Design of Online Learning Community for Conceptual Learning in Engineering Education and the Evaluation of the Inquiry Activity Supporting Tools

공학교육에서의 개념학습을 위한 온라인 학습 커뮤니티의 설계와 탐구활동 지원도구의 평가

  • Received : 2011.06.15
  • Accepted : 2013.01.04
  • Published : 2013.01.31

Abstract

The previously developed practical inquiry activity supporting tools, deduced from the design principles and implementation principles based on the study of precedent researches and theories, applicable to conceptual learning in engineering education were implemented to an on-line learning community, a web-based Windows application, to find out its effectiveness in actual classroom situation through experimental research. The On-line learning community includes the inquiry activity menu to implement learning procedure of inquiry based conceptual learning, the functions supporting the communication among participants, the information sharing function, the scheduling function of class and inquiry activity, the mentoring function, and the evaluation of on-line activities of learners. Experimental study were also conducted in order to analyze the effects of inquiry activity supporting tools on inquiry based conceptual learning in engineering education.

공학교육에 적용할 목적으로 효율적이고 정확한 개념 습득을 위한 탐구기반 개념학습 모형을 도입하고 이를 지원하는 탐구활동 지원도구를 개발하였다. 또한 이를 실제 교육현장에 적용하기 위하여 Windows 웹기반 응용프로그램인 온라인 학습 커뮤니티를 구축하였다. 여기에는 탐구기반 개념학습의 수업절차를 수행할 수 있도록 탐구활동 메뉴, 구성원 간의 커뮤니케이션 지원 기능, 정보공유 기능, 수업 및 탐구활동 스케쥴링 기능, 멘토링 기능, 온라인 활동 평가 기능 등이 포함되었다. 본 연구에서는 도출된 탐구활동 지원도구의 유용성을 검증하고 탐구활동 지원도구가 공학교육에서의 탐구기반 개념학습에 미치는 영향을 실험연구를 통하여 조사하고자 하였다. 실험연구 결과, 실험집단에게 탐구활동 지원도구를 오프라인 및 온라인으로 제공함으로써 비교집단에 비해 높은 메타인지와 효율적인 학습 수행을 지원하는 것이 가능하였으며 탐구활동을 촉진시킬 수 있음을 확인하였다. 또한, 학습자들의 개념이해능력에 있어서 탐구기반 개념학습의 수업절차, 탐구활동 지원도구, 교수자의 지원활동이 적용된 실험집단이 유의미한 차이를 보이는 것을 확인하였다.

Keywords

References

  1. 강명희, 한연선(2000). 자원기반학습에서 탐구훈련모형의 활용이 탐구능력과 과제수행능력에 미치는 영향. 교육공학연구, 16(2): 3-18.
  2. 강석진, 노태희(2000). 토론과정에서 사회적 합의 형성을 강조 한 개념학습 전략의 효과. 한국과학교육학회지, 20(3): 250-261.
  3. 신선희(2009). 공학교육에서의 개념학습을 위한 탐구활동 지 원도구 설계연구. 한양대학교 교육공학과 박사학위 논문.
  4. 윤찬경, 박종원(2006). 과학학습에서 개념적 이해의 평가를 위 한 문항 유형의 개발. 교과교육학연구, 10(2): 387-405.
  5. Comeaux, P., & Huber, R.(2001). Students as Scientists: Using Interactive Technologies and Collaborative Inquiry in an Environmental Science Project for Teachers and Their Students, Journal of Science Teacher Education, 12(4): 235-252. https://doi.org/10.1023/A:1014226110211
  6. Hake, R.(1998). Interactive-Engagement vs. Traditional Methods: a Six-Thousand -Student Survey of Mechanics Test Data for Introductory Physics Courses. American Journal of Physics, 66(1): 64-74. https://doi.org/10.1119/1.18809
  7. Heo, H.(1998). The effect of self-regulated learning strategies on learner achievement and perceptions on personal learning responsibility. Ph.D. dissertation. The Florida State University.
  8. Laws, P., Sokoloff, D., & Thornton, R.(1999). Promoting Active Learning Using the Results of Physics Education Research. Universe Science News, 13(http://science.uniserve. edu.au/ newsletter/vol13/).
  9. Lightman, A., & Sadler, P.(1993). Teacher Predictions versus Actual Student Gains. The Physics Teacher, 31(3): 162-167. https://doi.org/10.1119/1.2343698
  10. Mazur, E.(1997). Peer Instruction, New Jersey, Prentice Hall.
  11. Prince, M., & Felder, R.(2006). Inductive Teaching and Learning Methods; Definition, Comparisons, and Research Bases, Journal of Engineering Education, 95(2): 123-138. https://doi.org/10.1002/j.2168-9830.2006.tb00884.x
  12. Prince, M., & Felder, R.(2007). The Many Faces of Inductive Teaching and Learning, Journal of College Science Teaching, 36(5): 14-20.
  13. Prince, M., & Vigeant, M. (2006). Using Inquiry-based Activities to Promote Understanding of Critical Engineering Concepts, American Society for Engineering Education, NSF Research Report.
  14. Redish, E., Saul, J., & Steinberg, R.(1997). On the Effectiveness of Active-Engagement Micro- computer- Based Laboratories. American Journal of Physics, 65(1): 45-54. https://doi.org/10.1119/1.18498
  15. Steif, P. S. (2003). Comparison Between Performance on a Concept Inventory and Solving of Multifaceted Problems. Conference Proceedings of Frontiers in Education, Boulder, Co., USA.
  16. van Zee et al. (2005). Learning and Teaching Science as Inquiry: A Case Study of Elementary School Teachers' Investigations of Light, Science Teacher Education, 89(6): 1007-1042.