PhET 인터랙티브 시뮬레이션스
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1. 개요
PhET 인터랙티브 시뮬레이션스는 2002년 노벨상 수상자 칼 와이먼 교수가 설립한 과학 및 수학 교육용 인터랙티브 시뮬레이션 개발 프로젝트이다. 국립 과학 재단 등의 지원을 받아 물리학, 화학, 생물학, 지구과학, 수학 등 다양한 분야의 시뮬레이션을 무료로 제공하며, 학생들의 개념 이해와 과학적 사고 능력 향상을 목표로 한다. 캐서린 퍼킨스 박사가 현재 PhET 프로젝트의 책임자이며, 콜로라도 대학교 볼더를 중심으로 운영된다. PhET는 교육자들의 활용을 지원하고, 시뮬레이션 활용 연구를 통해 교육적 효과를 입증하고 있다.
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| PhET 인터랙티브 시뮬레이션스 - [IT 관련 정보]에 관한 문서 | |
|---|---|
| PhET 인터랙티브 시뮬레이션 | |
| 개요 | |
| 유형 | 온라인 교육 |
| 상업 여부 | 아니오 |
| 웹사이트 | PhET 인터랙티브 시뮬레이션 |
| 출시일 | 2002년 |
| 저자 | 칼 와이먼 |
| 콘텐츠 라이선스 | 크리에이티브 커먼즈 (CC-BY) |
| 사용 언어 | 영어 아프리칸스어 아랍어 벵골어 브라질 포르투갈어 중국어 덴마크어 네덜란드어 핀란드어 프랑스어 독일어 그리스어 구자라트어 히브리어 힌디어 인도네시아어 이탈리아어 일본어 한국어 마라티어 노르웨이어 오디아어 페르시아어 폴란드어 러시아어 스페인어 태국어 터키어 우즈베크어 베트남어 |
 | |
| |
| 수상 | |
| 수상 내역 | The Tech Award (2011) |
2. 역사
칼 와이먼은 2001년 노벨 물리학상을 수상한 후 과학 교육 개선에 힘썼다. 그는 보스-아인슈타인 응축을 설명하는 시뮬레이션을 제공하기 위해 Physics 2000[5] 저술에 참여했다. 와이먼은 시뮬레이션을 활용한 공개 강연에서 사람들이 시뮬레이션을 통해 물리학을 더 잘 이해한다고 언급했다.[6][7]
이후 와이먼은 국립 과학 재단의 지원, 카블리 재단의 기부금, 그리고 자신의 노벨상 상금 일부를 사용하여 PhET를 설립했다. PhET 시뮬레이션은 사용자가 직접 조건을 변경하며 상호작용할 수 있다는 점에서 Physics 2000 시뮬레이션과 다르다.[8] 2003년부터 PhET에 합류한 캐서린 퍼킨스 박사가 현재 PhET의 책임자이다.[9]
2. 1. 칼 와이먼의 과학 교육 노력
칼 와이먼은 2001년 노벨상을 수상한 후, 과학 교육 개선에 힘썼으며, 관련 교육 연구를 수행했다. 보스-아인슈타인 응축을 설명하는 시뮬레이션을 제공하기 위해 Physics 2000[5] 저술에 참여했다. 그는 시뮬레이션을 활용한 공개 강연에서 "사람들이 강연에서 가장 기억하는 것은 시뮬레이션일 것이다. 질문과 মন্তব্য(촌평)을 보면, 시뮬레이션에 나타난 물리학을 일관되게 학습하는 것으로 보였다"라고 언급했다.[6][7] 이후 국립 과학 재단의 우수 교수 학자 프로그램, 카블리 재단, 노벨상 상금의 일부를 사용하여 물리학 교육 및 학습 방식 개선을 위한 PhET를 설립했다. PhET 시뮬레이션은 사용자가 조건을 변경하며 상호 작용할 수 있다는 점에서 단순한 비디오인 Physics 2000 시뮬레이션과 차이가 있다.[8]2. 2. PhET의 설립
