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아두이노를 활용한 중력 가속도 측정과 관련된 튜토리얼 및 교육적 활용 방안
Development of Tutorial for Measuring Gravity Acceleration Using Arduino and Its Educational Application 원문보기

한국콘텐츠학회논문지 = The Journal of the Korea Contents Association, v.22 no.6, 2022년, pp.69 - 77  

김형욱 (서울대학교 교육종합연구원) ,  문성윤 (한국교원대학교 컴퓨터교육전공)

초록
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MBL을 통한 물리 실험은 학생들이 실험 결과를 바로 확인하고 쉽게 실험을 수행할 수 있어 예전부터 많은 학교에서 활용해 왔다. 하지만, 장치의 원리를 모르고 실험을 수행하거나, 단순히 도출된 데이터에만 집중하는 것이 MBL 실험의 문제점으로 꾸준히 제기되어 왔다. 이러한 문제점을 보완하기 위해, 아두이노를 활용하여 MBL 실험에서 많이 사용되는 피켓펜스의 방법으로 중력 가속도를 측정하고 실제 중력 가속도 값과의 비교를 통해 오차율을 계산했으며, 본 튜토리얼의 교육적 활용에 대한 논의를 해보았다. 실험 결과, 실험으로 구한 중력 가속도 값과 실제 중력 가속도 값의 오차율은 1% 내외로 비교적 정확한 측정이 가능한 것으로 나타났으며, 실험값의 표본평균이 95% 신뢰구간 안에 포함되는 것으로 나타나 유의미한 실험이라는 결론을 내릴 수 있었다. 또한, MBL이 가진 구조적인 단점을 보완할 수 있는 점, 물리와 수학의 상호작용을 고려할 수 있는 점, STEAM 교육에서 정보 교과와의 융합이 가능한 점 그리고 장비 구비비용이 저렴한 점을 통해 측정실험의 교육적 활용 가능성을 보여주었다. 본 자료를 토대로 아두이노를 활용한 물리 실험이 과학영재 교육에서 더욱 활성화될 수 있도록 기대하는 바이다.

Abstract ▼ AI-Helper 아이콘AI-Helper

Physical experiment through MBL has been used in many schools for a long time since students can check the experiment results immediately and conduct the experiment easily. However, conducting the experiment, not knowing the principle of the device or simply concentrating on the derived data has bee...

주제어

#아두이노   #피지컬 컴퓨팅   #중력 가속도   #과학영재 학생  

표/그림 (9)

참고문헌 (30)

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  19. 구양삼, 박금홍, 신애경, 최병순, "토론을 강조한 MBL 실험수업에서 리더 유형에 따른 언어적 상호작용 특성," 대한화학회지, 제50권, 제6호, pp.494-505, 2006. 

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  21. 김현수, 전영석, "컴퓨터 활용 과학실험수업에서 나타나는 초등과학영재학생들의 학습특성," 과학영재교육, 제12권, 제2호, pp.91-103, 2020. 

  22. http://phome.postech.ac.kr/user/edulab/2016phy103/ex02.pdf 

  23. https://kocoafab.cc/make/view/685 

  24. 김형욱, "아두이노의 여러 센서를 이용한 '중력 가속도 측정장치' 만들기 발명 교육 프로그램이 초등과학영재 학생들의 창의적 문제해결력 및 과학 태도에 미치는 영향," 학습자중심교과교육연구, 제20권, 제17호, pp.1101-1122, 2020. 

  25. 김현수, 이창훈, 심재규, 김광수, 컴퓨터를 활용한 역학실험, 북스힐, 2008. 

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  27. 김민철, 정용욱, 송진웅, "물리식의 의미에 대한 분석: 존재론 차원과 인식론 차원을 중심으로," 새물리, 제66권, pp.50-60, 2016. 

  28. H. Kragh, "Mathematics and physics: The idea of a pre-established harmony," Science and Education, Vol.24, pp.515-527, 2015. 

  29. 교육과학기술부, 2009 개정 중학교 과학 교육과정 해설서, 2009. 

  30. 조헌국, "과학영재교육에서의 머신러닝 활용 튜토리얼 : 서울 지역 일별 기온 변화 데이터를 중심으로," 과학영재교육, 제13권, 제3호, pp.133-149, 2021. 

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