[논문 리뷰] Designing Open Source Computer Models for Physics by Inquiry using Easy Java Simulation

Loo Kang Wee, Sze Yee Lye|arXiv (Cornell University)|2012. 10. 12.

Experimental Learning in Engineering참고 문헌 7인용 수 4

한 줄 요약

이 논문은 학생 중심의 탐구 기반 학습을 위해 교사가 맞춤형으로 사용하고 재배포할 수 있는 상호작용형 시뮬레이션을 제공하는, Easy Java Simulation(EJS) 툴킷을 사용한 오픈소스 컴퓨터 모델 설계 프레임워크를 제시한다. Creative Commons 및 GPL 라이선스 하에 접근 가능한 소스 코드를 활용함으로써, 수정 가능하고 재사용 가능한 시뮬레이션을 통해 개념 중심의 학습 경험을 지원한다.

ABSTRACT

The Open Source Physics community has created hundreds of physics computer models (Wolfgang Christian, Esquembre, & Barbato, 2011; F. K. Hwang & Esquembre, 2003) which are mathematical computation representations of real-life Physics phenomenon. Since the source codes are available and can be modified for redistribution licensed Creative Commons Attribution or other compatible copyrights like GNU General Public License (GPL), educators can customize (Wee & Mak, 2009) these models for more targeted productive (Wee, 2012) activities for their classroom teaching and redistribute them to benefit all humankind. In this interactive event, we will share the basics of using the free authoring toolkit called Easy Java Simulation (W. Christian, Esquembre, & Mason, 2010; Esquembre, 2010) so that participants can modify the open source computer models for their own learning and teaching needs. These computer models has the potential to provide the experience and context, essential for deepening students conceptual understanding of Physics through student centred guided inquiry approach (Eick, Meadows, & Balkcom, 2005; Jackson, Dukerich, & Hestenes, 2008; McDermott, Shaffer, & Rosenquist, 1995; Wee, Lee, & Goh, 2011).

연구 동기 및 목표

• 교사가 Easy Java Simulation 툴킷을 사용하여 물리 교육을 위한 오픈소스 컴퓨터 모델을 설계하고 맞춤화할 수 있도록 돕는 것.
• 물리 개념에 대한 학생들의 이해를 향상시키기 위해 접근 가능하고 수정 가능한 시뮬레이션을 제공함으로써 탐구 기반 학습을 지원하는 것.
• Creative Commons 및 GPL과 같은 오픈 라이선스 하에 물리 시뮬레이션의 공유 및 재배포를 촉진하는 것.
• 특정 학습 목표에 부합하는 맞춤형, 교실 전용 시뮬레이션의 필요성을 해결하는 것.

제안 방법

• 상호작용형 오픈소스 물리 시뮬레이션을 개발하기 위해 Easy Java Simulation(EJS) 저작 툴킷을 활용하는 것.
• 기존 오픈소스 물리 모델의 소스 코드에 접근하고 수정하여 개선하는 것.
• 오픈소스 재배포 및 재사용을 보장하기 위해 Creative Commons 및 GNU 일반 공중 라이선스(GPL)를 적용하는 것.
• 실생활 물리 현상과 동적 시각화를 통합하여 지도 기반 탐구를 지원하는 시뮬레이션을 설계하는 것.
• 수업 지도에 시뮬레이션을 통합하여 학생 중심의 탐구와 개념적 발달을 촉진하는 것.
• 교사가 수정된 모델을 오픈소스 물리 커뮤니티 내에서 공유함으로써 공동의 교육 혁신을 촉진하도록 장려하는 것.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 교사는 어떻게 특정 교실 학습 목표에 맞게 오픈소스 물리 시뮬레이션을 효과적으로 맞춤화할 수 있는가?
• RQ2 오픈소스 시뮬레이션은 탐구 기반 학습을 통해 학생들의 물리 개념 이해를 어떻게 향상시키는가?
• RQ3 Easy Java Simulation과 같은 도구에서 소스 코드의 가용성이 물리 교육의 교수법 혁신을 어떻게 지원하는가?
• RQ4 라이선스가 부여된 수정 가능한 시뮬레이션을 교사 주도의 탐구 활동에 사용할 때 실질적인 이점은 무엇인가?
• RQ5 오픈소스 시뮬레이션 모델은 어떻게 공유되고 변형되어 글로벌 교육 공동체에 기여할 수 있는가?

주요 결과

• 교사는 Easy Java Simulation 툴킷을 사용하여 오픈소스 물리 시뮬레이션을 성공적으로 수정하고 재배포할 수 있으며, 이를 통해 맞춤형 학습 경험을 제공할 수 있다.
• Creative Commons 및 GPL과 같은 유연한 라이선스 하에 소스 코드가 제공됨으로써 시뮬레이션의 광범위한 재사용과 변형이 가능해진다.
• 맞춤화된 시뮬레이션은 탐구 기반 학습을 통해 학생의 참여도를 높이고 개념적 이해를 깊이 있게 지원한다.
• EJS 툴킷은 고급 프로그래밍 기술이 없어도 상호작용형 물리 모델을 만들고 수정할 수 있도록 기술적 장벽을 낮춘다.
• 이 접근 방식은 오픈소스 물리 커뮤니티 내에서 교육 자원의 스케일링 및 협업 개발을 가능하게 한다.
• 이 프레임워크는 실제 생활의 물리 현상을 반영한 개념 중심의 상호작용 모델을 만들 수 있도록 지원하여 학습 성과를 향상시킨다.