본 연구는 학생들의 탐구능력 향상 및 고차원적인 사고력 증진에 효과적인 교육방법으로 관심이 확산되고 있는 탐구형 콘텐츠를 초등학교 과학교과에 적용할 수 있는 콘텐츠 설계 전략을 수립한 후, 이를 기반으로 초등 5학년 과학과 수업 [용액과 반응]을 위한 콘텐츠로 개발하였으며, 개발된 콘텐츠를 수업현장에서 파일럿 테스트를 통해 탐구형 콘텐츠의 설계와 개발 및 실제 수업에 적용할 때 시사점 및 고려할 사항들을 분석하였다. 연구 진행은 먼저, 초등학교 과학교과용 탐구형 콘텐츠 개발을 위해 문헌고찰, 기존 사례조사, 분석, 관련 사이트 검색, 전문가 회의 및 학교 현장 전문 교사진 검토 및 적용 테스트 등 다양한 연구 방법을 적용하였으며, 이를 바탕으로 전문가들 논의를 통해 본 연구에서 활용할 탐구형 콘텐츠의 설계 전략을 수립하고 이를 토대로 실제 콘텐츠를 개발하였다. 또한 개발된 콘텐츠를 2개 초등학교의 160명 학생들에게 실제 수업시간에 적용하여 현장적용 시 발생하는 문제점을 추출한 후 수정 및 보완을 하였다. 연구결과, 본 연구에서 개발한 탐구형 콘텐츠는 학습자들의 흥미유발과 학습동기 향상에 긍정적인 영향을 주었으나, 좀 더 구체적이고 분명한 학습안내 및 튜터의 지원이 필요하였다. 본 연구를 통해 온라인 탐구형 학습방법이 향후 다른 교과와 다양한 학습자 그룹으로 확산될 가치가 충분하다고 판단하였으며, 논문의 결과는 향후 초등학교 온라인 탐구형 콘텐츠, 특히 과학교과의 현장 적용 시 중요한 시사점을 제공할 것으로 기대한다.
본 연구는 학생들의 탐구능력 향상 및 고차원적인 사고력 증진에 효과적인 교육방법으로 관심이 확산되고 있는 탐구형 콘텐츠를 초등학교 과학교과에 적용할 수 있는 콘텐츠 설계 전략을 수립한 후, 이를 기반으로 초등 5학년 과학과 수업 [용액과 반응]을 위한 콘텐츠로 개발하였으며, 개발된 콘텐츠를 수업현장에서 파일럿 테스트를 통해 탐구형 콘텐츠의 설계와 개발 및 실제 수업에 적용할 때 시사점 및 고려할 사항들을 분석하였다. 연구 진행은 먼저, 초등학교 과학교과용 탐구형 콘텐츠 개발을 위해 문헌고찰, 기존 사례조사, 분석, 관련 사이트 검색, 전문가 회의 및 학교 현장 전문 교사진 검토 및 적용 테스트 등 다양한 연구 방법을 적용하였으며, 이를 바탕으로 전문가들 논의를 통해 본 연구에서 활용할 탐구형 콘텐츠의 설계 전략을 수립하고 이를 토대로 실제 콘텐츠를 개발하였다. 또한 개발된 콘텐츠를 2개 초등학교의 160명 학생들에게 실제 수업시간에 적용하여 현장적용 시 발생하는 문제점을 추출한 후 수정 및 보완을 하였다. 연구결과, 본 연구에서 개발한 탐구형 콘텐츠는 학습자들의 흥미유발과 학습동기 향상에 긍정적인 영향을 주었으나, 좀 더 구체적이고 분명한 학습안내 및 튜터의 지원이 필요하였다. 본 연구를 통해 온라인 탐구형 학습방법이 향후 다른 교과와 다양한 학습자 그룹으로 확산될 가치가 충분하다고 판단하였으며, 논문의 결과는 향후 초등학교 온라인 탐구형 콘텐츠, 특히 과학교과의 현장 적용 시 중요한 시사점을 제공할 것으로 기대한다.
