Ⅲ. 연구 방법
3.3. 탐구 수행 과정
3.3.4. 모델의 진화 과정
지금까지 소개한 모델의 진화 과정을 개략적으로 정리하면 그림 3-5와 같다.
[그림 3-5] 모델의 진화 과정
그림 3-5에서 M은 모델을, P는 모델의 예측을, E는 실험 결과를 나타 낸다. 또한, 기호 ‘≒’는 모델의 예측과 실험 결과가 정합적임을, ‘≠’는 모델의 예측과 실험 결과가 어긋남을 의미한다.
RC 카와 방지턱 사이의 충돌이라는 현상에 관해 학생 1이 구성한 모델 1.0이 예측한 현상인 P1은 실험 결과 E1을 전혀 설명하지 못하였다. 이 에 교사는 E1을 설명할 수 있도록 모델 1.0을 모델 2.0으로 수정하였다.
따라서 모델 2.0의 예측은 실험 결과 E1과 정합적이며 실험 결과 E1은 모델 2.0에 포섭되었다 할 수 있다. 그러나 모델 2.0은 실험 결과 E2를 설명할 수 없었다. 이에 학생 2는 모델 2.0을 수정하여 E2를 설명할 수 있는 모델 3.0을 구성하였다. 그러나 RC 카와 방지턱이 분리된 이후는 모델 3.0의 설명 영역에 포함되지 않으므로 RC 카의 수직 최대 변위에 관한 실험 결과인 E3를 설명할 수 없다. 모델 4.0은 이러한 상황에서 학 생 1이 모델 3.0의 설명 영역을 RC 카가 방지턱에 충돌한 순간부터 다 시 지면에 착지하는 동안으로 확장한 결과 만들어졌다. 따라서 모델 4.0 의 예측은 실험 결과 E3와 정합적이므로 E3를 포섭할 수 있다. 결과적 으로 모델 4.0은 실험 결과 E1～E3를 모두 설명할 수 있는 모델이 되었 으며 학생들은 이를 최종 모델로 결정하였다. 모델 5.0은 수평 방향 속도 감소량에 관한 실험 결과 E4를 설명할 수 있도록 학생 2가 모델 3.0의 일부만을 취해 수정한 것으로 역시 RC 카의 수평 방향 충격량을 설명하 는 최종 모델로 선택하였다. 따라서 모델 4.0과 모델 5.0을 통해 탐구의 대상이 되는 현상과 관련된 실험 결과를 대부분 설명할 수 있었다. P와 E에 해당하는 모델의 예측 결과 및 실험 결과는 표 3-13에 구체적으로 제시하였다.
[표 3-13] 그림 3-4의 E와 P에 관한 구체적 내용
E P
1 방지턱의 높이에 따라 수직 최대 가 속도의 크기는 증가한다.
방지턱의 높이에 따라 수직 최대 가 속도의 크기는 감소한다.
2
충돌각에 상관없이 방지턱 높이에 따라 수직 최대 가속도의 크기는 증 가한다.
방지턱의 높이에 따라 수직 최대 가 속도는 증가한다. 그러나 충돌각이 45° 이상일 때(10*2.5, 10*3.0) 수 직 최대 가속도의 크기는 방지턱 높 이에 따라 감소한다.
3
충돌속도가 빠를수록 수직 최대 변위 는 증가한다.
충돌각에 상관없이 방지턱 높이에 따라 수직 최대 가속도의 크기는 증 가한다.
방지턱이 높아질수록 수직 최대 변위 는 증가한다.
방지턱의 너비가 넓어지면 수직 최대 변위가 감소한다.
4
충돌속도가 빠를수록 수평 속도 감 소량이 증가한다.
충돌속도가 빠를수록 수직 최대 변위 는 증가한다.
방지턱이 높아질수록 수평 속도 감소 량이 증가한다
방지턱이 높아질수록 수직 최대 변위 는 증가한다.
방지턱의 너비가 넓어지면 수평 속도 감소량이 감소한다.
방지턱의 너비가 넓어지면 수직 최대 변위가 감소한다.
5
충돌속도가 빠를수록 수평 속도 감 소량이 증가한다.
방지턱이 높아질수록 수평 속도 감소 량이 증가한다
방지턱의 너비가 넓어지면 수평 속 도 감소량이 감소한다.