칼 와이먼은 2001년 노벨상을 수상한 후 과학 교육 개선 노력에 참여하여 과학 교육에 대한 교육 연구를 수행했다. 그는 보스-아인슈타인 응축을 설명하기 위한 시뮬레이션을 제공하기 위해 Physics 2000[5]의 저술을 도왔다. 그는 시뮬레이션을 포함한 공개 강연을 하면서, "종종 시뮬레이션이 사람들이 내 강연에서 가장 기억하는 것이 될 것이다. 그들의 질문과 코멘트를 바탕으로, 그들은 시뮬레이션에 나타난 물리학을 일관되게 학습하는 것으로 보였다."[7]라고 언급했다. 이후 그는 국립 과학 재단의 우수 교수 학자 프로그램, 카블리 재단, 그리고 노벨상 상금의 일부를 사용하여 물리학의 교육 및 학습 방식을 개선하기 위해 PhET를 설립했다. PhET 시뮬레이션은 사용자가 조건을 변경하기 위해 시뮬레이션과 상호 작용할 수 있다는 점에서 Physics 2000 시뮬레이션과 다르며, Physics 2000 시뮬레이션은 단순한 비디오이다.[8]2. 3. 캐서린 퍼킨스의 역할
칼 와이먼이 국립 과학 재단의 우수 교수 학자 프로그램, 카블리 재단, 그리고 노벨상 상금의 일부를 사용하여 PhET를 설립하였다. 이후 2003년 1월부터 PhET에 합류한 캐서린 퍼킨스 박사가 현재 PhET의 책임자이다.[9] 퍼킨스 박사는 시뮬레이션의 접근성과 상호 작용적인 특성이 과학적 소양을 증진하고 교실에서 학생들의 참여를 촉진할 것이라고 기대한다.[9]3. 조직
PhET 인터랙티브 시뮬레이션스는 콜로라도 대학교 볼더의 일부이며, 미국 대학교 협회의 회원이다.[10] 팀은 교수, 박사후 연구원, 연구원, 교육 전문가, 소프트웨어 엔지니어 (때로는 계약자), 교육자 및 행정 보조원 등 약 16명의 구성원으로 이루어져 있으며, 현재 PhET의 책임자는 캐서린 퍼킨스 박사이다.[11]
3. 1. 콜로라도 대학교 볼더
콜로라도 대학교 볼더의 일부이며, 미국 대학교 협회의 회원이다.[10] 팀은 시간이 지남에 따라 변경되며 교수, 박사후 연구원, 연구원, 교육 전문가, 소프트웨어 엔지니어 (때로는 계약자), 교육자 및 행정 보조원 등 약 16명의 구성원으로 이루어져 있다.[11] 현재 PhET의 책임자는 캐서린 퍼킨스 박사이다.3. 2. 팀 구성
PhET 인터랙티브 시뮬레이션스는 콜로라도 대학교 볼더의 일부이며, 미국 대학교 협회의 회원이다.[10] 팀은 시간이 지남에 따라 구성원이 변경되며, 교수, 박사후 연구원, 연구원, 교육 전문가, 소프트웨어 엔지니어 (때로는 계약자), 교육자 및 행정 보조원 등 약 16명의 구성원으로 이루어져 있다.[11] 현재 PhET의 책임자는 캐서린 퍼킨스 박사이다.3. 3. 캐서린 퍼킨스 박사
PhET 인터랙티브 시뮬레이션스의 현재 책임자는 캐서린 퍼킨스 박사이며, 콜로라도 대학교 볼더의 일부이자 미국 대학교 협회의 회원이다.[10]4. 디자인 및 교육적 효과
PhET 인터랙티브 시뮬레이션은 연구 기반 교육 방식을 통해 효과적인 과학 및 수학 개념 학습을 돕는다.[12] 시뮬레이션은 강의 시연, 실험, 숙제 등 다양한 활동에 유연하게 활용할 수 있다.[13] 직관적이고 게임과 같은 환경을 제공하여 학생들이 과학자처럼 탐구하고, 보이지 않는 것을 시각적으로 표현하여 실제 현상과 연결해 학습하도록 돕는다.
