과학연구

학생들의 뉴톤력학인식정형에 대한 평가도구로서 FCI와 그 리용

 2020.12.21.

경애하는 김정은동지께서는 다음과 같이 말씀하시였다.

《배운 지식에 대한 학생들의 소화정도, 원리적인 인식능력과 창조적활용능력을 정확하게 평가할수 있는 교수방법을 받아들여야 합니다.》

힘개념조사표(FCI, Force Concept Inventory)는 1992년에 개발되고 1995년에 수정된 교육평가도구로서 다중선택방식에 기초한 30개의 문제들로 구성되여있는데 현재까지 세계적으로 대학생들과 중학교 졸업생들의 뉴톤력학인식정형을 분석평가하는데 광범히 리용되고있다.

FCI를 리용한 검사(최대점수 30 또는 100%)에서는 응시한 학생이 18점(또는 60%)이상의 점수(entry threshold)를 받으면 물리학을 배울수 있는 초보적인 조건을 갖추고 25.5점(또는 85%)이상의 점수(mastery threshold)를 받으면 아주 훌륭한 지적능력을 소유한것으로 평가한다.

우리는 조선어로 번역한 FCI수정본문제를 리용하여 2018~2019년기간에 자원성의 원칙에서 193명의 입학생들을 대상으로 FCI예비검사를 진행하였고 그중 20명에 대하여서는 역시 FCI최종검사를 진행하였다. 우리는 편리상 응시자들이 1h동안에 조선어FCI시험지에서 정답들을 선택하고 동시에 그 선택리유를 다른 종이에 간단하게 서술하도록 요구하였다.

시험에 응시한 학생들은 크게 두 부류로 갈라볼수 있는데 한 부류는 1중학교를 졸업한 학생들이고 두번째 부류는 고급중학교를 졸업한 학생들이다.

1중학교 졸업생들의 FCI예비시험평균결과는 2018년에 약 19.9±0.6(표준편차 5.3)이고 2019년에는 19.6±0.4(표준편차 6.6)인데 그에 해당한 평균퍼센트결과들은 약 66.3%와 65.3%이다. 세계 여러 대학들의 교육연구사들이 진행한 FCI검사결과들을 보면 대체로 63~77%의 범위에 있다.(2015년)

2019년에 고급중학교를 졸업한 학생들을 대상으로 한 FCI예비시험평균결과는 13.9±1.2(표준편차 9.6)로서 약 46.3%이다. 세계 여러 나라 교육연구사들이 발표한 자료에 따르면 고등학교 학생들을 대상으로 진행한 FCI검사결과는 15~58%의 넓은 범위에 놓여있다.(2014년)

2019년 1학기에 뉴톤력학과정을 마친 20명의 1중학교출신 자원자들을 대상으로 진행한 FCI최종시험평균결과는 약 24.0±0.5(표준편차 ~2.2)이며 퍼센트결과는 약 79.8%였다.

흥미있는것은 남학생들의 성적이 녀학생들의 성적보다 10~20%정도 더 높은것인데 이 결과는 선행연구에서도 언급되였다.

우리 학생들의 FCI시험결과들을 구체적으로 분석해보면 대략 70%정도의 응시자들이 주로 수정된 FCI의 5, 11, 21, 23, 26번 항목들에 정확한 답변을 주지 못하였다.

이로부터 우리는 FCl가 학생들의 뉴톤력학인식정형을 평가하는데서 효과적인 하나의 교육학적분석도구로 되며 FCI검사를 통하여 물리교원들이 뉴톤력학의 어떤 주제들을 가르치는데 특별한 주의를 돌려야 하는가를 미리 알수 있다는것을 예측할수 있다. 이것은 교원들이 물리교육방법을 개선하는데서 긍정적인 기여를 할수 있을것이다.