npsm 새물리 New Physics : Sae Mulli

pISSN 0374-4914 eISSN 2289-0041
Qrcode

Article

Research Paper

New Phys.: Sae Mulli 2022; 72: 605-614

Published online August 31, 2022 https://doi.org/10.3938/NPSM.72.605

Copyright © New Physics: Sae Mulli.

Analysis of Structures of Empirical Research Papers in "New Physics: Sae Mulli" Journal: Focusing on Experimental Physics and Physics Education

Kwanghee Jo*

Department of Physics Education, Chosun University, Gwangju 61452, Korea

Correspondence to:*E-mail: khjo@chosun.ac.kr

Received: April 21, 2022; Revised: June 27, 2022; Accepted: July 5, 2022

This is an Open Access article distributed under the terms of the Creative Commons Attribution Non-Commercial License(http://creativecommons.org/licenses/by-nc/3.0) which permits unrestricted non-commercial use, distribution, and reproduction in any medium, provided the original work is properly cited.

The characteristics of empirical research papers on experimental physics and physics education were compared by analyzing their structure in the journal “New Physics: Sae Mulli”. A total of 20 experimental physics papers and 20 physics education papers published in 2020 and 2021 were collected for analysis. Consequently, their structural patterns were similar to, but not the same as, IMRD, a typical pattern of empirical research. Experimental physics papers were written in a relatively short length compared with physics education papers, and they primarily presented figures rather than tables with mostly IM[RD]C patterns. In physics education papers, the results were commonly presented in the third section based on tables and discussed with the conclusion in the last section. In addition, experimental physics papers tended to briefly present the conclusion section, but physics education papers had almost the same number of lines in the introduction, method, and last section, including the conclusion and discussion. This result indicates the difference in the structure of empirical research papers in the field of experimental physics and physics education.

Keywords: Empirical research papers, Structure of papers, Experimental physics, Physics education, IMRD, New physics: Sae Mulli

이 연구에서는 최근 “새물리” 학술지에 게재된 경험적 연구 논문의 구성 체제를 분석하고, 실험물리학 논문과 물리교육 논문의 특징을 비교하였다. 분석 대상은 2020, 2021년 새물리 학술지에 게재된 실험물리학 논문 20편과 물리교육 논문 20편이었다. 논문의 쪽 수, 각 절의 제목과 분량, 표와 그림 개수, 참고문헌 수 등을 조사하였다. 절 제목을 분석한 결과에 따르면, 물리학 논문의 구성 양식은 경험적 연구의 전형적인 전개 방식인 서론-방법-결과-논의(IMRD)와 유사하였지만 정확히 일치하지는 않았다. 실험물리학 논문은 물리교육 논문에 비하여 비교적 전체 분량이 짧았고, 표보다 그림 위주로 정보를 제시하였으며, 대부분 서론-방법-결과 및 논의-결론(IM[RD]C) 형식을 사용하였다. 물리교육 논문에서는 표를 중심으로 셋째 절에서 결과를 제시하고, 마지막 절에서 결론과 함께 논의를 전개하는 방식이 일반적이었다. 또 실험물리학 논문은 특히 결론 절을 짧게 제시하는 경향이 있었으나 물리교육 논문은 서론, 방법, 그리고 결론을 포함한 마지막 절의 서술 분량이 거의 비슷하였다. 이를 통해 실험물리학 논문과 물리교육 논문의 구성 체제에 차이가 있음을 알 수 있었다.

Keywords: 경험적 연구 논문, 논문 구성 체제, 실험물리학, 물리교육, 서론-방법-결과-논의, 새물리

“새물리(New Physics: Sae Mulli)”는 물리학의 전 분야를 범위로 하며 실험과 이론 연구를 모두 포괄하는 학술지이다[1]. 새물리 편집위원회에서는 매년 초에 지난 1년간에 있었던 새물리 발행 관련 사항을 연간 보고서 형태로 “물리학과 첨단기술”(홍보잡지)을 통해 학회원에게 공지하고 있는데[2-6], 이에 따르면 응집응용, 물리교육, 원자분자광학, 수리통계물리, 원자 및 핵 분야 등 물리학에 관한 모든 분야의 논문이 게재되고 있다. 경험적 연구(empirical research)와 이론적 연구(theoretical research) 성과를 모두 다루며, 연구 논문(research paper)뿐 아니라 편지형 논문(letter)이나 총설 논문(review paper) 등 여러 종류의 논문을 투고할 수 있다[7]. 즉, 연구 분야나 방법, 논문 종류에 크게 구애받지 않고 다양한 성격의 논문이 한 학술지에 실리고 있다. 그리고 새물리는 현재 한국물리학회에서 국문으로 발행하는 유일한 학술지이기에, 국내 물리학 연구 성과에 대한 발표 및 공유 활동의 상징이라고 할 수 있다[8].

이렇게 다소 이질적 요소가 한 학술지에 병존하다보니, 때로 논문의 투고나 심사 과정에서 오해가 생기기도 한다. 예를 들어 투고된 논문의 구조가 심사자가 익숙한 논문의 구조와 다르면, 형식에 관한 심사평으로 이어질 수 있다. 그리고 이 지적은 투고자와 심사자 사이에 갈등 요인으로 작용할 수 있다. 투고자와 심사자 사이에서 발생하는 이런 대립은 심사의 익명성으로 인해 외부로 잘 드러나지 않지만, 이미 공공연하게 알려진 사실이다. 학술활동은 일종의 담화 공동체에서 일어나며 한 공동체에서는 익숙한 언어나 관습의 공유를 중시한다[9]. 특히 학회지 논문은 학문적 의사소통을 위한 방법이고 심사는 설득과 승인의 과정이기에, 이 갈등은 불가피한 측면이 있다.

