>
교과서민원서비스
>
제안하기
제안하기
| 접수번호 | 20220503001 | 처리상태 |
|
|---|---|---|---|
| 제안신청인 | 송** | 신청일 | 2022-05-03 20:49:14 |
| 제안유형 | 제안 | ||
| 제안제목 | 화학II 증기압력 관련 내용 수정 제안 | ||
| 개요 | 비상, 미래엔 등 제가 확인한 모든 화학II 교과서 및 ebs, 천재교육 등 제가 확인한 모든 화학II 참고서의 그림을 보면, 진공의 닫힌계에 들어있는 액체가 증발은 하지만 끓음은 나타나지 않습니다. 하지만 이는 외부압이 증기압보다 같거나 낮은, 끓음이 일어나야 하는 상황이므로 기포를 표시할 것을 제안합니다. 또한, 그림에 플라스크를 사용한 실험보다는 실린더를 사용한 실험이 더 적절하다고 판단되어 이를 제안합니다. 마지막으로, 증기압력과 끓는점의 관계를 구체적으로 설명할 것을 제안합니다. 증기압력의 정의를 배운 후 끓는점은 증기압력이 외부압력과 같을 때의 온도라고 배우지만, 그 둘이 왜 연관되는지에 대해서는 고등학생 수준에서 이해 가능한 내용임에도 등장하지 않습니다.
화학II를 수강하는 학생들의 더 수월한 개념 확립을 위해 아래의 몇가지 개선 사항을 제안합니다. |
||
| 현행 및 문제점 | 현재 화학II 교과서에는 증기압력을 설명하는 과정에서 진공상태의 플라스크에 액체를 넣어 동적평형을 만드는 실험을 제시합니다. 저는 이 실험에 두 가지 문제가 있다고 생각합니다.
첫째. 실험 용기로 플라스크를 사용하는 것이 부적절하다고 생각합니다. 실험에서 중요하게 여기는 부분 중 하나는 액체의 증발 속도가 일정하다는 것이며, 이를 그래프로 나타내기도 합니다. 하지만 그림에 따르면 플라스크에서 액체가 기화하는 과정에서 액체의 높이가 낮아지면서 액체와 기체가 맞닿는 면적이 달라집니다. 이는 플라스크의 모양이 구형이기 때문으로, 이를 대신하여 원통형인 시험관이나 물병 등을 사용할 것을 제안합니다. 둘째. 진공의 닫힌계에 들어있는 액체는 끓어야 한다고 생각합니다. 위에서 언급한 증기압력 실험에서 진공의 닫힌계에 들어간 액체는 어느 정도 기화한 후에 동적평형을 이룹니다. 이는 해당 액체의 증기압력이 0기압보다 높음을 의미하며, 외부압력이 0기압인 실험 초기 상황에서부터 외부압력이 액체의 증기압력과 같아질 때까지는 증기압력이 외부압력보다 크므로 액체가 끓는다고 생각합니다. 따라서 학생들이 그림을 보고 액체가 끓는다는 것을 알 수 있게끔 기포 등을 표시해야 한다고 생각합니다. 이상적인 조건에 의해 기포 핵이 형성되지 않는다고 설명하실 수도 있습니다. 하지만 2020년에 화학II를 수강했던 저는, 당시에 왜 끓지 않는지에 대해 친구들과 논의해보려 했으나 서로 정보가 부족한 상태였기 때문에 오히려 큰 혼란에 빠졌던 경험이 있습니다. 또한, 화학 선생님들께 여쭤봤으나 애매한 답변을 주셨으며, 인터넷 검색으로도 관련 내용을 쉽게 찾을 수 없었습니다. 이 그림을 계속 사용한다면, 저 말고도 저와 같은 혼란을 겪을 학생이 계속 생겨날 것으로 판단됩니다. 따라서 혼란을 줄이기 위해 끓음을 표시할 것을 제안합니다. 앞서 언급한 실험과 별개로, 끓음에 관련된 아래의 내용을 추가할 것을 제안합니다. 끓음의 여부와 가장 근본적으로 직결되는 것은 액체 내부에 생성된 기포의 성장 가능 여부라고 생각합니다. 액체 내부의 기포에는 외부압력이 액체를 통해 그대로 전달되며, 이로 인해 결정되는 응축 속도가 증발 속도보다 크면 결국 액화되어 소멸하고, 작으면 기포가 성장하여 끓는 것이라고 생각합니다. 그리고 바로 이것이 증기압력이 끓는점에 직결되는 단 하나의 이유라고 생각합니다. 현재 화학II 교과서는 끓음의 여부가 기포 성장 가능 여부에 연관된다는 사실을 학생들에게 전달하지 않습니다. 그러나 저는 이 내용을 교과서에 추가할 것을 제안합니다. 