중등 양자물리학 교육 동향에 관한 체계적 문헌 고찰

A systematic literature review on secondary quantum physics education

목적 본 연구는 중등 양자물리학 교육 연구에 관한 국내·외 연구 동향을 파악하고 시사점을 도출함으로써 양자물리학 교육과 관련된 후속 연구에 도움을 주고자 수행되었다. 방법 이를 위하여 물리교육 관련 주요 국내·외 학술지를 선정하여, 최근 10년간 발행된 양자물리학 교육 관련 문헌을 체계적 절차에 따라 분석하였다. 결과 중등 양자물리학 교육 연구의 전반적인 동향 파악을 통해 국내ㆍ외 모두 최근 5년간 연구가 활발히 이루어짐을 확인하였고, 이어서 주제별 분포, 주요 연구 내용, 목표 학습자와 같은 구체적 동향을 파악하여 다음과 같은 결과를 얻을 수 있었다. 첫째, 국내 문헌은 학생들의 개념 이해를, 국외 문헌은 수업 및 교육자료 개발을 양자물리학 교육의 연구 주제로 많이 채택했다. 둘째, 국내ㆍ외 모두 ‘양자물리학 입문’을 양자물리학 교육 연구의 세부 내용으로 가장 많이 다루었으나, 두 번째로 많이 다뤄진 내용부터는 서로 상이하였다. 셋째, 양자물리학 교육 연구는 주로 중학생보다는 고등학생을 목표 학습자로 두고 있으며, 교사나 예비교사를 대상으로 한 연구는 국내 문헌에서 주로 보고되고 있음을 파악하였다. 결론 본 연구는 양자물리학 교육 관련 연구 동향을 알아보고, 그 시사점을 도출하였다는 점에서 학문적 의의가 있다. 그러므로 양자물리학 교육 연구가 앞으로 나아갈 방향을 탐색하기 위한 학문적 길잡이 역할을 본 연구가 할 수 있을 것으로 기대된다.

Objectives This study aims to compare research trends domestically and internationally, hence deriving implications to the domestic research on the secondary quantum physics education in the future. Methods We conducted a systematic analysis of quantum physics education literature published in major domestic and international journals related to physics education over the past 10 years. Results By analyzing trends in quantum physics education research, we found that both domestic and international research were actively done in the last five years. Afterward, we identified research trends in specific themes: topics distribution, major research contents, and target learners. First of all, In terms of research topics, international literature mainly focused on the development of teaching and learning materials, while the domestic literature focused on students' learning. Regarding the contents of the research, ‘introduction to the quantum physics’ was the mostly covered one in both domestic and international studies, yet other contents, such as ‘probabilistic characteristics’, ‘interaction of light and matter(Duality and/or Complementarity)’, etc., ranked differently in two contexts. Lastly, our findings highlight that quantum physics education research primarily targeted high school students rather than middle school students. Notably, some studies on quantum education for teachers and pre-service teachers were reported only in the domestic context, which focused the importance of teachers' professional development. Conclusions This study provides valuable insights into research trends in quantum physics education and offers implications for future research. The findings serve as an academic guide to explore the future direction of quantum physics education research.