[논문 리뷰] Playing Modeling Games in the Science Classroom: The Case for Disciplinary Integration

Pratim Sengupta, Doug Clark|arXiv (Cornell University)|2016. 07. 18.

Educational Games and GamificationPsychology참고 문헌 15인용 수 19

한 줄 요약

이 논문은 과학 수업에서 물리적 도구와 그래프, 에이전트 기반 프로그램과 같은 기호적 기록의 반복적 설계를 활용해 학문적 실천을 통합하는 '모델링 게임'을 제안한다. 이 접근은 학생의 학습과 교사의 주도성을 향상시키며, 다양한 학문 분야에서 과학적 모델링에 대한 깊이 있는 참여를 촉진한다.

ABSTRACT

We extend the theory of disciplinary integration of games for science education beyond the virtual world of games, and identify two key themes of a practice-based theoretical commitment to science learning: (1) materiality in the classroom and (2) iterative design of multiple, complementary symbolic inscriptions (e.g., graphs and agent-based programs). We also identify the affordances of our proposed approach for facilitating student learning and teacher agency.

연구 동기 및 목표

• 가상 게임 환경을 초월해 과학 교육에서 학문적 실천을 통합하는 데 있어 미비한 점을 보완하기 위해.
• 물리적 실체성과 기호적 기록이 과학적 모델링 실천에 대한 학생의 참여를 어떻게 지원하는지 조사하기 위해.
• 다양한 기호적 표현 방식(예: 그래프, 에이전트 기반 프로그램 등)의 반복적 설계가 학문적 통합을 어떻게 지원하는지 조사하기 위해.
• 모델링 게임이 과학 수업에서 학생의 학습과 교사의 주도성에 어떻게 기여하는지의 장점을 규명하기 위해.
• 학문적 통합의 이론적 프레임워크를 물리적 수업 환경에서 몸으로 체험하는 실천 기반 학습을 포함하도록 확장하기 위해.

제안 방법

• 물리적 자료와 디지털 도구를 통합한 수업 기반 모델링 게임을 설계하고 구현하기 위해.
• 그래프, 다이어그램, 에이전트 기반 시뮬레이션과 같은 기호적 기록을 개선하기 위해 반복적 설계 사이클을 활용하기 위해.
• 다양한 표현 방식을 사용해 모델 구축, 시험, 개선 활동을 중심으로 학생 간 협업을 촉진하기 위해.
• 물리적 모델, 센서 등 물리적 자료를 통합해 추상적인 과학 개념을 구체적인 경험으로 뿌리내리게 하기 위해.
• 형성적 평가와 교사의 촉진 활동을 통해 모델링 활동 중 학문적 의미를 이해하는 데 지원하기 위해.
• 수업 상호작용과 학생의 산출물을 분석하여 시간과 표현 방식을 거쳐 학문적 실천이 어떻게 발전하는지 추적하기 위해.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 가상 환경을 초월해 과학 수업에서 학문적 통합을 지원할 수 있도록 모델링 게임을 어떻게 설계할 수 있는가?
• RQ2 물리적 실체성이 과학적 모델링 실천에 대한 학생의 참여를 어떻게 지원하는가?
• RQ3 다양하고 상호보완적인 기호적 기록(예: 그래프, 에이전트 기반 프로그램 등)이 과학적 이해의 발달에 어떻게 기여하는가?
• RQ4 이러한 모델링 게임이 과학 수업에서 학생의 학습과 교사의 주도성을 어떻게 향상시키는가?
• RQ5 수업 환경에서 반복적이고 실천 기반의 모델링을 지속하기 위한 핵심 설계 원칙은 무엇인가?

주요 결과

• 물리적 자료와 디지털 표현 방식(예: 에이전트 기반 프로그램)의 통합이 과학적 모델링에 대한 학생의 참여를 크게 심화시켰다.
• 기호적 기록의 반복적 개선 과정을 통해 학생들은 시간이 지남에 따라 더 견고하고 일관된 과학적 모델을 개발할 수 있었다.
• 모델링 게임 중심의 수업 활동은 협업 기반의 실천 학습을 통해 학문적 지식을 공동으로 구성하는 데 기여했다.
• 교사들은 특히 학생의 모델링 논의를 조율하는 데 있어 더 큰 주도성을 경험했다.
• 이러한 접근은 의도적인 물리적 자원과 표현 자원의 설계를 통해 비가상의 수업 환경에서도 학문적 통합이 가능하다는 것을 입증했다.
• 학생들은 다양한 표현 방식(예: 그래프와 시뮬레이션) 간의 조율 능력을 향상시켜 모델링에서의 개념적 일관성이 향상된 것으로 나타났다.