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표제지

목차

논문요약 10

I. 서론 12

1. 연구의 필요성 및 목적 12

2. 연구 문제 14

3. 용어 정리 15

(1) 포화 15

(2) 상평형 15

(3) 증발 16

(4) 승화 16

4. 연구의 제한점 16

II. 이론적 배경 및 선행 연구 고찰 18

1. 물질의 상태와 상태 변화 개념에 관련된 이론 18

1) 포화 수증기량 곡선 18

(1) 포화 수증기압 18

(2) 포화 수증기압과 포화 수증기량의 관계 19

(3) 포화 수증기압 곡선을 구하는 방법(박찬복 등, 1989) 20

(4) 증발과 응결 23

(5) 빙정설 24

2) 상평형 그림 26

(1) 증기 압력 곡선(이영만과 김득호, 1998) 26

(2) 승화 곡선(안운선 역, 2002) 28

(3) 융해 곡선(안운선 역, 2002) 29

(4) 포화 수증기압과 물의 증기 압력의 관계 30

(5) 대기압이 물의 증발과 승화에 미치는 영향 32

(6) 융해에 미치는 압력의 영향(안운선 역, 2002) 34

3) 상태 변화(상 전이) 36

(1) 상의 안정도(안운선 역, 2002) 36

(2) 증발과 끓음 38

(3) 증발과 승화 40

4) 평형 이동의 법칙 42

2. 인식 변화를 위한 교육학적 이론 44

1) 인지갈등 과정을 통한 개념 변화 모형(권재술, 1989) 44

(1) 확장형 개념 변화(C₁[C₂) 46

(2) 상호 전환형 개념 변화(C₁↔C₂) 47

(3) 혁명형 개념 변화(C₁→C₂) 47

2) 인지갈등과 개념변화의 필요조건과 충분조건(권재술 등, 2003) 48

3. 선행 연구 고찰 51

III. 연구 절차 및 방법 56

1. 연구 절차 56

2. 연구 방법 58

1) 연구 대상 58

2) 설문지 60

(1) 1차 설문지 개발 60

(2) 2차 설문지 63

3) 면담 63

4) 자료 처리 63

5) 교과서 분석 63

6) 수업 64

IV. 연구 결과 및 논의 66

1. 상태 및 상태 변화에 관한 화학 II 교과서 내용 분석 66

1) 상평형 그림에서의 세 곡선의 측정 방법 66

2) 증기 압력 곡선을 이용한 끓음과 증발 설명 67

3) 물질의 상태를 상평형 그림 위에 표시 68

4) 대기 중에서 얼음의 승화를 물의 부분 압력으로 설명 70

5) 화학 평형을 설명하기 위한 상평형의 도입 유무 71

6) 대기 중의 수증기에 대한 설명 72

2. 상평형 그림에서 세로축의 의미에 대한 고찰 74

1) 공기가 증기 압력에 미치는 영향과 상평형 그림에서 세로축의 압력 변화에 대한 응답의 일관성 75

2) 대기 중에서 상평형 그림의 세로축의 압력 77

(1) 공기가 아닌 수증기만의 압력이다 78

(2) 일정한 온도에서 물이 수증기로 변하려는 압력이다 79

(3) 액체 내부에서 갖고 있는 기체의 증기압이다 83

(4) 수증기와 공기를 합한 대기압이다 85

3. 대기 중의 증발을 상평형 그림으로 설명하는 것에 대한 교사들의 인식 유형 87

1) 물의 증발을 상평형 그림으로 설명할 수 있다 88

(1) 수증기의 부분 압력으로 계산 89

(2) 정의의 반복이나 무응답 93

2) 물의 증발을 상평형 그림으로 설명할 수 없다 93

(1) 공기가 있으면 증기 압력이 변한다 93

(2) 물질의 상태만을 예측가능하다 95

(3) 열린계이므로 96

4. 대기 중의 승화를 상평형 그림으로 설명하는 것에 대한 교사들의 인식 유형 97

1) 언 빨래가 마르는 현상을 상평형 그림으로 설명할 수 있다 99

(1) 수증기의 부분 압력으로 계산 99

(2) 빨래 주변 압력이 승화 곡선 아래 값이다 100

2) 언 빨래가 마르는 현상을 상평형 그림으로 설명할 수 없다 105

(1) 물질의 상태만을 예측가능하다 106

(2) 열린계이므로 107

(3) 1기압에서 얼음으로만 존재한다 108

(4) 공기가 있으면 증기 압력이 변한다 109

5. 과학 개념 도입을 통한 교사의 인식 변화 109

1) 관련 과학 개념을 도입한 수업 내용 111

(1) 선개념 제시 112

(2) 상평형 그림에 평형 이동의 법칙을 적용한 물의 상태 변화 설명 114

2) 교사의 인식 변화 122

(1) 상평형을 이해하는데 변화를 준 개념 122

(2) 새롭게 혼란을 겪게 된 개념 125

