동하여 오개념을 가진다. 둘째, 대부분 교과서의 볼타 전지 실험은 표준 상태가 아닌 조건에서 수행되도록 기술되어 있으므로 학생들이 실험을 하더라도 표준 상태 기전력값을 얻을 수 없기 때문에 여전히 오개념을 가지게 된다. 따라서 우리는 학생들의 오개념을 줄일 수 있는 개선된 볼타 전지의 실험 모형을 제안하였다.

Keywords

References

  1. Im, H. K. Study of Misconceptions' Analysis of Students for Oxiadtion/Reduction and Electrochemical Cell. M. Ed. Thesis, Chungnam National University, 1996.
  2. Garnett, P. J.; Treagust, D. F. J. Res. Sci. Teach. 1992, 29, 121. https://doi.org/10.1002/tea.3660290204
  3. Garnett, P. J.; Treagust, D. F. J. Res. Sci. Teach. 1992, 29, 1099.
  4. Sanger, M. J.; Greenbowe, T. J. J. Res. Sci. Teach. 1997, 34, 377. https://doi.org/10.1002/(SICI)1098-2736(199704)34:4<377::AID-TEA7>3.0.CO;2-O
  5. Sanger, M. J.; Greenbowe, T. J. J. Chem. Educ. 1997, 74, 819. https://doi.org/10.1021/ed074p819
  6. Ogude, A. N.; Bradley, J. D. J. Chem. Educ. 1994, 71, 29. https://doi.org/10.1021/ed071p29
  7. Niaz, M. Int. J. Sci. Educ. 2002, 24, 425. https://doi.org/10.1080/09500690110074044
  8. Lee, W. J.; Bang, T. C.; Lee, S. Y. Chemistry II; Koryo Books Publishing: Seoul, Korea, 1997. p 397.
  9. Oh, J, J.; Kim, J. H.; Park, B. B.; Choi, S. N. Chemistry II; Kyohaksa Publishing: Seoul, Korea, 1997, p 406.
  10. Kim, S, J.; Moon, J. D.; Lee, J. M.; Koo, C, H.; Lee, S. J. Chemistry II; Kumsung Publishing: Seoul, Korea, 1997: p 362.
  11. Jeong, G. J.; Ryo, J. H.; Lee, D. H. Chemistry II; Donga Books Publishing: Seoul, Korea, 1997: p 365.
  12. Park, T. G.; Jeong, G. C.; Kim, W. T. Chemistry II; Bakyoungsa Publishing: Seoul, Korea, 1997: p 410.
  13. Park, W. K.; Yoon, S. J. Chemistry II; Jihaksa Publishing: Seoul, Korea, 1997: p 417.
  14. Woo, K, W.; Kim, G. J.; Lee, I. G.; Yeo, S. I. Chemistry II; Cheonjae Education Publishing: Seoul, Korea, 1977: p 341.
  15. Yeo, S. D.; Yeo, H. J.; Jang, Y. G.; Lee, G, O. Chemistry II; Cheongmoongak Publishing: Seoul, Korea, 1997: p 410.
  16. Choi, B. S.; Moon, Y. S.; Shin, J. S.; Kim, D. S.; Hyun, J. O. Chemistry II; Hansam Publishing: Seoul, Korea, 1998: p 377.
  17. Song, H. B.; Jeong, Y. S. Chemistry II; Hyungseul Publishing: Seoul, Korea, 1997: p 394.
  18. Suh, J. S.; Huh, S. I.; Kim, C. B.; Park, J. W.; Hah, Y. K.; Im, Y. J. Bae, B. I. Chemistry II; Kumsung Publishing: Seoul, Korea, 2002: p 296.
  19. Lee, D. H.; Kim, D. S.; Shim, K. S.; Jeon, S. C.; Lee, J. H.; Shim, J. S.; Suh, I. H.; Noh, K. J. Chemistry II; Daehan Textbooks Publishing: Seoul, Korea, 2002: p 319.
  20. Woo, K. W.; Choi, S. N.; Oh, D. H.; Han, E. T.; Kim, B. R.; Kang, B. J. Chemistry II; Joongang Education Development Center Publishing: Seoul, Korea, 2002: p 270.
  21. Kim, H. J.; Yoon, K. B.; Lee, J. Y.; Hwang, S. Y.; Lee, B. Y.; Jeon, H. Y. Chemistry II; Cheonjae Education Publishing: Seoul, Korea, 2002: p 296.
  22. Yeo, S. D.; Yeo, H. J.; Jang, Y. G.; Lee, G, O.; Cho, C. H.; Park, H. Y.; Yang, D. K.; Lee, C. G. Chemistry II; Cheongmoongak Publishing: Seoul, Korea, 2002: p 267.
  23. Shin, T.-H.; Lee, S.-K.; Choi, B.-S. J. Kor. Chem. Soc. 2002, 363.
  24. Harris, D. C. Quantitative Chemical Analysis; 5th ed.; Freeman: New York, U.S.A., 1999.
  25. Oxtoby, D. W.; Gillis, H. P.; Nachtrieb, N. H. Principles of Modern Chemistry; 4th eds.; Saunders College Publishing: New York, U.S.A., 1998.

Cited by

  1. Reconsidering the Meanings of Experiments and Instruments Based on the Analysis of Chemistry Experiments in Textbooks vol.60, pp.4, 2016, https://doi.org/10.5012/jkcs.2016.60.4.267
  2. 고등학교 과학 교과서에 제시된 화학반응속도 측정을 위한 기본적인 실험의 분석 및 개선 vol.49, pp.1, 2003, https://doi.org/10.5012/jkcs.2005.49.1.105
  3. 고등학교 과학 교과서에 제시된 염화구리(II) 수용액의 전기분해 실험의 분석 및 개선 vol.50, pp.4, 2003, https://doi.org/10.5012/jkcs.2006.50.4.328
  4. 기체 부피변화를 이용한 화학반응속도 측정 실험의 이해 및 개선 연구: HCl 수용액과 고체 Mg의 반응에 대하여 vol.50, pp.5, 2003, https://doi.org/10.5012/jkcs.2006.50.5.404
  5. 앙금 생성 반응을 이용한 화학반응속도 측정 실험의 분석과 Small-Scale Chemistry를 적용한 실험 개발 vol.52, pp.3, 2003, https://doi.org/10.5012/jkcs.2008.52.3.303
  6. NaCl 전해질을 사용한 Cu/Zn 화학전지의 전기적 특성 vol.59, pp.7, 2003, https://doi.org/10.5370/kiee.2010.59.7.1259