This study is to design, develope, and deploy of e-learning inquiry based content in elementary science class. First, this study analyzed related literature review, case studies, and inquiry based class models for seeking better applicable design and development modes. From focus group meeting, expe...
This study is to design, develope, and deploy of e-learning inquiry based content in elementary science class. First, this study analyzed related literature review, case studies, and inquiry based class models for seeking better applicable design and development modes. From focus group meeting, experts discussed the inquiry content design ideas for elementary students for science class. This study finally established its own inquiry design mode for online science class with the flow of understanding of problem, sep up hypothesis, problem solving, and solution analysis. The developed content was deployed in real classroom setting to see how students received the contents and how well they processed the learning activities. We found that inquiry based online content, especially when applied to science subject, can be effective in students interests and their motivations. We also observed that there were a few managerial errors such as detailed lesson guidance and tutor support for students activities. This study concluded that inquiry based online contents should be designed considering students interests based on learning subjects and also developed in terms of students interests and strong motivation as well. We suggest that related research should be expanded toward to other subject than science and various students age groups.
This study is to design, develope, and deploy of e-learning inquiry based content in elementary science class. First, this study analyzed related literature review, case studies, and inquiry based class models for seeking better applicable design and development modes. From focus group meeting, experts discussed the inquiry content design ideas for elementary students for science class. This study finally established its own inquiry design mode for online science class with the flow of understanding of problem, sep up hypothesis, problem solving, and solution analysis. The developed content was deployed in real classroom setting to see how students received the contents and how well they processed the learning activities. We found that inquiry based online content, especially when applied to science subject, can be effective in students interests and their motivations. We also observed that there were a few managerial errors such as detailed lesson guidance and tutor support for students activities. This study concluded that inquiry based online contents should be designed considering students interests based on learning subjects and also developed in terms of students interests and strong motivation as well. We suggest that related research should be expanded toward to other subject than science and various students age groups.
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문제 정의
이처럼 과학교과는 그 특성상 다양한 형태의 탐구활동이 존재하며 학습과제에 따라 서로 다른 탐구과정이 사용되기 때문에 과제의 성격, 학습자의 학습 유형과 성향에 맞는 콘텐츠 설계와 개발이 핵심요소가 된다. 본 연구에서는 이와 같은 탐구형 콘텐츠에서 필요한 핵심요소들을 온라인상에서 구현하고 수업현장에서 활용할 때 어떻게 설계, 개발하여 활용해야 학습효과가 있는지 구체적으로 살펴보고자 한다.
본 연구에서는 탐구형 콘텐츠 설계 전략을 바탕으로 초등 과학교과 5학년 2학기 용액과 반응 단원의 중성용액 만드는 방법에 대한 1차시 분량의 콘텐츠를 개발하였다. 다음 [그림 2]는 실제 개발된 탐구형 콘텐츠의 진행상황을 흐름도로 나타낸 것이다.
본 연구의 목적은 초등 과학교과의 탐구형 콘텐츠를 설계하여 개발한 후 실제 현장 수업에 적용한 결과를 바탕으로 초등과학 탐구형 콘텐츠의 수업 활용 시사점을 분석하는 것이었다. 먼저, 본 연구결과로 얻은 탐구형 콘텐츠 설계 및 개발을 위한 전략상의 고려사항은 다음과 같다.
본 연구의 목적은 효과적인 e-learning 교육방법으로 관심이 확산되고 있는 탐구형 콘텐츠를 초등학생 대상의 과학교과에 적용할 경우 콘텐츠 설계전략 및 실제 콘텐츠를 개발이 어떻게 진행되며, 이러한 콘텐츠를 현장에 적용할 경우 현장적용 가능성 및 시사점을 분석하는 데 있다. 본 연구의 온라인 탐구형 콘텐츠 개발을 위해 문헌고찰, 기존 사례조사․분석, 관련 사이트 검색, 전문가 회의 및 학교 현장 전문 교사진 검토 및 적용 테스트 등 다양한 연구 방법을 적용하였다.