(3) 앞으로 어떤 관점으로 학생들 지도에 활용해야 하는지? 130

V. 요약, 결론 및 제언 132

1. 요약 132

2. 결론 135

3. 제언 136

참고문헌 138

ABSTRACT 142

부록 144

(부록 1) 과학교사 인식 조사에 사용한 예비 설문지 144

(부록 2) 과학교사 인식 조사에 사용한 1차 설문지 150

(부록 3) 과학교사 인식 조사에 사용한 2차 설문지 154

(부록 4) 포화 수증기량 곡선에 대한 설명 자료 155

(부록 5) 상평형 그림에 대한 설명 자료 159

표 II-1. 포화 수증기압 표의 비교 22

표 III-1. 설문에 참여한 교사 자료 59

표 III-2. 수업에 참여한 교사 자료 60

표 III-3. 예비 설문지 문항의 1차 설문지 채택과 문항 분석 선정 이유 62

표 III-4. 교과서의 종류와 약어 64

표 III-5. 수업 내용 65

표 IV-1. 증기 압력 곡선, 융해 곡선, 승화 곡선의 측정 방법에 대한 유무 67

표 IV-2 . 증기 압력 곡선을 이용한 끓음과 증발에 대한 설명 유무 68

표 IV-3. 물질의 상태를 상평형 그림 위에 표시 유무 69

표 IV-4. 대기 중에서 얼음의 승화를 물의 부분 압력으로 설명 유무 70

표 IV-5. 화학 평형을 설명하기 위한 상평형의 도입 유무 71

표 IV-6. 상평형 그림 전에 얼음의 가열 곡선 학습 유무 72

표 IV-7. 물의 증발을 상평형 그림으로 설명할 수 있는지에 대한 응답 유형 87

표 IV-8. 습도 50%인 공기 중에서 언 빨래가 마르는 현상을 상평형 그림으로 설명할 수 있는지에 대한 응답 유형 98

표 IV-9. 상태 변화를 상평형 그림으로 설명하기 위한 선개념 110

표 IV-10. 수업 내용 중 어떤 개념이 상평형을 이해하는데 변화를 주었는지에 대한 응답 유형 122

표 IV-11. 수업을 통해 새롭게 혼란을 겪게 된 것이 무엇인지에 대한 응답 유형 125

그림 II-1. 포화 수증기압의 측정(하효명, 1997) 19

그림 II-2. 포화 수증기량 곡선(장흥식 등, 2003) 23

그림 II-3. 과냉각된 물과 얼음의 포화수증기압 곡선 25

그림 II-4. 눈 결정의 성장 과정(김희수 등, 2002) 25

그림 II-5. 상평형 그림 26

그림 II-6. 증발과 응결의 평형 도달 27

그림 II-7. 증기압의 측정(여수동 등, 2002) 28

그림 II-8. 액체 또는 고체의 증기 압력 29

그림 II-9. 물의 포화 증기 압력 표와 증기 압력 곡선(이영만과 김득호, 1998) 31

그림 II-10. 응축상을 가압하는 방법 32

그림 II-11. 화학 퍼텐셜의 압력 의존도 36

그림 II-12. 화학 퍼텐셜의 온도 의존도 37

그림 II-13. 개념 변화의 인지갈등 모형 45

그림 II-14. Student's situation-dependent responses based on Lakatosian theory 48

그림 II-15. The model of conflict process(Lee & Kwon, 2001; Lee et al., 2003) 49

그림 II-16. The relationship between discrepant situation, cognitive conflict and conceptual change 50

그림 II-17. The necessary conditions among the reiationship between discrepant situation, cognitive conflict and Conceptual change 51

그림 III-1. 연구 절차 57

그림 IV-1. 얼음의 가열 곡선(이덕환 등, 2002) 73

그림 IV-2. 전환점 사이의 상태(임경택, 1992) 74

그림 IV-3. 공기가 증기 압력에 미치는 영향과 상평형 그림에서 세로축의 압력 변화에 대한 응답의 일관성 75

그림 IV-4. 증발과 포화 상태(김정률 등, 2002) 82

그림 IV-5. 액체의 끓음(유규환 등, 2002) 82

그림 IV-6. 물의 끓음(송호봉 등, 2002) 84

그림 IV-7. 상태 변화의 개념도 111

그림 IV-8. 수증기의 응결 116

그림 IV-9. 물의 증발 117

그림 IV-10. 수증기의 응축 118

그림 IV-11. 얼음의 승화 119

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