• 제목/요약/키워드: physics education

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빛과 그림자 개념 이해를 돕는 3차원 시뮬레이션 콘텐츠 개발 및 적용 (Developing 3D Simulation Contents for Understanding of Light and Shadow)

  • 이지원;윤하영;김중복
    • 과학교육연구지
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    • 제38권3호
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    • pp.703-717
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    • 2014
  • 물리에서 멘탈 시뮬레이션은 개념을 이해하거나 생성하기 위한 중요한 매커니즘이다. 만약 학생들이 멘탈 시뮬레이션에 어려움을 겪는다면 물리 개념의 이해 또한 어려워진다. 3차원 시뮬레이션 콘텐츠는 학생들에게 공간적 조작의 가이드를 제공함으로써 물리 개념 이해를 도울 수 있다. 이 연구에서는 빛의 직진 개념의 이해를 돕기 위한 3차원 시뮬레이션 콘텐츠를 개발하여 대학생 20명에게 적용하였다. 적용 결과, Hake gain이 0.93으로 수업에 대해 매우 높은 수준의 이해도를 보였다. 또한 학생들은 새로운 맥락에 대해서도 멘탈 시뮬레이션을 통해 현상을 잘 예측하였다. 이를 통해 3차원 시뮬레이션 콘텐츠를 통해 학생들의 개념 이해가 잘 이루어졌음을 알 수 있다.

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포물선 운동을 중심으로 한 가상현실 기반 물리 실험 교육 시뮬레이터 개발 (Development of a Virtual Reality-Based Physics Experiment Training Simulator Centered on Motion of Projectile)

  • 김연정;윤세희;신병석
    • 정보처리학회논문지:소프트웨어 및 데이터공학
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    • 제10권1호
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    • pp.19-28
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    • 2021
  • 최근 교육 분야에서는 가상현실 기술을 교육현장에 접목하여 교육 매체로 사용을 하고자 하는 시도들이 다양하게 진행되고 있다. 이에 과학교과 방면에서도 가상현실 환경 구축 기술을 이용하여 공간 및 상황 등의 여러 제한에서 벗어나 보다 다양하고 활동적인 실험을 할 수 있는 과학 실험 시뮬레이션을 필요로 하고 있다. 본 연구에서는 과학교과 중 물리 과목을 선택하여 물리 현상 중 하나인 포물선 운동 공식을 활용한 실험 시뮬레이션을 가상현실 공간에 구현한 뒤, 융합인재교육(STEAM) 이론의 학습 준거를 기준으로 실제 물리 교육에 활용이 가능함을 증명하였다. 이를 통해 가상현실 공간을 활용한 구체적인 교육 모형을 설계할 수 있음을 확인하였고, 전통적인 교육 모형과 현대적 기술의 접목으로 여러 교과에서 보다 효과적인 학습 방법으로 교육을 진행할 수 있음을 보여준다. 연구 결과와 관련하여 향후 연구 방안 및 실제 교육현장에서의 활용 가능성을 시사한다.

학생들의 인지양식에 따른 물리 문제해결과정 분석 (Analysis of Physics Problem Solving Processes According to Cognitive Style)

  • 박윤배;조윤경
    • 한국과학교육학회지
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    • 제26권4호
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    • pp.502-509
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    • 2006
  • 본 연구에서는 '힘과 운동'에 관한 문제들을 충동성-사려성의 인지양식을 가진 해결자가 어떻게 해결하는가를 해결과정분석을 통해 비교해보고자 하였다. 여자고등학교 1학년 학생을 대상으로 1학기 성적이 상위 10%에 들어가고 역학문제 성취도가 높고, 인지양식검사에서 충동성과 사려성이 강하게 나타나는 학생들 8명을 선정하였다. 학생들에게 발성사고법을 연습시키고, 해당내용을 복습하게 한 다음, 여섯 문제를 풀게 하였다. 마지막 만남에서는 회상적 면담을 하였고, 해답에 대한 자신감, 문제의 친밀도와 선호도를 조사하였다. 연구 결과, 더 풍부한 물리적 지식을 보유하고 있는 충동적인 학생들이 그렇지 못한 사려적인 학생들 보다 더 많이 문제해결에 성공하였고, 사려적인 학생들은 천천히 주의 깊게 수행하였으므로 문제해결에 더 많은 시간이 걸렸다. 특히 이해, 실행, 검증 단계에 더 많은 시간을 사용하였다. 그리고, 문제해결에 있어서 단계를 반복하는 것은 충동적인 학생에게서 더 많이 나타났다. 그들은 첫 번째 아이디어에 집착하는 경향이 있었다. 충동적인 학생들은 사려적인 학생들보다 문제를 더 생소해 했으나, 자신감이나 선호도에는 차이가 없었다.