PhET 시뮬레이션 개발은 내용 전문가(과학자), 교사, 교육 연구자 및 전문 소프트웨어 개발자 3~5명으로 구성된 팀으로 시작한다. 이들은 교실 경험을 바탕으로 학생들이 개념적으로 어려워하는 학습 목표를 식별하고, 시뮬레이션 디자인을 스토리보드로 제작, 논의한 후 코딩한다. 각 시뮬레이션은 PhET 웹사이트에 출시되기 전 학생 인터뷰와 교실에서의 사용자 테스트를 거쳐 수정 및 재테스트를 거친다.[14]
PhET 팀은 시뮬레이션 테스트와 더불어 교육 연구도 수행한다. 연구 결과에 따르면, 학생들은 전통적인 실험 외에 시뮬레이션을 추가로 활용했을 때 개념 이해도가 향상되는 것으로 나타났다.[15]
4. 1. 디자인 원칙
PhET 인터랙티브 시뮬레이션은 연구 기반의 교육 방식을 통해 효과적인 과학 및 수학 개념 학습을 돕는다.[12] 시뮬레이션은 강의 시연, 실험, 숙제 등 다양한 활동에 유연하게 활용할 수 있도록 설계되었다.[13] 직관적이고 게임과 같은 환경을 제공하여 학생들이 단순화된 환경에서 과학자처럼 탐구할 수 있도록 돕는다. 또한, 역동적인 시각적 표현을 통해 보이지 않는 것을 보이게 하고, 과학 개념을 실제 현상과 연결하여 학습 효과를 높인다.PhET 시뮬레이션은 과학자, 교사, 교육 연구자, 소프트웨어 개발자 등 3~5명의 전문가 팀으로 구성되어 개발된다. 개발 과정은 교실에서 교사들의 경험을 바탕으로 학생들이 어려워하는 특정 학습 목표를 파악하는 것에서 시작한다. 이후 시뮬레이션의 디자인, 모양, 느낌 등을 스토리보드로 제작하고, 논의를 거쳐 최종적으로 코딩한다. 각 시뮬레이션은 PhET 웹사이트에 공개되기 전에 학생 인터뷰와 교실에서의 사용자 테스트를 거치며, 필요에 따라 수정 및 재테스트를 진행한다.[14]
PhET 팀은 모든 시뮬레이션을 테스트할 뿐만 아니라, 시뮬레이션에 대한 교육 연구도 수행한다. 연구 결과에 따르면, 학생들이 전통적인 실험 외에 시뮬레이션을 함께 활용했을 때 개념 이해도가 향상되는 것으로 나타났다.[15]
4. 2. 교육적 효과
PhET 인터랙티브 시뮬레이션스는 효과적인 과학 및 수학 개념 학습을 향상시키기 위해 연구 기반의 교육 방식을 통합하고 있다.[12] 시뮬레이션은 강의 시연, 실험 또는 숙제 활동으로 사용할 수 있도록 유연하게 설계되었다.[13] 직관적이고 게임과 같은 환경을 사용하여 학생들이 단순화된 환경 내에서 과학자처럼 탐구하고, 역동적인 시각적 표현을 통해 보이지 않는 것을 보이게 하며, 과학 아이디어를 실제 현상과 연결하여 학습할 수 있도록 한다.PhET 시뮬레이션은 내용 전문가(과학자), 교사, 교육 연구자 및 전문 소프트웨어 개발자를 포함하여 3~5명의 팀으로 시작한다. 설계는 교실에서의 교사 경험을 바탕으로 개념적으로 어렵다는 것이 입증된 특정 학습 목표를 식별하는 것으로 시작된다. 시뮬레이션의 디자인, 모양 및 느낌은 스토리보드로 제작되고, 논의된 후 최종적으로 "코딩"된다. 각 시뮬레이션은 PhET 웹사이트에 출시되기 전에 학생들과의 인터뷰와 교실에서 사용자 테스트를 거치고, 필요에 따라 수정 및 재테스트를 거친다.[14]
PhET 팀은 모든 시뮬레이션을 테스트하는 것과 함께 시뮬레이션에 대한 교육 연구를 수행한다. 연구 결과에 따르면 학생들이 전통적인 실험 외에 시뮬레이션을 탐구할 때 학생들의 개념 이해도가 향상되는 것으로 나타났다.[15]
5. 교육자들의 활용
PhET 인터랙티브 시뮬레이션스는 교사와 출판사가 시뮬레이션을 활용한 교육 활동을 개발하고 커뮤니티와 공유하도록 돕는다. PhET 사이트 기여자는 열린 교육 실천(OEP)을 따르므로, 교사는 자료를 자유롭게 사용하거나 수정할 수 있다.[16]
JCE Chemical Education Xchange (ChemEd X)와 같은 전문 단체도 PhET 시뮬레이션 활용 아이디어를 제공한다. ChemEd X 회원들은 PhET를 활용하여 화학량론 자료,[34] 첫 주 흥분,[35] PHYSICS 2000,[36] 원자론 탐구[37] 등 특정 주제에 어떻게 도움이 되는지 블로그에 작성했다.
