본문 바로가기
KERD
논문KCI 등재

볼록렌즈가 상을 만드는 원리에 대한 과학적 모형의 사회적 구성 프로그램 개발 및 적용

Development and Application of Scientific Model Co-construction Program about Image Formation by Convex Lens

박정우
한국광학회|2017.10|한국광학회지 (Korean Journal of Optics and Photonics)|제28권 제5호|pp. 203-212

1

조회

0

다운로드

4

인용

0

참고문헌

키워드

Image모형Model상사회적 구성볼록렌즈Co-constructionConvex lenses
주제분류물리학

초록

과학적 모형은 특정한 물리적 현상을 기술, 설명, 예측할 수 있는 개념 체계를 말한다. 과학적 모형의 사회적 구성 수업은 과학교육 분야에서 새로운 교수 학습 전략으로 주목받고 있으며 다양한 연구가 진행되고 있다. 모형을 통한 예상과 실제 세계에서얻은 자료와의 일치, 불일치에 따라 모형의 적합성을 판단하고 모형을 수정해 가는 것이 모형 구성 수업의 핵심이다. 하지만많은 모형 구성 수업에서는 교사가 제공한 제한적인 자료를 가지고 모형을 비교하고 판단하는 것에 그쳤으며, 스스로 실험을통해 얻은 실제 세계에 대한 자료를 가지고 모형의 적합성을 판단할 수 있는 기회를 제공하는 수업은 많지 않았다. 이에 본 연구에서는 실험을 통해 얻은 결과를 모형을 통한 예측과 직접 비교하여 모형을 평가할 수 있는 과학적 모형의 사회적 구성 프로그램을 제시하고자 하였다. 6개월간 교사, 연구자 간의 협력적 논의를 통해 중학교 2학년 빛과 파동 단원 중 ‘볼록렌즈가 상을 만드는원리’라는 주제에 대해 총 5차시의 모형 구성 프로그램을 개발하였다. 경기도 남녀 공학 중학교 2학년 3개 반 80명의 일반 학생과 20년 경력의 현직 과학 교사가 2주간 개발된 프로그램에 함께 참여하였으며, 학생들에게 수업의 어떤 점이 좋거나 어려웠는지, 이 수업을 친구에게 추천하고 싶은지를 질문하였다. 수업 후 95.8%의 학생이 구조 규칙을 사용한 모형 이상의 과학적 모형을 구성하였다. 학생들의 응답을 살펴보면 원리를 찾아내거나 친구들을 이해시키기가 어려웠지만 이론으로 이해하기 어려웠던 것을실험을 통한 모형 수정 과정을 통해 이해하게 되었고, 학급 친구들끼리 경쟁자가 아닌 동반자가 된다는 점이 좋았다는 등의 응답이 나타났다. 참여 학생 중 92.5%가 본 프로그램을 보통이상으로 친구에게 추천하겠다고 응답하였다. 개발된 프로그램은 학교현장에 적용되어 학생의 모형 구성 능력 및 사회적 구성 능력의 향상에 기여할 것으로 기대한다.

Abstract

A scientific model refers to a conceptual system that can describe, explain, and predict a particular physical phenomenon. Theco-construction of the scientific model is attracting attention as a new teaching and learning strategy in the field of scienceeducation and various studies. The evaluation and modification of models compared with the predicted models of data from thereal world is the core of modeling strategy. However, there were only a limited data provided by the teacher in many studiesof modeling comparing the students’ predictions of their own models. Most of the students were not given the opportunity toevaluate the suitability of the model with the data in the real world. The purpose of this study was to develop a scientific modelco-construction program that can evaluate the model by directly comparing the predicted models with the observed data fromthe real world. Through a collaborative discussion between teachers and researchers for 6 months, a 5-session scientific modelco-construction program on the subject ‘image formation by convex lenses’ for second grade middle school students wasdeveloped. Eighty (80) students in 3 classes and a science teacher with 20 years of service from general public co-educationalmiddle school in Gyeonggi-do participated in this 2-week program. After the class, students were asked about the helpfulnessand difficulty of the class, and whether they would like to recommend this class to a friend. After the class, 95.8% of the studentsconstructed the scientific model more than the model using the construction rule. Students had difficulties to identify principlesor understand their friends, but the result showed that they could understand through model evaluation experiment. 92.5% of thestudents said that they would be more than willing to recommend this program to their friends. It is expected that the developedprogram will be applied to the school and contribute to the improvement of students’ modeling ability and co-construction ability.

