earticle

영어

This study aimed to analyze elementary school students’ conceptual understanding of the causes of seasonal changes, the relationship between Earth-based and space-based perspectives, and the types and proportions of their misconceptions. The participants were seventy-three 6th-grade students at O Elementary School in B Metropolitan City. The conclusions of the study are as follows. First, in the analysis of conceptual levels by perspective, the converted mean score for the space-based items was 32.08 points out of 50, the Earth-based items averaged 31.11 points, and the combined total was 63.19 points out of 100. A paired-sample t-test comparing the space-based and Earth-based scores produced a p-value of 0.379, indicating no statistically significant difference in the group means. However, 42 students (57.5%) showed a difference of five points or more between the two perspectives, revealing an underlying imbalance. Second, in the item-level analysis, students showed high achievement on the space-based items related to Earth’s rotation, but low performance on more abstract concepts such as orbital motion, axial tilt, and the Earth’s position by season. For the Earth-based items, scores were high on observable concepts such as solar altitude, day length, and temperature changes, but low on relational concepts such as the meridional (noon) altitude and the distance between the Sun and Earth. Third, analysis of misconceptions identified seven major types. The most frequent was the idea that “seasonal changes are caused by variations in the distance between the Sun and the Earth,” held by about 78% of the students. Other misconceptions included: “the Earth’s axis of rotation is vertical,” “the side of the Earth receiving sunlight directly is summer,” “the Sun’s temperature changes with the seasons,” “the Earth’s rotation produces the seasons,” “the axial direction changes during revolution,” and “the length of daytime is always the same.” These findings indicate that students tend to interpret seasonal changes based on everyday experiences and sensory perceptions, and they particularly struggle to understand celestial motions such as rotation, revolution, and axial tilt. Therefore, instructional design should begin by diagnosing students’ initial conceptions and employ strategies that promote the reconstruction of scientific concepts.

한국어

본 연구는 초등학생의 계절변화 원인에 대한 개념 수준, 지구·우주 기반 관점의 관련성, 그리고 오개념 유형과 비율을 분석하는 것을 목적으로 하였다. 연구 대상은 B광역시 O초등학교 6학년 73명이었다. 본 연 구의 결론은 다음과 같다. 첫째, 관점별 개념 수준에서 우주 기반 문항의 환산 평균은 32.08점(50점 만점), 지구 기반 문항은 31.11점, 합산 평균은 63.19점(100점 만점)이었다. 우주 기반과 지구 기반 점수의 대응표본 t-검정 결과 p값은 0.379로 통계적으로 유의하지 않아 두 관점의 집단 평균에서는 차이가 나타나지 않았으나, 73명 중 42명(57.5%)이 두 관점 점수 차이가 5점 이상으로 나타나 관점 간 불균 형이 내재함을 보여주었다. 둘째, 문항별 개념 분석에서 우주 기반 문항은 자전 개념에서 높은 성취를 보였으나, 공전궤도, 자전축 기 울기, 계절별 지구 위치 등 추상적 개념에서는 낮았다. 지구 기반 문항은 태양 고도, 낮 길이, 기온 변화처럼 관찰 중심의 개념점수는 높았으나, 남중고도, 태양과 지구 거리 등 관계적 개념은 점수가 낮았다. 이는 학생 들이 경험 중심 개념은 익숙하나 천체 운동이나 개념 간의 관계를 이해하는 추상적 영역에는 한계가 있음을 시사해 준다. 셋째, 오개념 분석 결과 7가지 주요 유형이 확인되 었고, ‘태양-지구 간 거리 변화로 계절이 생긴다’가 약 78%로 가장 많았다. 그 외 ‘지구 자전축이 수직’, ‘태 양빛을 정면으로 받는 쪽이 여름’, ‘태양 온도 변화’, ‘지구 자전이 계절 생성’, ‘공전 중 자전축 방향 변화’, ‘낮 길이는 항상 같다’ 등이 나타났다. 이러한 결과는 학생들이 일상적 경험과 감각에 의 존해 계절변화를 해석하고, 특히 자전·공전·자전축 기 울기 등 천체 운동 개념 이해에 어려움을 겪고 있음을 보여준다. 따라서 교수·학습 설계 시 학생의 초기 개념 을 진단하고, 지구 공전 모형·태양 고도 실험·가상현실 (VR) 시뮬레이션 등 시각·체험 중심 자료를 활용해 과 학적 개념 재구성을 유도하는 전략이 필요하다.