복잡계 및 시스템 다이내믹스에 관한 물리전공 초임교사 연수 프로그램의 효과성 탐색 (Exploring the Effectiveness of a Complex Systems and System Dynamics-based Pre-service Physics Teacher Training Program)

복잡성과 시스템은 미래사회의 성격을 보여주는 대표적인 단어 중 하나다. 4차 산업혁명과 함께 소개된 최첨단의 인공지능 기술 발전과 전 세계를 혼란에 빠지게 한 COVID-19의 전파를 통해 우리는 복잡함 속에서 일관된 패턴, 구조, 속성 등을 발견하는 시스템적 문제접근의 중요성을 알게 되었다. 하지만 이를 교육하는 국내의 여건은 열악하며, 교사들의 소양 또한 부족하다고 할 수 있다. 따라서 본 연구는 이러한 문제의식에서 출발하여 물리전공 초임교사 30명을 대상으로 한 복잡계왿� 시스템 다이내믹스 연수 프로그램을 개발하고 적용해보고자 하였다. 또한 연수에 참여하면서 느낀 점을 긍정적인 의견과 부정적인 의견으로 분류하여 추후 연수 프로그램 개발과 구성에 대한 시사점을 얻고자 하였다. 개발된 프로그램은 15차시로 구성되어 있으며 이론, 실습, 토의의 과정이 결합된 하이브리드 연수이다. 실습에는 Netlogo왿� Vensim을 활용하였으며 조별 활동을 통해 협동하여 참가하도록 하였다. 연구 결과 긍정적인 의견에는 복잡계왿� 시스템 다이내믹스에 대한 이해를 넓힐 수 있었고 이를 교육적으로 활용하고자 하는 의지가 반영된 의견이 다수를 차지하고 있었다. 반면 부정적인 의견에는 현실적인 학껓 현장 적용의 어려움과 교육적인 효용성과 관련된 의견이 많았다. 과학 자기 효능감에 미치는 영향은 모든 하위영역에서 유의미한 상향이 있었다. 또한 경력 순으로 15명씩 2개 그룹으로 나누어 사전 과학 자기 효능감 점수를 공변인으로 하여 공변량분석을 수행한 결과 경력별로 유의미한 차이가 나타났다.

Complexity and systems represent the nature of future society. Important lessons have been learned applying a systems approach to problem solving with the latest advances in artificial intelligence technology introduced with the Fourth Industrial Revolution and coping with the spread of COVID-19 which has lead to the discovery of consistent patterns, structures, and attributes in complexity. However, the current domestic conditions are unsuitable for teaching this approach, and teachers are not adequately prepared. Therefore, this study aimed to develop and apply a training program on complex systems and system dynamics for 30 newly appointed physics teachers to raise their awareness to this problem. Furthermore, this study tried to identify possible implications for the development and organization of future training programs by dividing the opinions of program participants into positive and negative opinions. The developed training program consists of 15 sessions and is a hybrid training program that combines theory, practice, and discussion. Netlogo and Vensim were used for practical training, and participants were encouraged to participate cooperatively through group activities. The study findings revealed that a majority of positive feedback centered around the program’s capacity to enhance understanding of complex systems and system dynamics, coupled with an expressed desire to incorporate it into educational practice. Conversely, negative feedback predominantly highlighted challenges associated with practical implementation in school settings and concerns regarding the program’s educational efficacy. Moreover, there was a significant overall increase in science self-efficacy across all sub-domains. When divided into two groups of 15 based on experience levels, a covariate analysis using the pre-science self-efficacy score as a covariate variable indicated significant differences by experience level.