그런데 논문의 구성 양식은 학문의 성격이나 연구 방법 등에 따라 다르다고 알려져 있다. 예를 들어 39개 학문 분야의 논문을 분석한 결과[10]에 따르면 마케팅관리, 재무회계, 산업공학 등 25개 분야에서는 문헌 검토(literature review)를 별도의 절(section)로 독립시켜 서론에 이어 기술하고 있었다. 반면에 심리학과 교육학 분야에서는 IMRD (Introduction, Method, Results, and Discussion) 양식이 가장 많이 쓰였고, 디자인이나 응용수학 분야에서는 대표 양식을 찾기가 어려울 정도로 여러 양식을 고르게 사용하였다. 응용언어학 논문을 분석한 Yang & Allison의 연구[11], 컴퓨터과학 논문을 분석한 Posteguillo의 연구[12] 등도 학문 분야에 따라 논문 구성에 있어 고유한 특징이 있음을 보였다.

이와 같은 맥락에서 볼 때 새물리에 게재되는 논문 역시 세부 분야나 연구 방법 등에 따라 전형적인 구성 양식이나 서술 분량이 다를 수 있다. 물리학은 여러 분야로 세분화되어 있고, 다른 학계 및 산업계와 활발하게 융합형 연구를 진행하고 있기 때문이다. 특히 물리교육 연구는 물리학 및 교육학에 모두 밀접하고 간학문적 특징을 지닌다[13]. 그런데 물리학은 자연 현상을 연구 대상으로 하고 교육학은 교수자와 학습자 사이에서 일어나는 교육 현상을 다루기에, 학문의 성격이 같지 않다. 그리고 자연과학의 대표 격인 물리학과 사회과학에 해당하는 교육학은 세부적인 연구 방법에서도 차이가 난다. 태생적으로 물리교육은 연구 대상, 방법 등이 상이한 두 학문 사이에 존재하기 때문에[14], 연구자의 학문적 배경에 따라 논문의 구성 양식이 영향을 받을 수 있다.

이러한 점들을 고려하면 물리교육 논문의 구성 양식은 전통적인 물리학 논문과 다를 가능성이 크다. 물리교육 연구 논문에 관한 분석적인 접근을 통해 관련 자료를 정량화 및 유형화하고 물리학 논문과의 차이를 확인할 수 있다면, 앞서 언급했던 오해의 여지를 줄일 수 있을 것이다. 그리고 이 자료는 물리교육 연구로 논문을 작성하는 초심자에게도 구체적인 도움이 될 것이다.

논문의 구조를 파악하기 위한 방법으로 제목 및 분량 조사나 장르 분석 기법이 주로 쓰인다. 생물학 논문의 초록과 서론을 분석한 연구[15], 응용언어학 논문에서 IMRD 양식의 변형적 적용에 대한 탐색[11], 실험 보고서에 관한 장르 분석[16], 에너지공학에 관한 논문의 구조 분석[17] 등이 선행 연구 사례에 해당한다. 국내에서는 장르 분석 연구가 대체로 한국어교육, 문헌정보학 등 인문학과 사회과학 분야에서 시도되었다[9,18,19,20]. 과학교육 분야의 논문에 대한 분석은 최근에 일부 시도되고 있지만[21,22], 상대적으로 보고가 많이 되지 않아 전반적인 특성이 잘 드러나지 않고 있다.

이러한 사항들을 종합적으로 고려하여, 이 연구에서는 최근 새물리에 게재된 논문 중에서 경험적 연구를 중심으로 하는 실험물리학과 물리교육 논문의 외형적 특성을 파악하고 이를 비교하고자 하였다. 이를 위해 새물리 논문에서 자주 쓰이는 절 제목, 논문의 구성 양식, 주요 구성 요소의 분량과 비중 등을 살펴보고 실험물리학과 물리교육 연구의 특징을 도출하여 비교하는 방식으로 연구를 진행하였다. 그리고 전형적인 논문 구성 양식인 IMRD를 기준으로 결과를 논의하였다.

1. 연구 대상

연구 대상은 최근 2년에 해당하는 2020년과 2021년 사이에 새물리 학술지에 게재된 논문 중에서 선정하였다. 먼저 연구 논문의 구성 체제가 시기에 따라 변할 수 있다는 선행 연구[10,23-25]를 고려하여, 최근에 작성된 논문을 우선적으로 분석하고자 하였다. 그런데 2019년 말부터 코로나 바이러스 감염증-19의 확산으로 인해 학술 활동이 상대적으로 저조하다고 알려져 있고, 실제로 새물리에 게재된 논문 수에도 영향이 있었다[5,6]. 감염병 확산이 국내 물리학 연구 논문의 구성 체제에 미친 영향에 대하여 상세하게 보고된 바는 아직 없지만, 표집 집단 내부의 동질성을 유지하기 위하여 이같이 최근 2년으로 한정하였다.

이후 논문 구성 체제 분석을 위해 경험적 연구 논문(Empirical research papers)을 선별하였다. 논문의 구성 체제나 장르 분석에 관한 연구는 대체로 경험적 연구를 중심으로 시도되고 있기 때문이다. 경험적 연구는 직접 관찰하거나 실험 등을 실시하여 연구 대상이나 현상에 대한 경험적, 실증적 자료를 수집하고 분석하는 연구를 뜻한다[26]. 근대적 의미의 학술 연구와 논문 작성이 자연과학에서 시작하여 다른 학문 분야로 확산된 까닭에, 현상에 대한 관찰과 직접적인 실험을 중시하는 경험적 연구가 일종의 범례가 되었다. 논문 구성 체제 비교나 장르 분석을 시도한 선행 연구[9,10,23,18,24]를 살펴보면, 경험적 연구의 연구 방법이 표준화되었다는 점에 주목하여 경험적 연구를 중심으로 작성 방법을 설명하거나 논문을 분석하였다.

