모델링 탐구 활동에서의 대학생의 모델링 유형 분석 및 인식

장은경 ( Eun Kyung Jang ),고운 ( Woon Ko ),강성주 ( Seong Joo Kang ) 한국과학교육학회 2012 한국과학교육학회지 Vol.32 No.1

The purpose of this study is to analyze the student`s modeling patterns of modeling experiments. The 1st year students who were taking the general chemistry laboratory course performed three modeling inquiry experiments and submitted laboratory reports. Students expressed the model in a formula form and/or a written form. Student`s modeling patterns could be classified by five types; ``Refining tentative modeling``, ``Accepting alternative modeling``, ``Discarding tentative modeling``, ``Failing to find causes``, ``Disbelieving results``. This modeling experiment provides for students the opportunity for understanding how a scientific model is created and what the nature of scientific modeling is.

모델링 실천을 통한 과학 영재학생들의 메타모델링 지식 구성요소별 인식수준 분석

김기향,백성혜 대한화학회 2023 대한화학회지 Vol.67 No.1

The purpose of this study is to obtain basic data for constructing a modeling practice program integrated with meta-modeling knowledge by analyzing the cognition level for each meta-modeling knowledge components through model- ing practice in the context of the chemistry discipline content. A chemistry teacher conducted inquiry-based modeling prac- tice including anomalous phenomena for 16 students in the second year of a science gifted school, and in order to analyze the cognition level for each of the three meta-modeling knowledge components such as model variability, model multiplicity, and modeling process, the inquiry notes recorded by the students and observation note recorded by the researcher were used for analysis. The recognition level was classified from 0 to 3 levels. As a result of the analysis, it was found that the cognition level of the modeling process was the highest and the cognition level of the multiplicity of the model was the lowest. The cause of the low recognitive level of model variability is closely related to students' perception of conceptual models as objec- tive facts. The cause of the low cognitive level of model multiplicity has to do with the belief that there can only be one cor- rect model for a given phenomenon. Students elaborated conceptual models using symbolic models such as chemical symbols, but lacked recognition of the importance of data interpretation affecting the entire modeling process. It is necessary to intro- duce preliminary activities that can explicitly guide the nature of the model, and guide the importance of data interpretation through specific examples. Training to consider and verify the acceptability of the proposed model from a different point of view than mine should be done through a modeling practice program. 본 연구는 화학교과 내용 맥락 하에서 모델링 실천을 통해 드러난 메타모델링 지식 구성요소별 인식수준을 진단함으로써 메타모델링 지식과 통합된 모델링 실천 프로그램 구성을 위한 기초자료를 얻고자 하였다 . A 과학 영재학교 2학년 재학생 16명을 대상으로 화학 교사가 변칙현상이 포함된 탐구기반 모델링을 진행하였으며 , 모델의 가변성 , 모델의 다중성 , 모델링 과정 등 메타모델링 지식 구성요소별 인식수준을 분석하기 위하여 학생이 기록한 탐구노트와 연구자가 기록한 관찰노트를 분석에 활용하였다 . 인식수준은 0단계부터 3단계까지 분류하였다 . 분석 결과 , 메타모델링 지식의 구성요소 중 모델링 과정에 대한 인식수준이 가장 높았으며 모델의 다중성 다음으로 모델의 가변성에 대한 인식수준이 가장 낮은 것으로 나타났다 . 모델 가변성에 대한 낮은 인식수준의 원인은 학생들이 개념모델을 객관적 사실로 인식하는 것과 관련이 깊고 , 모델 다중성에대한 낮은 인식수준의 원인은 주어진 현상에 대해 오직 하나의 올바른 모델이 존재한다는 신념과 관련이 있다 . 학생들은 개념모델을 화학기호와 같은 상징적 모델을 이용하여 정교화하였으나 모델링 전 과정에 영향을 주는 자료해석의 중요성에 대한 인식이 부족하였다 . 모델의 본성을 명시적으로 안내할 수 있는 사전활동의 도입하고 , 자료해석의 중요성을 구체적 예시를통해 안내할 필요가 있다 . 다른 관점에서 제안된 모델의 수용 가능성을 고려하고 검증하는 훈련이 모델링 실천 프로그램을통해 이루어져야 한다.

