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특수상대성이론에 대한 질적질문을 이용한 학습효과

Title
특수상대성이론에 대한 질적질문을 이용한 학습효과
Other Titles
Learning Effect regarding Special Theory of Relativity on Qualitative Question : Length Contraction and Mass Increase
Authors
강주희
Issue Date
2007
Department/Major
교육대학원 물리교육전공
Publisher
이화여자대학교 대학원
Degree
Master
Abstract
특수상대성이론에는 전통적인 강의식 수업만으로 학생들의 효과적인 학습을 기대하기가 쉽지 않은 개념들이 있다(Scherr, 2002). 이런 개념들을 교수 - 학습 할 때 강의식 수업 외에 학생들의 학습을 촉진시킬 수 있는 비계설정을 위한 전략들이 요구된다는 판단아래 강의식 수업과 병행하여 질문 프롬프트 전략을 적용해보기로 하였다. 질문 프롬프트는 학습자의 학습 과정에 대한 이해를 촉진시키는데 도움을 주며, 자기 규제적인 인지 전략(Palincsar & Brown, 1984)으로써 질문을 통해 학습자가 자신의 학습과정에 주의를 기울이게 함과 동시에 그들의 이해력을 점검하도록 도와주는 인지적 · 메타 인지적 특성을 지니고 있으며 이러한 특성이 자기 주도적 학습을 촉진시켜 준다는 것이다. 질문 프롬프트의 중요성이 더해지는 또 한 가지 이유는 질문 프롬프트의 제공이 문제해결 과정 동안 학습자가 일반적으로 고려하지 못하는 수준의 성찰을 가능하게 해주며(Davis & Linn, 2000), 학습자가 제공되는 질문과 관련해 자신의 문제해결 과정을 스스로 설명하게 되는데, 이러한 언어적 활동을 통해 학습자는 자신의 사고를 정교화 할 수 있는 기회를 제공 받게 되기 때문이다. 결과적으로 질문 프롬프트를 통해 학습자는 보다 전략적인 문제해결의 방안을 안내 받을 수 있게 된다(King, 1991). 더 나아가서는 특수상대성이론 수업뿐만 아니라 모든 물리 영역에서 질적 질문을 이용한 질문 프롬프트에 의한 비계설정에 대한 시사점을 제공하고자 한다. 본 연구에서는 교육학과 3학년 학생 30명을 대상으로 질적 질문을 이용한 질문 프롬프트 전략의 학습 효과를 알아보기 위해 모든 연구절차를 진행하였다. 우선, 선시험을 실시하여 학생들이 가지고 있는 특수상대성이론에 대한 이해력과 실제 상황에 개념을 적용하는 능력, 그리고 문제해결력을 조사하였다. 다음으로 모든 개념을 전통적인 강의식 수업방식으로 3주에 걸쳐 실시하였고, 그 중에서 질량증가, 길이수축의 2가지 개념은 전통적인 수업방식을 보강하기 위한 질적 질문으로 이루어진 과제물을 제시하여 질문 프롬프트에 의한 비계설정을 하였다. 다시 말해서, 질문 프롬프트에 의한 비계설정의 효과를 확인하기 위해서 특수상대성이론 중 2가지(질량증가, 길이수축) 개념은 강의식 수업과 질문 프롬프트를 함께 사용하여 학생들이 학습하고, 나머지 3가지 개념(상대성의 원리, 광속도 불변 의 원리, 시간지연)을 학습할 때는 전통적인 강의식 수업만으로 진행하였다. 그리고 특수상대성이론 수업이 모두 끝난 뒤 동일한 문항으로 후시험(Ⅰ)과 후시험(Ⅱ) 실시하여 얻은 결과를 두 개념 그룹으로 나누어 비교 · 분석함으로써 질문 프롬프트의 효과를 알아보았다. 연구 결과 다음과 같다. 첫째, 질적 질문을 이용한 질문 프롬프트 전략이 특수상대성 개념을 실제 상황에 적용하는 능력을 향상시킨 것으로 나타났다. 둘째, 질적 질문을 이용한 질문 프롬프트 전략이 학생들의 문제해결력을 향상시키는데 도움을 준 것으로 나타났다. 셋째, 질적 질문을 이용한 질문 프롬프트 전략이 비계설정으로 효과가 있음을 알 수 있었다. 이와 같이 특수상대성이론 수업에서 교사가 제공하는 질적 질문을 이용한 질문 프롬프트전략은 학습 효과에 긍정적인 영향을 주었으므로 다른 물리 영역에서 활용할 수 있는 질문 프롬프트전략들을 개발하는 것과 수업시간에 적용할 수 있는 비계설정 전략들의 개발이 지속적으로 연구될 필요가 있다고 하겠다.;We study understanding of undergraduate students on the special theory of relativity to show that learning by using qualitative questions is effective in understanding the special relativity. In this respect, this study intends to apply the conceptual framework of question prompt, one of scaffoldings to facilitate learning, and we investigate that question prompt have an effect on problem-solving performance which is very important factors in problem solving by learners. In addition, this study intends to measure applicability of scaffolding by question prompt appropriate for physics problem solving in learning. Our results indicate that even if most students solved multiple choice questions, they can not explain the reasons on the correct answer they selected. A couple of students who explained the reason answer with a sentence and formula only adopted in a textbook like a short answer-type question with regard to the answers to qualitative questions. In doing so, it is no exaggeration to say that the answers by almost all students is the same. This is simply memorizing of a content that students explained a concept. It is found out that students did not understood the concept and constructed the meaning in their own way and have had almost no exercise on qualitative question thus far. To put result together, most students who learned the special theory of relativity in a traditional lecture-type class ,that is to say, a class explained in a unilateral lectures by a teacher have difficulties in applying the special theory of relativity to qualitative questions and are low in understanding on the concepts. However, analyzing differences in problem-solving performance according to scaffolding by question prompt, the concepts provided with question prompt is found to be higher in problem-solving performance than that provided with no question prompt. There is statistically significant differences in problem-solving performance between two groups by whether question prompt was offered or not.(P1< .01, P2< .001) It is shown that their ability to explain their reasoning is improved after students have solved qualitative questions for themselves along with a lecture-type class. To be more specific, strategy of question prompt using a qualitative question raised ability relating the formalism of physics to the real world. Strategy of question prompt using qualitative questions raise question problem-solving performance. Finally strategy of question prompt using qualitative questions is effective in the scaffoldings.
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