모델링 기반 탐구 활동에 대한 과학 교사들의 인식

• 영문명: Science teachers’ perceptions in modeling-based inquiry activities
• 발행기관: 학습자중심교과교육학회
• 저자명: 오우진(Woojin Oh) 최경식(Kyeongsik Choi) 백성혜(Seoung-Hey Paik)
• 간행물 정보: 『학습자중심교과교육연구』제21권 23호, 849~867쪽, 전체 19쪽
• 주제분류: 사회과학 > 교육학
• 파일형태: PDF
• 발행일자: 2021.12.15

국문 초록

목적 이 연구의 목적은 과학 교사들을 대상으로 모델링 기반 탐구 활동 경험을 제공하고, 이 활동에 대한 과학 교사들의 인식을 살펴보는 데 있다. 방법 4명의 과학 교사를 선정하여 5주 동안 1회 평균 3시간의 수업으로 총 15차시를 진행하였다. 이 연구에서는 보로노이 다이어그램(Voronoi Diagram)을 모델로 선정하였고, 컴퓨터 프로그램 중 하나인 지오지브라(GeoGebra) 프로그램을 사용하여 모델링 기반 탐구 활동을 설계하였다. 이때 모델링 기반 탐구 활동은 1) 자연현상 탐구, 2) 탐구 정교화, 3) 모델링, 4) 모델링 정교화, 5) 자연현상 적용의 5단계로 진행하였다. 결과 첫 번째 단계에서 교사들은 다각 형태를 나타내는 여러 자연현상을 관찰하면서 “다각형 패턴은 어떻게 생성되는가?” 라는 공동 탐구 질문을 종합적으로 도출하였다. 탐구 정교화 단계에서는 교사들이 직접 비누막을 제작하고, 여러 비누막을 합쳐보고, 비누막의 크기를 서로 다르게 조절하면서 조작적 관찰을 수행하였다. 모델링 단계에서는 컴퓨터 프로그램인 지오지브라 프로그램과 친숙하도록 경험을 제공한 후에 다각형 패턴을 보로노이 다이어그램으로 모델링하는 추상화와 형식화 과정을 거쳤다. 모델링 정교화 단계에서는 과학 교사들은 보로노이 다이어그램의 점을 자유롭게 움직이면서 다양한 형태의 보로노이 다이어그램 모델을 생성하였다. 이를 통해 자연현상에서 관찰되는 다각 형태에 대한 해석을 할 수 있도록 하였다. 자연현상 적용 단계에서는 보로노이 다이어그램 모델로 설명할 수 있는 자연현상과 자연현상에 완벽하게 적용되지 않는 점 등에 대한 피드백과 일반화 과정을 거쳤다. 결론 과학 교사들은 컴퓨터 프로그램인 지오지브라를 활용하여 모델링 기반 탐구 활동을 수행하는 과정에서 자연현상에 대해 깊이 이해하게 되었다. 또한, 이를 통해 모델링 기반 탐구 활동의 교육적 효과를 인식하였다.

영문 초록

Objectives The purpose of this study is to provide an experience of modeling-based inquiry activity for science teachers, and to examine science teachers perceptions of this activity. Methods Four science teachers were selected and a total of 15 hours were conducted with an average of 3 hours of class per session for 5 weeks. In this study, Voronoi Diagram was selected as a model, and modeling-based inquiry activities were designed using one of the computer programs, GeoGebra. At this time, modeling-based inquiry activities were conducted in five stages: 1) exploration of natural phenomena, 2) elaboration of inquiry, 3) modeling, 4) elaboration of modeling, and 5) application of natural phenomena. Results In the first stage, exploration of natural phenomena, while observing various natural phenomena representing polygonal shapes, the teachers comprehensively derived the joint inquiry question, “How are polygonal patterns created?” In the elaboration of inquiry stage, the teachers made the soap films themselves, tried to combine several soap films, and performed operational observations while adjusting the sizes of the soap films differently. In the modeling stage, after providing an experience of getting used to the computer program, GeoGebra, it went through the process of abstraction and formalization of modeling polygonal patterns into Voronoi diagrams. In the elaboration of modeling stage, science teachers created various types of Voronoi diagram models by freely moving points of voronoi diagrams. This allowed that science teachers was able to interpret various forms observed in natural phenomena. At the application of natural phenomena stage, we went through a process of generalization and feedback about natural phenomena that can be explained by the Voronoi diagram model and those that are not perfectly applied to natural phenomena. Conclusions Science teachers performed modeling-based inquiry activities using a computer program, GeoGebra, and this allowed that they had a deep understanding of the natural phenomena. In addition, the educational effect of modeling-based inquiry activities was recognized through this.

목차

Ⅰ. 서론

Ⅱ. 모델 선정 및 모델링을 위한 컴퓨터 프로그램

Ⅲ. 연구 방법

Ⅳ. 연구 결과

Ⅴ. 결론 및 제언

키워드

모델 모델링 기반 탐구 탐구공동체 지오지브라 과학 교사 Model Modeling-based inquiry Community of Inquiry GeoGebra Science teacher