제안 방법
첫째, 초등학생들이 가설을 직접 설계하고 검증하는 활동은 난이도가 높아 온라인상에서 활용되는데 한계점이 많으므로 이를 학습자의 수준과 특성에 맞도록 변형된 모형을 사용해야 한다. 둘째, 과학교과의 특성인 관찰과 실험에 효과적이며 장시간의 관찰, 실험과정의 위험성, 한정된 실험 도구로 인한 학습활동의 제한점을 극복할 수 있는 인터넷의 장점을 십분 활용하여 학습자가 적급 개입하도록 한다. 셋째, 학습의 진행 단계별 적절한 지원을 통해 학습자가 자기 주도적으로 충분히 학습을 전개할 수 있도록 학습자의 성향을 면밀하게 분석하여 구체적이고 실질적인 안내를 제공해야 한다.
하지만 학습 활동 과정에서 진행방법을 몰라 질문을 하는 학생을 위한 학습진행 절차에 대한 충분한 안내를 제공해야 한다는 지적에 따라 학습지원을 위한 도움말을 음성 나레이션으로 보완하고 탐구 방법에 대한 설명보기 기능을 콘텐츠에 추가하였다. 또한 튜터와 대화채널을 위한 이메일 또는 메신저 활용이 가능하도록 보완하여 실제 학생들이 탐구형 콘텐츠를 활용하는데 불편함이 없도록 파일럿 테스트 후에 추수작업을 통해 콘텐츠를 보완하였다.
본 연구에서는 각 탐구 단계에서 학생들이 도움이 필요할 때 필요한 정보를 목록으로 볼 수 있고, 질문을 통해 선수 지식을 파악하고 학생들 스스로 실험, 관찰, 조사활동을 통해 결론에 도달하도록 탐구활동을 구성하였다. 학생들은 상호작용을 통해 지식을 재구성 하며, 이때 튜터는 학습 조언을 통해 오 개념이 형성되지 않고 타당한 결론을 형성하도록 지원할 수 있도록 하였다.
탐구형 콘텐츠는 목적과 활용에 따라 내용과 범위가 방대해질 수 있고, 기획의도에 따라 학습단계와 구성내용이 달라질 수 있다. 본 연구에서는 초등과학에 초점을 두어 여러가지 과학교과 주제에 적용이 가능한 가장 핵심적인 단계를 중심으로 본 연구에 참여한 전문가 들과 10회의 토론을 거쳐 온라인 콘텐츠로서 현실 적용 가능한 과학교과용 탐구형 콘텐츠 설계 전략을 구축하였다.
본 연구의 목적은 효과적인 e-learning 교육방법으로 관심이 확산되고 있는 탐구형 콘텐츠를 초등학생 대상의 과학교과에 적용할 경우 콘텐츠 설계전략 및 실제 콘텐츠를 개발이 어떻게 진행되며, 이러한 콘텐츠를 현장에 적용할 경우 현장적용 가능성 및 시사점을 분석하는 데 있다. 본 연구의 온라인 탐구형 콘텐츠 개발을 위해 문헌고찰, 기존 사례조사․분석, 관련 사이트 검색, 전문가 회의 및 학교 현장 전문 교사진 검토 및 적용 테스트 등 다양한 연구 방법을 적용하였다. 다음의 [표 1]은 연구가 진행된 절차를 세부 적으로 서술한 것이다.
탐구형 콘텐츠는 단계별 학습활동 구성 내용, 즉 탐구와 학습활동의 흐름과 시간 분량에 따라 수립된 구체적인 개발 전략을 기초로 개발하였다. 초등학생을 대상으로 한 과학교과임을 고려하여 적용 콘텐츠는 흥미유발을 위한 게임 형태의 퀴즈와 애니메이션을 적용하였다. 주요 구현 화면의 실제 사례는 다음의 [그림 3]과 같다.
탐구형 콘텐츠는 단계별 학습활동 구성 내용, 즉 탐구와 학습활동의 흐름과 시간 분량에 따라 수립된 구체적인 개발 전략을 기초로 개발하였다. 초등학생을 대상으로 한 과학교과임을 고려하여 적용 콘텐츠는 흥미유발을 위한 게임 형태의 퀴즈와 애니메이션을 적용하였다.
