Journal of The Korean Association For Science Education (한국과학교육학회지)

The Korean Association for Science Education (한국과학교육학회)
권호 표지

High School Students' Errors in Constructing and Interpreting Science Graph

고등학생들의 과학 그래프 작성 및 해석 과정에서 나타난 오류

  • Published : 2009.12.31
Download PDF
⟨ Previous Next ⟩

Abstract

In this study, we investigated high school students' errors in constructing and interpreting graph on experimental results by students' science achievement level. Two tests regarding constructing and interpreting graph about 'the relationship between the pressure and volume of a gas' were administered to 11th-graders (N=140). Analysis of the results revealed that most students exhibited many errors in the processes of constructing and interpreting graph. In the processes of constructing graph, there were 16 types of errors on the categories of 'misinterpreting the variables', 'mis-marking the graphical elements', and 'misusing the data'. The students of lower achievement level had more errors than those of higher achievement level in the four error types, that is, 'missing the variables', 'representing the best fit line using a broken line', 'adding the data', and 'neglecting the data'. However, the results were reversed in the error type of 'not marking the origin.' In the processes of interpreting graph, there were 9 types of errors on 'misreading the data', 'wrong interpolation and extrapolation', and 'establishing the wrong relationship'. The students of lower achievement level had more errors than those in the higher achievement level in the error types of 'wrong interpolation' and 'misdescribing the relationship between variables'. Educational implications of the findings are discussed.

이 연구에서는 학생들이 실험 결과를 그래프로 작성하고 해석하는 과정에서 범한 오류들을 과학 학업성취 수준에 따라 조사했다. 고등학교 2학년 140명을 대상으로 '기체의 압력과 부피의 관계'에 대한 그래프 작성 검사 및 해석 검사를 실시했다. 연구 결과, 대부분의 학생들이 그래프 작성 및 해석 과정에서 많은 오류를 보였다. 그래프 작성 과정에서는 '변수의 잘못된 해석', '그래프 기본 요소의 잘못된 표기', '자료의 잘못된 사용' 범주에서 총 16가지 오류 유형이 나타났다. '변수 적지 않음', '추세선을 꺾은선으로 표현', '자료 추가', '자료 삭제' 오류 유형은 과학 학업 성취 수준이 높은 학생들보다 낮은 학생들이 많이 범하였으나, '원점 표기하지 않음' 오류 유형은 반대로 나타났다. 그래프 해석 과정에서는 '자료의 잘못된 독해', '잘못된 내삽 외삽', '관계 잘못 설정' 범주에서 총9가지 오류 유형이 나타났다. '외삽 못함', '변수 사이의 관계 잘못 기술' 오류 유형은 과학 학업 성취 수준이 높은 학생들보다 낮은 학생들이 많이 범하였다. 그리고 이에 대한 교육적 함의를 논의하였다.