기포 표면에는 액체와 기체가 맞닿아 있으므로 증발이 일어난다는 것만 이해하면 되기 때문에 고등학생에게 무리한 내용이 전혀 아니라고 판단되며, 이를 알려주는 것은, 실험으로 설명한 증기압력이 이후에 등장하는 끓는점과 관련되는 이유를 명확하게 설명하는 연결고리가 된다고 판단되기 때문입니다. ‘증발, 동적평형과 관련된 개념인 증기압력이 왜 갑자기 끓는점 그래프에 다시 등장하는가?’라는 의문은 화학II 수강 당시의 저와 제 친구들이 실제로 가졌던 의문이었고, 이 또한 선생님들의 답변은 애매했습니다. 이는 다른 학생들도 충분히 가질 수 있는 의문이라고 생각되며, 효율적인 학습을 위해 증기압력을 끓는점과 엮기 위한 충분한 정보가 제공되어야 한다고 생각합니다. 학년이 높아질수록 학생이 잘못된 개념으로 빠지는 경우가 많아진다고 생각합니다. 그런데 심지어 교사의 개념이 명확하지 않다면, 교사 외에는 믿을만한 정보제공자가 없는 학생은 올바른 배움의 기회를 잃게 되며, 운이 나쁘면 오개념이 굳게 잡힐 수도 있습니다. 저자 김현희의 ‘닫힌계 열린계에서의 상태변화와 상평형그림에 관한 교사의 인식조사’를 비롯해 주저자 백성혜의 ‘가열과 비가열 상황에서 증발과 끓음 개념에 대한 초등교사들의 분류 기준에 대한 생각’ 등의 논문을 보면 화학II, 특히 증기압력 부분에 대해 많은 교사들이 애매한 개념이나 오개념을 가지고 있음을 알 수 있습니다. 해당 부분은 일상에서 쉽게 볼 수 있는 증발과 끓음에 관련되어 있지만, 설명이 구체적이지 않기 때문에, 학생이나 교사는 경험과 정보를 잘못 끼워 맞추며 오개념에 빠지게 된다고 생각합니다. 따라서 더 어려워지더라도 해당 내용을 좀 더 구체적으로 가르치거나 교육과정에서 아예 제거하는 것이, 학생에게 오개념 형성의 여지를 주는 것보다는 훨씬 올바른 방향이라고 생각합니다. |
||
| 개선방안 | 첫째.
실험에서 사용하는 플라스크를 대체하여 액체의 부피 변화에도 증발속도가 변하지 않도록 개선할 것을 제안합니다. 시험관, 물병, 피스톤 등의 원통형 물체를 사용하는 것이 좋다고 생각 합니다. 둘째. 기포 핵 형성 개념을 설명하지 않는 이상, 끓는점 이상의 조건에서의 액체는 무조건 끓는다고 생각할 학생의 입장을 고려하여, 그림에 기포가 나타나도록 개선할 것을 제안합니다. 끓임쪽을 사용할 수도 있지만, 이 경우에는 끓임쪽을 넣어주는 이유도 설명해야 하므로 끓임쪽 없이 기포만 표시해주는 것이 좋다고 생각합니다. 셋째. 중력이 있다면 높이에 의한 압력 차에 의한 효과가 있을 것입니다. 고등학교 화학에서는 보통 이상적인 조건을 전제로 하기 때문에 당연하게 중력이 없다고 생각하고 넘어갈 수 있지만, 그림처럼 액체가 항상 기체 아래에 있는 것은 중력이 있을 때의 현상이므로 혼란의 여지를 줄이기 위해 중력에 의한 압력 차이를 배제했음을 표기해주는 것도 좋다고 생각합니다. 넷째. 증기압력과 끓는점을 연관 짓는 부분에 ‘액체 내부 기포의 압력은 외부압력과 같다는 것’, ‘액체의 증기압력이 기포의 압력(=외부압력)보다 커야 증발이 우세하여 기포가 성장해 끓을 수 있으며, 반대의 경우 응축이 우세하여 기포가 액화되어 소멸한다는 것’ 두 가지를 언급하여 ‘따라서 물질의 증기압력이 끓는점과 직결된다.’라는 결론을 제시함으로써, 화학II를 수강하는 학생들이 증기압력과 끓는점의 연관성을 파악할 수 있도록 도와야 한다고 생각합니다. |
||
| 기대효과 | 위에서 제시한 개선을 통해 화학II를 수강하는 학생들에게 조금이나마 혼란을 덜어줄 수 있을 것이라 생각하며, 학생들이 해당 부분에 관련된 상황을 더 명확히 파악함으로써 더 깊이 있는 사고를 할 수 있을 것으로 판단됩니다. | ||
| 첨부파일 | 첨부파일 없음 | ||
제안답변
서울특별시 동작구 보라매로5길 23 (우)07071 (삼성보라매옴니타워, 2층 201호) TEL : 1566-8572 FAX : 02-6206-6349
COPYRIGHT 2012 BY KOREA TEXTBOOK RESEARCH FOUNDATION. ALL RIGHTS RESERVED.
