[논문 리뷰] Gender gap and polarisation of physics on global courses

Allan L. Alinea, Wade Naylor|arXiv (Cornell University)|2016. 05. 11.

Innovative Teaching Methods참고 문헌 18인용 수 4

한 줄 요약

이 연구는 오사카 대학교의 글로벌 물리 수업에서 4년간의 물리 개념 습득에 대한 성별 차이를 힘 개념 시험(Force Concept Inventory, FCI)을 통해 조사한다. 사전 시험에서 남성이 초반에 우월한 성과를 보였지만, 사후 시험 점수에서 유의미한 성별 격차는 발견되지 않았다(p = 0.087 > 0.05), 그리고 극화 효과는 두 성별 모두에서 동일하게 나타났으며 학습이 진행될수록 감소하였다. 연구 결과는 물리 교육 분야에서 성별 격차의 보편성을 의심스럽게 만들며, 특히 다양한 국적 배경을 가진 학생들로 구성된 집단에서 그러한 격차가 존재하지 않을 수 있음을 시사한다.

ABSTRACT

We extend on previous research on the Force Concept Inventory (FCI) given to first year classical mechanics students (N=66 students, over four years) pre and post score, for students on an international (global) course at Osaka University. In particular, we revisit the notion of "polarisation" in connection with the six polarisation-inducing questions in the FCI and examine its gender aspect. Our data suggest that this phenomenon is not unique to one gender. Furthermore, the extent by which it is exhibited by males may differ from that of females at the beginning (pretest) but the gap closes upon learning more about forces (posttest). These findings are for the most part, complemented by our result for the FCI as a whole. Although the differences in means for males and females suggest a gender gap, statistical analysis shows that there is no gender difference at the 95% confidence level.

연구 동기 및 목표

• 글로벌 대학 수업에서 물리 개념 습득의 극화 현상이 성별에 따라 특이적인지 조사하기 위해.
• 극화를 유도하는 질문을 고려할 때 FCI 성과에서의 성별 격차가 지속되는지 평가하기 위해.
• 수업 이전과 이후에 남성과 여성 간의 극화 정도가 다름을 확인하기 위해.
• 다양하고 국제적인 학생 집단에서 관찰된 FCI 점수의 성별 차이가 통계적으로 유의미한지 평가하기 위해.

제안 방법

• 오사카 대학교의 국제적, 영어 수업 중심 프로그램에서 4년간의 첫 해 물리 수업에 66명의 학생을 대상으로 힘 개념 시험(FCI)을 시행하였다.
• 뉴턴 역학 분야의 개념 이해도와 학습 성과를 평가하기 위해 사전·사후 시험 점수를 분석하였다.
• 특정 6개의 FCI 질문에 대한 응답 분석을 통해 극화를 규명하였으며, 이는 허위 힘의 오류 포함 여부를 테스트하는 데 중점을 두었다.
• 95% 신뢰수준에서 독립표본 t-검정을 수행하여 사전시험 및 사후시험 점수에서의 성별 차이를 평가하였다.
• 효과 크기와 표준편차를 사용하여 성별 성과 차이의 변동성과 통계적 유의성을 평가하였다.
• 극화를 유도하는 6개 질문의 결과를 FCI 전체 결과와 비교하여 하위 집단 간 일관성을 평가하였다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 FCI에서 힘 식별에 대한 극화 현상이 한 성별에만 특이하게 퍼져 있는가?
• RQ2 수업 시작 시 남성과 여성 간의 극화 정도에 차이가 있는가?
• RQ3 수업 이후 FCI 성과에서의 성별 격차가 사후시험 점수로도 지속되는가?
• RQ4 극화 효과를 고려할 때 FCI 점수에서의 성별 차이가 통계적으로 유의미한가?
• RQ5 학생 집단의 구성(예: 국제적 배경, 여성 비율이 높은 구성 등)이 관찰된 성별 성과 패턴에 어떤 영향을 미치는가?

주요 결과

• 사후시험 FCI 점수에서 성별 간 통계적으로 유의미한 차이가 없었다(p = 0.087 > 0.05), 95% 신뢰수준에서 귀무가설을 기각하지 못하였다.
• 남성의 사전시험 평균 점수는 67%였고, 여성은 58%였지만, 점수 변동성이 높아 통계적으로 유의미한 차이는 없었다.
• 극화—허위 힘을 포함한 잘못된 힘 집합 선택 경향—은 남성과 여성 학생 모두에서 관찰되어 성별 특이성이 아님을 시사한다.
• 초기 성별 간 극화 수준의 차이가 수업 이후 감소하여 학습이 두 성별 모두에서 극화 효과를 동일하게 감소시킴을 나타낸다.
• 전반적인 FCI 성과에서는 유의미한 성별 격차가 없었으며, 사전시험에서 평균 9%의 점수 차이가 있었음에도 불구하고 넓은 표준편차와 통계적 유의성 부족으로 인해 그러한 격차는 유의미하지 않았다.
• 여성 비율이 높고 국제적인 성향을 가진 학생 집단은 스테레오타입 위협을 완화시킬 수 있었으며, 이는 본 연구에서 유의미한 성별 격차가 나타나지 않은 이유일 수 있다.