참고문헌 (33)

  1. W. B. Rouse, "On looking into the black box: prospects and limits in the search for mental models", Psychol. bull, 100, pp.349~363 (1986)
  2. I. Halloun, "Modeling theory in science education" (2007), Springer Science & Business Media
  3. J. J. Clement, "Model based learning and instruction in science" (2008), Springer Science & Business Media
  4. J. K. Gilbert, "Developing models in science education" (2000), Springer Science & Business Media
  5. I. A. Grünbaum, "The Limits of Deductivism", pp.37~46 (1988), University of California Press
  6. D. Hestenes, "Toward a modeling theory of physics instruction", Am. J. Phys, 55, pp.440~454 (1987)
  7. J. B. Lopes, "The Evaluation of Modelling Competences: Difficulties and potentials for the learning of the sciences", Int. J. Sci. Educ, 29, pp.811~851 (2007)
  8. 오필석, "분산 인지의 관점에 따른 모델링 중심 초등 과학 수업의 해석", 초등과학교육, 36(1), pp.16~30 (2017), 한국초등과학교육학회[DOI]
  9. 이동욱, "열음향 냉각 현상에 대한 대학생의 모형구성", 새물리, 66(6), pp.719~733 (2016), 한국물리학회
  10. 배대성, "중학생의 힘과 운동 현상 관련 과학적 모형구성 수준의 상세화", 새물리, 62(8), pp.809~825 (2012), 한국물리학회
  11. 박희경, "과학적 모델의 사회적 구성 수업을 통한 과학 영재 학생들의 모델링 능력 변화", 한국과학교육학회지, 36(1), pp.15~28 (2016), 한국과학교육학회[DOI]
  12. A. S. Palincsar, "Social constructivist perspectives on teaching and learning", Annu. Rev. Psychol, 49, pp.345~375 (1998)
  13. 강은희, "심장 혈액 흐름의 모형 구성 과정에서 나타난 소집단 상호작용과 소집단 규범", 한국과학교육학회지, 32(2), pp.372~387 (2012), 한국과학교육학회
  14. 이차은, "과학적 모형 구성 과정에서 나타난 사고 질문의 개념적 자원 활성화의 이해 -인식론적 프레이밍과 위치 짓기 프레이밍을 중심으로-", 한국과학교육학회지, 36(3), pp.471~483 (2016), 한국과학교육학회[DOI]
  15. 양찬호, "물질의 입자성에 대한 모형 구성 과정에서 나타나는 소집단 토론과 전체 학급 토론의 특징", 한국과학교육학회지, 36(3), pp.361~369 (2016), 한국과학교육학회[DOI]
  16. G. Welford, "Research in science education in Europe" (2005), The Falmer Press
  17. D. W. Lee, , Ph. D., pp.2015
  18. D. Gentner, "Mental models" (2006), Psychology Press
  19. R. Girer, "Understanding scientific reasoning" (1991), Holt, Rinehart, and Winston, Inc.
  20. 박수경, "지질구조에 대한 모델링기반 학습에서 나타나는 논증패턴과 정신모형 수준에 대한 분석", 한국과학교육학회지, 35(5), pp.919~929 (2015), 한국과학교육학회[DOI]
  21. 유희원, "달의 위상 변화에 대한 과학적 모형 구성 수업에서 나타나는 과학 영재들의 모형 생성 및 발달 과정", 영재교육연구, 22(2), pp.291~315 (2012), 한국영재학회
  22. F. A. Jenkins, "Fundamentals of optics" (1976), Mcgraw-Hill College
  23. E. Hecht, "Optics" (2002), Addison-Wesley
  24. J. O. Hyun, "Middle school science 2" (2010), Sinsago
  25. A. Singh, "Refraction: conceptions and knowledge structure", Int. J. Sci. Educ, 12, pp.429~442 (1990)
  26. P.-K. Tao, "Developing understanding of image formation by lenses through collaborative learning mediated by multimedia computer-assisted learning programs", Int. J. Sci. Educ, 26, pp.1171~1197 (2004)
  27. 고재근, "초 · 중등학교 과학 교과서의 안경광학 관련 개념의 연계성 분석", 대한시과학회지, 12(1), pp.19~30 (2010), 대한시과학회
  28. S. I. Lee, "Middle school science 2" (2010), Jihaksa
  29. I. Galili, "Students’ conceptual change in geometrical optics", Int. J. Sci. Educ, 18, pp.847~868 (1996)
  30. M. R. Matthews, "International handbook of research in history, philosophy and science teaching" (2014), Springer
  31. H. D. Park, "College students’ concept of converging lens", Sae Mulli, 41, pp.345~356 (2000)
  32. L. Heikkinen, "Virtual ray tracing as a conceptual tool for image formation in mirrors and lenses", The Phys. Teach, 54, pp.538~540 (2016)
  33. G. P. Kwon, "Science high school students’ conceptions for the image by converging lens", Stud. Const. Cases, 25, pp.63~69 (2012)