이러한 점을 고려하여 이 연구에서도, 경험적 연구 논문을 연구 대상으로 정하고 이론적 연구나 문헌 기반 연구를 제외하였다. 참고로 이 논문에서 ‘새물리에 게재된 경험적 연구 논문’이라는 표현이 반복되므로, Table과 Fig.의 영문 표기에서 ERP-NPSM(Empirical Research Papers in “New Physics: Sae Mulli”)이라는 영문 약어를 사용하였다. 연구 논문을 뜻하는 영어 표현으로 Research Paper와 Research Article이 혼용되고 있는데, 이 연구에서는 새물리 홈페이지의 표기[7]를 참고하여 Research Paper로 표기하였다.

경험적 연구에 해당하는 물리학과 물리교육 연구 논문의 구성 체제를 비교하기 위하여, 각 분야의 대표적 논문들을 선정하였다. 물리학에서 경험적 연구는 흔히 ‘실험물리학’이라고 불리는데, 실험물리학 분야의 대표 논문은 ‘하이라이트(highlight)’ 논문 중에서 추출하였다. 새물리 편집위원회에서는 평균 월 2편을 하이라이트 논문으로 선정하여 발표한다. 하이라이트 논문은 게재 논문 중에서 다시 뽑힌, 일종의 대표 논문이라고 할 수 있다. 이렇게 2년 치 48편을 일차 대상으로 정하였다. 경험적 연구에 속하는 하이라이트 논문 중에서 동질성 유지를 위해 영어로 쓰인 논문, 물리교육에 관한 논문 등을 제외하였다. 이렇게 하여 29편을 이차 대상으로 삼았다. 이후 예비 조사를 거쳐 이상치(outlier) 검사를 실시하는 방식으로 배제 대상의 순위를 선정하였다. 그리고 특정 저자의 논문이 과대 표집 되지 않도록, 저자가 중복되는 논문을 제외하는 방식으로 제1저자가 겹치지 않게 하였다. 이러한 과정을 모두 거쳐 20편의 논문을 최종 선정하였다.

20편 중 응집물질물리 분야 논문이 13편, 광학 분야 논문이 7편이었다. 논문의 세부 내용을 나타내는 PACS(Physics and Astronomy Classification Scheme) number는 새물리 2020년 6월호 논문까지 표시되었는데, PACS number가 있으면 이를 기준으로 삼았다. 2020년 7월호부터는 제목과 초록 등을 토대로 가장 주된 내용을 파악하여 분야를 구별하였다. 이때 물리학 박사 학위를 소지한 대학 교원 2인의 검토를 거쳤다. 2년간 게재된 총 288편의 새물리 연구 논문 중 응집응용 분야가 34.7%, 원자분자광학 분야가 13.2%로 각각 누계 순위 1, 4위임을 고려하면[5,6], 적절한 표집이라고 할 수 있다. 참고로 2순위는 물리교육 분야(20.5%)이고, 3순위는 수리통계물리 분야(13.5%)인데 이렇게 상위 4개 분야의 논문이 새물리 전체 논문의 81.9%를 차지하였다. 경험적 연구만을 분석하고자 하였기에 3순위인 수리통계물리 분야의 연구를 제외하였으므로, 결과적으로 이 연구에서는 전체 물리학 논문 중 68.4%에 해당하는 분야를 분석 대상으로 한 셈이다.

물리교육 분야의 연구 논문은 2020년에 26편, 2021년 33편이 게재되었는데[5,6], 다음과 같은 과정을 거쳐 20편을 추출하였다. 첫째, 실험물리학 분야와 유사하게 먼저 경험적 연구에 속하는 논문을 골랐다. 학생을 대상으로 하는 설문 조사, 특정 수업 기법을 적용하고 교육적 효과를 분석한 실험 연구 등이 이에 속한다. 일관성을 유지하기 위하여 영어로 쓰인 논문과 이차 자료를 기반으로 하는 문헌 연구, 이론적 논의를 중심으로 한 연구 등을 제외하였다. 이렇게 하여 총 28편을 선별하였다.

둘째, 예비 조사를 통해, 이상치(outlier)가 나타난 논문을 탈락시켰다. 이상치는 전체 자료의 특성을 왜곡할 수 있기 때문에, 일반적인 경향성을 파악하는 연구에서 자료의 정련(refinement)과 선별은 필수적이다. 이를 위해 수치 자료를 바탕으로 왜도(skewness)와 첨도(kurtosis)를 계산하였고 선행연구[27]에서 제시한 판정 기준을 참고하였다.

셋째, 저자가 중복되는 논문 중에서는 제1저자와 교신저자를 중심으로 검토하여, 되도록 겹치지 않도록 하였다. 하이라이트 논문으로 선정된 물리교육 분야 논문은 물리교육 범주에서 다루었다. 이렇게 하여 제1저자가 모두 다른 20편의 물리교육 논문을 최종적으로 선정하였다.

2. 연구 과정

논문의 구성 체제는 논문의 외형에서 드러나는 특징을 수치화하는 방식으로 탐색하였다. 먼저 세부 조사 대상을 설정하였다. 새물리 논문투고규정 제4조[7]에 따르면 논문의 본문은 “서론, 본론(실험 논문은 실험, 이론 논문은 이론으로 큰 제목을 달고 필요시 소제목을 달기를 권장), 결과 및 논의, 결론, 감사의 글, 참고문헌, 표(그림 및 사진 포함) 설명(반드시 영문 표기), 표(그림, 및 사진)의 순으로 한다”. 이 중에서 ‘감사의 글’은 논문 내용과 무관하므로 분석에서 생략하였다. 논문 작성에 관한 전문서적[28-31]과 선행 연구[11,18]를 검토하고 연구협력진과 협의를 거쳐 전체 논문의 쪽(page), 주요 절(서론, 방법, 결과, 결론 등)의 분량, 참고문헌 개수, 표와 그림의 마지막 번호 등을 조사 대상으로 정하였다. 이는 판단 기준이 명확하고 객관적이라는 장점이 있다.