5인의 전문가들이 학습과정을 관찰한 결과, 학습자의 참여도, 학습 진행에 대한 적극성과 학습활동에 대한 흥미도, 탐구 진행 관련 학습자의 질문 정도에 탐구형 콘텐츠가 우수하다는 평가를 내렸다. 하지만 학습 활동 과정에서 진행방법을 몰라 질문을 하는 학생을 위한 학습진행 절차에 대한 충분한 안내를 제공해야 한다는 지적에 따라 학습지원을 위한 도움말을 음성 나레이션으로 보완하고 탐구 방법에 대한 설명보기 기능을 콘텐츠에 추가하였다. 또한 튜터와 대화채널을 위한 이메일 또는 메신저 활용이 가능하도록 보완하여 실제 학생들이 탐구형 콘텐츠를 활용하는데 불편함이 없도록 파일럿 테스트 후에 추수작업을 통해 콘텐츠를 보완하였다.
학생들은 정해진 시간 안에 학습한 후 10개 항목의 설문과 3 개의 주관식 설문에 답하였다. 학생들과 함께 교사를 포함한 관찰자 5인이 학습과정을 관찰하여 학습내용 및 활동, 기술상의 문제점을 분석하였고 필요하다고 판단된 부분에 수정작업을 거쳤다.
최종 개발된 콘텐츠에 대한 학습 진행상의 문제점을 알아보기 위해 초등학교 5학년 학생 160명을 대상으로 실제 수업시간에 파일럿 테스트를 실시하였다. 학생들은 정해진 시간 안에 학습한 후 10개 항목의 설문과 3 개의 주관식 설문에 답하였다. 학생들과 함께 교사를 포함한 관찰자 5인이 학습과정을 관찰하여 학습내용 및 활동, 기술상의 문제점을 분석하였고 필요하다고 판단된 부분에 수정작업을 거쳤다.
대상 데이터
최종 개발된 콘텐츠에 대한 학습 진행상의 문제점을 알아보기 위해 초등학교 5학년 학생 160명을 대상으로 실제 수업시간에 파일럿 테스트를 실시하였다. 학생들은 정해진 시간 안에 학습한 후 10개 항목의 설문과 3 개의 주관식 설문에 답하였다.
성능/효과
5인의 전문가들이 학습과정을 관찰한 결과, 학습자의 참여도, 학습 진행에 대한 적극성과 학습활동에 대한 흥미도, 탐구 진행 관련 학습자의 질문 정도에 탐구형 콘텐츠가 우수하다는 평가를 내렸다. 하지만 학습 활동 과정에서 진행방법을 몰라 질문을 하는 학생을 위한 학습진행 절차에 대한 충분한 안내를 제공해야 한다는 지적에 따라 학습지원을 위한 도움말을 음성 나레이션으로 보완하고 탐구 방법에 대한 설명보기 기능을 콘텐츠에 추가하였다.
셋째, 튜터는 학습자들이 탐구문제를 선정하고 해결 방안을 마련할 때 필요한 기본 사항들을 미리 FAQ를 통해 마련하고, 개별 학습자들에게 필요한 내용을 탐구 문제방 등의 기능을 별도로 마련하여 학습내용을 공유 하도록 한다. 넷째, 학습자들의 수준과 경험에 따라 주어진 학습주제에 대한 개별적 인터넷 검색이 가능하므로 선택권을 제공하여 학습의 흥미를 높인다. 다섯째, 학습자들이 학습주제의 해결과정을 강조함으로써 결과에 치중하여 과정을 무시하지 않도록 한다.
셋째, 커뮤니티 활동을 통해 학습자들끼리 자유롭게 의견 교환이 가능한 환경을 조성하고 학습자들의 질의 및 건의사항에 대해 신속하고 충분한 응대가 이루어질 수 있도록 한다. 넷째, 학습자들의 지적 탐구 욕구를 충족시 키기 위한 관련 정보제시와 학습자 스스로 탐구할 수있는 기회제공, 즉 정보의 위치와 습득요령에 대해 자세히 안내할 수 있도록 한다. 다섯째, 학습결과를 보고 서 형태로 정리하여 동료 학습자들과 공유할 수 있도록 하고, 스스로 학습과정을 성찰하는 기회를 제공한다.