Keywords

References

  1. 강신포, 김호선 (2006). 수학과와 타 교과 내용의 연계성 분석. 과학교육연구, 31, 1-20
  2. 교육부 (1999). 초∙중등 학교 교육 과정 해설. 교육부 고시 제1997-15호 [별책 1]
  3. 교육인적자원부 (2007). 개정 초${\cdot}$중등 교육과정. 교육인적자원부 고시 제2007-79호 [별책1]
  4. 김유정, 문세정, 강훈식, 노태희 (2009). 중학생들의 과학 그래프 작성 과정에서의 오류 유형 분석. 한국과학교육학회지, 29(2), 168-178
  5. 김태선, 고수경, 김범기 (2005). 고등학생들의 그래프 능력과 과학 탐구 능력 및 과학 학업 성취도의 관계. 한국과학교육학회지, 25(5), 624-633
  6. 김태선, 김범기 (2002). 중고등학생들의 과학 그래프 작성 및 해석 능력. 한국과학교육학회지, 22(4), 768-778
  7. 문경원, 김영수 (2007). 생물 예비 교사의 빛의 세기에 따른 광합성률 측정 실험 수행 능력 조사. 한국생물교육학회지, 35(4), 652-662
  8. 박종찬 (2009). 측정과 자료해석 능력 향상을 위해 교정적 피드백을 강조한 실험수업의 효과: 과학고등학교 물리실험활동을 중심으로. 서울대학교 대학원 박사 학위 논문
  9. 백순근 (2007). 교육연구 및 통계분석. 서울: 교육과학사
  10. 안가영, 권오남 (2002). 함수 그래프 과제에서의 오류 분석 및 처치. 수학교육논문집, 13(1), 337-360
  11. 윤미영 (2005). 그래프 활동에서의 오류 분석과 교정 방안에 관한 연구. 한국교원대학교 대학원 석사학위 논문
  12. 이성균, 이봉우 (2008). 과학 교과서에 사용된 그래프의 유형 및 특징 분석. 국제과학영재학회지, 2(2), 123-128
  13. 이재봉 (2006). 물리탐구활동에서 불확실도 개념이 측정과 자료 해석 과정에 미치는 영향. 서울대학교 대학원 박사 학위 논문
  14. 이진봉, 이기영 (2007). 지구과학 교과서에 사용된 그래프의 유형 및 특징 분석. 한국과학교육학회지, 27(4), 285-296
  15. Bell, A., & Janvier, C. (1981). The interpretation of graphs representing situations. For the Learning of Mathematics, 2(1), 34-42
  16. Berg, C. A., & Smith, P. (1994). Assessing students' abilities to construct and interpret line graphs: Disparities between multiplechoice and free-response instruments. Science Education, 78(6), 527-554 https://doi.org/10.1002/sce.3730780602
  17. Brousseau, G. (1986). Fondements et m$\acute{e}$thodes de la didactique des math$\acute{e}$matiques. Recherches en Didactiques des Math$\acute{e}$matiques, 7(2), 33-115
  18. Harper, S. R. (2004). Students' interpretation of misleading graphs. Mathematics Teaching in the Middle School, 9(6), 340-343
  19. Leinhardt, G., Zaslavsky, O., & Stein, M. K. (1990). Functions, graphs, and graphing: Tasks, learning, and teaching. Review of Educational Research, 60(1), 1-64 https://doi.org/10.3102/00346543060001001
  20. McKenzie, D. L., & Padilla, M. J. (1986). The construction and validation of the Test of Graphing in Science (TOGS). Journal of Research in Science Teaching, 23(17), 571-579 https://doi.org/10.1002/tea.3660230702
  21. Miller, M. D., Linn, R. L., & Gronlund, N. E. (2008). Measurement and assessment in teaching(10th Ed.). New Jersey: Prentice Hall
  22. Movshovitz-Hadar, N., Zaslavsky, O., & Inbar, S. (1987). An empirical classification model for errors in high school mathematics. Journal for Research in Mathematics Education, 18(1), 3-14 https://doi.org/10.2307/749532
  23. Potgieter, M., Harding, A., & Engelbrecht, J. (2008). Transfer of algebraic and graphical thinking between mathematics and chemistry. Journal of Research in Science Teaching, 45(2), 197-218 https://doi.org/10.1002/tea.20208
  24. Radatz, H. (1979). Error analysis in mathematics education. Journal for Research in Mathematics Education, 10(3), 163-172 https://doi.org/10.2307/748804
  25. Shah, P., & Hoeffner, J. (2002). Review of graph comprehension research: Implications for instruction. Educational Psychology Review, 14(1), 47-69 https://doi.org/10.1023/A:1013180410169
  26. Wellington, J. (1998). Practical work in science: Time for a re-appraisal. In J. J. Wellington (Ed.), Practical Work in School Science, (pp. 3-15). New York: Routledge
  27. Wu, Y., & Wong, K. (2007). Impact of a spreadsheet exploration on secondary school students' understanding of statistical graphs. Journal of Computers in Mathematics and Science Teaching, 26(4), 355-385