둘째, 각 절에 관한 정보를 수집하고 유형화하였다. 먼저 절 제목 자체를 조사하였다. 대표적인 절 제목으로 서론, 방법, 결과, 결론, 논의 등이 있는데 각각 I(Introduction), M(Method), R(Results), C(Conclusion), D(Discussion) 등과 같이 앞 글자에 해당하는 영문자를 표시 기호로 사용하였다. 이는 선행연구[10,17,24]에서 사용한 방식들을 준용한 것이다. 그 밖에 ‘요약’은 Sm(SuMmary), ‘제언’은 Sg(SuGgestion), ‘시사점’은 I(Implication)등으로 기호를 부여하였다. 참고로 선행연구[10,11,32]에서 학위논문의 하위 요소는 chapter로, 학술지 논문의 하위 요소는 section으로 표기하는 것을 고려하여, 이 연구에서는 ‘절’이라는 표현을 사용하였다.

셋째, 자료의 정련을 위해 몇 가지 작업을 추가하였다. 하나의 절 제목이 2개의 단어로 이루어져 있으면 대괄호를 사용하였다. 예를 들어, ‘결과 및 논의’라면 ‘[RD]’로 표시하였다. 제목에서 ‘연구’나 ‘실험’과 같은 용어는 절의 역할과 관련하여 특별한 지표라고 보기 어렵기에, 분석 과정에서 고려하지 않았다. 예를 들어 ‘연구방법’, ‘실험방법’, ‘방법’은 모두 M으로 표시하였다. 둘째 절 제목이 ‘실험’이면서 내용이 다른 논문의 ‘방법’에 준하는 경우는 M으로 분류하였다. ‘토의’와 ‘고찰’이 일부 절의 제목으로 사용되었는데, 이는 모두 D로 부호화하였다. 빈도가 낮은 기타 사례까지 포함해 통칭하고자 할 때는 ‘+’ 기호를 사용하였다. 특히 마지막 절에서 ‘결론 및 제언’([CSg])이나 ‘결론 및 시사점’([CI]) 등과 같은 제목을 사용하는 경우가 있는데, ‘제언’이나 ‘시사점’ 등은 일반적으로 유사한 맥락으로 볼 수 있다는 선행연구[10,17,24,33]를 고려하여 I, M, R, D, C를 제외한 나머지 용어가 절 제목의 후반부에 오면 ‘+’로 바꾸었다. 즉, [C+]는 ‘결론 및 제언’, ‘결론 및 시사점’ 등을 포괄하지만 ‘결론’은 제외한다. ‘~’는 해당 순서에서 모든 사례를 다 포함하고자 할 때 사용하였다. 예를 들어 IMR[~]은 앞 세 절이 ‘서론-방법-결과’ 순으로 제시된 모든 사례를 의미한다.

넷째, 정량적인 비교가 가능하도록 조사 대상의 정보를 수치화하였다. 전체 논문의 분량은 쪽 수로, 주요 절의 분량은 줄 수로 파악하였다. 이때 각 절의 서술 분량을 동일한 잣대로 비교하기 위하여, 새물리 홈페이지에서 확인할 수 있는 PDF(Portable Document Format) 파일(최종 별쇄본)을 기준으로 하였다. 공식은 본문 내용에 해당하므로 제시된 줄 수대로 셈하였고 세부 소제목, 부록, 각주 등은 공통 필수로 보기 어렵기에 제외하였다. 표와 그림은 각 개수를, 참고문헌은 인용한 논문의 개수를 기록하였다.

다섯째, 수합한 자료를 기술통계 방식으로 정리하여 실험물리학 논문과 물리교육 논문의 특징을 비교하였다. 이를 위해 평균, 표준편차, 중앙값 등을 구하였다. 자료 정리 및 분석, 그래프 작성 등을 위하여 Microsoft사의 Excel 2016을 사용하였다. 이 자료는 게재된 논문 전체를 대상으로 하지 않았다는 점, 경험적 연구에 해당하는 논문을 추출하였다는 점, 저자 중복을 최대한 배제하였다는 점, 이상치를 가진 일부 논문을 제외하였다는 점 등을 고려하면 2020년과 2021년에 새물리에 게재된 논문의 전체적인 양상을 모두 표현한다고 하기에는 무리가 있다. 그러나 선행 연구를 참고하여 자료를 선별하고 새물리 게재 논문의 전형적인 특징을 대표할 수 있는 논문을 추출하여 분석하였기에, 이 연구의 결과는 경험적 연구 논문의 구성과 관련하여 보편적인 외적 특성을 보여줄 수 있다.

1. 절 제목의 출현 빈도

먼저 실험물리학과 물리교육에 관한 경험적 연구 논문에서 구성 요소를 분석하였다. 분석 대상인 40편의 논문은 모두 예외 없이 4개의 절로 작성되었다. 제시 순서대로 절 제목을 조사하였는데, 먼저 실험물리학 논문 20편에 대한 절 제목 빈도는 Table 1과 같다. 첫째 절은 제목이 모두 ‘서론’이었다. 둘째 절에서는 ‘실험방법’이 8회(40%)로 가장 많았고, 이어서 ‘실험’이 7회였다. 이외에 ‘실험재료 및 방법’ 등이 있었다. 실험물리학 논문 20편 중 1편을 제외하면, 둘째 절의 제목 맨 앞에 ‘실험’이라는 표현을 수식어로 사용하고 있었다. 셋째 절의 제목 중 ‘결과 및 논의’가 5회(25%)로 가장 많았고, 거의 유사한 ‘실험결과 및 논의’와 ‘결과 및 고찰’이 각 3회(15%)이었다. 앞 절과 달리, ‘실험’을 수식어로 사용한 논문은 7편뿐이었다. 마지막 절의 제목은 모두 ‘결론’이었다. 이처럼 실험물리학 논문에서는 처음과 끝 절의 제목으로 각각 서론과 결론을 모두 사용하고 있었다.

Table 1 . Frequency of section titles in ERP-NPSM* of experimental physics.

