공학계열 대학 신입생의 물리 개념 이해수준의 탐색

Abstract

본 연구는 공학계열 학과에 진학한 학생들의 일반물리 학업 역량 부족 현황을 실질적으로 파악하고자 한 것이다. 이에 2013년부터 2015년까지 3년간 공학계열에 진학한 대학 신입생 1979명을 대상으로 진단평가를 실시하였다. 진단평가는 고등학교 물리 교육과정을 통해 학습한 내용을 확인하는 것으로, 본 진단 평가에서 성취도가 낮은 학생은 앞으로 대학에서의 일반물리학 강의를 이수하는 데 어려움이 있을 것으로 판단하였다. 연구 결과 공학계열 신입생들은 ‘구심력’, ‘돌림힘’, ‘충격량’, ‘운동에너지’, ‘뉴턴의 운동 제 1법칙’, ‘솔레노이드’와 ‘패러데이 법칙’, ‘전기장’, ‘전기력’, ‘전류에 의한 자기장’, ‘아인슈타인의 업적’, ‘방사선’, ‘온도’에서 비교적 낮은 이해도를 보였다. 전공에 따른 진단평과 결과는 기계공학과 전자전기공학 전공의 학생들이 가장 높은 개념 이해도를 나타내었으며, 그 다음으로는 화학신소재, 컴퓨터, 건축 전공의 학생들의 개념 이해도가 서로 유사하였다. 사회시스템 전공이 가장 낮은 평균을 나타내었다. 또한 남학생의 평균이 여학생의 평균보다 유의하게 높게 나타났다. 본 연구 결과를 통해 기초물리 교과목에서 학생들의 기초학업능력 수준에 따른 교육과정의 개발 및 도입의 필요성을 제기하고자 한다.

This study aimed to understand engineering students’ low academic competency on learning physics. The total number of 1979 engineering freshman students, who entered at university from 2013 to 2015, participated in this study. We developed and conducted diagnostic assessment exam. The exam involved physics concepts what students have learned from regular curriculum until their high school. We assumed that the students who get low achievement of this diagnostic assessment will have difficulty in general physics courses. The results showed that engineering students have relatively low understanding of physics concepts such as ‘centripetal force’, ‘torque’, ‘impulse’, ‘kinetic energy’, ‘Newton's first law of motion’, ‘solenoid’, ‘Faraday’s law’, ‘electric field’, ‘electric force’, ‘magnetic field created by current’, ‘Einstein’s work’, ‘radiation’, and ‘temperature’. We also compared means between groups of major and gender. Mechanical engineering major and electronic electrics engineering major students showed the highest achievement. The next high achievement groups were chemistry and new material engineering major, computer engineering major, and architecture engineering major. The students of social system engineering major showed the lowest achievement for last three years between six majors. We also found that male students scored higher than female student in physics concept exam in this study. Based on these results, we suggested that curriculum of engineering college should reformed and redesigned by considering of level based instruction in order to support engineering students learning difficulties in general physics courses.