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퍼텐셜 에너지 곡선에 대한 예비 화학 교사들의 이해 조사

Pre-service Chemistry Teachers’ Understanding of the Potential Energy Curve

대한화학회지 2015년 59권 6호 p.508 ~ 519
박종윤 ( Park Jong-Yoon ) - 이화여자대학교 과학교육과

김은경 ( Kim Eun-Kyoung ) - 이화여자대학교 과학교육과

Abstract

본 연구에서는 개념 질문지를 사용하여 퍼텐셜 에너지 곡선에 대한 예비 화학 교사들의 이해 정도를 조사하였다. 조사 대 상은 화학교육을 전공하는 사범대학 3학년 학생 24명, 4학년 학생 26명으로 총 50명이었다. 개념 질문지는 구슬 두 개의 거 리에 따른 퍼텐셜 에너지 변화 곡선을 주고 상상실험을 하는 것으로 구성하였다. 질문지의 응답을 분석한 결과 예비 화학 교 사들은 퍼텐셜 에너지나 전체 역학적 에너지가 음의 값을 가지는 것을 받아들이기 어려워하였다. 또한 역학적 에너지 보존은 대부분 알고 있었으나 이를 상상실험의 조건에 제대로 적용하지 못하는 것으로 나타났다. 그리고 구슬에 작용하는 힘의 방 향은 대체로 알고 있었으나, 초기 위치에서 구슬이 이동하여 퍼텐셜 에너지가 가장 낮은 우물 바닥에서 정지할 것이라는 응 답이 상당히 많았다. 또한 퍼텐셜 에너지 곡선과 관련지어 화학 결합, 기체의 액화, 분자의 진동 운동에 대한 이해도가 매우 낮은 것으로 드러났다.

In this study, the pre-service chemistry teachers’ understanding of potential energy curve was investigated. The subjects were 24 junior students and 26 senior students studying chemistry education in a college of education. A concept questionnaire consisted of thought experiments with different initial conditions was developed to survey the pre-service teachers’ conceptions of potential energy curve. The survey results showed that the pre-service chemistry teachers had difficulties to accept the negative values for potential energy and total energy. And they knew the mechanical energy conservation but they could not apply it properly to the thought experiment situations given in the questionnaire. Also they had the knowledge about the direction of force exerted between the two balls, but many of them believed that the balls would stop moving at the bottom of potential energy curve well. In addition, it was discovered that few pre-service teachers could relate the thought experiments to the chemical bonding, the liquefaction of gas, and the molecular vibration.

키워드

퍼텐셜 에너지; 퍼텐셜 에너지 곡선; 역학적 에너지 보존; 예비 화학 교사; 개념 이해
Potential energy; Potential energy curve; Conservation of mechanical energy; Pre-service chemistry teacher; Conceptual understanding
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KCI