Section title1st section2nd section3rd section4th section
1st most frequencyIntroduction
20
Experiment method
8
Results & discussion
5
Conclusion
20
(100)**(40)(25)(100)
2nd most frequency0Experiment
7
Experiment results & discussion***
3
0
(0)(35)(15)(0)
Others05120
(0)(25)(60)(0)
Sum20202020

* Empirical Research Papers in “New Physics: Sae Mulli”(within this paper)

** %

*** There is also 2nd most frequency case, ‘Result &Review’ of count 3, but it was omitted to balance with other sections.



물리교육 논문에서도 첫째 절의 제목은 모두 ‘서론’이었다(Table 2). 이는 실험물리학의 경우와 동일하였다. 둘째 절에서는 ‘연구방법’이 17편(85%)으로 대다수를 차지하였다. 나머지 제목에도 ‘방법’은 모두 들어가 있었다. 그리고 1편을 제외하면 모두 ‘연구’를 앞에 붙여 수식어로 사용하고 있었다. 이는 실험물리학에서 ‘실험’을 사용한 사례와 유사해 보인다. 셋째 절에서 가장 많이 등장한 제목은 ‘연구결과’(13회, 65%)였고, ‘결과 및 논의’(3회) 등이 뒤를 이었다. 셋째 절에서도 20편 중 15편이 ‘연구’를 절 제목 앞에 붙였다. 마지막 넷째 절의 제목은 상대적으로 다양하였다. ‘결론 및 제언’이 7회(35%), ‘결론 및 시사점’이 5회(25%), ‘결론 및 논의’가 4회(20%) 순으로 등장하였다. 실험물리학에서는 마지막 절의 제목이 모두 ‘결론’이었는데, ‘결론’으로 마지막 절의 제목을 쓴 물리교육 논문은 단 1편이었다.

Table 2 . Frequency of section titles in ERP-NPSM of physics education.

Section title1st section2nd section3rd section4th section
1st most frequencyIntroduction
20
Research method
17
Research results
13
Conclusion & suggestions
7
(100)*(85)(65)(35)
2nd most frequency0Method
1
Results & discussion
3
Conclusion & implication
5
(0)(5)(15)(25)
Others02412
(0)(10)(20)(40)
Sum20202020

* %

** There is also two 2nd most frequency cases, but it was omitted to balance with other sections.



Figure 1은 실험물리학과 물리교육 논문의 구성 요소 중에서 가장 많이 사용한 절 제목을 비교한 그래프이다. 첫째 절의 제목은 두 분야에서 모두 ‘서론’뿐이었다. 둘째 절에서는 비록 수식어는 다소 다르지만, ‘ 방법’이 두 분야에서 모두 1순위를 차지하였다. 반면에 셋째와 넷째 절은 제목 차이가 비교적 뚜렷하였다. 셋째 절의 제목을 비교하면 실험물리학에서는 결과와 함께 ‘논의’를 언급한 제목이 가장 높은 빈도를 보였고, 물리교육에서는 ‘연구결과’를 사용한 논문이 과반을 넘었다. 마지막 절의 제목으로 실험물리학에서는 20편 모두 ‘결론’을 사용하였으나, 물리교육에서는 ‘결론 및 제언’이 가장 많이 쓰였다. 그렇지만 앞선 3개 절의 제목과 다르게 1순위(‘결론 및 제언’)의 출현 빈도가 과반을 넘지 못 하였다. 이는 실험물리학과 물리교육 논문을 작성할 때, 특히 후반부에서 절 제목을 다르게 사용하는 경향이 있음을 보여준다.

Figure 1. (Color online) Comparison of the most frequent section title of ERP-NPSM.

2. 논문 구성 양식

앞서 연구 방법에서 설명한 방식대로 절 제목을 부호화하여 Table 3에 제시하였다. 실험물리학 논문에서는 IM[RD]C가 18편(90%)으로, 대부분이 이런 구성이었다. IM[RD]C는 ‘서론-방법-결과 및 논의-결론’의 순서로 절 제목을 쓴 논문을 뜻한다. 나머지 2편은 IMRC이었다. IMRD는 경험적 연구 논문의 전형적인 틀로 알려져 있는데[9-11,18,23,34], 이번 분석에서 IMRD는 없었다.

Table 3 . Structural patterns of ERP-NPSM.

PatternsExperimental PhysicsPhysics EducationTotal
IM[RD]C18 (90)*0 (0)18 (45)
IM[RD][C+]0 (0)6 (30)6 (15)
IMR[C+]0 (0)7 (35)7 (17.5)
IMR[CD]0 (0)3 (15)3 (7.5)
IMRC2 (10)1 (5)3 (7.5)
IMR[Sm+]0 (0)2 (10)2 (5)
IMR[DI]0 (0)1 (5)1 (2.5)
Sum202040

* No. (%)



물리교육 논문은 상대적으로 다양하였다. IMR[C+]가 7편(35%), IM[RD][C+]가 6편(30%), IMR[CD]가 3편(15%) 등이었다. 그런데 셋째 절의 제목을 기준으로 살펴보면, IM[RD][C+] 6편을 제외한 나머지 14편이 모두 IMR[~] 유형이었다. 또 전체로 보면 20편 중 11편은 IMR[C~]에 속하였다. 마지막 절의 제목으로 결론과 함께 다른 용어(제언, 시사점 등)를 제시한 사례는 총 16편이었고, ‘결론’만 단독으로 제시한 경우는 1편이었다.

요약하면 실험물리학과 물리교육 분야의 경험적 연구 논문은 구성 양식에서 차이가 있었다. 실험물리학에서는 셋째 절에서 결과와 함께 해석이나 논의 등을 기술하고 마지막 절에서 결론만을 전달하는 방식이라면, 물리교육 논문은 셋째 절에서 결과를 집중적으로 제시하고 마지막 절에서 결론과 함께 논의나 제언 등을 기술하는 방식이 보편적이라고 볼 수 있다.

