중 고등학교에서 유체역학의 원리를 학습할 때 실험 실습에 있어서 시공간의 제약으로 학습에 실효성이 떨어지는 문제점이 있다. 본 논문에서는 파스칼의 원리, 아르키메데스의 원리, 베르누이의 정리 등 유체역학에 관한 학습을 웹 브라우저에서 구현하고 Flash와 HTML 등을 이용한 Web 시뮬레이션을 구현하고자 한다. 구현한 WBI(Web Based Instruction) 프로그램은 공업계 고등학교 학생들을 대상으로 만족도, 흥미도, 성취도 측면에서 15%이상의 효과를 나타낸 것으로 비교 분석 되었다. 유체역학의 교육공학적 설계와 웹 설계를 통하여 실제 웹서버를 통하여 인터넷 초고속 통신망에서 구현한다. 본 연구는 교육공학과 유체역학 및 인터넷 원격교육 발전에 기여 할 것이다.
중 고등학교에서 유체역학의 원리를 학습할 때 실험 실습에 있어서 시공간의 제약으로 학습에 실효성이 떨어지는 문제점이 있다. 본 논문에서는 파스칼의 원리, 아르키메데스의 원리, 베르누이의 정리 등 유체역학에 관한 학습을 웹 브라우저에서 구현하고 Flash와 HTML 등을 이용한 Web 시뮬레이션을 구현하고자 한다. 구현한 WBI(Web Based Instruction) 프로그램은 공업계 고등학교 학생들을 대상으로 만족도, 흥미도, 성취도 측면에서 15%이상의 효과를 나타낸 것으로 비교 분석 되었다. 유체역학의 교육공학적 설계와 웹 설계를 통하여 실제 웹서버를 통하여 인터넷 초고속 통신망에서 구현한다. 본 연구는 교육공학과 유체역학 및 인터넷 원격교육 발전에 기여 할 것이다.
In middle and high school to learn the principles of fluid mechanics to Experiments in space and time constraints and difficulties for the study of the principles of fluid mechanics to the problem is superficial. In this paper, Pascal's principles, Archimedes' Principle, Bernoulli's Theorem, etc. le...
In middle and high school to learn the principles of fluid mechanics to Experiments in space and time constraints and difficulties for the study of the principles of fluid mechanics to the problem is superficial. In this paper, Pascal's principles, Archimedes' Principle, Bernoulli's Theorem, etc. learning about the fluid mechanics and implemented in Web Browser, In connection with flash and HTML, web simulation is to implement. Web Based Instruction program that implemented a comparative analysis became an effect of 15% to industrial total high school students in satisfaction, Interest, Achievement. The fluid mechanics education through engineering design and web design through the actual web server is implemented on the Internet over broadband. Department of Education, this study the fluid mechanics and the Internet will contribute to the development of distance education.
In middle and high school to learn the principles of fluid mechanics to Experiments in space and time constraints and difficulties for the study of the principles of fluid mechanics to the problem is superficial. In this paper, Pascal's principles, Archimedes' Principle, Bernoulli's Theorem, etc. learning about the fluid mechanics and implemented in Web Browser, In connection with flash and HTML, web simulation is to implement. Web Based Instruction program that implemented a comparative analysis became an effect of 15% to industrial total high school students in satisfaction, Interest, Achievement. The fluid mechanics education through engineering design and web design through the actual web server is implemented on the Internet over broadband. Department of Education, this study the fluid mechanics and the Internet will contribute to the development of distance education.
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문제 정의
또한, 이론적인 설명만으로는 이해하기 어려운 유체흐름과 관련된 형상과 현상들을 구체적으로 관찰하고 이해할 수 있도록 모의실험을 제공함으로써 공업계고등학교 학생들의 유체역학의 원리학습에 대한 실효성을 높인다. 더불어 기계공학도들에게도 활용 가능한 자료를 개발함으로써 유체원리 학습에 대한 이해를 도우며, 산업현장에서 기술개발에 대한 의욕과 창의성을 발현하는데 도움을 주고자 한다.
본 논문에서는 유체역학의 기본원리들을 Flash라는 프로그램을 이용하여 애니메이션 및 멀티미디어 자료로 제작하여 Web Brower에서 구동시킴으로써 유체역학의 원리 학습의 제한점인 시공간의 제약을 해결한다.
제안 방법
교수학습이 완료된 시점에서 WBI 교육과 일반교육을 받는 학생 모두에게 같은 설문지를 이용하여 만족도, 흥미도와 성취도를 비교 조사하였다.
또한, 학습자가 자신이 학습한 내용을 점검할 수 있도록 기본문항부터 수준별 심화과정에 해당하는 문항까지 탑재하여, 자기주도적으로 문제를 해결할 수 있도록 해설을 함께 구성하여 설계한다.
본 논문에서는 유체역학의 원리학습을 위한 콘텐츠를 6개의 원리로 구성하였다. 내용 전개는 일종의 스토리텔링 기법을 적용하여 학습목표에 따라 해당원리와 관련된 스토리를 제공하여 그 원리에 따른 구체적 내용을 보다 이해하기 쉽도록 구성한다.
본 논문에서는 이러한 이론들을 근거로 하여 Web에서 시뮬레이션을 이용하여 유체역학의 원리를 Flash와 HTML 등 그래픽 애니메이션 저작도구를 활용하여 6가지 원리의 기본부터 응용과 산업현장에서 활용이 가능한 사례까지 모두 제작하여 교수-학습과정에 적용하도록 설계한다.
본 프로그램은 그림 1과 같은 구성으로 6개의 유체역학 원리의 통일성을 높임으로써 학습자 입장에서 쉽게 접근할 수 있도록 하였으며, 기본과정부터 심화학습과 탐구학습 자료 및 산업현장에서 적용 가능한 사례까지 제공하여 원리의 기본부터 응용까지 모두 학습할 수 있도록 구성한다.
