고등학생들의 화학반응속도 개념과 화학평형 개념간의 상관관계

Abstract

이 연구의 목적은 고등학생들의 화학반응속도 개념과 화학평형 개념을 조사하여 이들간의 상관관계를 알아보고자 하는 것이었다. 연구대상은 경기도 K시 소재의 인문계 고등학교 자연계열 3학년 학생 120명이었다. 이 연구를 위하여 화학반응속도와 화학평형에 관한 학습내용에서 서로 관련이 있는 것들을 선정하여 개념 검사지를 개발하였고, 문항별 응답 내용을 분석하였다. 연구결과, 화학반응속도에 관한 객관식 문항에 대한 정답률은 높게 나타났으나, 응답 이유를 묻는 문항에 대한 정답률은 상대적으로 낮아서 화학반응속도에 대한 과학적 개념 형성이 잘 되어 있지 않음을 알 수 있었다. 대부분의 고등학생들은 정반응 속도에 관한 문항의 정답률은 높았으나 역반응 속도에 관한 문항의 정답률은 낮았다. 화학평형에 관한 개념의 형성 정도에 있어서는 한쪽 반응만 생각해도 이해할 수 있는 평형개념에 대한 정답률은 높게 나타났으나 정반응과 역반응을 동시에 생각해야 하는 문항에 대한 정답률은 낮게 나타났다. 고등학생들의 화학반응속도 개념과 화학평형 개념간의 상관관계에서 전체적인 상관관계가 다소 높은 것으로 나타났다. 특히, 역반응에 관한 화학반응속도 개념이 부족한 고등학생들은 화학평형이 동적 평형 상태라는 것을 잘 이해하지 못하는 것으로 나타났으며, 화학반응 메커니즘을 충돌론으로 잘 이해하지 못하는 고등학생들은 농도와 촉매가 화학평형 이동에 미치는 영향에 대한 이해도 부족한 것으로 나타났다. 그리고 농도와 촉매에 관련된 화학반응 개념과 화학평형 개념간에 상관관계가 있으나 낮은 것으로 나타났다. 따라서 화학평형의 선개념으로 중요한 부분인 화학반응속도에 관한 과학적 개념형성이 화학평형에 대한 오개념을 줄일 수 있는 방안이 될 수 있다. 그리고 한쪽 반응에만 국한된 화학반응속도에 관한 교수-학습 방법은 동적 평형과 관련된 화학평형 개념 형성에 어려움을 초래하므로, 화학반응속도론에 근거하여 정반응과 역반응을 모두 언급할 수 있도록 하는 교수-학습 방법을 개발하여 학습지도하는 것이 화학평형 개념 형성에 효과적일 것이다. The purpose of this study was to investigate the correlation between concepts on chemical reaction rates and concepts on chemical equilibrium in high school students. The subjects of the investigation consisted of 120 third grade students attending high school in K city of Kyunggi province. For this study, questionnaire relevant to the subject of chemical reaction rates and chemical equilibrium was developed and the answers were analyzed. As a result of the study, a large percentage of high school students answered questions on reaction rates correctly, but only a small percentage of the students could give explanations. Many high school students answered questions on the rates of forward reactions correctly, but not the questions on the rates of reverse reactions. For the concepts on chemical equilibrium, many high school students gave correct answers when faced with equilibrium questions that only required the understanding of one side of the reaction. But the students could not answer the questions requiring understanding of both forward and reverse reactions as well. Overall, there was a little high correlation between concepts on chemical reaction rates and concepts on chemical equilibrium in high school students. Especially, high school students with little understanding of reverse reaction rates did not understand that chemical equilibrium is a dynamic equilibrium. Also, high school students with little understanding of the collision mechanism regarding chemical reaction rates did not understand the effect of concentration and catalyst factors on chemical equilibrium. And the correlation between concepts on chemical reaction rates and concepts on chemical equilibrium related to concentration and catalyst factors was low. In conclusion, the formation of scientific concepts on chemical reactions rates can decrease misconceptions on chemical equilibrium. Also the teaching-learning method limited to one side of a reaction can cause difficulty in forming the concepts on chemical dynamic equilibrium. Therefore, the development of a teaching-learning method which covers both the forward and reverse reactions can be effective in helping students form the concepts on chemical equilibrium.