주요 양식을 중심으로 분석 결과를 시각화한 것이 Fig. 2이다. 실험물리학은 IM[RD]C 양식이 전체의 90%이고, 물리교육은 셋째 절에서 ‘결과’만 제시하는 IMR[~] 양식이 전체의 70%이었다. 물리교육에서 나머지 30%는 IM[RD][C+]였는데, 실험물리학 논문에서 자주 사용하는 구성 양식과 유사하였다.

Figure 2. (Color online) Comparison of structural patterns of ERP-NPSM.

3. 구성 체제의 분량

구성 체제 전반에 대한 정보를 수치화하기 위하여 전체 논문의 쪽 수, 각 절의 줄 수, 표의 개수, 그림의 개수, 참고문헌 논문 수를 조사하였다. 이를 정리하여 Table 4(실험물리학 논문), 5(물리교육 논문)에 제시하였다. 실험물리학 논문은 평균 전체 6.0쪽, 최소 4-최대 7쪽으로 작성되었다. 평균적으로 서론에 해당하는 첫째 절은 43.2줄로, 방법을 기술한 둘째 절은 36.3줄로, 결론 및 논의를 주로 다룬 셋째 절은 112.0줄로, 마지막 절에서는 결론을 17.9줄로 진술하였다. 본문에서 내용의 분량은 총 209.4줄이었다. 절의 분량만 보면, 셋째 절(결론 및 논의 등)이 53.5%를 차지하여 가장 분량이 많았다. 이어서 첫째 절(서론) 20.6%, 둘째 절(방법 등) 17.3%, 넷째 절(결론) 8.5% 순이었다. 중앙값(Median: Mdn)도 이와 비슷한 경향을 보였으며, 최댓값과 최솟값을 제외하고 나머지를 평균한 절사평균(trimmed mean)도 유사하였다. 이는 분석 대상이 일반적이고 전형적인 특징을 나타내고 있음을 보여준다.

Table 4 . Quantity of configuration in ERP-NPSM of experimental physics.

Total pagesNo. of lines inNo. of
1st section2nd section3rd section4th sectionSumTablesFiguresReferences
M6.043.236.3112.017.9209.40.75.718.8
SD0.914.819.442.26.246.00.91.46.3
Mdn6.043.529.0102.516.0201.50.06.020.0
Max7.082.079.0208.034.0277.02.08.028.0
Min4.023.014.053.012.0147.00.03.07.0
Trimmed M*6.042.235.2109.917.3209.10.75.718.9

* The average of samples left after discarding the minimum and maximum value in this case



실험물리학 논문에서는 표보다 그림을 주로 활용하였다. 표는 평균 0.7개(0-2)로 논문 당 1개 미만이었다. 반면에 그림은 평균 5.7개(3-8)로 나타났다. 이는 실험을 중심으로 하는 경험적 연구 논문의 특징으로 볼 수 있다. 참고문헌은 평균 18.8편(7-28)이었다.

구성 체제의 분량을 살펴보면, 물리교육 논문은 실험물리학 논문과 다른 특징을 보였다(Table 5). 먼저 논문의 전체 분량에 해당하는 쪽 수는 평균 10.6쪽(최소 6-최대 11쪽)이었다. 절의 분량을 비교하면 평균적으로 셋째 절 229.5줄, 첫째 절 90.1줄, 넷째 절 88.6줄, 둘째 절 81.2줄 순이었다. 이를 백분율로 환산하면 각각 46.9%, 18.4%, 18.1%, 16.6%이었다. 셋째 절이 가장 많은 분량을 차지하는 것은 실험물리학 연구와 동일하나, 나머지 세 절의 분량이 비교적 고르게 나타난 점은 실험물리학과 다른 특징이라고 할 수 있다. 분량 비중을 비교해 보면 중앙값, 절사평균에서도 평균값과 같은 순서였다.

Table 5 . Quantity of configuration in ERP-NPSM of physics education.

Total pagesNo. of lines inNo. of
1st section2nd section3rd section4th sectionSumTablesFiguresReferences
M10.690.181.2229.588.6489.35.82.227.5
SD2.427.932.9100.438.6150.32.32.411.2
Mdn11.088.078.0224.584.5522.56.51.527.0
Max15.0156.0145.0430.0182.0816.010.08.048.0
Min6.042.038.096.034.0237.02.00.09.0
Trimmed M*10.689.180.0225.886.4485.15.81.927.3

* The average of samples left after discarding the minimum and maximum value in this case



물리교육 논문에서는 표를 그림보다 더 많이 사용하였다. 표는 평균 5.8개(2-10), 그림은 평균 2.2개(0-8)였다. 이는 그림을 주로 사용한 실험물리학 논문과는 대조적이다. 참고문헌은 평균 27.3편을 인용하였는데 최소 9편-최대 48편이었다.

지금까지 정리한 자료들을 Fig. 3에 하나의 이미지로 나타내었다. 평균값을 기준으로 보면, 실험물리학 논문은 총 6.0쪽으로 209.4줄의 본문, 0.7개의 표, 5.7개의 그림으로 구성하는 경향이 있었다. IM[RD]C가 가장 대표적인데 셋째 절에서 결과와 논의를 함께 기술하고, 결론을 비교적 짧게(17.9줄) 압축적으로 제시하였다. 반면에 물리교육 논문은 평균 10.6쪽, 489.3줄의 본문, 5.8개의 표, 2.2개의 그림으로 구성하고 있었다. 실험물리학과 달리 그림보다는 표 위주로 자료를 제시하였으며, 셋째 절의 제목은 대체로 단순히 (연구)결과였다. 그리고 결과에 대한 해석, 논의, 제언 등은 마지막 절에서 결론과 함께 제시하는 경향이 있었다.

Figure 3. (Color online) Comparison of structure of ERP-NPSM in the field of experimental physics and physics education.

