Comparing Misconceptions of Scientifically-Gifted and General Elementary Students in Physics Classes

초등학교 과학 영재와 일반 학생의 물리 오개념 비교

The purpose of this study is to examine the misconception profiles of the scientifically-gifted and non-gifted children in terms of basic physics concepts and to compare them in terms of the types of differences in misconception as well as in their understanding of the concepts themselves. The subjects of this study were 75 scientifically-gifted children attending the Educational Center of Gifted Children in DNUE and 148 non-gifted children in elementary schools in Daegu city. For the purposes of this study, the basic concepts of physics (heat, electromagnetism, force, and light) which should be learned in an elementary school were selected with a review of related previous research and with an analysis of the 7th science curriculum. Next, a questionnaire was made which was made up of 20 multiple choice statement based items. Analysis of the results of the statement sections in the test, it was hoped, would reveal the difference between the scientifically-gifted and the non-gifted children's understanding, while the responses in the multiple choice items would suggest the differences between the two groups in terms of the misconceptions regarding physics concepts. The results of this study are as follows: First, although both the gifted and non-gifted children showed a low level of understanding of the concepts of heat, electromagnetism, force, and light, the gifted children' level of understanding of those physics concepts was proved to be significantly higher than the non-gifted, so it seems that the scientifically-gifted children have fundamentally understood the concepts in physics and have a higher level of understanding of them. Additionally, both the scientifically-gifted and non-gifted children' level of understanding of all the concepts was lower in the order of electromagnetism, heat, force, and light. This shows that both the scientifically-gifted and the non-gifted children have no difference in the level of understanding of any specific physics concept, but have similar levels of difficulty in every concept. Second, both the scientifically-gifted and non-gifted children showed similar types of misconceptions. However, the scientifically-gifted children had fewer misconceptions than the non-gifted. We suggest that scientifically-gifted children's misconceptions were not fixed yet, so there remained a possibility of them being corrected easily with appropriate instruction.

본 연구의 목적은 일반 학생과 과학 영재 학생들의 열, 전자기, 힘, 빛 개념을 중심으로 한 물리 영역에 대한 오개념을 조사하여, 과학 영재 학생과 일반 학생을 비교하여 개념의 이해도, 오개념의 유형에 어떤 차이가 있는지 알아보기 위한 것이었다. 연구 대상은 대구 지역의 영재교육원의 과학 영재 75명과 동일 지역에 소재하고 있는 두 개의 초등학교 5, 6학년 학생 148명을 표집했다. 선행 연구와 교육 과정 분석을 통해 물리 영역에 대한 초등학교에서 갖추어야 할 개념을 선정한 후, 기존의 물리영역에 대한 개념 검사 도구를 보완 및 수정하여 문항을 작성하였으며, 일부는 개발하여 선택형과 진술형으로 초등학교 물리 오개념 검사 도구를 개발하였다. 20문항으로 구성된 그 검사 도구는 열개념, 전자기 개념, 힘 개념, 빛 개념을 대상으로 하며 각 개념별로 5가지의 하위 개념을 조사하였다. 진술형 문항에 의한 결과를 바탕으로 과학 영재학생과 일반 학생의 물리 개념의 이해도 차이를 분석하였고, 선택형 문항에 의한 결과를 바탕으로 오개념의 차이를 분석하였다. 연구 결과로 첫째, 열 개념, 전자기 개념, 힘 개념, 빛 개념에서 과학 영재 학생과 일반 학생 모두 이해도가 비교적 낮았으나, 과학 영재 학생이 일반학생보다 모든 물리 영역에서 개념 이해도가 통계적으로 유의하게 높은 것으로 나타났으며, 이로부터 과학 영재 학생이 일반 학생에 비해 물리 영역에 대한 개념에 대한 이해 수준이 높았다고 말할 수 있다. 또 과학 영재 학생이나 일반 학생 모두 개념 이해도가 전자기 개념, 열 개념, 힘 개념, 빛 개념 순으로 낮아져서 과학 영재 학생이나 일반 학생이 각각서로 다른 어떤 특정 개념의 이해에 곤란을 겪는 것은 아니고, 동일 개념에 대해 비슷한 난이도를 느끼고 있음을 보여주었다. 둘째, 과학 영재 학생과 일반 학생은 대부분 비슷한 오개념 유형을 나타냈으며 과학 영재 학생은 일반 학생에 비해 오개념을 적게 가지고 있었다. 결론적으로 초등학교 과학 영재 학생도 일반 학생처럼 과학에 대한 오개념을 가지고 있지만, 오개념이 정착되지 않아 학습 후 과학적 개념으로 쉽게 수정될 수 있는 가능성을 보여주었다.