과학영재반 학생 대상 NetLogo 기반 모델링 콘텐츠 개발 및 적용 사례
A Case of Developing and Implementing NetLogo-based Modeling Contents for Science Gifted Students
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초록
이 논문의 목적은 순천만 습지의 대표적인 철새인 흑두루미의 생태를 에이전트 기반 모델링 도구인 Netlogo를 사용하여 시뮬레이션하는 콘텐츠를 설계 및 개발하고 과학영재반 수업에서 팀별 프로젝트로 수행한 사례를 탐구하는 것이다. 우리는 먼저 NetLogo 라이브러리 중에서 어항 시뮬레이션 예제를 토대로 에이전트 기반의 모델링 기법을 제공하였다. 그리고 이를 토대로 순천만의 흑두루미 먹이 사슬로 확장함으로써 영재반 학생들이 순천만에 서식하는 생물 사이의 관계성을 NetLogo 모델링 언어로 실험하게 하는 탐구 경험을 할 수 있도록 수업 콘텐츠를 설계하였다. 우리는 2016년 4월부터 7월 사이에 수학 및 정보 영재반 수업과 7월 말에 5일에 걸쳐 집중 프로그램 기간 동안에 미니 사사 프로젝트를 수행하였고 그 과정에서 생성된 학습 소감문 및 프로그래밍 코드 등을 수집하였다. 그리고 미니 사사 과정생들을 대상으로 사후 면담을 한번 실시하여 Netlogo 프로그래밍 수행 과정을 분석하였다. 그 결과 참여 학생들은 짧은 기간(4일) 동안에 순천만 먹이사슬에 관한 자료 검색을 토대로 방정식을 도출하는 한편 이를 토대로 Netlogo로 각 등장 생물에 관하여 에이전트 기반의 모델링을 하여 시뮬레이션 결과를 그래프로 구현하는 프로젝트 기반의 코딩 학습의 혜택을 거둔 것으로 드러났다. 또한 참여 학생들은 수치와 그래프가 가지는 의미를 분석하는 활동을 통해 자료 수집-분석-표현-모델링-구현-결과 제시-분석에 따른 과학적 탐구 능력을 함양할 수 있었다.
Abstract
This paper aims at exploring gifted students’ inquiry-based activities using NetLogo contents of Hooded Crane Modeling for Food-Chain in a Math-Information Combined Class as well as with a mini mentoring-based team project. We first used a fish tank example from NetLogo library and provided a modified version for the target class teaching. Based on this, we extended it to modeling food chain of Hooded cranes in Suncheon wetland conservation for promoting inquiry-based scientific exploration. The research methods that were employed were contents development according to the IT-fused curriculum design and case study for implementing the proposed program at an attached gifted science education center in a regional university. We conducted two cases of applying those contents during the extensive program during the last week of July in 2016 and collected NetLogo codes as well as reflective memos from the participating students. We analyzed the collected data with an extra interview with the group of students who engaged in a mini mentoring-based team project. As a result, the participating students revealed taking benefits of coding education in terms of conducting modeling and simulation for the food chain relationship among warm-crab-bird-hooded crane and implemented it in NetLogo. Moreover, the mini mentoring-based team project turned out to be close to the shortened version of full scaled project via the cycle of data collection-analysis-representation-modeling-coding-running simulation-analysis of results to promote scientific exploration activities.
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