5. 1. 열린 교육 실천 (OEP)
PhET 사이트의 기여자는 열린 교육 실천(OEP)을 따르며, 교사가 활동을 자유롭게 사용하거나 수정할 수 있도록 한다.[16]
아이디어와 리뷰를 제공하는 다른 열린 교육 자원 기관은 다음과 같다.
- 국립 과학 디지털 도서관(NSDL)은 미국 과학 진흥 협회(AAAS) 벤치마크에 맞춰 관련 온라인 자료에 대한 링크가 포함된 대화형 과학 리터러시 맵을 제공한다.[17] NSDL은 수집된 메타데이터를 통해 벤치마크와 일치하는 온라인 자료를 찾는다.[18] 수집된 자료는 국립 연구 위원회(National Research Council)의 학부 과학, 수학, 공학 및 기술 교육을 위한 디지털 국립 도서관 개발을 위한 운영 위원회가 제안한 기준에 따라 선택되며[19] 유효성은 정기적으로 확인된다.[20] 교사는 맵을 검색하여 특정 주제에 적합한 PhET 시뮬레이션을 찾는다.
- MERLOT 물리학[21]은 디지털 학습 콘텐츠를 평가하기 위해 계층화된 검토 프로세스를 사용한다.[22] PhET는 2013년 6월에 쇼케이스로 소개되었으며[23], 교사는 회원들이 선택한 학습 자료에 대한 링크, 고품질 자료에 대한 동료 검토, MERLOT 회원의 교육 경험을 포함한 교육 및 학습 자료를 찾을 수 있다.[24]
- Physics Front[25]는 "NSF/NSDL과 파트너십을 맺은 미국 물리학 교사 협회(AAPT)에서 제공하는 무료 서비스"이다.[26] 여기에는 PhET를 사용하는 방법에 대한 약 100가지 아이디어가 있으며, 편집자 리뷰, 권장 주제, 수준, 자료 유형, 적절한 과정, 범주 및 등급, 유닛에서의 사용 아이디어, AAAS 표준과의 상관 관계, 관련 활동이 포함되어 있다.
- Pedagogy in Action[28]은 교육 방법 모듈, 학습 활동 및 학습에 대한 연구 서지 목록의 세 가지 요소를 갖춘 라이브러리에 대한 액세스를 제공한다.[29] Pedagogy in Action에는 요약, 학습 목표, 사용 맥락, 설명 및 교육 자료, 교육 노트 및 팁, 평가, PhET를 사용하여 새로운 활동을 개발하기 위한 지침을 포함하는 "수업에서 PhET 시뮬레이션을 사용하는 자료 – PhET 활동 데이터베이스"라는 기사가 있다.[30]
- iNACOL, K-12 온라인 학습 국제 협회[31]의 전략적 우선 순위에는 정책 옹호, 품질 보증 프로젝트 및 학습 모델이 포함된다. 이들의 출판물과 웹사이트는 전문성 개발을 옹호함으로써 학생들의 개인화된 학습과 교사의 조건을 개선하는 광범위한 그룹을 지원한다.[32] 한 보고서는 PhET 시뮬레이션의 사용을 포함하여 온라인 학습을 위해 특별히 열린 교육 자원을 사용하는 아이디어를 제공한다.[33]
전문 단체도 PhET 시뮬레이션을 사용하는 아이디어를 제공한다. JCE Chemical Education Xchange(ChemEd X)에서 회원들은 PhET를 사용하는 것이 화학량론 자료,[34] 첫 주 흥분,[35] PHYSICS 2000,[36] 및 원자론에 탐구 추가[37]와 같은 특정 주제에 어떻게 도움이 되는지에 대해 블로그를 작성했다.
5. 2. 협력 기관 및 단체
PhET 프로젝트는 여러 외부 기관 및 단체와 협력하여 시뮬레이션의 활용도를 높이고 있다. 이러한 기관들은 교사와 출판사가 시뮬레이션을 활용한 교육 활동을 개발하고 공유하는 데 도움을 준다.[16] PhET 사이트의 기여자들은 열린 교육 실천(OEP)을 따르며, 교사가 활동을 자유롭게 사용하거나 수정할 수 있도록 지원한다.PhET와 협력하는 주요 기관 및 단체는 다음과 같다.