모델링의 제시방법에 따른 운동학습의 효과

이승범,김지수 한국웰니스학회 2010 한국웰니스학회지 Vol.5 No.1

The purpose of this study was to examine the effects of motor learning a hoop movement on method of modeling. The thirty subjects were randomly assigned to 3 different conditions groups: Visual Modeling, Verbal Modeling, Visual +Verbal Modeling. Each experimental group participated in 5 sequential movements of hoop skill tasks, was carried out 3 (modeling method)×5 (block) factorial design with repeated measures on the last factor. All post hoc analyses used the Tukey's HSD for difference between motor performance and learning on method offeedback. Also, rention and delayed rention stages analyzed by 2-way ANOVA. Data analyses were derived through the use of Statistical Package for Social Science (SPSS 12.0). The following results are based upon the findings of this study: 1)there were significant differences between visual modeling and verbal modeling in the movement performance scores and then visual modeling was higher than verbal modeling in the movement performance scores, 2) there were not significant differences between Visual modeling and mixed modeling in the movementperformance scores, 3) there were significant differences between mixed modeling and verbal modeling in the movement performance scores and then mixed modeling was higher than verbal modeling in the movement performance scores, 4) there were significant differences in the blocks and according to the increase of blocks, the movement performance scores of each block became higher.

지질구조에 대한 모델링기반 학습에서 나타나는 논증패턴과 정신모형 수준에 대한 분석

박수경 ( Su Kyeong Park ) 한국과학교육학회 2015 한국과학교육학회지 Vol.35 No.5

본 연구에서는 지질구조에 대한 모델링기반 학습 프로그램을 개발하고 모델링기반 학습에서 나타나는 논증패턴과 학생들의 정신모형 수준과의 관계를 밝히고자 하였다. 고등학교 2학년 126명을 대상으로 대륙이동설, 해령, 변환단층, 단층의 특징에 대하여 4회의 모델링기반 학습을 실시하였다. 연구대상 중에서 2개 학급은 실험집단으로 모델링기반 학습을 실시하였고 나머지 2개 학급은 비교집단으로 교사중심 설명식 수업을 실시하였다. 모델링기반 학습 후 실험집단과 비교집단의 사후 성취도와 학생들의 정신모형 분포를 정량적으로 비교하였다. 실험집단 중 5개 조의 논증활동을 녹음 전사한 자료에 대하여 본 연구에서 설정한 분석틀을 근거로 정성적으로 분석하였다. 본 연구의 분석틀은 TAP의 5가지 요소와 학생들의 대안개념이 포함되는 요소 5가지 등 총 10가지의 코딩 요소로 구성하였다. 정신모형 유형을 조사한 결과, 실험집단에서 단면 인과모형과 입체형 모형의 비율이 높게 나타난 반면, 비교집단에서는 2차원 모형과 단면 단순모형의 비중이 높게 나타났다. 논증유형을 분석한 결과, 주장의 빈도가 높을수록 논증활동이 성공적으로 이루어졌고 정신모형의 수준이 높게 나타났다. 반박이 제기된 경우, 만든 모형을 다시 관찰하여 자료를 수정하고, 이에 따라 주장을 다시 전개하였다. 이로써 모델링기반 학습에서 모형이 학생들의 논증 과정에 긍정적으로 작용함을 확인할 수 있었다. This study aims to develop a modeling-based learning program about geologic structures and to reveal the relationship between the argumentation patterns and levels of students`` mental models. Participants included 126 second grade high school students in four sessions of modeling-based learning regarding continental drift, oceanic ridges, transform faults, and characteristics of faults. A modeling-based learning program was implemented in two classes of the experimental group, and teacher-centered traditional classes were carried out for the other students in the comparison group. Science achievement scores and the distribution of students`` mental models in experimental and comparison groups were quantitatively compared. The video-taped transcripts of five teams’ argumentation were qualitatively analyzed based on the analytic framework developed in the study. The analytic framework for coding students’ argumentation in the modeling-based learning was composed of five components of TAP and the corresponding components containing alternative concepts. The results suggest that the frequencies of causal two-dimensional model and cubic model were high in the experimental group, while the frequencies of simple two-dimensional model and simple cross sectional model were high in the comparison group. The higher the frequency of claims, an argumentation pattern was proven successful, and the level of mental model was higher. After the rebuttal was suggested, students observed the model again and claimed again according to new data. Therefore, the model could be confirmed as having a positive impact on students`` argumentation process.

