[논문 리뷰] Open Educational Resources from Performance Task using Video Analysis and Modeling - Tracker and K12 science education framework

Loo Kang Wee|arXiv (Cornell University)|2014. 08. 26.

Open Education and E-Learning참고 문헌 7인용 수 4

한 줄 요약

이 논문은 K12 과학 교육에서 성과 과제를 지원하기 위해 비디오 분석과 Tracker 소프트웨어를 통합한 개방형 교육 자료(OER) 프레임워크를 제시한다. 이는 다음 세대 과학 표준(NGSS) 연습과 일치한다. 비디오 기반 데이터 분석을 통해 학생들이 질문을 제기하고 현상 모델링하며 계산적 사고를 활용하는 등 진정한 과학적 연습에 참여할 수 있도록 하여, 개념적 이해를 깊이 있게 하고 글로벌하게 접근 가능한, 크리에이티브 커먼즈 라이선스가 적용된 OER 생태계를 조성한다.

ABSTRACT

This invited paper discusses why Physics performance task by grade 9 students in Singapore is worth participating in for two reasons; 1) the video analysis and modeling are open access, licensed creative commons attribution for advancing open educational resources in the world and 2) allows students to be like physicists, where the K12 science education framework is adopted. Personal reflections on how physics education can be made more meaningful in particular Practice 1: Ask Questions, Practice 2: Use Models and Practice 5: Mathematical and Computational Thinking using Video Modeling supported by evidence based data from video analysis. This paper hopes to spur fellow colleagues to look into open education initiatives such as our Singapore Tracker community open educational resources curate on http://weelookang.blogspot.sg/p/physics-applets-virtual-lab.html as well as digital libraries http://iwant2study.org/lookangejss/ directly accessible through Tracker 4.86, EJSS reader app on Android and iOS and EJS 5.0 authoring toolkit for computer models in Easy Java Simulation-Open Source Physics Project. Recorded session: http://youtu.be/XgPIp6klPyA

연구 동기 및 목표

• 비디오 분석 및 모델링 도구를 활용해 K12 과학 교육을 위한 개방형 교육 자료(OER)를 개발하고 공유한다.
• 성과 과제를 통해 학생들이 질문을 제기하고 모델을 사용하는 등 진정한 과학적 연습에 참여하도록 지원한다.
• 수업 활동을 K12 과학 교육 프레임워크, 특히 NGSS 연습과 일치시킨다.
• Tracker 및 EJS 플랫폼을 통해 글로벌한 접근성을 확보하고 고품질의 오픈소스 물리 교육 자료를 제공한다.
• 비디오 기반 데이터 분석이 물리 수업에서 학생의 참여도와 개념적 이해를 어떻게 향상시키는지 입증한다.

제안 방법

• 학생들은 Tracker 소프트웨어를 사용해 실제 운동을 기록하고 분석하는 성과 과제를 수행한다.
• 비디오 분석을 통해 물리적 현상의 모델링에 필요한 경험적 데이터를 확보하고, 위치, 속도, 가속도와 같은 운동 매개변수를 정량적으로 분석할 수 있다.
• Tracker 소프트웨어는 동적 모델링과 시각화를 지원하여 학생들이 가설을 검증하고 모델을 반복적으로 개선할 수 있도록 한다.
• 이 방법은 특히 제1연습(질문 제기), 제2연습(모델 사용), 제5연습(수학적 및 계산적 사고)을 포함한 NGSS 연습과 통합된다.
• 모든 자료는 크리에이티브 커먼즈 저작자표시 라이선스 하에 배포되어 교육자 전 세계에서 자유롭게 접근하고 재사용할 수 있다.
• 디지털 도서관과 안드로이드 및 iOS용 EJSS 리더 앱을 통해 OER 및 상호작용 시뮬레이션에 직접 접근할 수 있다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 비디오 분석 및 모델링 도구인 Tracker를 통해 K12 과학 교육에서 학생들이 진정한 과학적 연습에 얼마나 잘 참여할 수 있는가?
• RQ2 비디오 기반 데이터 분석과 성과 과제를 통합함으로써 K12 과학 교육 프레임워크의 구현이 어떻게 지원되는가?
• RQ3 학생의 성과 과제에서 유래한 개방형 교육 자료의 교육적 이점은 무엇인가?
• RQ4 개방형 접근성과 크리에이티브 커먼즈 라이선스가 적용된 OER는 어떻게 효과적으로 개발하고 공유할 수 있는가?
• RQ5 비디오 기반 모델링은 학생들의 물리 개념 이해도와 수학적·계산적 사고 능력 향상에 어느 정도 기여하는가?

주요 결과

• Tracker를 통한 비디오 분석과 모델링 통합은 학생들이 물리학자들이 하는 방식과 유사하게 질문을 제기하고 모델을 구성하는 등 진정한 과학적 연습에 참여하도록 한다.
• 비디오 데이터를 활용한 성과 과제는 특히 실제 데이터에서 운동 매개변수를 분석함으로써 수학적 및 계산적 사고 능력 향상에 기여한다.
• 이러한 과제에서 유래한 모든 교육 자료는 크리에이티브 커먼즈 저작자표시 라이선스 하에 배포되어 교육자 전 세계에서 자유롭게 접근하고 재사용할 수 있다.
• 이 방법은 K12 과학 교육 프레임워크와 성공적으로 일치하며, 특히 NGSS 연습 1, 2, 5를 강조한다.
• OER는 Tracker 4.86, 안드로이드 및 iOS용 EJSS 리더 앱, EJS 5.0 저작 툴킷을 포함한 다양한 플랫폼에서 접근 가능하여 사용성과 접근 범위를 높였다.
• 이 이니셔티브는 싱가포르 Tracker 커뮤니티를 통해 호스팅되는 커뮤니티가 기여한 디지털 도서관 형태의 개방형 물리 교육 자료 생태계를 조성하고 있다.