View : 78 Download: 0

컴퓨터를 활용한 물리 문제 해결 과정에 대한 연구

Title
컴퓨터를 활용한 물리 문제 해결 과정에 대한 연구
Other Titles
(A) Study on the Physics Problem Solving Process of Utilizing Computers
Authors
형경화
Issue Date
1995
Department/Major
대학원 교육공학과
Keywords
컴퓨터물리문제해결과정물리문제해결
Publisher
이화여자대학교 대학원
Degree
Master
Abstract
본 연구의 목적은 컴퓨터를 활용한 물리 문제 해결 과정에서 나타나는 특징과 그 특징에 영향을 주는 변인들을 확인하는데 있다. 연구를 통해 물리 문제해결 학습을 위한 코스웨어 설계와 물리 수업 현장에 반영할 수 있는 기초 자료를 제공하고자 한다. 본 연구에서 알아보고자 하는 연구 문제는 다음과 같다. 1) 컴퓨터를 활용하여 물리 문제를 해결할 때, 학습자가 나타내는 문제해결 과정의 특징을 조사하고, 그 특징에 영향을 주는 변인을 확인한다. 2) 컴퓨터를 활용하여 물리 문제를 해결할 때, 학습자가 컴퓨터 학습프로그램을 이용하는 방법상의 특징을 조사하고, 그 특징에 영향을 주는 변인을 확인한다. 연구 문제를 해결하기 위해서, 선행 연구들로부터 물리 문제 해결 과정의 특징과 변인들을 다음과 갈이 설정하였다. 학습자가 나타내는 문제 해결 과정의 특징에는 문제 해결 결과, 해결 단계, 해결 전략, 오류 및 오개념, 그리고 자신감을 포함한다. 문제 해결 과정의 각 특징에 영향을 주는 변인으로는 문제의 특성, 학습자의 특성, 학습자가 컴퓨터를 이용하는 특성을 포함한다. 구체적으로 문제의 특성에는 문제의 난이도, 해결의 특성을 포함하고, 학습자의 특성에는 학습자의 오개념, 전략적 지식, 물리 및 물리 문제에 대한 신념체계, 컴퓨터 및 컴퓨터 학습 프로그램에 대한 신념체계를 포함하고, 학습자가 컴퓨터를 이용하는 특성으로는 이용 여부, 이용 단계, 도움 받은 점을 포함한다. 컴퓨터를 이용하는 특성에 영향을 주는 변인으로는 문제의 특성, 학습자의 특성을 포함한다. 문제의 내용은 학생들이 어려움을 겪고 있다고 하는 Newton의 운동법칙으로 선정하였다. 선수 지식의 보유 여부를 알기 위한 선수 지식 검사지, 문제 해결 과정을 조사하기 위한 물리 문제 검사지, 그리고 변인들을 확인하기 위한 질문지를 선행 연구들로부터 발췌하여 준비하였다. 물리 문제를 바르게 해결할 수 있도록 위해 컴퓨터 학습 프로그램을 개발하였으며, 프로그램에 포함된 내용을 물리 문제 해결 과정에 적용할 수 있도록 하였다. 선행 연구에서 문제 해결 과정을 조사하기 위해서는 소수의 피험자를 대상으로 심층적인 연구를 하는 것이 필요하다고 하였으므로, 본 연구에서는 7명의 학생들을 대상으로 발성사고법과 회상적 면접법을 이용하여 문제 해결 과정에 대한 질적 조사를 하였다. 연구 대상은 1학년 1학기 때 일반물리학을 수강한 대학 2학년 여학생 중 일반물리학 성적이 B 학점 이상인 7명이었으며, 이들은 본 연구자와 개별적으로 2회에 거쳐 면담을 하였다. 첫번째 면담에서 학생들은 질문지의 질문 문항에 대해 응답을 하였고, 선수 지식 검사지의 문제를 해결하였다. 두번째 면담에서 학생들은 컴퓨터 학습 프로그램을 사용하여 물리 문제를 해결하였으며, 이때 발성사고법을 이용하게 하여 연구자가 문제 해결 과정을 조사할 수 있도록 하였다. 문제 풀이 후, 회상적 면접법을 이용하여 학생들에게 문제 해결 과정 중 나타나지 않은 과정을 표현하게 하였고, 사후 질문에 답하게 하였다. 이 모든 과정은 녹음되었으며, 녹음된 문제 해결 과정을 응답원안으로 작성하여 분석하였다. 응답원안의 분석을 통해 해결 과정의 특징과 컴퓨터를 이용하는 특징, 학습자의 전략적 지식이 분석되었고, 질문에 대한 답변으로부터 문제해결 과정에 영향을 주는 변인들이 결정되었다. 결과를 분석하여 얻은 본 연구의 결론은 다음과 같다. 컴퓨터를 활용하여 물리 문제를 해결할 때 학습자가 나타내는 특징과 각 특징에 영향을 주는 변인은 다음과 같다. 컴퓨터를 활용하여 물리 문제를 해결할 때, 문제 해결 결과에 가장 큰 영향을 준 변인은 학습자의 전략적 지식으로서, 문제 풀이에 대한 전략적 지식과 컴퓨터 이용에 대한 전략적 지식이 잘못된 경우 학생들은 문제 해결에 실패하였다. 학습자의 오개념은 전략적 지식이 잘못된 경우 결과에 부정적인 영향을 주였으나, 전략적 지식이 올바른 경우에는 결과에 영향을 주지 않았다. 친숙한 문제를 풀 때와 컴퓨터로부터 문제 풀이에 도움을 받았을 때 학생들은 문제를 바르게 해결할 수 있었다. 물리문제 풀이에 대한 불안감은 해결 결과에 부정적인 영향을 주었다. 컴퓨터를 활용하여 물리 문제를 해결할 때 학생들은 이해-계획-수행-검증 단계의 네 단계를 반복적으로 거쳤으며, 계획 단계나 검증 단계를 거치지 않은 경우도 있었다. 문제 해결 단계 중 계획 단계를 거치지 않은 경우는 문제 상황이 간단한 문제를 해결할 때였으며, 검증 단계를 거치는 경우는 난이도가 높거나 계산 과정이 필요한 문제를 해결할 때였다. 컴퓨터를 활용하여 물리 문제를 해결할 때 학생들은 친숙한 문제를 해결하는 경우에 지식-개발 전략을, 친숙하지 않은 문제의 경우에는 임의 전략을 사용하는 경향이었었다. 컴퓨터를 활용하여 물리 문제를 해결할 때, 학생들은 친숙한 문제를 해결하는 경우에 문제 풀이에 대한 자신감이 높았다. 친숙하지 않은 문제를 해결하는 경우 중에는, 컴퓨터 학습 프로그램의 내용을 문제 해결에 바르게 적용한 경우 자신감이 높았다. 물리문제 풀이에 대해 불안감이 있는 학생은 문제 해결에 대한 자신감이 낮았다. 다음은 물리 문제 해결 과정에서 학습자가 컴퓨터를 이용하는 방법에 대한 특징과 그것에 관련된 변인이다. 컴퓨터를 활용하여 물리 문제를 해결할 때, 컴퓨터를 문제 해결 단계 중 이해 단계에 이용한 경우는 난이도가 높은 문제, 공식보다는 원리를 이해해야 풀 수 있는 문제, 그리고 친숙하지 않은 문제를 해결할 때였다. 컴퓨터를 문제 해결의 여러 단계에 이용한 경우는 전략적 지식을 올바르게 가지고 있는 학생의 문제 해결 과정에서였다. 컴퓨터를 활용하여 물리 문제를 해결할 때, 컴퓨터로부터 도움을 받은 경우는 친숙하지 않은 문제의 해결 과정이었다. 그러나, 컴퓨터를 활용하여 물리 문제를 해결할 때, 컴퓨터의 이용 여부에 영향을 주는 변인은 확인할 수 없었다. 본 연구를 통해 제안하는 바는 다음과 같다. 