Abstract
The purpose of the study was to investigate the effect of explanation in conjunction with gravity and density on students' alternative conceptions for floating and sinking phenomena. The subjects were 140 students of 11th grade in 4 classes of a high school located in Gangwon Province. We divided them in two groups; comparison and experiment. The students of experiment group learned explanation in confection with gravity and density. The students of comparison group learned explanation of pressure as represented in physics textbook. ANCOVAs (analysis of covariance) were conducted using the pretest as a covariance. In items related to characters of matter, 2 items are not significant and only 1 item has significant small effect size (Hedges' g=0.327). In the change of alternative conceptions, there is no meaningful gap between two group. However, in items related to relative weights between object and water, the all items have significant effect sizes (0.286~0.502). In addition, frequency of experiment group's alternative conceptions related to pressure decreases considerably, but comparison group does not. Therefore, the explanation in conjunction with gravity and density suggested in this study can decrease students' alternative conceptions related to floating and sinking phenomena and increase scientific conceptions.
본 연구는 수압 공식을 이용한 설명 대신, 밀도와 중력의 개념을 연결한 설명이 뜨거나 가라앉는 현상에 대한 학생들의 대안 개념에 어떠한 영향을 미치는가를 알아보고자 하였다. 연구 대상은 강원도에 위치한 한 고등학교 2학년 4개반, 140명의 학생들이었으며, 이들을 실험집단과 비교집단의 두 집단으로 나누었다. 실험집단에는 밀도와 중력 개념을 연계한 설명을 도입한 수업을, 비교집단은 교과서에 제시된 수압 공식을 이용한 설명을 도입한 수업을 각각 실시하였다. 사전검사 결과를 공변수로 하여 공변량분석(ANCOVA)을 한 결과, 물질의 특성과 관련된 3 문항 중 2개 문항은 두 집단 간 차이가 통계적으로 유의하지 않았으나, 1개 문항은 수업의 작은 효과크기(Hedges' g=0.327)를 보였다. 그리고 대안개념 변화 추이에서도 두 집단 사이에 유의미한 차이가 없었다. 반면, 물과 물체와의 상대적 무게 관계와 관련된 문항에서는 3개 문항 모두 두 집단 간 차이가 통계적으로 유의미한 효과크기(0.286~0.502)를 나타내었다. 뿐만 아니라 사후에 실험집단의 압력과 관련된 대안개념의 빈도수가 비교집단에 비해 상당히 감소하였다. 따라서 이 연구에서 제안한 무게와 밀도를 연계한 설명 방식은 뜨고 가라앉는 현상에 대한 학생들의 대안개념을 제거하고 과학적 개념을 형성하는데 효과적임을 알 수 있다.