설문분석 결과, 전체 평균은 4점(매우 효과적) 만점에 3.54로 학생들은 학습내용 구성 및 활동 진행상황 등에 대체적으로 만족하였다. 특히 학습에 대한 재미, 자가 학습 가능성은 평균 3.
둘째, 학습자들이 실험을 진행하면서 각 단계별로 발생 가능한 오류 및 특이사항에 대해 충분히 인지할 수 있도록 설명하고 안내한다. 셋째, 커뮤니티 활동을 통해 학습자들끼리 자유롭게 의견 교환이 가능한 환경을 조성하고 학습자들의 질의 및 건의사항에 대해 신속하고 충분한 응대가 이루어질 수 있도록 한다. 넷째, 학습자들의 지적 탐구 욕구를 충족시 키기 위한 관련 정보제시와 학습자 스스로 탐구할 수있는 기회제공, 즉 정보의 위치와 습득요령에 대해 자세히 안내할 수 있도록 한다.
먼저, 본 연구결과로 얻은 탐구형 콘텐츠 설계 및 개발을 위한 전략상의 고려사항은 다음과 같다. 첫째, 탐구형은 초등교육에서 폭넓게 사용될 수 있으므로 교과의 특성보다 주제의 특성을 고려해 활용할 필요가 있다. 둘째, 학습자들의 개인적인 호기심과 흥미를 충족시켜주기 위해 인터넷의 다양한 멀티미디어 자원을 활용할 수 있도록 충분한 자료를 준비한다.
끝으로 본 연구결과를 통해 탐구형 콘텐츠를 초등 과학교과에 적용할 경우 학습자의 학습활동 지원 및 학습 효과를 위한 튜터 지원 전략을 다음과 같이 제시하고자 한다. 첫째, 학습 시작 전 학습화면에 대한 상세 안내와 확인을 통해 학습이 의도한 대로 진행되고, 학습내용이 누락되지 않도록 지원한다. 둘째, 학습자들이 실험을 진행하면서 각 단계별로 발생 가능한 오류 및 특이사항에 대해 충분히 인지할 수 있도록 설명하고 안내한다.
54로 학생들은 학습내용 구성 및 활동 진행상황 등에 대체적으로 만족하였다. 특히 학습에 대한 재미, 자가 학습 가능성은 평균 3.6 이상의 높은 점수를 보여 탐구형에 대한 선호도를 보였다. 또한 탐구 메뉴와 안내 등의 지시사항 이해도는 3.
후속연구
첫째, 탐구형은 초등교육에서 폭넓게 사용될 수 있으므로 교과의 특성보다 주제의 특성을 고려해 활용할 필요가 있다. 둘째, 학습자들의 개인적인 호기심과 흥미를 충족시켜주기 위해 인터넷의 다양한 멀티미디어 자원을 활용할 수 있도록 충분한 자료를 준비한다. 셋째, 튜터는 학습자들이 탐구문제를 선정하고 해결 방안을 마련할 때 필요한 기본 사항들을 미리 FAQ를 통해 마련하고, 개별 학습자들에게 필요한 내용을 탐구 문제방 등의 기능을 별도로 마련하여 학습내용을 공유 하도록 한다.
학습자들의 탐구능력과 사고력 신장을 목적으로 하는 탐구형 콘텐츠에 대한 연구는 향후 과학교과뿐 아니라 다른 교과목과 다양한 학습자 그룹을 위해 지속적으로 이루어질 필요가 있다. 또한 이러한 콘텐츠를 통해 학습자들의 탐구능력이 어떻게 향상에 되었는지 장기간에 걸친 지속적인 연구도 필요하다.