모델링 특성을 이용한 발레 동작의 학습 효과 분석

조원득(Cho, Won-Deuk),홍정연(Hong, Jung-Youn) 한국체육과학회 2014 한국체육과학회지 Vol.23 No.6

The purpose of this study is to examine the accuracy of ballet movement learning effectiveness on ballet beginners who have different learning characteristics through the video evaluation based on verbal feedbacks. There are few detailed hypotheses; the first, a self-modeling group assumes superior learning accomplishments than a peer-modeling group on accuracy of movement; second, a self-modeling group assumes superior learning accomplishments than a expert-modeling group on accuracy of movement; lastly, a peer-modeling group assumes superior learning accomplishments than a expert-modeling group on accuracy of movement. This study was conducted for 48 high school students whose major are dance but not ballet. 48 participants were randomly divided into 4 groups which are a self-modeling group, peer-modeling group, expert-modeling group, and control group. This study is structured by composition of 10 individual ballet movements within one minute and 30 seconds from Enchainement. In other words, this is structured in composite movement and proven results in 2 stages; acquisition and retention. The results are as below: First, self-modeling group certainly shows exceptional learning results compare to an peer-modeling group; second, self-modeling group certainly shows exceptional learning results compare to an expert-modeling group; lastly, a expert-modeling group indicates that they show limited learning results than the peer-modeling group in acquisition stage, however, there are no statistically significant between peer-modeling and expert modeling in retention stage.

모델링을 강조한 논의 기반 일반화학실험에서 학생들의 모델링에 대한 인지과정 탐색

이동원 ( Dongwon Lee ),조혜숙 ( Hey Sook Cho ),남정희 ( Jeong Hee Nam ) 한국과학교육학회 2015 한국과학교육학회지 Vol.35 No.2

이 연구는 모델링을 강조한 논의 기반 일반화학실험 활동에서 나타나는 학생들의 모델링 변화와 변화 과정 및 모델링에서 나타나는 학생들의 인지과정에 대한 탐색을 통해 논의에 바탕을 둔 교수 전략이 모델링에 어떠한 영향을 미치는지와 변화의 이유를 알아보는 것을 목적으로 하였다. 이를 위해 일반화학을 수강하는 사범대학 화학교육과 1학년 학생 21명을 대상으로 모델링을 강조한 논의 기반 일반화학실험 여섯 개 활동을 1학기 동안 적용하였고, 학생들의 모델링에서 나타나는 인지과정을 탐색하기 위해 학생 인터뷰 자료를 수집하였다. 모델링 수행에서 나타나는 인지과정의 분석 결과, 효과적인 모델의 요소에 대해 학생들은 시각적 표현, 설득력 있는 설명의 제공, 수사학적 구조의 측면에서 응답하였다. 모델링 과정에서 사용한 전략에 대해서 학생들은 모델링 수행 전과 수행과정의 두 가지 측면에서 응답하였다. 모델링 수행 전에는 실험 보고서를 작성하는 과정에서 중요한 키워드 등을 미리 정리해 두거나 개요를 따로 작성하고 실제 모델링 수행과정에서는 다양한 자료를 이용, 자료를 재구성하여 제시, 핵심개념에 대한 정의와 설명을 제시, 수사학적 구조를 고려, 메타인지를 이용하는 전략을 사용하였다. 모델링 과정에서에서 겪는 어려움에 대한 학생들의 응답은 모델링 전략의 부재, 이해 부족의 두 가지 범주로 나눌 수 있었으며, 이러한 어려움의 해소에 대한 학생들의 응답은 모델링 전략의 부재와 내용 이해 부족으로 나타나는 어려움을 해소하기 위해 어떻게 모델링 전략을 습득하고 내용을 이해하는지로 구분되었다. 학생들은 피드백 단계, 모델링 경험, 실험 보고서에 대한 평가, 자신이 이전에 작성한 모델, 참고문헌을 통해 전략을 습득하며, 내용에 대한 이해는 수업 단계에서 나타나는 논의 과정과 실험 보고서 작성 과정을 통해 이루어졌다. 이러한 결과로부터 모델링을 교수학습에 이용할 때 논의에 기반을 둔 학습전략이 정신 모델을 검증하고 수정하여 표현된 모델로 구현하는 과정에 도움을 주고 과학 개념과 더불어 메타모델링 지식의 이해를 도와 학생들의 모델링 발달에 영향을 줌을 보여 주었다. The purpose of this study is to investigate the cognitive process of student`s modeling on a modelingemphasized argument-based general chemistry experiment. The participants were twenty-one freshman students. Six topics were carried out during the first semester and semi-structured interview was implemented at the end of the semester. Semi-structured interview questions were used to elicit elements of effective model, modeling strategies, difficulties that students have experienced during modeling, and resolving the difficulties that students have experienced during modeling. All student interview data were collected and transcribed. The results of this study are summarized as follows: (1) Elements of effective model were considered to be visual expression, persuasive explanation, and rhetorical structure. (2) Modeling strategies included arranging important keywords or writing the outline, and during the modeling process, students used various data, suggested data after reconstructing, suggested definitions and explanations of core concepts, used meta-cognition, and considering rhetorical structure. (3) Difficulties students have experienced during modeling could be categorized as lack of modeling strategy and understanding. (4) Resolving difficulties students have experienced during modeling could be categorized as modeling strategy and understanding. Students learn the strategy by feedback, modeling experience, evaluation of experimental report, models which they constructed previously and references, and the understanding of contents were achieved through arguments which occurred during classes and during the process of writing the experimental reports. These results suggest that when using modeling in teaching and learning, the argument-based learning strategy can be effective in enhancing students` modeling by helping them to understand meta-modeling with scientific concepts.

