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본 연구에서는 과학 고등학교 학생들을 대상으로 오비탈 및 원자 모형에 대한 이해, 오비탈과 원자 모형 사이의 관계에 대한 이해, 그리고 오비탈 개념의 유용성에 대한 인식을 조사하였다. 조사 결과, 80% 정도의 학생들이 오비탈을 전자가 발견될 확률을 나타낸 함수 또는 공간 영역으로 적절하게 이해하고 있었다. 그러나 원자 모형에 대해서는 약 60% 정도의 학생들이 원자핵을 중심으로 한 공전 운동으로 원자핵 주변의 전자 운동을 이해하고 있었다. 또한, 대부분의 학생들이 오비탈에 대해서는 적절한 개념을 가지고 있음에도 불구하고 오비탈이 현대의 원자 모형을 설명하는 개념이라는 사실에 대해서는 65% 정도의 학생들만이 인식하고 있었으며, 이들 중에서도 많은 학생들이 보어 모형과 오비탈 모형이 혼재된 형태로 이해하고 있었다. 또한, 오비탈 개념이 화학 결합 및 분자 구조 등의 이해와 밀접한 관련이 있음에도 불구하고, 30% 이상의 학생들이 오비탈 개념이 다른 화학 개념의 학습이나 이해에 전혀 도움이 되지 않았다고 응답하였으며, 특히 오비탈 개념 학습을 과학 지식의 발전과 연결지어 생각하는 학생은 거의 없었다. 본 연구의 결과는 교과서나 화학 수업에서 오비탈 개념이 다른 관련 개념과의 관련성 및 과학의 발전에서 지니는 의미 등을 토대로 지도될 필요가 있음을 시사한다.
This study investigated science high school students' understanding of orbitals and the atomic model, and the relationship between them, and examined students' perceptions of usefulness of the orbitals concept. The results revealed that around 80% of the students understood orbitals as mathematical function of the probability distribution of electrons or areas that electrons could be found. However, around 60% of the students explained the atomic model as the electrons revolving around a nucleus. Although the majority of the students understood orbitals appropriately, only 65% of the students responded that the orbital model is the contemporary atomic model. The students recognized the atomic model as a hybrid model of Bohr's model and the orbital model. Despite the close connections among the orbital concept and other chemical concepts, such as chemical bonding, molecular structure, etc, over 30% of the students answered that the orbital concept was not helpful for learning other chemistry concepts and understanding. Moreover, there were few students who appreciated learning the orbital concept in relation to learning of the nature of science/scientific knowledge. The results indicate that the orbital concept need to be taught on the basis of the relationships with other chemical concepts and the understanding of the nature of science.
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chemistry, conceptual understanding, orbital, atomic model, misconception, high school