관련 논문AI추천

과학적 모델의 사회적 구성 수업을 통한 과학 영재 학생들의 모델링 능력 변화김찬종, 김희백, 박희경, 유준희, 장신호, 최승언, 최종림한국과학교육학회 · 한국과학교육학회지2016 · 제36권 제1호점광원들의 집합으로 이루어진 물체에 기반 한 볼록 렌즈에서 상 형성에 대한 튜토리얼의 개발 및 적용고아라, 김중복한국현장과학교육학회 · 현장과학교육2018 · 제12권 제2호오목렌즈로 관찰되는 상에 대한 초등학교 예비교사의 이해권경필한국과학교육학회 · 한국과학교육학회지2015 · 제35권 제5호초등학생들의 과학적 모델 사용 활성화를 위한 인포그래픽 수업의 효과김영민, 정진규한국과학교육학회 · 한국과학교육학회지2016 · 제36권 제2호광선작도 활동을 포함한 동료교수법 교사연수 프로그램의 개발 및 적용 : 빛의 굴절 개념을 중심으로김다영, 김중복, 이지원과학교육연구소 · 과학교육연구지2014 · 제38권 제1호달의 위상 변화에 대한 과학적 모형 구성 수업에서 나타나는 과학 영재들의 모형 생성 및 발달 과정김민석, 김찬종, 김희백, 박현주, 유준희, 유희원, 차현정, 최승언, 함동철한국영재학회 · 영재교육연구2012 · 제22권 제2호

이 간행물의 다른 논문 (7건)

중등물리교사임용시험의 광학 문항 분석이봉우, 손정우pp. 187-193교육과정 개정에 따른 중학교 과학 교육과정 및 교과서에 제시된 광학 내용의 변화권경필, 이봉우, 손정우pp. 194-202회전 유리판과 3D 프린터를 이용한 교육용 마흐젠더 간섭계 제작장성훈, 주영구pp. 213-220프리즘 분광계를 이용한 혼합 폴리머의 굴절률 측정과 응용김지영, 주영구pp. 221-228U형 Sampled Grating DBR 레이저 다이오드의 설계 및 분석정영철, 김경래pp. 229-235
원문 보기