통합적 정신모형 이론에 기반한 4M 순환학습 수업모형의 효과: 고등학생의 원운동 관련 기초 개념과 정신모형의 발달 측면에서

The Effect of 4M Learning Cycle Teaching Model based on the Integrated Mental Model Theory: Focusing on Learning Circular Motion of High School Students

원운동은 물리수업에서 중요한 주제 중 하나이다. 특히, 등속 원운동은 우리나라 중등 교육과정에서 반드시 다루는 핵심 내용이다. 학생들은 원운동 학습 시 많은 어려움을 겪으며, 수업 후에도 이러한 어려움들이 잘 해소되지 않아서 다양한 교수 학습 방법이 적용되어 왔다. 그러나 학생들은 수업 전에 이미 가지고 있는 원운동에 대한 선개념을 수업 후에도 지속시킬 뿐 아니라, 원운동 학습 자체에 대한 어려움을 많이 제기하고 있다. 이에 본 연구에서는 원운동 학습 어려움 해소를 위해 통합적 정신모형 이론에 기반한 4M 순환학습 수업모형과 전략을 토대로 수업자료를 개발하였다. 그리고 이를 인천 소재 실업계 고등학생 53명을 대상으로 수업을 실시하여 기초 물리개념과 원운동 정신모형의 변화를 알아보았다. 분석 결과, 학생들의 기초 물리개념과 원운동 정신모형의 Correctness, Coherence, Completeness가 모두 향상되었음을 확인하였다.

Circular motion has been one of the most difficult concepts for students to understand. To facilitate for students to form scientific mental models about circular motion, this study developed 4M learning cycle teaching model based on the integrated mental model theory and strategies. For this study, fifty-three eleventh graders at a technical high school in Inchon were taught for 3 class hours. We conducted tests of basic physics concept and mental model of circular motion before, after, and two months after instruction. In results, we found that there were statistically significant improvement in the test of basic physics concept and mental model related with circular motion after instruction. Especially, this teaching model affected learning effectiveness of Correctness and Coherence of mental model.