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태양 복사와 가시광선 복사 및 지구 복사와 적외선 복사의 관계에 대한 고등학생들의 인식 KCI 등재

High School Student Perception of the Relationships between Solar and Visible Radiation and between Terrestrial and Infrared Radiation

  • 언어KOR
  • URLhttps://db.koreascholar.com/Article/Detail/414405
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한국지구과학회지 (The Journal of The Korean Earth Science Society)
한국지구과학회 (The Korean Earth Science Society)
초록

이 연구는 ‘태양 복사’가 ‘가시광선 복사’로, ‘지구 복사’가 ‘적외선 복사’로 상호 대체될 수 있는 개념인가에 대한 문제 인식에서 출발하였다. 이를 위해 각 개념을 어떻게 인식하고 있는지를 드러낼 수 있는 질문지를 통하여 지 구과학 I을 이수한 고등학생들의 인식을 조사하고, 이들의 인식에 영향을 미칠 수 있는 교과서의 서술 및 삽화를 분석 하였다. 이 연구의 주요 결과는 다음과 같다. 첫째, 조사에 참여한 학생들은 모두 태양 복사를 가시광선 영역에서만 방출되는 복사로 인식하고 있으며, 지구 열수지에서 대류·전도·숨은열을 복사에 의한 에너지 전달로 인식하고 있는 학생 들도 약 35%로 나타났다. 둘째, 2015 개정 교육과정의 지구과학 I 6종 교과서를 분석한 결과, 2종에서는 ‘단파 복사’와 ‘장파 복사’라는 용어를 도입하지만 이들에 대한 설명이 없었으며, 다른 2종에서는 태양 복사를 각각 ‘주로 가시광선 형 태의 복사’ 또는 ‘파장이 짧은 가시광선 복사’로 서술하였다. 그 밖의 2종 교과서에 있는 태양 복사와 지구 복사에 관 하여, 파장 영역에 대한 설명이 없거나 ‘단파장/장파장’이라는 모호한 용어가 사용되었다. 아울러 2종의 교과서에서 열 수지 삽화에 일부 오류가 발견되었다. 따라서 교과서들이 단파 복사와 장파 복사에 관한 정확한 용어 정의 없이 태양 복사와 지구 복사를 설명함에 따라 학습자들은 태양 복사와 지구 복사를 각각 가시광선 복사와 적외선 복사라는 개념 으로 인식할 개연성이 있다. 이를 종합해 보면, 교과서에 기술된 불분명한 진술이나 오류가 학생들의 오개념을 유발하 거나 재생산할 수 있음을 함의한다. 이 연구에서 논의된 바가 지구의 열수지와 복사 평형에 대한 교수·학습 과정의 유 용한 참고 자료로 활용되고, 추후 교과서 집필에서도 합리적인 서술 방안을 제안하는 데 기여할 수 있으리라 기대한다.

This study began with the hypothesis of whether “solar radiation” and “terrestrial radiation” can be replaced by “visible radiation” and “infrared radiation”, respectively. To this end, we investigated the perceptions of high school students who completed the Earth Science I course through a questionnaire to reveal how they perceived each concept. We also analyzed the descriptions and illustrations of textbooks that may have affected their perceptions. All of the students who participated in the questionnaire recognized solar radiation as radiation emitted only in the visible light region. About 35% of the students recognized convection, conduction, and latent heat as energy transfer by radiation in the Earth’s heat budget. By analyzing six types of Earth Science I textbooks in the 2015 revised curriculum, we observed that two types introduced the terms “shortwave radiation” and “longwave radiation” but had no explanation for them, while the other two described solar radiation as “radiation mainly in the visible light region” or “radiation in short wavelengths”. Regarding solar and terrestrial radiation in the last two types, there was no explanation for the wavelength regions, or ambiguous terms such as “short wavelength” and “long wavelength” were used. In addition, the two textbooks contained some errors in the illustration of the energy budget. Considering that textbooks described solar and terrestrial radiation without defining the exact terms for shortwave and longwave radiation, learners are likely to recognize solar and terrestrial radiation as visible and infrared radiation, respectively. This finding implies that vague statements or errors in textbooks can cause or reproduce students’ misconceptions. The discussion in this study is expected to be used as a helpful reference material for teaching and learning processes regarding the Earth's radiation equilibrium and heat budget, and thereby contribute to proposing reasonable description plans for future textbook writing.

목차
Abstract
요 약
서 론
    복사와 관련된 대기과학적 설명
    태양 복사
    지구 복사
    단파 복사와 장파 복사
연구 방법 및 절차
연구 결과 및 논의
    태양 복사와 가시광선 복사, 지구 복사와 적외선복사에 대한 학생들의 인식
    2015 개정 교육과정 고등학교 지구과학 I 교과서 분석
결론 및 제언
사 사
References
저자
  • 안유민(공주대학교 지구과학교육과) | Yumin Ahn (Department of Earth Science Education, Kongju National University)
  • 서은경(공주대학교 지구과학교육과) | Eun-Kyoung Seo (Department of Earth Science Education, Kongju National University) Corresponding author
  • 이종진(대전동신과학고등학교, 공주대학교 지구과학교육과) | Jong-Jin Lee (Daejeon Dongsin Science High School, Department of Earth Science Education, Kongju National University)