공통과학 실험학습을 위한 가상실험실 설계 및 구현

국문 초록 (Abstract)

현재 고등학교 1학년 학생들이 배우는 공통과학은 탐구 학습, 실험, 자료해석 중심 등으로 교과서가 구성되어 있다. 하지만 관찰 및 실험을 하기 어려운 단원을 수업시 학습자의 동기 유발 및 학습의욕상실이라는 문제점을 안고 있다.
그에 대한 대안으로 현 생활에서 재현하고 실험하기 어려운 단원을 중심으로 Macromedia Flash을 활용하여 다양한 애니메이션과 시뮬레이션으로 가상실험 시스템을 설계 · 구현하였다.
구현된 내용을 요약하면 다음과 같다.
첫째, 학습자 중심의 시스템 구현을 실현하기 위해 학생들의 경험이 학습에 최대한 반영될 수 있도록 하였다. 즉 상호작용을 통하여 가상실험에 능동적으로 참여 할 수 있다.
둘째, 웹 기반 가상실험 시스템으로서 수업시간을 물론 학습자가 원하는 시간과 장소에서 학습을 스스로 할 수 있게 됨으로써 학습효과가 매우 높아질 수 있다.
셋째, 기존의 문자, 이미지중심의 수업보다 효과적이고 흥미롭게 수업 할 수 있게 되었으며 가상실험에 의하여 원리나 개념을 쉽게 이해 할 수 있다.
넷째, 해당 단원에 대한 핵심문제를 제공하여 실험학습이 끝나면 학습자 스스로 자신의 학습정도를 확인할 수 있으며 이에 대한 피드백을 제공함으로써 과제 학습에 따른 문제 해결력을 기를 수 있다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

Currently, the textbook-common science-which is taught to the first grade students of high school consists of Research, experiment, interpretation of materials, and so on. However when teachers teach students the units which are difficult to observe and experiment, there are some problems the students may lose their motivation and desire for study.
As the alternative to these problems, this thesis designs and implements a virtual experimental Laboratory, which performs a variety of animations and simulations through Macromedia Flash, and centers round the units the students are hard to observe and apply to learning situation
The content implemented are as follows:
First, to implement the learner-centered system, students' experiences are intended to be reflected to learning to the utmost. Therefore, the students are able to take part in virtual experiments actively through the interactions.
Second, it implements a web-based virtual experimental simulation. So it can be expected to increase the effect of study. Since learners can study not only during class but also whenever and wherever they want for themselves.
Third, it may be able to lead the lesson to be more effective and interesting than the conventional learning method centered round letters and image, and make the students easily understand the principles and the concepts by means of virtual experiment simulation.
Fourth, it provides important questions about related units. After learning and testing about related units is finished, various questions to verify learners' degree of learning for themselves and resultant feedbacks are provided to foster the capability to solve out questions according to home projects.

목차 (Table of Contents)

• 목차 = ⅱ
• Ⅰ. 서론 = 1
• 1. 연구의 필요성 및 목적 = 1
• 2. 연구의 범위 및 방법 = 1
• Ⅱ. 과학 실험 교육 현황 및 문제점 = 3
• 1. 과학실험교육의 현황 = 3
• 2. 과학 실험교육의 문제점 = 4
• Ⅲ. 멀티미디어 CAI 프로그램을 활용한 공통과학 가상실험실 설계 = 7
• 1. 설계를 위한 모형 설정 = 7
• 2. 설계 관련 요소들 = 8
• 가. 학습자 인터페이스를 위한 브라우징의 설계 = 8
• 나. 자료통합적 설계 = 9
• 다. 암시적 기법을 사용한 설계 = 10
• 라. 정보 접근적 설계 = 11
• 마. 다양한 메뉴를 활용한 설계 = 11
• 3. 설계 전략 = 11
• 가. 브라우징 설계 시 고려 사항[2]. = 11
• 나. 자료 통합적 인터페이스 설계 시 고려사항[2.22]. = 12
• 다. 암시적 기법을 활용한 설계에서의 고려사항[2.22]. = 12
• 라. 정보 접근적 설계 시 고려 사항[2.22]. = 13
• 마. 다양한 메뉴를 사용한 설계 시 고려 사항 = 13
• 4. 모의 실험형 = 13
• 가. 컴퓨터 시뮬레이션의 개념 및 특징 = 13
• 나. 컴퓨터 시뮬레이션의 유형 = 14
• 다. 컴퓨터 시뮬레이션 설계를 위한 교수-이론 = 16
• 라. 컴퓨터 시뮬레이션의 구조와 절차 = 18
• 마. 컴퓨터 시뮬레이션의 장ㆍ단점 = 19
• 5. 탐구학습에서의 인터넷의 역할 = 20
• 가. 탐구학습에서의 인터넷의 역할 = 20
• 나. 인터넷을 활용한 탐구 학습 모형 = 21
• 6. 가상실험실 개발환경 = 22
• 가. ASP(ActivX Server Pages) = 22
• 나. Flash 4.0 = 24
• Ⅳ. 공통과학 실험 학습을 위한 가상실험실 구현 = 27
• 1. 웹서버의 설치 = 27
• 2. DB와 웹의 연동 = 32
• 3. 공통과학 웹 Site 구안 개발 = 35
• 4. 웹서버 접속 = 36
• 5. 메인 화면 접속 = 37
• 가. 고정관념 = 38
• 나. 공통과학 = 39
• 다. 별자리와 자연사랑 = 40
• 라. 게시 및 질문 있어요 = 40
• 마. 토론실 = 41
• 6. 공통과학 가상실험실 구현 = 42
• 가. 물리영역 가상실험실 = 42
• 나. 지구과학영역 가상실험실 = 49
• 다. 화학영역 가상실험실 = 65
• 라. 생물영역 가상실험실 = 67
• 7. 형성평가 화면 = 68
• Ⅴ. 결과분석 = 70
• 1. 사전 검사 설문 분석 = 71
• 2. 동기 수준 측정 설문 결과 = 75
• Ⅵ. 결론 = 79
• 참고문헌 = 81
• (Abstract) = 83