[논문 리뷰] Physics problems and instructional strategies for developing social networks in university classrooms

Javier Pulgar, Carlos Rodriguez Rios외 1명|arXiv (Cornell University)|2019. 04. 05.

Innovative Teaching and Learning Methods인용 수 4

한 줄 요약

이 연구는 대학 물리수업에서 잘 정의된(대수 기반) 문제와 잘 정의되지 않은(개방형) 문제 유형이 서로 다른 지도 전략과 결합될 때, 학생 간의 사회적 네트워크 형성과 정보 탐색 행동에 어떤 영향을 미치는지 조사한다. 칠레의 대학에서 1학년 공과대학생 82명을 대상으로 한 사회적 네트워크 분석을 통해, 지도 전략이 네트워크 연결성—특히 입도 중심성(in-degree centrality)에 상당한 영향을 미치는 것으로 나타났다. 반면 문제 유형은 총 사회적 활동에 미치는 영향이 미미한 것으로 나타나, 동료 협업을 촉진하기 위해서는 문제 구조보다는 지도 전략이 더 중요하다는 결론을 내린다.

ABSTRACT

In this study, we explored the extent to which problems and instructional strategies affect social cohesion and interactions for information seeking in physics classrooms. Three sections of a mechanics physics course taught at a Chilean University in Coquimbo were investigated. Each section had a weekly problem-solving session using different sets of well and/or ill-structured problems (i.e., algebra-based and open-ended problems respectively), as well as instructional strategies for guiding the problem-solving sessions. Data was collected on networks of information seeking and perceptions of good physics students, during a problem-solving session. We used social network analysis (SNA) for constructing variables while conducting the study. Results suggest that the teaching and learning strategies to guide problem-solving of well and ill-structured problems yield different levels of social interaction among classmates, and significant levels of activity in seeking out information for learning and problem-solving. While strategies for guiding problem-solving lend to significant differences for network connectivity, well and ill-structured physics problems predict similar levels of social activity.

연구 동기 및 목표

• 다양한 지도 전략과 문제 유형(잘 정의된 vs. 잘 정의되지 않은)이 대학 물리수업에서의 사회적 유대감과 정보 탐색 행동에 미치는 영향을 조사하기 위해.
• 물리 문제의 성격이 동료 네트워크 형성과 협업 학습의 정도에 영향을 미치는지 탐구하기 위해.
• 지도 전략이 문제 해결 세션 동안 학생 간 네트워크 중심성과 정보 흐름에 미치는 역할을 탐색하기 위해.
• '좋은 학생'으로 여겨지는 상태 또는 학업 성취도가 동료 네트워크 내 중심성과 관련이 있는지 평가하기 위해.
• 잘 정의된 문제와 잘 정의되지 않은 문제 중 어느 것이 더 높은 수준의 사회적 상호작용과 공동체 통합을 이끌어내는지 규명하기 위해.

제안 방법

• 칠레의 한 대학에서 실시된 역학 수업의 세 개 수업 반을 대상으로 하였으며, 각 반은 잘 정의된(대수 기반) 문제와 잘 정의되지 않은(개방형) 문제의 서로 다른 조합을 사용하였다.
• 매주 실시되는 문제 해결 세션 동안 학생 간 정보 탐색 관계를 맵핑하기 위해 사회적 네트워크 분석(SNA)을 적용하였다.
• 자료 수집에는 정보 탐색을 위한 동료 노미네이션, 학생의 점수, '좋은 물리학 학생'으로 여겨지는 상태에 대한 인식이 포함되었다.
• 반의 구분, 성별, 점수, 동료 노미네이션을 예측 변수로 사용하여 네트워크 중심성 측정치(중간성, 도수, 군집화)를 예측하기 위해 다중 선형 회귀(OLS) 모델을 사용하였다.
• 분산 안정화와 모델 적합도 향상을 위해 도수 중심성 측정치에 로그 변환을 적용하였다.
• 전체 연결성과 정보 흐름을 평가하기 위해 네트워크 밀도, 중간성 중심성, 입도, 출도를 분석하였다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 잘 정의된 문제와 잘 정의되지 않은 문제 유형이 대학 물리수업 학생 간 사회적 네트워크 형성에 어떤 영향을 미치는가?
• RQ2 문제 해결을 이끄는 지도 전략이 네트워크 연결성과 정보 탐색 행동에 어느 정도의 영향을 미치는가?
• RQ3 '좋은 학생'으로 여겨지는 상태가 동료 정보 네트워크 내 중심성 예측에 기여하는가?
• RQ4 다른 문제 유형과 지도 접근 방식을 사용하는 반들 사이에 사회적 활동과 네트워크 구조에 유의미한 차이가 있는가?
• RQ5 학업 성취도(점수)가 정보 탐색 네트워크 내 중심성과 상관관계가 있는가?

주요 결과

• Class 2는 Class 1에 비해 입도 중심성이 유의미하게 높았다(β = -1.977, p < 0.01), 이는 Class 2의 학생들이 정보를 구하는 데 더 자주 찾아들었다는 것을 의미한다.
• Class 3는 Class 1에 비해 중간성 중심성이 유의미하게 높았다(β = 0.761, p < 0.1), 이는 네트워크 내 정보 흐름을 더 많이 통제하고 있음을 시사한다.
• Class 3와 Class 1 간 국소 군집도에 유의미한 차이가 없었으며, 이는 유사한 수준의 국소 연결성과 삼중 클로징(triadic closure) 수준을 의미한다.
• 잘 정의된 문제 유형이 잘 정의되지 않은 문제 유형에 비해 총 사회적 활동을 유의미하게 증가시키지 않았다. 두 문제 유형 모두 유사한 수준의 네트워크 중심성과 정보 탐색 행동을 보였다.
• '좋은 학생'으로 노미네이션된 변수는 입도 중심성에 유의미한 예측 변수였다(β = 0.098, p < 0.05), 이는 인식된 지위가 정보 네트워크 내 사회적 가시성을 높인다는 것을 의미한다.
• Class 2의 입도 중심성은 Class 1보다 유의미하게 높았지만, Class 3는 그렇지 않았다. 이는 지도 전략이 문제 유형보다 학생 간 정보 의존성에 더 큰 영향을 미친다는 것을 시사한다.