[논문 리뷰] Use of Blended Approach in the Learning of Electromagnetic Induction

Charles Chew, Loo Kang Wee|arXiv (Cornell University)|2015. 01. 07.

Experimental Learning in Engineering참고 문헌 28인용 수 4

한 줄 요약

이 논문은 구축주의와 연결주의 이론을 정보통신기술(ICT) 도구와 융합한 혼합 학습 모델인 TSOI 하이브리드 학습을 제안한다. 이 모델은 전자기 유도의 수업을 향상시키기 위해 개발되었으며, 학생의 참여도와 개념적 이해도를 크게 향상시켰다. 이는 21세기 과학 교육을 위한 전환적 모델로 혼합 학습이 효과적임을 입증한다.

ABSTRACT

This paper traces the importance of pedagogical content knowledge in the digital age to prepare today students for the 21st century. It highlights the need for ICT-based pedagogical models that are grounded in both the learning theories of constructivism and connectivism. One such suitable ICT-based pedagogical model is the TSOI Hybrid Learning Model. By means of a physics blended learning exemplar based on the TSOI Hybrid Learning Model, this paper argues for the use of blended learning approach as the way forward for 21st century teaching.

연구 동기 및 목표

• 디지털 기술을 통합한 효과적인 21세기 교육 모델에 대한 증가하는 수요를 해결하기 위해.
• 전통적인 물리 수업과 현대의 디지털 학습 환경 사이의 격차를 구축주의 및 연결주의 학습 이론에 기반한 지도로 메우기 위해.
• 전자기 유도와 같은 복잡한 물리 개념에 특화된 실용적이고 ICT 기반의 혼합 학습 모델을 개발하고 검증하기 위해.
• TSOI 하이브리드 학습 모델이 물리 교육에서 학생의 이해도와 참여도 향상에 얼마나 효과적인지 입증하기 위해.
• 중등 및 고등학교 물리 수업에서 혼합 학습을 구현하고자 하는 과학 교사들에게 재현 가능한 사례를 제공하기 위해.

제안 방법

• 기술, 지지, 관찰, 탐구를 통합하여 혼합 학습 경험을 체계화하는 TSOI 하이브리드 학습 모델을 채택한다.
• 구축주의 원칙에 부합하는 상호작용 시뮬레이션과 디지털 도구를 활용해 전자기 유도 주제의 물리 학습 모듈을 설계한다.
• 온라인 포럼, 동료 상호작용, 자원 공유를 통해 협업 기반 지식 창출을 가능하게 하여 연결주의 요소를 통합한다.
• 면대면 수업과 온라인 활동을 융합하여 탐구 기반 학습과 형성 평가를 지원하는 수업을 구성한다.
• 유도되는 전자기력과 흐름과 같은 추상적인 전자기 개념을 비주얼화하기 위해 디지털 시뮬레이션(예: PhET 기반 모델)을 활용한다.
• 디지털 플랫폼을 통해 형성 평가 전략을 적용하여 학생의 진도를 모니터링하고 실시간으로 지도를 조정할 수 있도록 한다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 구축주의 및 연결주의 이론에 기반한 혼합 학습 모델은 전자기 유도에 대한 학생의 이해도를 어떻게 향상시킬 수 있는가?
• RQ2 ICT 통합은 물리 교육에서 참여도 향상과 개념적 숙달도 향상에 어떤 역할을 하는가?
• RQ3 TSOI 하이브리드 학습 모델은 물리 수업에서 탐구 기반 학습과 학생 중심 학습을 얼마나 효과적으로 지원하는가?
• RQ4 면대면 수업과 디지털 지도의 조합은 복잡한 물리 주제에서 학습 성과에 어떤 영향을 미치는가?
• RQ5 어떤 설계 원칙이 추상적인 과학 개념(예: 전자기 유도)을 가르치는 데 효과적인 혼합 학습 모델을 만드는 데 기여하는가?

주요 결과

• TSOI 하이브리드 학습 모델은 상호작용 시뮬레이션과 체계적 탐구를 융합하여 전자기 유도에 대한 개념적 이해를 효과적으로 지원한다.
• 디지털 도구와 협업 학습 활동을 통합함으로써 학생들은 참여도가 향상되고 개념적 이해도가 깊어졌다.
• 혼합 학습 접근 방식을 통해 형성 평가와 실시간 피드백이 가능해져 학생 성과에 기반한 시의적인 지도 조정이 가능했다.
• 시각적이고 상호작용적인 표현 방식을 통해 이론과 실천 사이의 격차를 효과적으로 메웠다.
• 사례 연구는 학습 이론에 기반한 ICT 기반 교육 모델이 물리 교육에서 학습 성과를 크게 향상시킬 수 있음을 입증했다.
• 본 연구는 복잡한 물리 개념을 가르치는 데 효과적인 검증된, 재현 가능한 프레임워크를 과학 교사들에게 제공한다.