지식상태 분석법을 통한 예비 물리교사들의 학년별 물리개념 위계도 분석 (A Look at the Physics Concept Hierarchy of Pre-service Physics Teacher Through the Knowledge State Analysis Method)

  • 박상태;변두원;이희복;김준태;육근철
    • 한국과학교육학회지
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    • 제25권7호
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    • pp.746-753
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    • 2005
  • 평가는 학생들이 배워야 하는 가장 중요한 것들을 반영해야 한다. 지금까지 학교교육에서의 대부분의 평가는 학력의 측정에 목적을 두고 실시하였으며 설령 진단평가와 형성평가를 실시하였더라도 그 평가결과를 유용하게 활용하는 경우는 드물었다. 이러한 원인은 평가결과로부터 개인별 정보를 얻을 수 있는 도구가 없었기 때문이다. 본 연구에서는 그동안의 평가결과로부터 얻을 수 없었던 집단별, 개인별 정보를 끄집어 낼 수 있는 평가도구를 소개하고 있다. 본 연구에서는 학생들의 평가결과를 지식공간론을 활용하여 분석하고, 이것으로부터 개인의 향후 학습지도를 위한 이정표를 제시하였다. 지식공간론은 수학이나 과학과 같이 비교적 위계관계가 강한 학문에 매우 유용하게 이용될 수 있으며, 평가를 통해 학생들이 구성하는 지식구조를 지식의 위계라는 관점에서 정확히 분석함으로써 효과적인 물리교육을 도모할 수 있다. 특히, 처리 과정을 컴퓨터시스템을 이용하여 정확하고 빠르게 처리할 수 있음은 물론 객관적 타당도를 높이고 많은 양의 자료를 효율적으로 처리할 수 있다. 더 나아가서 개개인에 대해 실질적으로 도움을 줄 수 있는 피드백을 제시하여 학생들의 이해를 증진시킬 수 있다. 본 연구에서는 물리 성취도 평가 문항에 대하여 지식공간론을 적용하여 예비 물리교사들의 학년별 평가결과를 분석하고, 그 결과를 토대로 향후 물리교육을 위한 효율적인 교육과정 개발에 기초자료로 활용하고자 한다.

열과 일이 연관된 공학기초교육 실험으로써 Elliptical Trainers(ET) 생체역학 - 역학적 에너지 소비량 및 대사 소비량 (Biomechanics of Elliptical Trainer As an both Heat and Work - Related Experiment of a Fundamental Engineering Education : Energy Expenditure and Metabolic Cost)

  • 황운학
    • 한국실천공학교육학회논문지
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    • 제2권1호
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    • pp.146-153
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    • 2010
  • ET 헬스기구에서 적용되는 이론은 공학교육에 좋은 예제가 될 수 있다. 물리교육학적 고찰에 의한 역학적 및 열적 에너지 소비량을 측정하여 에너지 소비량과 근육활성도의 관계, 운동량과 에너지 소비량의 관계, 그리고 에너지 소비량과 대사 소비량의 관계를 알아보았다. 에너지 소비량과 근육활성도의 조사에서 단시간동안 체중감량을 위해서는 고속으로 운동하는 것이 효과적이지만 근육활성도를 높여 기초 대사량을 높이기 위해서는 저속도 운동이 효과적이었다. 운동량과 유산소 에너지 소비량의 조사에서는 ET를 사용하여 유산소운동을 할 경우 효과가 높음을 알 수 있었고 유산소운동을 함으로써 체중을 줄이는 것이 효과적임을 알 수 있었다. 에너지 소비량과 대사 소비량의 조사에서는 고속으로 ET운동하여 체중은 더 줄어든다 하더라도 역학적에너지 소비율은 저속일 때와 별로 차이가 없었다.

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유기첨가제에 의한 전기도금 퍼말로이 박막의 물성변화 (Properties Change of Electroplated Permalloy Thin Films by Organic Additives)

  • 방원배;배종학;홍기민;고영동;정진석;이희복
    • 한국자기학회지
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    • 제17권3호
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    • pp.133-136
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    • 2007
  • 퍼말로이 도금용 순수전해액에 유기첨가제(organic additive)를 첨가하여 제작된 박막의 물성과 자성의 변화를 조사하였다. 일정한 도금조건에서 특정한 유기첨가제를 첨가하여 도금한 퍼말로이 박막은 순수한 전해액으로만 제작된 박막과는 결정성과 표면 거칠기가 달라진다. 그 결과로 도금 박막의 보자력 등 자기적 특성이 변화하였다. 유기첨가제에 의한 이러한 특성 변화는 자기임피던스 비율을 최대 20%까지 증가시키는 역할을 하였다.