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pp.345-361
‘식물의 광합성'은 생명 과학 영역에서 다루는 개념이지만, 실험을 통해 출입하는 기체를 확인하기 위해서는 BTB 용액의 색변화에 대한 화학적 이해가 바탕이 되어야 한다. 이 연구의 목적은 BTB 용액을 사용한 광합성 실험에서 BTB 용액의 변색 과정과 관련하여 ’광합성' 실험의 문제를 살펴보고, 이를 개선하기 위한 자료를 제공하는 것이다. 이를 위해『2007 개정 과학과 교육과정』에 따른 중학교 「과학 1」교과서 8종과 『7차 과학과 교육과정』에 따른 중학교 「과학 2」교과서 8종을 대상으로 실험에 사용된 BTB 용액의 색변화와 이에 대한 설명을 분석하였고, 예비교사 202명을 대상으로 설문을 실시하였다. 교과서 분석 결과, ‘광합성’ 실험에 사용한 BTB 용액의 초기 색깔은 청색과 녹색 두 가지로 나타났으며, 색깔이 같은 BTB 용액을 사용하였음에도 불구하고 광합성 이후의 색변화에 있어서 교과서 별로 다르게 제시하고 있어 적절한 BTB 용액의 선정과 색변화를 판단하는데 혼동의 여지가 있었다. 또한 BTB의 변색에 대한 교과서의 설명은 이산화탄소의 양에 따른 색을 제시하는 방식, 액성에 따른 색을 제시하는 방식 등으로 분류할 수 있었으나, 각 방식은 화학적 이해를 돕기에 미흡한 점이 있었다. 예비 교사들의 BTB 용액의 변색에 대한 응답은 초기 BTB 용액의 색깔이 청색이거나 녹색인 것과 상관없이 광합성 후에 청색으로 된다는 유형 1, 모두 녹색으로 돌아간다는 유형 2, 처음 사용한 BTB 용액의 색깔 즉, 청색은 청색으로 녹색은 녹색으로 돌아간다는 유형 3으로 나눌 수 있었다. 이들의 구체적인 변색 이유를 분석한 결과, 유형 1의 경우, 산소의 발생으로 인해 용액의 액성이 염기성이 된다고 생각하는 비율이 높았으며, 유형 2의 경우, 초기 용액의 액성에 대한 고려 없이 이산화탄소가 사라지면 중성이 되기 때문이라고 인식하고 있었다. 유형별로 화학적 이해의 수준이 다르게 나타났으며, 예비교사의 전공에 따라 유형별 비율은 차이가 있었다. BTB 용액의 색변화에 대한 혼동과 불완전한 이해를 개선하기 위해서는 광합성 실험에 적합한 표준 BTB 용액의 제조 방법을 개발하고, 교과서에서 BTB 용액의 변색 이유에 대한 화학적 설명이 추가적으로 제시될 필요가 있다.
Although ‘photosynthesis of plant’ is a concept studied in the area of life science, the experiment that identifies the gas going in and out the plant should be based on chemical understanding of the change in the color of BTB solution. This study aims to find problems and supply implications for improvement of the experimental practice on 'photosynthesis experiment'. To conduct the survey, we reviewed the contents of 8 textbooks of middle school “Science 1” of 2007 revised science curriculum and 8 textbooks of middle school “Science 2” of 7th science curriculum, and then surveyed 202 pre-service teachers with questionnaires. The result of the textbook review shows that the initial colors of BTB solution used in the experiment of ‘photosynthesis’ are blue or green and the colors of BTB solution after photosynthesis was different according to the textbook. And also, the chemical explanation suggested in textbook was insufficient for chemical understanding about the color change of BTB solution in photosynthesis. The answer of the pre-service teachers was categorized by 3 types; the color returns back to blue regardless of the original color of the solution(type 1), the color returns back to green(type 2), and the color returns back to the original color of the solution(type 3). But some of type 1 cited the reason for the color change that the generation of oxygen changes the liquid property of the solution into being ‘basic’. In the meantime, some of type 2 responded that the disappearance of carbon dioxide results in being ‘neuter’ without consideration of the original water property. To clarify the confusion and improve the partial understating on the color change of BTB solution, it is necessary to develop the method to make standard BTB solution to be used in photosynthesis experiment and add more detailed explanation of the reasons why BTB solution changes its color in the textbooks.