모델링 기반 탐구 활동에 대한 과학 교사들의 인식

오우진(Woojin Oh),최경식(Kyeongsik Choi),백성혜(Seoung-Hey Paik) 학습자중심교과교육학회 2021 학습자중심교과교육연구 Vol.21 No.23

목적 이 연구의 목적은 과학 교사들을 대상으로 모델링 기반 탐구 활동 경험을 제공하고, 이 활동에 대한 과학 교사들의 인식을 살펴보는 데 있다. 방법 4명의 과학 교사를 선정하여 5주 동안 1회 평균 3시간의 수업으로 총 15차시를 진행하였다. 이 연구에서는 보로노이 다이어그램(Voronoi Diagram)을 모델로 선정하였고, 컴퓨터 프로그램 중 하나인 지오지브라(GeoGebra) 프로그램을 사용하여 모델링 기반 탐구 활동을 설계하였다. 이때 모델링 기반 탐구 활동은 1) 자연현상 탐구, 2) 탐구 정교화, 3) 모델링, 4) 모델링 정교화, 5) 자연현상 적용의 5단계로 진행하였다. 결과 첫 번째 단계에서 교사들은 다각 형태를 나타내는 여러 자연현상을 관찰하면서 “다각형 패턴은 어떻게 생성되는가?” 라는 공동 탐구 질문을 종합적으로 도출하였다. 탐구 정교화 단계에서는 교사들이 직접 비누막을 제작하고, 여러 비누막을 합쳐보고, 비누막의 크기를 서로 다르게 조절하면서 조작적 관찰을 수행하였다. 모델링 단계에서는 컴퓨터 프로그램인 지오지브라 프로그램과 친숙하도록 경험을 제공한 후에 다각형 패턴을 보로노이 다이어그램으로 모델링하는 추상화와 형식화 과정을 거쳤다. 모델링 정교화 단계에서는 과학 교사들은 보로노이 다이어그램의 점을 자유롭게 움직이면서 다양한 형태의 보로노이 다이어그램 모델을 생성하였다. 이를 통해 자연현상에서 관찰되는 다각 형태에 대한 해석을 할 수 있도록 하였다. 자연현상 적용 단계에서는 보로노이 다이어그램 모델로 설명할 수 있는 자연현상과 자연현상에 완벽하게 적용되지 않는 점 등에 대한 피드백과 일반화 과정을 거쳤다. 결론 과학 교사들은 컴퓨터 프로그램인 지오지브라를 활용하여 모델링 기반 탐구 활동을 수행하는 과정에서 자연현상에 대해 깊이 이해하게 되었다. 또한, 이를 통해 모델링 기반 탐구 활동의 교육적 효과를 인식하였다. Objectives The purpose of this study is to provide an experience of modeling-based inquiry activity for science teachers, and to examine science teachers perceptions of this activity. Methods Four science teachers were selected and a total of 15 hours were conducted with an average of 3 hours of class per session for 5 weeks. In this study, Voronoi Diagram was selected as a model, and modeling-based inquiry activities were designed using one of the computer programs, GeoGebra. At this time, modeling-based inquiry activities were conducted in five stages: 1) exploration of natural phenomena, 2) elaboration of inquiry, 3) modeling, 4) elaboration of modeling, and 5) application of natural phenomena. Results In the first stage, exploration of natural phenomena, while observing various natural phenomena representing polygonal shapes, the teachers comprehensively derived the joint inquiry question, “How are polygonal patterns created?” In the elaboration of inquiry stage, the teachers made the soap films themselves, tried to combine several soap films, and performed operational observations while adjusting the sizes of the soap films differently. In the modeling stage, after providing an experience of getting used to the computer program, GeoGebra, it went through the process of abstraction and formalization of modeling polygonal patterns into Voronoi diagrams. In the elaboration of modeling stage, science teachers created various types of Voronoi diagram models by freely moving points of voronoi diagrams. This allowed that science teachers was able to interpret various forms observed in natural phenomena. At the application of natural phenomena stage, we went through a process of generalization and feedback about natural phenomena that can be explained by the Voronoi diagram model and those that are not perfectly applied to natural phenomena. Conclusions Science teachers performed modeling-based inquiry activities using a computer program, GeoGebra, and this allowed that they had a deep understanding of the natural phenomena. In addition, the educational effect of modeling-based inquiry activities was recognized through this.

