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물리-수학 연계 오차 수업이 대학생들의 물리 실험 데이터 처리 및 해석 활동에 미치는 영향

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Authors

이민경

Advisor
이성묵
Major
과학교육과(물리전공)
Issue Date
2012-02
Publisher
서울대학교 대학원
Description
학위논문 (석사)-- 서울대학교 대학원 : 과학교육과(물리전공), 2012. 2. 이성묵.
Abstract
대부분의 대학생들은 물리 실험 데이터의 오차분석에 쓰이는 수학적인
스킬을 중등학교 과정에서 학습하였음에도 불구하고 물리 실험 데이터
결과의 오차 분석을 적절히 수행하지 못한다. 따라서, 그 원인에 대해 알아보고 적절한 교육 방안을 모색해 보고자 한다.
연구의 목적은 크게 두 가지 영역으로 나뉜다. 첫 번째는 학생들의 오차및 불확도와 관련한 이해도 및 어려움을 파악하는 것이며 두 번째는 첫번째 결과를 토대로 실험 데이터 분석 능력을 향상시키는 방안으로 물리-수학 연계 오차 수업을 처치하고 그 효과를 알아보는 것이다
학생들이 물리 실험시간에서 사용되는 오차 및 불확도에 관한 이해 수준과 어려움을 파악하기 위해 선행 연구들을 바탕으로 제작한 검사 도구를 이용하였다. 검사 도구의 내용은 오차 개념과 오차 분석에 사용되는 수학 공식 두 가지 범주로 나누어 평가할 수 있게 제작하였다. 검사 도구의 응답을 수준별(유형별)로 나눈 뒤 개별 면담을 통해 그러한 결과를 낸 과정과 근거에 대한 분석을 하였다. 학생들은 오차에 대한 충분한 이해를 가지고 있었고 수학 공식에 관한 이해 수준도 높았지만, 이를 물리 실험 데이터의 오차 분석활동에서는 접목시키지 못하였다. 일부 학생들은 기계적으로 공식을 대입하였으며, 대부분의 학생들이 이미 알고 있는 오차분석 공식들을 언제, 어떻게 활용해야 하는지에 대한 어려움을 가지고 있었다.
첫 번째 연구를 바탕으로 학생들의 물리 실험 데이터 처리 능력을 향상
시키기 위해 물리-수학 연계 오차 수업을 실시하였다. 오차에 활용되는 수학 내용(미분, 통계, 가우스 분포)을 선별하여 공식의 기본원리를 재인식하게 한 뒤 물리 실험에서 주로 다루는 오차 분석의 사례를 다루어 필요한 수학 수준을 인식하고 활용 방안을 인지하게 하였다. 이러한 단계는 한 학기 물리 실험 수업의 중반에 실시되었으며 실시 전과 후의 실험 보고서와 오차분석능력 검사 도구 문항을 분석하여 학생들의 오차 처리 능력에 어떠한 영향을 미치는지 살펴보았다.
연구 결과 학생들은 기본적인 오차에 대한 개념과 활용되는 수학 공식에 대한 전반적인 이해를 하고 있으나 이를 연계하는 수업활동의 부재로 물리 실험 및 일반 측정활동에서 중요한 오차 분석활동에 주의를 기울이지 않고 있음을 알 수 있다. 이를 보완하기 자체개발한 물리-수학 연계 오차수업(PMCEA : Physics Mathematics Connected Error Analysis)을 수업에 적용한 결과 학생들의 오차 분석 능력이 향상되는 것을 검사지를 통해 알 수 있었다. 본 연구를 계기로 물리-수학 연계 오차 교육의 필요성과 중요성을 인식하며 학생들의 과학의 측정활동에 대한 깊이 있는 이해를 도모하고, 과학 지식을 발전시키는 실험활동을 할 수 있을 것으로 기대된다.
Language
kor
URI
https://hdl.handle.net/10371/154568

http://dcollection.snu.ac.kr/jsp/common/DcLoOrgPer.jsp?sItemId=000000002345
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