이렇게 특히 셋째 절과 넷째 절에서 두 분야의 연구 논문 작성 성향에 차이가 있음을 발견할 수 있었다. 실험물리학 논문과 비교하면 특히 마지막 절의 분량에서 차이가 컸는데, 실험물리학 논문(17.9줄)에 비하여 물리교육 논문(88.6줄)의 분량은 약 5배(495.0%)에 해당하였다. 참고로 실험물리학 대비 물리교육의 전체 쪽 수의 비율은 176.7%(10.6/6.0쪽)이며, 본문 줄 분량의 비율은 233.7%(489.3/229.5줄)로 차이가 있었는데, 이는 일반적으로 논문에서 모든 면을 다 채워 서술하지는 않기 때문이다. 따라서 실제 논문에서 작성한 본문의 분량은 쪽 수보다는 줄 수로 비교하는 것이 더 적절하다고 볼 수 있다.

이 연구에서는 최근 2년간 “새물리”에 게재된 경험적 연구 논문을 대상으로, 구성 요소를 분석하고 구성 양식을 유형화하여 실험물리학 논문과 물리교육 논문의 특징을 비교하고자 하였다. 분석 대상은 한국물리학회에서 발행하는 2020, 2021년 새물리 학술지 게재 논문 40편으로, 실험물리학 20편과 물리교육 20편씩이었다. 연구에서 발견한 주요 사항들은 다음과 같다.

첫째, 논문의 절 제목으로 서론, 방법, 결과 및 논의, 결론 등이 주로 쓰였다. 첫째 절은 두 분야에서 모두 ‘서론’을, 둘째 절은 대체로 ‘방법’을 사용하고 있었다. 셋째 절과 넷째 절은 분야에 따라 달랐는데, 실험물리학 논문에서는 ‘(실험)결과 및 논의’와 같이 실험 결과에 대한 해석을 함께 제시한 반면에, 물리교육 논문에서는 대체로 ‘연구결과’(65%)가 절 제목이었다. 마지막 절의 제목으로, 실험물리학 논문은 20편 모두 ‘결론’을 사용하였지만, 물리교육 논문에서는 대체로 ‘결론 및 제언’, ‘결론 및 시사점’과 같이 결론을 제시한 후 이에 대하여 다양한 논의를 추가하는 방식으로 제목을 달았다.

둘째, 실험물리학 논문은 셋째 절에서 결과와 논의를 함께 제시하는 반면에 물리교육 논문은 마지막 절에서 결론과 함께 논의를 기술하는 경향이 있었다. 절 제목을 부호화하여 유형화한 결과에 따르면, 실험물리학 논문은 거의 하나의 구성 양식으로 정리되었는데, 서론과 방법을 서술한 후 ‘결과 및 논의’를 거쳐 마지막에 ‘결론’을 제시하는 방식(IM[RD]C)이었다. 물리교육 논문의 경우에 앞 두 절은 실험물리학 논문과 거의 유사하나, 셋째 절부터 차이가 났다. ‘결과 및 논의’는 전체의 30%였고 나머지 70%는 ‘결과’를 단독 제목으로 사용하였다. 마지막 절은 상대적으로 다양하였다. 그러나 전반적으로 결론과 함께 제언, 시사점, 논의 등을 제목에 명시하는 경향이 뚜렷하였다. 오직 하나의 논문만 ‘결론’이라고 제시(IMRC)하였다. 논문 구성 양식을 비교한 결과를 요약하면, 실험물리학 논문은 IM[RD]C가 90%를 차지하였고 물리교육 논문은 70%가 IMR[~] 유형에 해당하였다.

셋째, 실험물리학 논문과 물리교육 논문은 주요 구성 요소의 분량과 비중 등에서도 차이가 났다. 주요 구성 요소의 분량을 수치화하여 비교한 결과, 실험물리학 논문은 평균 6.0쪽, 본문 209.4줄로 구성하고 그림(5.7개) 중심으로 작성하는 경향이 있었다. 셋째 절(결과 및 논의 등)은 평균 112.0줄로 가장 길고, 넷째 절(결론)은 17.9줄로 가장 짧았다. 반면에 물리교육 논문은 평균 10.6쪽, 본문 489.3줄로 구성하고 표(5.8개) 중심으로 작성하고 있었다. 물리교육 논문에서도 셋째 절(결과 등)이 평균 229.5줄로 가장 길었지만, 다른 3개 절의 분량은 서로 크게 차이 나지 않았다(평균 81.2-90.1줄). 인용한 참고문헌의 수는 실험물리학이 평균 18.8편, 물리교육이 27.3편이었다.

특징을 요약하자면, 실험물리학 논문은 비교적 짧은 길이로 그림을 이용하여 결과와 해석을 함께 기술하고, 마지막에 간략하게 결론을 제시하는 방식이라고 할 수 있다. 물리교육 논문은 실험물리학에 비해 논문을 길게 작성하는 경향이 있으며, 셋째 절에서 표를 이용하여 결과를 집중적으로 제시하고, 마지막 절에서 결론과 함께 제언과 시사점 등을 덧붙이는 방식을 선호하였다. 이와 같이 ‘새물리’라는 동일 학술지에 게재된 논문임에도 세부 분야에 따라 논문 구성 체제의 특징이 다름을 확인할 수 있었다.

이와 관련하여 다음과 같이 결과의 의미를 해석하고 논의와 제언을 덧붙이고자 한다. 이 연구 결과에 따르면 새물리 논문의 구성 양식은 전통적인 IMRD와 다소 다르다. IMRD는 경험적 연구에서 사용하는 대표적인 논문 구성 양식으로 알려져 있으나[9-11,18,23,34], 이 연구에서 분석한 논문 중에서 IMRD 형식에 정확히 일치하는 논문은 하나도 없었다. 이 연구가 절 제목에 근거한 분석이라는 한계가 있지만, 이 결과에 따르면 최근에 경험적 연구 방법으로 작성되는 국내 물리학 논문에서 IMRD 양식은 거의 사용되지 않음을 뜻한다. 물론 이 연구에서 발견한 대부분의 논문 구성 양식이 IMRD와 유사하기에, IMRD와 무관하다고 할 수는 없다.

