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표제지

목차

논문요약 7

I. 서론 9

1. 연구의 필요성과 목적 9

2. 연구 문제 11

3. 연구의 제한점 11

II. 이론적 배경 12

1. 선행 연구 분석 12

2. 발광 다이오드 (LED) 13

가. 발광다이오드란? 13

나. 발광 다이오드의 원리 14

다. 발광 다이오드의 특성 15

라. LED전구 16

3. 우리나라와 외국의 교육과정에 도입된 전기 회로 실험에 대한 고찰 19

가. 우리나라와 외국의 교육과정 분석 결과 19

나. 우리나라의 교육과정 분석 19

다. 외국의 교육과정 분석 25

III. 연구 방법 28

1. 연구 대상 28

2. 연구 절차 28

IV. 연구 결과 및 논의 33

1. LED전구와 필라멘트 꼬마전구의 성능 비교 33

가. 측정할 성능 33

나. 사용도구 33

다. 실험환경 33

라. 실험방법 33

마. 실험결과 34

2. 전기개념 검사지 및 설문지 분석 36

가. 전기개념 사전 검사 결과 36

나. 사전·사후 검사 결과 37

다. 학생의 서술형 설문 조사 결과 40

V. 결론 및 제언 42

1. 결론 42

2. 제언 43

참고문헌 44

ABSTRACT 46

부록 49

〈부록 1〉 과학 개념 검사지 50

〈부록 2〉 서술형 검사지 55

〈부록 3〉 수업 재구성 지도안 56

〈표 II-1〉 우리나라와 외국의 교육과정에서의 전기회로 실험 분석 19

〈표 II-2〉 전기 분야의 역대 교육과정 분석틀 20

〈표 III-1〉 연구 대상 학생의 분류 28

〈표 III-2〉 연구절차 28

〈표 III-3〉 과학 개념 검사지 내용틀 30

〈표 III-4〉 과학 개념 검사지 신뢰도 분석 결과 30

〈표 III-5〉 초등학교 전기단원 교육과정 재구성 31

〈표 IV-1〉 LED전구와 필라멘트 꼬마의 높이별 밝기 비교 34

〈표 IV-2〉 실험반과 비교반의 사전 검사 독립표본 T-검증 36

〈표 IV-3〉 실험반의 사전 사후 검사 간 종속표본 T-검증 37

〈표 IV-4〉 비교반의 사전 사후 검사간 종속표본 T-검증 38

〈표 IV-5〉 실험반과 비교반의 사후 검사 독립표본 T-검증 39

〈표 IV-6〉 LED전구와 꼬마전구 중 전기의 특징을 더 잘 이해할 수 있는지 묻는... 40

〈표 IV-7〉 실험 결과를 더 잘 보여주는 실험을 묻는 질문의 설문 결과 41

〈그림 II-1〉 LED전구와 필라멘트 꼬마전구의 생김새 16

〈그림 II-2〉 LED전구와 09교육과정에 제시된 LED의 생김새 17

〈그림 II-3〉 LED전구의 내부 회로 도면과 전구 끼우개 17

〈그림 II-4〉 제1차 교육과정 4학년 2학기 '건전지' 20

〈그림 II-5〉 제2차 교육과정 4학년 2학기 '건전지와 꼬마전구' 21

〈그림 II-6〉 제3차 교육과정 3학년 2학기 '전기회로' 21

〈그림 II-7〉 제4차 교육과정 3학년 2학기 '전지와 전구' 22

〈그림 II-8〉 제5차 교육과정 3학년 2학기 '전지와 전구' 22

〈그림 II-9〉 제6차 교육과정 3학년 2학기 '전지와 전구' 23

〈그림 II-10〉 제6차 교육과정 5학년 2학기 '전기회로 꾸미기' 23

〈그림 II-11〉 2007 개정 교육과정 5학년 1학기 '전기회로' 24

〈그림 II-12〉 2009 개정 교육과정 6학년 2학기 '전기회로' 25

〈그림 II-13〉 わくわく理科 4 25

〈그림 II-14〉 わくわく理科 4 26

〈그림 II-15〉 Harcourt Science 5 'Making and Using Electricity' 27

〈그림 II-16〉 Harcourt Science 5 'Making and Using Electricity' 27

〈그림 IV-1〉 실험에 사용된 도구 33

〈그림 IV-2〉 전구로부터 일정거리(40㎝, 20㎝, 5㎝) 떨어진 조도계 설치모습 34

초록보기

 현재 전기회로 실험에 사용되는 필라멘트 꼬마전구는 오래된 조명도구로 전기효율이 떨어지고, 온도에 따라 전류의 세기가 달라지기 때문에 밝기도 고르지 않다. 그리고 곧잘 불량품이 생기기 때문에 실험 전, 실험 중에 교사가 세심하게 불량품을 골라내야한다. 또한 필라멘트 꼬마전구는 극성이 없어 전지의 +, - 극만으로 전류의 방향을 지도해야하거나 추가로 LED를 도입해야하는 한계가 있다. 그리고 현재 조명으로는 거의 활용되지 않는 필라멘트를 사용하여 학생들에게 최신 기술을 소개하지 못한다는 단점이 있다.

학생의 전기개념 이해를 돕기 위해서 전기회로 실험도구는 실험결과를 명확히 보여주고, 불량률이 적으며, 최신 기술을 반영해야 한다.

본 연구에서는 필라멘트 꼬마전구의 대안으로 LED전구를 전기회로 실험에 도입하여 기존의 전기회로 실험을 개선하고자 하였다. 이를 위하여 LED전구와 필라멘트 꼬마전구의 광학적 특성 비교하여 LED전구가 필라멘트 꼬마전구에 비해 성능이 우수하다는 것을 밝히고, 전기단원을 재구성하여 개선된 실험을 학교 현장에 적용하여 학생의 전기 과학 개념이해도 향상을 측정하였다.

그 결과는 다음과 같다. 첫째, LED전구와 필라멘트 꼬마전구의 성능을 비교한 결과 LED전구의 성능이 필라멘트 꼬마전구보다 훨씬 뛰어남을 알 수 있었다. LED전구의 밝기가 필라멘트 꼬마전구보다 밝고 빛 밝기가 균일하였다. 또한 극성이 있는 LED전구를 전기회로 실험에서 사용하여 학생들은 전기회로에 전류가 흐른다는 것을 아는 동시에 전류가 흐르는 방향도 알 수 있게 된다. 둘째, LED전구를 수업에 적용한 결과, 학생들의 전기개념 이해도가 향상되었음을 확인할 수 있었다. 또한 LED전구와 필라멘트 꼬마전구를 모두 접하게 한 다음 서술형 설문을 실시한 결과 학생들은 LED전구가 실험결과를 더 잘 보여주고, 최신 과학기술을 보여준다는 점에서 의미 있다고 평가하였다.

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