Basic Engineering (Physics) Education by PBL Method in Elliptical Trainers

ET 헬스기구에 PBL 교수법을 적용한 기초공학(물리학) 교육

For a basic engineering education Problem-Based Learning (PBL) method was adopted in order to pursuit the learner acquisition of critical knowledge, problem solving proficiency, and self-directed learning strategies by measurements of various physical and biological units, by calculation of errors in experimental data, by leraning energy conservation law and equation of motion, and, by analysis ability on data patterns through Elliptical Trainer(ET) exercise. The results show the ET may be a good experimental tool for understanding the PBL method. A sample syllabus was provided for one semester use, and by use of data obtained by self-directed and creative learning, the results of three groups for the PBL problems proposed by using ET were (1) the slope of angle was 23.5o in the diagram of energy exhaustion against velocity (GROUP A), (2) the angle range between the maximal and minimal energy exhaustion against weight loss was 15.0o ~ 26.5o (GROUP B), and finally (3) the angle was varied by 51.0o in the diagram of weight loss against distance (GROUP C).

이 연구에서는 PBL교육방법 및 교수법의 기초공학에 적용 예제로써 그 핵심 요구사항들인 높은 전공지식(the learner acquisition of critical knowledge), 고도의 문제해결 능력(problem solving proficiency), 학습자 중심의 학습전략 (self-directed learning strategies), 및 집단참여 기술(team participation skills)을 구현하기 위해 ET 헬스기구를 활용하여 물성과 생체 사이의 물리변수의 단위 통일, 실험 데이터의 오차범위 계산, 시스템이 물성과 생체를 포함하는 에너지보존법칙과 운동방정식 유도, 및 데이터의 패턴 해석 능력을 기르도록 하였다. 이 연구에서는 ET 기구가 PBL 교육방법과 교수법을 채택하는 좋은 예제가 될 수 있음을 보여준다. 수업계획은 한 학기용으로 준비되었으며 학습자가 주도적으로 그리고 창의적으로 실험수행을 하고 그 결과를 분석을 하도록 주어진 세 가지 PBL 프로젝트에 대해 얻어진 최종결과는 (1) 집단 A의 문제에 대해 얻어진 운동속도(km/s) 대 에너지 소비량(Cal) 도표의 기울기는 23.5o였으며, (2) 집단 B의 문제에 대해 얻어진 체중감량(kg) 대 에너지 소비량(Cal)의 도표의 각도범위는 15.0o ~ 26.5o 이었고, 마지막으로, (3) 집단 C의 문제에 대해서 운동 거리(km) 대 체중감량(kg) 도표의 각도변화는 51.0o 이였다.