모델링을 통한 과학영재 학생들의 메타모델링 지식 발달 단계 분석

김성기,김정은,박세희,백성혜 한국과학교육학회 2019 한국과학교육학회지 Vol.39 No.3

This study aims to explore meta-modeling knowledge of gifted students through the modeling. To do this, five gifted students were asked to do modeling related to candle burning, and all the processes of modeling were observed and then individual interviews were conducted. As a result of the study, two students were classified as first level and three students were classified as second level. The students of the first level did not have any model generation or model-based prediction activities, and observation was the most meaningful activity. On the other hand, the students of the second level performed all four modeling processes. However, the generation of the model and the prediction using the model were relatively strong. The data they gained from the experiments was perceived as just confirming the absolute model. No student was found in Level 3 or Level 4. The results of this study show that gifted students remain at the progression level of recognizing the model as an objective reality, and in order to cultivate a true scientist, it is necessary to educate the gifted students to recognize the subjectivity of the model. 이 연구에서는 모델링을 통해 드러난 학생의 과학 메타모델링 지식 발달 단계를 탐구하는데 목적이 있다. 이를 위해 5명의 영재학생들에게 양초연소와 관련된 모델링을 요구하였으며, 모델링의 모든 과정은 관찰되어지고 이후 개별 면담이 진행되었다. 연구결과, 2명의 학생이 1단계로 분류되었으며, 3명의 학생은 2단계로 분류되었다. 1단계 학생 들은 모델의 생성, 모델을 이용한 예측 활동이 전혀 수행되지 않았으 며, 그들에게는 관찰이 가장 의미가 있는 활동이었으며 이러한 관찰을 통해 모델을 생성하였다. 반면, 2단계의 학생들은 모델의 생성, 모델을 이용한 예측, 실험 수행 및 관찰, 예측과 자료의 비교를 모두 수행하였 다. 하지만 모델의 생성과 이를 이용한 예측에서 상대적으로 강한 수행을 보였다. 그들은 실험에서 얻는 자료를 절대적인 모델을 확인하는 용도로만 인식하였다. 3, 4단계에 해당하는 학생은 관찰되지 않았다. 이러한 연구결과는 현재 영재학생들이 모델을 객관적 실체로 인식하는 단계에 머물러 있으며, 이들을 진정한 과학자로 양성하기 위해서는 영재학생들이 모델의 주관성을 인식할 수 있도록 돕는 교육이 필요함을 보여준다.

