통합주제로서의 ‘에너지’에 대한 개념 간 관계 분석

An analysis of relation among concepts about Energy as a integrated theme: Focused on the types of energy, energy related phenomenon, energy transfer and conversion

‘에너지’는 여러 분과적 주요 개념들을 포괄하는 통합주제로 다양한 자연 현상을 이해하고 설명하며 일상생활의 문제들을 해결하는데 필수적인 개념이다. 이 연구에서는 ‘에너지의 종류’, ‘에너지 관련 현상’, ‘에너지의 이동’과 ‘에너지의 전환’의 네 범주를 선정하여 각 범주 간 관계를 분석하였다. 이를 위하여 IQWST (Investigation and questioning of World through Science and Technology)의 문항 중, 2009 개정과학과 교육과정에서 다루는 에너지 내용을 평가하기에 적합한 문항들을 일부 선별하여 에너지 개념 검사 도구를 만들고, 임의로 선정한 중학교 3학년 학생들을 대상으로 검사를 실시하였다. 검사 결과를 분석하여 ‘에너지 종류’, ‘에너지 관련 현상’,‘에너지의 이동’과 ‘에너지의 전환’의 네 가지 변인 간 관계를 구조모형으로 나타내어 모형의 적합도와 경로계수의 통계적 유의성을 검증하고 관련 변인 간의 종합적 관계를 도출하였다. 또한 2009 개정 중학교 과학과 교육과정에서 에너지 관련 내용이 네 범주와 관련하여 어떻게 제시되어 있는지 분석하였다. 통계적 분석 결과, 에너지 종류가 에너지 관련 현상에 미치는 영향력과 에너지 종류가 에너지 전환에 미치는 영향력이 큰 것으로 나타났다. 교육과정에 제시되어 있는 에너지 관련 내용의 분석 결과, 통계적 분석을 통해 확인된 에너지의 범주 간 관계성이나 위계가 대체적으로 교육과정에 반영되어 있음을 알 수 있었다. 연구 결과를 바탕으로 에너지에 대한 위계를 고려하여 에너지 수업의 내용 체계를 구성하는 방안과 2015 개정 교육과정에 따른 과학 교과에서 에너지 관련 내용을 가르칠 때 시사점을 논의하였다.

Energy is one of the themes including various disciplinary concepts and is one of fundamental concept to understand many natural phenomenon and to solve the problems of everyday life. The concepts related to Energy are the types of energy, energy related phenomenon, the source of energy, energy transfer, energy transformation, energy decrement and energy conservation. The relations among the four concepts are explored in this study. The items in the IQWST(Investigation and questioning of World through Science and Technology) are selected by considering their appropriateness of evaluating the contents about energy presented in 2009 revised Korean science curriculum. The questionnaire are implemented to third year middle school students. The results are analysed to find out the overall relations among the concepts by presenting them as structural equation model, and identify the significance of path coefficient and goodness of fit index by using structural equation model. The standards presented in 2009 revised science curriculum are explored from the energy related concepts’ view. As the statistical results, ‘the types of energy’ have a significant effect on ‘energy related phenomenon’, and ‘the types of energy’ have a significant effect on ‘energy conversion’. The results of analyzing the curriculum are consistent with the statistical results. Educational implications about how to organize the instructional contents about energy regarding the concept hierarchy, and how to teach the energy related concepts presented in 2015 revised science curriculum were discussed based on the results.