| 기관/단체명 | 설명 |
|---|---|
| 국립 과학 디지털 도서관(NSDL) | 미국 과학 진흥 협회(AAAS) 벤치마크에 맞춰 관련 온라인 자료에 대한 링크가 포함된 대화형 과학 리터러시 맵을 제공한다.[17] NSDL은 수집된 메타데이터를 통해 벤치마크와 일치하는 온라인 자료를 찾는다.[18] |
| MERLOT 물리학 | 디지털 학습 콘텐츠를 평가하기 위해 계층화된 검토 프로세스를 사용한다.[22] PhET는 2013년 6월에 쇼케이스로 소개되었다.[23] |
| Physics Front | 미국 물리학 교사 협회(AAPT)에서 제공하는 무료 서비스로, PhET를 사용하는 방법에 대한 약 100가지 아이디어를 제공한다.[25][26] |
| Pedagogy in Action | 교육 방법 모듈, 학습 활동 및 학습에 대한 연구 서지 목록의 세 가지 요소를 갖춘 라이브러리에 대한 액세스를 제공한다.[29] |
| iNACOL (K-12 온라인 학습 국제 협회) | 정책 옹호, 품질 보증 프로젝트 및 학습 모델을 포함한 전략적 우선 순위를 가진다.[31] |
이 외에도 JCE Chemical Education Xchange (ChemEd X)와 같은 전문 단체에서도 PhET 시뮬레이션 활용 아이디어를 제공하고 있다.
6. 시뮬레이션 활용 연구
PhET 인터랙티브 시뮬레이션은 교육 분야에서 활발하게 활용되며, 그 효과를 검증하기 위한 다양한 연구가 진행되고 있다. 특히 국립 과학 재단(NSF)은 PhET 시뮬레이션 활용 연구를 지원해왔다.[38]
기타 연구 보조금에 대한 정보는 추가적인 확인이 필요하다.
6. 1. 국립 과학 재단 (NSF) 지원 연구
국립 과학 재단(NSF)은 여러 기관에 PhET 사용 연구를 위한 보조금을 지원했다.[38]
| 제목 | 주요 연구원 | 공동 주요 연구원 | 기관 | 시작일 |
|---|---|---|---|---|
| PhET 인터랙티브 시뮬레이션: 연구 기반 시뮬레이션을 사용하여 학부 화학 교육 변환 #1226321 | 캐서린 퍼킨스 | 로버트 파슨 | 콜로라도 대학교 볼더 | 2012년 9월 15일 |
| PhET 인터랙티브 과학 시뮬레이션을 4-8학년으로 확장: 연구 기반 접근 방식 #1020362 시뮬레이션을 통해 물리학 학생들이 학습에 접근하는 방식 변경: PhET 기반 튜토리얼의 연구 및 개발 #1245400 | 캐서린 퍼킨스 | 마이클 덥슨, 다니엘 슈워츠, 노아 포돌레프스키 | 콜로라도 대학교 볼더 | 2010년 9월 1일 |
| 물리학 교육 연구 사용자 가이드: 물리학 교육자를 위한 웹 리소스 #1245490 | 앤드류 엘비 | 아유시 굽타 | 메릴랜드 대학교 칼리지 파크 | 2013년 6월 15일 |
| 물리학 교육 연구 사용자 가이드: 물리학 교육자를 위한 웹 리소스 #1245490 | 사라 맥캐건 | 브루스 메이슨, 베스 커닝햄 | 미국 물리학 교사 협회 | 2013년 5월 1일 |
| 물리학 교육 기술 프로젝트 #0442841 | 칼 와이먼 | 노아 핀켈스타인, 캐서린 퍼킨스 | 콜로라도 대학교 볼더 | 2005년 6월 1일 |
| 물리학 및 화학 교육 기술 프로젝트 #0817582 | 캐서린 퍼킨스 | 마이클 덥슨, 노아 핀켈스타인, 로버트 파슨, 칼 와이먼 | 콜로라도 대학교 볼더 | 2008년 8월 1일 |
| PhET 인터랙티브 과학 시뮬레이션을 4-8학년으로 확장: 연구 기반 접근 방식 #1020362 | 캐서린 퍼킨스 | 마이클 덥슨, 다니엘 슈워츠, 노아 포돌레프스키 | 콜로라도 대학교 볼더 | 2010년 9월 1일 |
| 일상 생활의 물리학: 비과학 전공 학생들을 위한 자바 애플릿 및 인터랙티브 강연 시연 #0123561 | 칼 와이먼 | 없음 | 콜로라도 대학교 볼더 | 2001년 9월 1일 |
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