산업·과학·교육 등의 분야에서 실제 사건 또는 과정을 시험적으로 재현하는 기법으로, 실험 연구자들은 모의실험 기법을 도입함에 따라 희귀한 물질이나 값비싼 장치를 사용하지 않고도 어려운 ‘모의실험실’(dry lab)실험, 또는 증명을 실시할 수 있게 되었다.
대상 데이터
■ 설문조사 : 일반교육 2개반(60명)과 WBI교육 2개반(60명)을 대상으로 2009년 9월1일부터 12월 30일까지 교육실시후 설문지를 통한 조사를 하였다.
성능/효과
본 연구의 결과 기존의 강의식인 일반교육보다 Web Service로 제공된 모의실험 프로그램에 대한 만족도가 70.40%로 일반교육을 받은 학생의 59.80%보다 17.70%가 높았고, 흥미도는 Web교육을 받은 학생이 71.20%로 일반교육을 받은 학생의 59.2%보다 20.27% 높았으며, 성취도는 Web교육을 받은 학생이 69.80%로 일반교육을 받은 학생의 60.60%보다 15.18% 높은 것으로 나타나 만족도, 흥미도와 성취도 등 모든 부분에서 15% 이상 높은 것으로 나타났다.
위의 조사에 사용한 설문의 척도 평균은 5점에 가까울수록 만족도, 흥미도 및 성취도가 높다고 볼 수 있는데 WBI 교육을 받은 학생은 평균이 ‘3.43'으로 나타났고, 일반교육을 받은 학생은 평균이 ‘2.75'로 WBI 교육을 받은 학생이 일반교육을 받은 학생에 비해 높은 것으로 나타났다.
이러한 차이가 유의미한 것인지 알아보기 위해 각 항목별로 T-test 분석을 실시한 결과, 만족도, 흥미도와 성취도 모두‘p<0.01' 수준에서 유의미한 차이가 있는 것으로 나타났다.
후속연구
또한, 이론적인 설명만으로는 이해하기 어려운 유체흐름과 관련된 형상과 현상들을 구체적으로 관찰하고 이해할 수 있도록 모의실험을 제공함으로써 공업계고등학교 학생들의 유체역학의 원리학습에 대한 실효성을 높인다. 더불어 기계공학도들에게도 활용 가능한 자료를 개발함으로써 유체원리 학습에 대한 이해를 도우며, 산업현장에서 기술개발에 대한 의욕과 창의성을 발현하는데 도움을 주고자 한다.
향후 연구는 모바일 통신기술의 발달에 맞추어 모바일용 교육프로그램을 구성하고, 이동 중에 학습한 경우의 성취도에 관한 조사를 하여 유비쿼터스 학습 프로그램에 관한 연구가 필요하다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
효과적인 수업모델이란 무엇인가?
효과적인 수업모델이란 그 시대의 사회적 요구를 잘 반영해야 할 뿐 아니라 학습자들이 흥미를 갖고 최소한의 노력으로 최대한의 효과를 얻을 수 있는 수업목표를 달성하게 하는 것인데, 이것은 인터넷 웹을 이용한 효과적인 수업 방법이 개발되어야 함을 의미한다[3].
유체역학이란 무엇인가?
유체역학이란 액체와 기체에 작용하는 힘과 에너지를 다루는 학문이다. 공업계고등학교 교육과정에서 활용되는 유체역학의 기본원리는 표1과 같이 6개의 원리에 관한 것이다.
Flash는 어디에 활용되는가?
Flash는 벡터 도형 처리 기반의 인터넷 동영상 애니메이션 제작용 소프트웨어로 웹상에서 다양한 화면의 크기와 해상도로 그래픽 제작이 가능하며, 파일크기가 일반 동영상의 16분의 1에 불과하여 그 전송속도가 빠르며 벡터 도형처리로 인해 확대해도 이미지가 깨지지 않는다는 장점을 가지고 있다. 제작 방법도 간단해 유선방송과 비디오, 애니메이션, 영화, 광고, 교육, 게임 등에 다양하게 활용되고 있다[7].
참고문헌 (10)
이종성, "실업계고등학교 직업기초능력신장프로그램 및 적용 방안," 직업능력개발원, 기본연구 제2 권, 제14호, pp.257-258, 2002.
김기남, 김의정, 김창석, "구성주의 이론에 기반 한자기주도적 웹 기반 교육의 설계와 구현," 한국해양정보통신학회, p.857, 2006.
김성석, 김은숙, "웹기반 교수-학습(WBI) 모델의 비교 및 분석," 용인대학교논문집, p.165, 2002.
서형준, "요구분석에 기초한 초등영어 온라인 학습 사이트 모형 개발 및 적용에 관한 연구," 중앙대학교 박사학위논문, p.16, 2006.
정구창, "웹기반 교육에서 교사 개입과 동료 상호 작용이 자기 주도적 학습에 미치는 효과," 한남대학교 박사학위논문, p.5, 2005.
과학기술부, "홈페이지를 이용한 사이버 과학교육시스템 구축방안 연구," 과학기술부, pp.19-20, 2000.
다음백과사전, http://enc.daum.net/dic100, 2010. 4.
한국 브리태니커 온라인, http://preview.britannica. co.kr/bol/topic.asp?article_idb07m3820a, 2010. 4.
Barton K & Maharg P, "E-simulations in the wild: interdisciplinary research, design and implementation of simulation environments in legal education, in Gibson D," Information Science Publishing, pp.115-148, 2006.
Shaffer, D.W, "How Computer Games Help Children Learn," NewYork : Palgrave Macmillan, 2006.
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