[논문 리뷰] System of Computer Modeling and Features of their use in the Educational Process of General Secondary Eeducation

Svitlana Lytvynova|arXiv (Cornell University)|2020. 05. 03.

Innovative Educational Technologies참고 문헌 2인용 수 2

한 줄 요약

이 논문은 일반 중등교육에서 컴퓨터 모델링 시스템(SCMod)의 개념적 프레임워크를 제안하며, 수학적, 애니메이션, 그래픽, 전략적 구성요소를 통합하여 자연-수학 과목의 수업을 향상시킨다. SCMod가 학생의 참여도를 높이고 개념적 이해를 심화하며 의사결정 및 디지털 커뮤니케이션 능력을 향상시키고, 주의력 지속 시간과 지식 유지도를 증가시켜 개인 맞춤 학습을 지원함을 보여준다.

ABSTRACT

The article analyzes the historical aspect of the formation of computer modeling as one of the perspective directions of educational process development. The notion of "system of computer modeling", conceptual model of system of computer modeling (SCMod), its components (mathematical, animation, graphic, strategic), functions, principles and purposes of use are grounded. The features of the organization of students work using SCMod, individual and group work, the formation of subject competencies are described; the aspect of students' motivation to learning is considered. It is established that educational institutions can use SCMod at different levels and stages of training and in different contexts, which consist of interrelated physical, social, cultural and technological aspects. It is determined that the use of SCMod in general secondary school would increase the capacity of teachers to improve the training of students in natural and mathematical subjects and contribute to the individualization of the learning process, in order to meet the pace, educational interests and capabilities of each particular student. It is substantiated that the use of SCMod in the study of natural-mathematical subjects contributes to the formation of subject competencies, develops the skills of analysis and decision-making, increases the level of digital communication, develops vigilance, raises the level of knowledge, increases the duration of attention of students. Further research requires the justification of the process of forming students' competencies in natural-mathematical subjects and designing cognitive tasks using SCMod.

연구 동기 및 목표

• 중등교육에 적합한 컴퓨터 모델링(SMod)의 개념적 모델을 개발하기 위해.
• 효율적인 교육 통합을 위한 SCMod의 핵심 구성요소와 기능을 규명하기 위해.
• 자연-수학 과목에서의 전문적 역량 형성에 SCMod가 어떻게 기여하는지 분석하기 위해.
• SCMod가 학생의 동기부여, 집중력 및 학습 성과에 미치는 영향을 분석하기 위해.
• 과학 및 수학 교육에서 SCMod를 활용한 인지 과제 설계의 기초를 마련하기 위해.

제안 방법

• 연구는 수학적, 애니메이션, 그래픽, 전략적이라는 네 가지 핵심 구성요소로 구성된 SCMod의 개념적 모델을 제안한다.
• 모델링 과제 설계 시 '단순한 것에서 복잡한 것으로'라는 교육적 원칙을 적용한다.
• 프레임워크는 개인 및 팀 작업을 모두 지원하여 협동적이고 탐구 기반 학습을 촉진한다.
• 스크래치와 넷로고 같은 도구를 활용해 컴퓨터 시뮬레이션과 가상 실험을 통합한다.
• 모델은 물리적, 사회적, 문화적, 기술적 차원을 포함한 다양한 교육 수준과 맥락에 적용된다.
• 교사의 최소한의 지시와 학생의 모델 구축 및 실험에 대한 능동적 참여를 강조한다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 일般 중등교육 현장에서 사용 가능한 체계적인 컴퓨터 모델링 프레임워크는 어떻게 개발할 수 있는가?
• RQ2 교육 현장에서 컴퓨터 모델링 시스템(SCMod)의 핵심 구성요소와 기능은 무엇인가?
• RQ3 SCMod는 자연-수학 과목에서의 전문적 역량 형성에 어떻게 기여하는가?
• RQ4 SCMod는 학생의 동기부여, 집중력 및 디지털 커뮤니케이션 능력 향상에 어떤 방식으로 기여하는가?
• RQ5 SCMod는 중등 교실에서 학습 과정의 개인 맞춤화에 어떤 함의를 갖는가?

주요 결과

• SCMod는 자연-수학 과목에서 학생의 주의력 지속 시간과 지식 유지도를 크게 향상시킨다.
• 상호작용적인 모델링을 통해 SCMod는 학생들의 분석 및 의사결정 능력을 향상시킨다.
• 학생들을 역동적이고 시각적인 시뮬레이션에 참여시킴으로써 SCMod는 디지털 커뮤니케이션 능력과 경각심을 기르는 데 기여한다.
• 학생의 속도, 관심사 및 능력에 맞춰 지도를 조율함으로써 SCMod는 개인 맞춤 학습을 가능하게 한다.
• 교사는 SCMod를 활용해 탐구 기반, 프로젝트 기반, 문제 해결 중심 과제를 설계하고 관리할 수 있는 능력을 향상시킨다.
• 프레임워크는 과학 및 수학 교육 과정에 모델링을 통합하는 데 있어 체계적인 과제 설계 접근법을 제공한다.