물리 문제 해결 학습을 위한 수업 현장과 코스웨어에서는 학생들의 전략적 지식을 활성화시킬 수 있는 훈련, 문제 해결 과정에 대한 교정적인 피이드백, 문제의 해결 결과보다는 해결 과정에 중점을 두는 평가 과정, 다양한 문제 상황을 경험할 수 있는 기회 등을 제공할 수 있어야 하겠다.;The purpose of this study is to identify the characteristics and the variables related to the physics problem solving process of utilizing computers. The questions in this study were as follows; 1. What are the characteristics and the variables related to the physics problem solving process that learners utilize computers in? 2. What are the characteristics and the variables related how learners utilize the courseware for physics problem solving? The characteristics of the physics problem solving process include results, problem solving stage, solving strategy, errors, misconceptions, and confidence. The variables related to those characteristics include the characteristics of problem, learners, and learners' utilizing computers. The characteristics of problems include difficulty level and the characteristics needed for solving problems. The characteristics of learners include their misconceptions, strategic knowledge, belief system on physics and physics problems, and belief system on computer and courseware. The characteristics of learners' utilizing computers include the alternatives of using that or unusing, problem solving stage of utilizing computers, and problem solving process helped by computers. The variables related to the characteristics of learners' utilizing computers include the characteristics of problems and learners. Seven students, all sophomore and female, who had completed introductory-level physics in their freshman course with A or B grades were participated in this study. Prerequisite knowledge test and interview questions were selected and modified and used to gather data on the related variables influencing the physics problem solving process of utilizing computers. Courseware was made and utilized to help learners to succeed in problem solving. Three problems in Newton's laws of motion that many students have had in difficulty were selected. Each subject solved the problem of utilizing courseware, using think-aloud method and then was interviewed individually. The problem solving processes of all students were recorded on cassette tape and analyzed to identify the characteristics of the problem solving process, those of utilizing computers, and learners' strategic knowledge. Students utilizing computers in physics problem solving process, the variables influencing the results of solving physics problems were strategic knowledge, misconceptions, the level of experience in solving problems, the solving process helped by computer. Strategic knowledge was most important in solving the problem correctly. Students utilizing computers in physics problem solving process, the variables related to the problem solving stage were the characteristics of problems. Students used knowledge-Development strategy in solving the problems of high experiece level and Random strategy in solving those of low experience level. The variables influencing confidence were the level of experience in solving physics problems, strategic knowledge, anxiety of solving physics problem. The variables related to the problem solving stage of utilizing computers were the characteristics of problems and strategic knowledge. The problem solving processes helped by computer were those of low experience level.
Fulltext
Show the fulltext
Appears in Collections:
일반대학원 > 교육공학과 > Theses_Master
Files in This Item:
There are no files associated with this item.
Export
RIS (EndNote)
XLS (Excel)
XML


qrcode

Items in DSpace are protected by copyright, with all rights reserved, unless otherwise indicated.

BROWSE