직선 도선 주위에 자기장이 생기는 현상은 중등 교육과정에서 다루는 전자기학의 핵심 개념 중 하나이다. 아울러 비가시적인 전류와 자기장의 관계를 설명하는 과정에서 시각적 표상이 사용되는 대표적 사례이다. 이 연구에서는 중학교 3학년 남녀 112명을 대상으로 전류가 흐르는 직선 도선 주위의 자기장에 관한 문제 상황을 제시하고, 시각적 표상에 관련하여 표상 해석, 구성, 적용 능력을 조사하였다. 분석 결과에 따르면 75% 이상의 응답자가 전류와 자기장을 뜻하는 화살표의 의미를 타당하게 해석하였다. 그러나 50% 남짓은 전하가 자기장을 따라 운동하는 것으로 혼동하였고 주어진 시각적 표상을 전체적으로 올바르게 해석한 학생은 3분의 1미만이었다. 또 전체 응답자의 60% 이상이 직선 도선의 자기장을 원형 폐곡선 모양으로 표현했지만 자기력선의 조밀함을 올바르게 나타낸 경우는 6.3%에 불과했다. 또 나침반의 방향으로 상황을 바꾸어 표상 적용 능력을 조사한 결과, 과학적 표현에 해당하는 응답자의 비율이 상당히 줄어들었다. 학생들의 표상 능력을 점수화 한 결과 시각적 표상의 해석, 구성, 적용 능력의 순으로 점수가 나타났고 이들 사이에는 유의미한 상관관계(0.3~0.5)가 있는 것으로 나타났다. 이는 세 가지 표상 능력 요소가 서로 연관이 있으면서도 독립적임을 시사한다. 이러한 연구 결과들은 과학 학습 과정에서 시각적 표상을 효과적으로 활용하고 학생들의 표상 능력을 높일 수 있는 방안에 대한 연구가 필요함을 시사한다.
본 연구에서는 중학교 3학년 남녀 112명을 대상으로 전류가 흐르는 직선 도선 주위의 자기장에 관한 문제 상황을 제시하고, 시각적 표상에 관련하여 표상 해석, 구성, 적용 능력을 조사하였다.