유체에서 압력의 작용에 대한 대학생들의 개념

초록

이 연구의 목적은 예비 과학 교사들의 유체 압력에 대한 개념을 알아보는 것이다. 이를 위해 지방 소재 사범대학 과학교육 전공 3, 4학년 학생 45명을 대상으로 하여, 유체 압력에 대해 개방형 설문지를 통하여 조사한 후 개별 면담을 실시하였다. 설문 문항은 문제의 상황을 수압과 기압의 두 가지 상황으로 제시하고, 유체압력에 의한 힘의 작용 방향과 이에 따른 물체의 변형에 대해 질문하는 내용으로 구성되었으며, 이에 대한 응답을 분석하여 학생들의 유체 압력과 힘의 작용에 대한 개념 유형을 알아보았다. 분석 결과, 수압 상황에서는 유체에 의한 힘의 방향을 면에 수직인 방향(36%)과 사방(42%)으로 설명하는 학생들이 많았다. 반면, 기압 상황에서는 면에 수직이라고 설명하는 유형이 82%로 다른 유형에 비해 훨씬 많았다. 유체 속의 물체의 변형을 묻는 문제에 대한 학생들의 응답은 크게 4가지 유형으로 분류되었다. 스티로폼 컵과 공의 두 경우 모두, 크기는 작아지고 모양은 변화가 없다고 생각하는 유형이 제일 많았으나(컵과 공 각각, 38%, 53%), 컵과 공 두 가지 상황에서 모양 변화의 유형이 일치하지 않았다. 결론적으로, 학생들은 유체에 의한 힘의 작용으로 나타나는 압력의 방향과 크기, 이로 인한 물체의 변형에 대해 일관되게 설명하는데 어려움을 겪고 있었다. 따라서 유체의 압력에 대한 교수-학습 과정에서 일반적인 성질과 함께 그러한 성질을 가지게 된 원인에 대한 이해가 이루어져야 하며, 고체, 액체, 기체의 압력 개념의 공통점과 차이점에 대한 명시적 접근, 구체적인 적용 상황들이 통합된 교수-학습 방법이 필요하다.

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