npsm 새물리 New Physics : Sae Mulli

pISSN 0374-4914 eISSN 2289-0041
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Article

Research Paper

New Physics: Sae Mulli 2015; 65: 812-824

Published online August 31, 2015 https://doi.org/10.3938/NPSM.65.812

Copyright © New Physics: Sae Mulli.

Gender Differences of Physics Major College Students' Conceptual Understanding and Its Degree of Certainty in the Subject of Quantum Mechanics

물리전공 대학생의 양자역학 개념이해 및 확신도의 성차 분석

Yeonjoo KO, Hyunju LEE, Sung-Won KIM*

Department of Science Education, Ewha Womans University, Seoul 120-750, Korea

Correspondence to:sungwon@ewha.ac.kr

Received: July 1, 2015; Revised: July 22, 2015; Accepted: July 23, 2015

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Abstract

This study aims to investigate the gender differences of college students concerning the levels of their understandings on the six major concepts in Quantum Mechanics (QM) and the degree of certainty of their knowledge. For this purpose, 182 physics major college students responded to the revised Quantum Mechanics Conceptual Survey (QMCS) and the Scale for Degree of Certainty on their Knowledge (SDCK). In the results, male students presented statistically-significant higher mean scores on both the QMCS and the SDCK. Specifically, female students held insufficient knowledge of 'wave-particle duality' and the 'wave function'. In addition, a significant correlation between the scores on the QMCS and the SDCK was observed in both gender groups. The students presented decent levels of understanding on the concept of 'quantization of states' with a high level of certainty whereas they struggled to understand the concepts of 'wave-particle duality', 'tunneling effect' and 'Schrodinger equation' with a low degree of certainty.

Keywords: Quantum mechanics, Conceptual understanding, Degree of certainty, Gender differences

양자역학은 확률론적 관점에 대한 이해와 고급 수학 기술이 요구된다는 점에서 학생들이 이해하는 데 어려움을 겪는 학문 중 하나로 여겨져 왔다. 본 연구에서는 이러한 양자역학의 본성이 성차를 야기할 수 있을 것이라는 가정 하에, 대학생들의 양자역학 개념이해와 그에 대한 확신도에 나타나는 성차를 분석하고자 하였다. 물리전공 대학생 182명이 양자역학 기본개념 검사와 확신도 조사에 참여한 결과, 남학생이 여학생보다 양자역학 개념에 대한 이해와 그에 대한 확신도 모두 높은 것으로 드러났다. 특히 여학생들은 남학생에 비해 파동-입자 이중성 및 파동함수의 특징에 대한 이해가 부족하였다. 또한 양자역학 개념이해도와 그에 대한 확신도는 남녀 집단 모두에서 유의한 상관관계가 있었다. 본 연구에 참여한 대학생들은 에너지 양자화에 대한 이해가 높고 그에 대한 확신도도 높은 반면, 파동-입자 이중성과 터널링 효과, 슈뢰딩거방정식과 관련된 개념에서는 상대적으로 낮은 정답률과 확신도를 보였다.

Keywords: 양자역학, 개념이해, 확신도, 성차