한국콘텐츠학회논문지 (The Journal of the Korea Contents Association)

  • 제22권6호
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  • Pages.69-77
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  • 2022
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  • 1598-4877(pISSN)
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  • 2508-6723(eISSN)
한국콘텐츠학회 (The Korea Contents Association)
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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

  • 김형욱 (서울대학교 교육종합연구원) ;
  • 문성윤 (한국교원대학교 컴퓨터교육전공)
  • 투고 : 2022.02.28
  • 심사 : 2022.03.31
  • 발행 : 2022.06.28
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초록

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.

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 been raised as the problem of MBL experiment. To supplement this problem, this study measured the acceleration of gravity with the picket fence method, which is often used in MBL experiment, utilizing Arduino, calculated the error rate through a comparison to the actual acceleration of gravity and discussed the educational application of the experiment to measure it. As a result of the experiment, the error rate between the acceleration of gravity calculated by the experiment and the actual acceleration of gravity was about 1%, so it turned out that relatively accurate measurements were possible. Also, the sample mean of the experimental value was included in the confidence interval of 95%, so it could be concluded that it was a significant experiment. In addition, this study showed the possibility of the educational application of the experiment to measure it through the following: It can supplement the structural disadvantages of MBL; it can consider the interaction between Physics and Math; it is possible to converge with information course in STEAM education; and it is inexpensive to be equipped with the equipment. Hopefully, the physical experiment utilizing Arduino will further be revitalized in science gifted education based on this study.

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