이 연구에서는 예비 물리교사들이 양자 현상에 대해 갖고 있는 생각들의 군집과 그 특성을 살펴보았다. 이를 위해 예비 물리교사 160명을 대상으로 선행 연구에서 이미 밝혀진 양자 현상에 대한 다양한 관념들에 대한 그들의 생각을 조사하였으며, 응답 결과를 군집분석과 다차원 척도법을 적용하여 분석하였다. 연구 결과, 첫째 예비 물리교사들의 양자 현상에 대한 개념 이해는 ‘준양자론 관점’, ‘혼합 관점’, ‘비결정론 관점’, ‘기계론 관점’ 등 4개의 개념 군집으로 분류될 수 있으며, 개념 군집의 분포는 ‘이중성’과 ‘불확실성’을 차원으로 갖는 2차원 공간에 지도화할 수 있다. 둘째, 예비 물리교사들은 자신의 개념 이해 군집에 따라 ‘현대적 이해’, ‘혼재된 확신’, ‘혼동 이해’ 집단으로 구분할 수 있다. 혼동 이해 집단이 가장 큰 비중을 차지하며, 현대적 이해와 혼재된 확신 집단이 뒤를 잇는다. 셋째, 양자 현상에 대한 개념 이해 군집에 따라 구분한 예비 물리교사들의 집단 분포는 학년, 성별, 대학에서의 양자물리학 관련 과목 이수 정도에 따라 유의한 차이를 보인다. 이 연구 결과는 양자물리학 개념 이해 분포의 다양성 및 서로 상충되는 개념 이해의 병치 가능성을 드러내었으며, 이는 물리 교사교육에서 양자물리학 교수학습 방향에 대한 시사점을 제공한다.

Keywords: Quantum phenomena, Conception, Pre-service physics teacher, Cluster analysis, Physics teacher education

We analyzed the distribution and the characteristics of pre-service physics teachers’ conception on quantum phenomena. For this, we investigated 160 pre-service teachers’ conceptions for various ideas on quantum phenomena known from previous literatures, and analyzed their responses using cluster analysis and multi-dimensional scaling. We found that pre-service teachers’ conceptions on quantum phenomena could be categorized as ‘quasi-quantum’, ‘mixed’, ‘indeterministic’, and ‘mechanistic’ views. These can be mapped in a plane with ‘duality’ and ‘uncertainty’ axes. According to the distribution of their conceptions, pre-service physics teachers can be clustered into 3 groups such as ‘confused view’, ‘modern view’, and ‘mixed convincing’ in order of population. The distribution of the groups is significantly related to pre-service physics teachers’ grade, gender, and the taking quantum physics courses in college. The result shows the diversity and juxtaposition of conceptions on quantum phenomena, and suggests an orientation for teaching and learning quantum physics in the education of physics teachers.

Keywords: 양자 현상, 개념 이해, 예비 물리교사, 군집분석, 물리 교사교육