힘과 운동 영역 내용 지식 체계와 고등학교 물리학Ⅰ 교과서 분석

Abstract

2015 개정 교육과정이 실행된 이후, 2015 개정 교육과정에서 의도하지 않았던 문제점들이 제기되었다. 특히 각 교과의 특성을 고려하여 핵심 개념과 역량 등을 선정했음에도 불구하고, 각 교과의 특성을 살리는 데에 많은 어려움이 있음을 확인할 수 있었다. 이에 본 연구는 물리학 교과의 특성을 담아낼 수 있는 방법을 탐색하고 이를 바탕으로 현재의 물리학 교육의 모습을 점검하고자 했다. 그에 따라 우선적으로는 교육학의 관점에서부터 출발하여 교과의 특성을 살리는 교육이 무엇인지를 탐색했으며, 이를 교과 수준에서 해석하여 물리학 교과가 가지고 있는 내용 지식 체계를 탐색하고자 했다. 보다 구체적으로는 위대한 물리학자 중 한 명인 아인슈타인과 인펠트의 저서, <The Evolution of Physics>(이하 EoP)를 연구하여 물리학 교과의 내용 지식 체계를 파악하고자 했다. 그리고 EoP를 바탕으로 힘과 운동 영역의 구조도와 주제어, 그리고 주제어의 세부적인 평가 기준을 제시하여 힘과 운동 영역의 내용 지식 체계를 파악하고자 했다. 그에 따라 첫 번째 연구 결과로는, EoP 분석을 통하여 힘과 운동 영역의 7가지 주제어를 추출했으며, 이를 DC 구조도(Galili, 2005 & 2012) 측면에서 연구하여 각 주제어에 대한 세부적인 평가 기준을 작성하였다. 특히 힘과 운동 영역의 경우, 운동 현상을 해석했던 두 과학자의 관점에서부터 출발하여 여러 물리학의 개념과 법칙들을 이끌어 내고 있었다. 또한 추출한 주제어의 경우, 운동 현상을 해석함에 있어서 중요한 물리학적인 사고 과정과 물리학 특유의 특성을 담아내었다. 다음으로 두 번째 연구 결과로는, 첫 번째 연구를 통하여 파악한 내용 지식 체계를 바탕으로 현재 사용하고 있는 2015 개정 고등학교 물리학Ⅰ 교과서 8종을 분석하였다. 그리고 분석 결과, 2015 개정 고등학교 물리학Ⅰ 교과서는 전반적으로 물리학적인 사고 과정과 물리학 특유의 특성이 결여된 모습을 보여주었다. 특히 대부분의 교과서는 결과적이고 단편적인 지식 위주로 구성되어 있음을 확인할 수 있었으며, 또한 개념을 제시하는 순서 역시 과학자들의 자연스러운 사고 과정을 담기에는 부족함을 확인할 수 있었다. 끝으로는 보다 물리학 교과의 특성을 살리는 교육을 실현하기 위하여 이루어질 필요가 있는 연구들을 제언해보았다.

After the 2015 revised curriculum was implemented, unintended problems were raised in the 2015 revised curriculum. In particular, even though core concepts and competencies were selected in consideration of the characteristics of each subject, it was confirmed that there were many difficulties in utilizing the characteristics of each subject. Therefore, this study attempted to explore ways to capture the characteristics of physics subjects and to examine the current physics education based on this. Accordingly, first of all, starting from an educational perspective, we explored what education utilizes the characteristics of the subject, and interpreted it at the subject level to explore the content knowledge system of the physics subject. More specifically, we tried to understand the content knowledge system of physics subjects by studying the books of Einstein and Infeld, one of the great physicists, The Evolution of Physics (here in after, EoP). And based on EoP, we tried to grasp the content knowledge system of the strength and exercise area by presenting detailed evaluation criteria for the strength and exercise area, the main word, and the main word. Accordingly, as a result of the first study, seven keywords in the force and exercise areas were extracted through EoP analysis, and these were studied in terms of DC structural diagrams (Galili, 2005 & 2012) to prepare detailed evaluation criteria for each keyword. In particular, in the case of the field of force and motion, starting from the perspective of two scientists who interpreted the phenomenon of motion, various concepts and laws of physics were drawn. In addition, in the case of the extracted keyword, it contains important physical thinking processes and physics-specific characteristics in interpreting motor phenomena. Next, as a result of the second study, eight types of 2015 revised high school physics I textbooks were analyzed based on the content knowledge system identified through the first study. And as a result of the analysis, the 2015 revised High School Physics I textbook showed a lack of physics thinking processes and physics-specific characteristics overall. In particular, it was confirmed that most textbooks consisted of resultant and fragmentary knowledge and that the order of presenting concepts was not enough to contain the natural thinking process of scientists. Finally, studies that need to be conducted to realize physics education that utilizes the characteristics of physics subjects were suggested.