[논문 리뷰] Teaching Fluid Mechanics for Undergraduate Students in Applied Industrial Biology: from Theory to Atypical Experiments

Rafik Absi, Caroline Nalpace외 4명|arXiv (Cornell University)|2011. 06. 03.

Innovations in Educational Methods참고 문헌 7인용 수 10

한 줄 요약

이 논문은 응용 산업 생물학 석사 과정 학생들에게 유체역학을 놀이 기반 교육 접근법으로 가르치는 방법을 제시한다. 일상생활에서 영감을 받은 이국적인 실생활 실험을 활용하여, 학생들의 학습 동기를 크게 향상시키고 과정 평가를 개선했으며, 유체역학을 어려운 과목에서 몰입하고 실용적이며 즐거운 학습 경험으로 전환시켰다.

ABSTRACT

EBI is a further education establishment which provides education in applied industrial biology at level of MSc engineering degree. Fluid mechanics at EBI was considered by students as difficult who seemed somewhat unmotivated. In order to motivate them, we applied a new play-based pedagogy. Students were asked to draw inspiration from everyday life situations to find applications of fluid mechanics and to do experiments to verify and validate some theoretical results obtained in course. In this paper, we present an innovative teaching/learning pedagogy which includes the concept of learning through play and its implications in fluid mechanics for engineering. Examples of atypical experiments in fluid mechanics made by students are presented. Based on teaching evaluation by students, it is possible to know how students feel the course. The effectiveness of this approach to motivate students is presented through an analysis of students' teaching assessment. Learning through play proved a great success in fluid mechanics where course evaluations increased substantially. Fluid mechanics has been progressively perceived as interesting, useful, pleasant and easy to assimilate. It is shown that this pedagogy which includes educational gaming presents benefits for students. These experiments seem therefore to be a very effective tool for improving teaching/learning activities in higher education.

연구 동기 및 목표

• 응용 산업 생물학 석사 과정에서 학생들의 참여도 저하와 유체역학 학습의 난이도에 대한 인식 문제를 해결한다.
• 이론적 유체역학과 실생활 응용 간의 다리를 놓는 교육 모델을 개발한다.
• 경험 기반의 놀이 기반 실험을 통해 학생들의 학습 동기와 학습 성과를 향상시킨다.
• 학생 피드백과 과정 평가 데이터를 활용해 이 접근법의 효과성을 평가한다.

제안 방법

• 학생들은 일상생활에서 유체역학 현상을 식별하고, 이론적 원리를 검증할 수 있는 단순하고 이국적인 실험을 설계하도록 지sign되었다.
• 교육 철학은 암기보다 창의성과 실습 중심 탐구를 장려하는 놀이를 통한 학습을 중시했다.
• 강의에서 다룬 이론적 개념들은 저비용이며 접근 가능한 자재를 사용한 학생들이 설계한 실험을 통해 검증되었다.
• 학생들의 실험은 지도교수의 지도를 받았지만, 의도적으로 개방형으로 설계되어 탐구와 문제 해결 능력을 키우도록 유도되었다.
• 수업 효과성은 학생들의 과정 평가와 이론의 난이도, 유용성, 즐거움에 대한 피드백을 통해 평가되었다.
• 이 접근법은 EBI의 석사 수준 유체역학 수업에서 한 학기 동안 전면적으로 구현되었다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 어떻게 하면 응용 생물학 학생들이 추상적이고 어려운 것으로 느끼는 유체역학 교육을 더 몰입도 있게 만들 수 있는가?
• RQ2 이국적인 실생활 실험은 유체역학에서 학생들의 학습 동기와 개념 이해도에 어느 정도 향상 효과를 줄 수 있는가?
• RQ3 높은 교육 수준의 공학 교육 환경에서 놀이 기반 교육 모델의 인식된 이점과 학습 성과는 무엇인가?
• RQ4 이론을 일상생활의 실습 기반 실험과 연결할 경우 학생의 참여도와 과정 평가가 어떻게 변화하는가?

주요 결과

• 놀이 기반 교육 접근법을 도입한 후, 유체역학 수업에 대한 학생 평가 점수가 크게 상승했다.
• 학생들은 유체역학이 흥미롭고 유용하며 즐겁고 이해하기 쉬운 과목으로 인식하게 되었다.
• 이 방법은 학생들의 태도를 성공적으로 변화시켰으며, 더 이상 유체역학이 두려운 과목이거나 관련성이 없는 과목으로 보이지 않았다.
• 일상생활에서 영감을 받은 이국적인 실험들이 이론적 유체역학 원리를 효과적으로 검증하는 데 성공했다.
• 이 방법은 특히 다학제 공학 프로그램에서 교육과 학습을 향상시키는 데 강력한 잠재력을 보였으며, 고등교육 분야에서의 적용 가능성이 높았다.