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빛의 반사 개념 이해를 위한 상호작용적 실험이 포함된 동료교수법 교수·학습 자료의 개발 및 적용
Development and Application of Peer Instruction Including Interactive Experiments Focused on Reflection of Light 원문보기

과학교육연구지 : 경북대학교 과학교육연구소 = Journal of science education, v.37 no.1, 2013년, pp.186 - 202  

이지원 (한국교원대학교) ,  김중복 (한국교원대학교)

초록
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이 연구의 목적은 평면거울에 의한 빛의 반사 개념을 이해하도록 돕기 위해서 상호작용을 강조한 실험이 포함된 동료교수법 기반 교수 학습 자료를 개발하는데 있다. 선행연구에서 밝힌 학생들의 오개념을 바탕으로 Hands-on 실험이 포함된 강의와 개념검사문항을 개발하였고 숙제를 통해 개념의 정착을 유도하였다. 29명의 대학생을 대상으로 적용한 결과를 사전 사후검사, 토론 전 후 개념검사문항, 숙제의 정답률 비교와 Hake gain을 통해 분석한 결과, 학생들은 상호작용적인 실험과 동료토론을 통해 평면거울에서의 상의 위치와 빛의 진행에 대한 이해도가 높아졌음을 알 수 있었다. 또한 RTOP을 통해 수업에 대한 학생들의 인식을 조사한 결과, 학생들은 이 수업이 인지적으로 개념의 이해를 돕도록 구성되어 있고 교수자와 학습자 간 상호작용이 활발하게 일어난다고 평가하고 있었다. 이 연구를 통해 실험과 토론 등 상호작용을 강조하는 수업 방법이 기초적인 개념 이해를 도왔음을 확인할 수 있었다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

The purpose of this study is to develop and apply materials to teach about reflection of light by peer instruction. These which consist of both hands-on experiments and ConcepTests based on students' preconceptions found in previous researches are inducing active interaction between peers during ins...

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

  • 상호작용적 실험을 포함한 개념검사문항의 구성은 다음과 같다. 개념검사문항에서 상황을 제시하고 이 상황의 원인이나 결과를 예상해보게 한다. 예상한 내용을 투표하고 이에 대해 토론한 후 재투표를 하는 과정을 거친다.
  • 이와 같이, 선행연구에서 조사된 학생들의 선개념은 크게 거울에 의한 상과 빛의 경로에 대한 선개념으로 나눌 수 있다. 따라서 이 수업에서는 물체에서 나온 빛이 거울 면에 도달하여 반사의 법칙을 만족하며 관찰자에게 도달하는 과정과 평면거울에 의한 상에 대해 다루고자 한다.
  • , 2008; Mazur, 1997), Interactive Lecture Demonstrations(Sokoloff & Thonton, 2001), Tutorial(McDermott & Shaffer, 2002) 등이 그것인데 이는 각각 학생과 학생, 학생과 교사 혹은 학생과 활동, 학생과 교수․학습 자료 간의 상호작용을 통해 개념을 이해하도록 돕는다. 따라서 이 연구에서는 상호작용을 강조하는 실험을 수업에 포함함으로써 학생들의 개념이해를 돕고자 한다.
  • 따라서 이 연구에서는 상호작용적 실험으로 연구 참여자인 대학생들의 참여를 극대화함과 동시에 동료교수법으로 개념이해의 가이드라인을 제공하여 평면거울에 의한 빛의 반사 개념 이해를 돕는 교수·학습 자료를 개발하고자 한다.
  • 또한 이를 적용하였을 때 개념의 이해 정도와 이러한 교수·학습 방법에 대한 연구 참여자의 인식을 조사하여 분석하고자 한다.
  • 숙제는 수업을 통해 학습한 내용을 응용할 수 있는지 확인하고, 학습한 개념을 정착시키는 데 그 목적이 있다. 이 연구에서는 Ronen & Eylon(1993) 이 학생들의 기하광학에서 가지는 어려움을 조사하기 위해 제시한 두 개의 문제를 숙제로 사용하였다.
  • 이 연구에서는 상호작용을 강조한 실험이 포함된 동료교수법 수업의 소재로 빛의 반사를 다룬다. 빛에 대한 개념은 교육과정 내에서 여러 번에 걸쳐 배우고 특히 평면거울에 의한 정반사는 일상생활에서도 매우 많이 접하는 현상임에도 불구하고 학생들은 다양한 오개념을 가지고 있다(Reiner, 1998; Ronen & Eylon, 1993).
  • 그럼에도 불구하고 사후검사의 정답률이 낮은 이유를 분석해 보면, 사후검사 2번에서 묻고 있는 개념은 다중평면거울에 의한 상의 개수와 위치뿐 아니라 가림판을 설치하였을 때 눈에 들어오는 빛이 차단되는 것까지 고려하여야 하기 때문에 학습자들에게 더욱 어려웠음을 알 수 있다. 이러한 결과를 바탕으로, 가림판이 존재하는 상황을 숙제로 내어 개념의 이해와 심화를 돕도록 하였다.

가설 설정

  • 첫째, 광원(물체)에서 나온 빛이 반사의 법칙을 만족하여 눈에 들어오기까지의 과정이다. 둘째, 평면거울에 의한 상과 상의 위치, 다중평면거울에서 상이 물체의 역할을 하는 것이다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
과학이 다른 교과와 구별되는 큰 특징은 무엇인가? 과학이 다른 교과와 구별되는 큰 특징 중 하나가 실험수업이며(Hofstein & Lunett, 2004; McComas, 1997), Garnett 등(1995)은 실험수업이 개념학습에 도움이 된다고 하였다. 하지만 실험 수업 효과가 기대하는 것 보다 제한적이고 한정적일 가능성 또한 지적되어 왔다(Blosser, 1988).
실험이 단순한 행위가 아니라 개념 이해에 도움이 되는 의미 있는 학습 수단이 되기 위해서는 무엇이 형성되어야 하는가? 하지만 실험 수업 효과가 기대하는 것 보다 제한적이고 한정적일 가능성 또한 지적되어 왔다(Blosser, 1988). 실험이 단순한 행위가 아니라 개념이해에 도움이 되는 의미 있는 학습수단이 되기 위해서는 학습자가 의도성과 적극성을 가지고 실험에 참여하고 이를 통해 개념구조를 형성해나가야만 한다. 이를 위해서는 학습자의 적극적인 참여가 필요한데 최근 물리교육연구에서 폭넓게 연구되고 있는 교수법들은 학습자의 참여를 위해 ‘상호작용’을 강조하고 있다(Redish, 2003).
실험을 의미있는 학습 수단으로 만들기 위한 학습자의 참여를 위해 무엇을 강조하고있는가? 실험이 단순한 행위가 아니라 개념이해에 도움이 되는 의미 있는 학습수단이 되기 위해서는 학습자가 의도성과 적극성을 가지고 실험에 참여하고 이를 통해 개념구조를 형성해나가야만 한다. 이를 위해서는 학습자의 적극적인 참여가 필요한데 최근 물리교육연구에서 폭넓게 연구되고 있는 교수법들은 학습자의 참여를 위해 ‘상호작용’을 강조하고 있다(Redish, 2003). Peer Instruction(Crouch et al.
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