또한 탐구형 콘텐츠를 실제 초등 과학교과에 적용하고 활용할 때 고려해야 할 주요 시사점은 다음과 같다. 첫째, 초등학생들이 가설을 직접 설계하고 검증하는 활동은 난이도가 높아 온라인상에서 활용되는데 한계점이 많으므로 이를 학습자의 수준과 특성에 맞도록 변형된 모형을 사용해야 한다. 둘째, 과학교과의 특성인 관찰과 실험에 효과적이며 장시간의 관찰, 실험과정의 위험성, 한정된 실험 도구로 인한 학습활동의 제한점을 극복할 수 있는 인터넷의 장점을 십분 활용하여 학습자가 적급 개입하도록 한다.
특히 초등학생의 경우 일찍부터 컴퓨터 게임 등에 노출되어 있기 때문에 학습자들에게 유용하면서도 유의미한 학습활동을 유도할 수 있도록 학습자의 수준, 학습과제의 난이도, 과학교과의 특성을 고려한 구체적이면서도 고차원적 사고가 가능한 설계 전략, 튜터의 지원전략, 그리고 분명하고 구체적인 학습활동 가이드가 제공되어야 한다. 학습자들의 탐구능력과 사고력 신장을 목적으로 하는 탐구형 콘텐츠에 대한 연구는 향후 과학교과뿐 아니라 다른 교과목과 다양한 학습자 그룹을 위해 지속적으로 이루어질 필요가 있다. 또한 이러한 콘텐츠를 통해 학습자들의 탐구능력이 어떻게 향상에 되었는지 장기간에 걸친 지속적인 연구도 필요하다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
탐구의 의미는 무엇인가?
탐구는 끊임없는 질문을 통해서 진리, 사실, 정보, 지식을 찾는 과정이며, 탐구라는 말에는 객관적 근거를 바탕으로 논리적으로 문제를 해결한다는 의미가 내포되어 있다[1][10][11]. 탐구학습이란 경험을 통해 학습자 스스로 문제를 해결하는 학습전략이다.
과학 비전공자가 많은 초등 교육 현장의 온라인 과학교과 콘텐츠 설계 및 활용 시 고민해야 할 점은 무엇인가?
과학적 탐구능력과 사고력이 필요한 과학교육의 목표는 단순히 지식 전달 위주 형태를 벗어나서 사고력 증진을 통한 문제해결 능력 신장이 핵심이며, 정보를 수집하고 조직하는 기능 및 관찰 결과를 전달하고 해석하는 탐구능력을 증진시키도록 학습경험을 제공해야 한다[4]. 하지만 실제 현장에서는 과학적 사고력을 향상시키기 위한 과학 실험실 수업의 효과 및 성과에 대해 회의적인 결과들이 보고되고 있으며, 낮은 학습자 동기부여 및 흥미유발, 학습한 내용의 비전이 문제, 과학적 추론과정 및 탐구기능의 성취수준도 낮은 것으로 지적되고 있다[5-7]. 또한 실험실 활동은 혼란스럽고 비생산적이며, 실험의 목적과 일치하지 않는 실험실 수업이 많다는 주장도 있다[8]. 이러한 점은 과학 비전공자가 많은 초등 교육 현장의 온라인 과학교과 콘텐츠 설계 및 활용 시 특히 고민해야 할 부분들이다[9].
과학적 탐구능력과 사고력이 필요한 과학교육의 목표는 무엇인가?
과학적 탐구능력과 사고력이 필요한 과학교육의 목표는 단순히 지식 전달 위주 형태를 벗어나서 사고력 증진을 통한 문제해결 능력 신장이 핵심이며, 정보를 수집하고 조직하는 기능 및 관찰 결과를 전달하고 해석하는 탐구능력을 증진시키도록 학습경험을 제공해야 한다[4]. 하지만 실제 현장에서는 과학적 사고력을 향상시키기 위한 과학 실험실 수업의 효과 및 성과에 대해 회의적인 결과들이 보고되고 있으며, 낮은 학습자 동기부여 및 흥미유발, 학습한 내용의 비전이 문제, 과학적 추론과정 및 탐구기능의 성취수준도 낮은 것으로 지적되고 있다[5-7].
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