화학수업을 위해 스프레드시트를 활용한 구면좌표 시각화
Visualization of Spherical Coordinates Using Spreadsheet for Chemistry Class
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스프레드시트의 계산방식과 그래픽 기능의 특성을 활용하여 원자구조 이해의 기반이 되는 구면좌표가 나타내는 공간에 대하여 학습하는 활동을 제안하고 가능성을 탐색하였다. 대학 학부저학년을 대상으로 하며, 화학실험 수업 등에 적합하다. 제안된 활동은 관련 사전지식으로부터 출발하여 수학적 상관성을 사용한 다변수 계산, 그래프 작성 그리고 2D와 3D간의 자료 변형을 비롯한 화학을 하는 데 있어서 필요한 활동을 수행하며 시각화하여 사고하도록 하였다. 또한 2D 그래프로 표현된 3D 위치의존함수를 사용하여 학습결과를 평가하도록 하여 개념체계에서 개념들의 관계를 인식하며 지식통합이 이루어지도록 하였다. 예시를 구성한 후 분석한 결과 제안된 활동은 좌표에 대한 이해와 더불어 화학을 하는 데 있어서 필요한 활동을 실습하는 도구로서 가능성이 기대되며, 학습자는 스프레드시트의 수식, 배열, 차트 등을 학습에 활용하는 방법을 익히는 기회가 될 것으로 기대된다. 가능성 탐색을 위해 학년 초 사범계열의 화학전공 자원자 12명에 대하여 활동을 수행하고 사후설문과 면담을 실시한 후, 이에 대한 시사점도 함께 논했다.
Abstract
A spreadsheet is utilized to teach the spatial meaning of spherical coordinates to lower-division undergraduate students. It is designed for chemistry lab class and consists as fellows; elaborate the spherical coordinates related prior knowledge of learners, connect the prior knowledge to spherical coordinates, reflect and integrate knowledge using various position dependent functions such as atomic orbitals. To complete the procedure, it is required to construct graphs with coordinate elements, perform calculations using mathematical relationships, organize data through tables and graphs, transform 2D graphs to 3D figures, interpret and describe the findings. The designed activities were applied to 12 undergraduate students and we analyzed worksheets, post-test results and 5 volunteers' interviews. It is expected to practice the activities that are essential for doing chemistry as well as to understand spherical coordinates. In addition, students will learn how to engage functions, array and chart of a spreadsheet to their learning.
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