시뮬레이션 격자구조 제작을 위한 Mesh 기반 지질솔리드모델의 Gmsh, COMSOL 변환 프로그램 개발

이창원,조성준 한국지구과학회 2017 한국지구과학회지 Vol.38 No.1

FEM 수치해석을 위한 사면체격자 생성을 위해서는 물체의 볼륨정보를 표현할 수 있는 Boundary Representation (B-Rep) 모델이 필요하다. 공학분야에서는 파라메트릭 솔리드 모델링(Parametric Solid Modeling) 방법을 사용하여 BRep 모델을 정의한다. 반면 지질모델링은 메쉬 기반의 불연속(discrete) 모델링 방법을 사용하는데 이를 지질솔리드모델(Sealed Geological Model)이라 부르며 지층, 단층, 관입암, 모델 경계면과 같은 지질학적 인터페이스들을 이용해 지질도메인을 정의한다. 공학분야의 파라메트릭 모델링과 불연속 모델링 방식의 자료구조의 차이로 인해 불연속 B-Rep 모델은 공학분야에서 사용하는 다양한 오픈소스, 상용 메쉬제작 소프트웨어와 쉽게 호환되지 않는다. 이 논문에서는 공학용 메쉬 제작 소프트웨어와의 호환성을 가지도록 지질솔리드모델을 대표적인 오픈소스인 Gmsh와 상용 FEM 해석 소프트웨어인 COMSOL로 변환하는 프로그램을 제작하였다. 지질모델링 소프트웨어를 통해 제작한 복잡한 지질구조모델을 사용자 편의성을 갖춘 다수의 상용 소프트웨어서 쉽게 활용할 수 있어 지열, 암석역학 등 다양한 지구과학 시뮬레이션 연구에 도움이 될 것으로 생각된다. To build tetrahedra mesh for FEM numerical analysis, Boundary Representation (B-Rep) model is required, which provides the efficient volume description of an object. In engineering, the parametric solid modeling method is used for building B-Rep model. However, a geological modeling generally adopts discrete modeling based on the triangulated surface, called a Sealed Geological Model, which defines geological domain by using geological interfaces such as horizons, faults, intrusives and modeling boundaries. Discrete B-Rep model is incompatible with mesh generation softwares in engineering because of discrepancies between discrete and parametric technique. In this research we have developed a converting program from Sealed Geological Model to Gmsh and COMSOL software. The developed program can convert complex geological model built by geomodeling software to user-friendly FEM software and it can be applied to geoscience simulation such as geothermal, mechanical rock simulation etc.

A Literature Review on Modeling Strategies used in Applied Music Studios

Barbara Hojean Chung 이화여자대학교 음악연구소 2018 이화음악논집 Vol.22 No.1

음악 스튜디오나 교육기관의 음악 부서에서 가르치는 대부분의 실기 수업의 교육적 구조는 일대일 실기 수업의 형태를 포함하고 있다. 이와 같이 일대일 실기 수업은 학생의 인원이 많은 대형 강의실과는 구별되게 학생과 교사 사이의 교육 전략이 다를 수 있다. 일대일 실기 수업의 특성상 요구되는 다양한 필수적인 교수 전략들 중에서도 교사의 모형화(Modeling)가 하나의 지지적인 요소로 나타난다. 본 문헌 고찰은 일대일 실기 수업의 일반적인 개요와 교사의 모형화(Modeling)가 수업에 미치는 효과를 포함하고 있다. 문헌의 기술적 비교연구를 통하여 일반적인 음악 악기는 물론 성악에도 적용될 수 있는 모형화 전략(Modeling Strategies)을 정의하고 분류하였다. 교사의 모형화 전략(Modeling Strategies)은 연주 모형화, 청각적 모형화, 시각적 모형화, 그리고근사 모형화의 범주에서 논한다. The educational structure of applied instruction involves one-on-one teaching which continues to be taught in most music studios or music departments. The instructional strategies between student and teacher may differ from lecture halls with large groups of students. Among the many required instructional strategies, studies have indicated teacher modeling as a supportive component used in this unique individual educational setting. The literature review includes a general overview of one-on-one applied lesson studios and the effectiveness of this method on instruction. The descriptive comparative studies in the literature helped to define and categorize modeling strategies that can be applied in the teaching of general musical instruments and voice. Teacher modeling strategies are discussed in terms of categories of performance modeling, auditory modeling, visual modeling, and performance approximation modeling.