Children's Mental Models of the Free-fall of Objects

물체의 자유낙하에 대한 아동의 정신모형 연구

The purpose of this study was to identify children's mental models of the free-fall objects. This study examined children's prediction and observation about the free-fall of objects. The experimental procedure involved conducting interviews with first-, third-, fifth-, and seventh grade students. The interview had three phases: Prediction, explanation, and observation. During the prediction phase, the object pairs which varied on the dimensions of size, weight, shape, color were presented to students. The students were asked to predict what would happen if the objects were dropped simultaneously. During the explanation phase, the students were asked to explain how they arrived at their answers. During the observation phase, the students observed the free-fall of the object pairs and were asked to describe what they saw. The results showed as follows. (1) Fifth-and seventh grade students made more correct predictions than first- and third grade students. (2) The conflict problems, object pairs involving the dimensions of size and weight, were the most difficult for students to accurately predict. (3) With regard to observations, there was a non-significant effect of grade, indicating equivalence in the number of correct observations made by first-, third-, fifth-, and seventh graders. (4) The conflict problems were the most difficult for students to correctly observe. (5) First- and third grade students showed a significant difference between prediction and observation about the free-fall of objects. However. no difference was found in the fifth- and seventh grade students.

본 연구는 물체의 자유낙하에 대하여 아동들이 어떠한 정신모형을 가지고 있는지를 밝히며, 이러한 정신모형에 어떤 발달적인 차이가 있는지를 알아보고자 한다. 크기, 무게, 모양, 색깔, 그리고 크기와 무게와의 상충등의 차원에서 각기 다른 물체쌍들을 제시하여 어느 것이 먼저 떨어질 것인지 또는 동시에 떨어질 것인지를 예측하게 함으로써 문제유형에 따라 학생들이 자유낙하에 대하여 어떤 정신모형을 형성하고 있는지를 살펴보고자 한다. 학생들의 예측과 설명 후에 실제로 물체의 자유낙하를 직접 관찰하게 한 다음 학생들이 관찰한 것을 어떻게 기술하는 가도 비교한다. 초등학교 1, 3, 5학년과 중학교 1학년의 학생을 실험대상으로 한다. 결과를 요약하면 다음과 같다. 첫째, 초등학교 5학년과 중학교 1학년의 학생들이 초등학교 1학년과 3학년 학생들보다 물체의 자유낙하에 대한 예측율이 높았다. 둘째, 물체의 자유낙하에 대한 예측에 있어서 크기와 무게와의 상충문제가 가장 어려웠다. 셋째, 물체의 자유낙하의 관찰에 있어서는 학년간에 차이가 없었다. 넷째, 물체의 자유낙하의 관찰에 있어서 크기와 무게와의 상충문제가 가장 어려웠다. 다섯째, 초등학교 1학년과 3학년에 있어서는 물체의 자유낙하에 대한 예측과 관찰간에 차이가 있었다. 초등학교 5학년과 중학교 1학년에 있어서는 물체의 자유낙하에 대한 예측과 관찰간에 모양문제(초등학교 5학년)와 무게문제(중학교 1학년)를 제외하고는 차이가 없었다.