그럼에도 불구하고 IMRD가 하나도 없는 이유에 관하여 몇 가지 가능성을 논의해보고자 한다. 첫째, 새물리 논문투고규정에서 “서론, 본론(실험 논문은 실험, 이론 논문은 이론으로 큰 제목을 달고 필요시 소제목을 달기를 권장), 결과 및 논의, 결론”과 같이 제시하였기에 저자가 이를 충실히 따랐을 수 있다. 다만 이런 해석은 물리교육 논문에서 대개 둘째 절의 제목을 ‘연구방법’으로, 셋째 절을 ‘결과’로 쓰고, 넷째 절에 결론과 함께 다른 용어를 제목에 추가한 이유에 대한 설명으로는 다소 미흡하다.

둘째, 학문의 특성을 반영하고 시대적 요구와 흐름에 따라 주된 논문 양식이 변화하였다고 볼 수 있다. Lin과 Evans의 연구[10]에 따르면, 당시에 분석한 2007년 응용물리학 분야의 논문 중에서 가장 대표적인 구성 양식이 IM[RD]C이었다. 이는 이 연구의 결과와 흡사하다. 동일 연구[10]에서 교육 분야 논문의 구성 양식으로는 IMRD가 가장 많았는데(16편 중 5편), 이와 같이 셋째 절에서 ‘결과’(R)를 논의와 별도로 제시하는 서술 방식을 물리교육 연구에서 차용한 것일 수도 있다. 이는 학문 분야에 따라 IMRD에서 벗어나 다양한 변용을 추구한다는 주장[10,11,17]과도 같은 맥락이다.

셋째, 저자가 참고한 논문 작성법 전문 서적이나 선행 연구의 영향일 수 있다. 논문 작성에 관한 전문 서적들을 검토해 보면, 결과 제시와 논의(또는 고찰)를 거친 후에 결론을 제시하도록 순서를 안내하는 사례가 있다[28,30,35]. 반면에 ‘결론’을 절 제목에 명시하지 않고, 논의나 토론과 같은 제목으로 결론, 요약, 제언 등을 포괄하여 작성하라고 설명하는 전문서적도 있다[23,36,37]. 예를 들어 특정한 구성 양식에 익숙한 연구자가 논문 작성법 서적을 저술하고, 이 책을 대학원생이나 초보연구자가 읽으면서 저자의 권고 방식에 따라 논문을 작성한다면 그 양식이 퍼질 수 있다. 또는 연구자가 이미 게재된 선행 연구의 구성 양식을 모방하여 논문을 작성하는 관행이 굳어지면, 그것이 해당 학술지의 전통이나 관습이 될 수도 있다.

“새물리”는 물리학 전반을 다루기에 세부 분야가 다르고, 연구 방법이나 대상도 한정되어 있지 않다. 이번 연구 결과에서 살펴본 바에 따르면, 경험적 연구만을 대상으로 조사해보아도 실험물리학과 물리교육 연구 논문은 구성 체제의 양적 특징이 일부 다르게 나타났다. 예를 들어 실험물리학 논문에서는 그림을, 물리교육 논문에서는 표를 중심으로 자료를 제시하였는데, 각 분야의 특징을 고려해 보면 타당한 측면이 있다. 실험물리학에서는 조작변인에 따른 종속변인의 변화를 중시한다. 이는 2, 3차원 그래프로 표현하기가 쉽다. 또 다량의 자료가 보여주는 경향성을 시각적으로 제시할 때에도 그래프가 유용한데, 이 또한 실험 결과를 정리하는 과정에서 필요한 자료 변환이다. 한정된 지면에 표로 제시하기에는 자료의 양이 너무 많고, 표를 이용하여 특징을 보여주기가 어려울 수 있기 때문이다.

이렇듯 내용이나 연구 방법에 따라 논문 분량이나 구성 양식에 차이가 있는 것은 어찌 보면 자연스러운 현상이기에, 오류라고 판단하거나 획일적으로 통일할 필요는 없다. 다만 기존의 구성 양식과 많이 다르면 논문의 작성, 투고, 심사 과정에서 불필요한 오해나 마찰이 생길 수 있다. 사전에 이런 차이를 인지한다면, 소모적인 논쟁을 줄일 수 있을 것이다.

이러한 측면에서 이 연구에서 발견한 정보들이 물리학 전공자가 물리교육 논문을 작성하는 과정에서 도움을 줄 수 있을 것이다. 또 물리학 연구를 기반으로 작성된 물리교육 논문을 물리교육 전공자가 심사할 때도 활용될 수 있겠다. 예를 들어, 논문 심사 과정에서 투고자와 심사자의 의견이 다를 때, 내용이 아니라 논문의 구조에 관한 견해 차이가 논쟁의 핵심이라면, 이 논문의 결과가 서로의 입장을 대변하거나 이해하는 자료로 활용될 수 있을 것이다.

그리고 이 연구가 물리교육 분야의 초보 연구자에게 논문 작성을 위한 안내 자료로 활용되기를 기대한다. 막연한 지침보다 명확한 숫자가 오히려 초보 연구자에게 구체적인 안내가 될 수 있기 때문이다. 다만 이 연구 결과는 최근 새물리에 게재된 논문들의 일반적인 특성을 도출한 것일 뿐이며, 이 수치값들이 투고 조건을 제한하거나 범위를 정하는 기준이 되기에는 한계가 있다. 그리고 본문의 분량을 나타내기 위해 사용한 ‘줄’은 PDF 파일 형식으로 편집된 최종 별쇄본에서 그 수를 헤아린 것이므로, 각자가 논문을 작성하는 소프트웨어에 따라 달라질 수 있기에 유의하여야 한다. 관련 후속 연구를 통하여 세부 사례와 자료를 계속 축적한다면, 이를 토대로 논문 작성을 위한 준비 활동이 더욱 체계적으로 이루어질 수 있을 것이다.

이 논문은 조선대학교 연구지원금의 지원을 받아 연구되었습니다(2021학년도).

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