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문제 정의
- 그리고 이 교수 전략을 중학교 1학년 물질 단원 학습에 적용한 후, 그 교수 효과를 개념 이해도, 학습 동기, 수업에 대한 인식 측면에서 조사했다. 또한, 학생들의 장독립성-장의존성에 따라 그 교수 효과가 다른지도 조사했다. 연구 결과, 새로운 교수 전략이 장독립성-장의존성에 관계없이 학생들의 화학 개념 이해 향상 및 학습 동기 유발에 효과적인 것으로 나타났다.
- 그리고 그 교수 효과를 개념이해도, 학습 동기, 수업에 대한 인식 측면에서 조사했다. 또한, 학생들의 장독립성-장의존성이 새로운 교수 전략의 효과에 미치는 영향도 조사했다.
- 이 연구에서는 다중 표상을 활용한 화학 개념 학습에서 연계 오류 감소를 위한 처방적인 교수 전략의 효과를 학생들의 장독립성-장의존성에 따라 조사했다. 남녀공학 중학교 1학년 126명을 통제 집단과 처치 집단으로 배치한 후, ‘보일의 법칙’과 ‘샤를의 법칙’에 대해 2차시 동안 수업을 진행했다.
- 이 연구에서는 학생들이 실제로 거치는 외적 표상들 간의 연계 및 통합 과정에 기초한 다중 표상 학습 전략을 개발·적용하기 위한 노력의 일환으로, 학생들의 연계 오류 감소를 위한 처방적인 교수 전략을 개발했다.
- 이에 이 연구에서는 다중 표상을 활용한 화학 학습에서 외적 표상들의 잘못된 사용을 예방하고 학생들의 연계 오류를 줄일 수 있는 방안을 모색하기 위한 노력의 일환으로, 학생들의 연계 오류 감소를 위한 처방적인 교수 전략을 개발했다. 그리고 그 교수 효과를 개념이해도, 학습 동기, 수업에 대한 인식 측면에서 조사했다.
제안 방법
- 개념 이해도 검사는 각 문항마다 4개(입자 보존, 운동 속도, 충돌 횟수, 분포) 또는 5개(피스톤의 위치, 입자 보존, 운동 속도, 충돌 횟수, 분포)의 하위 목표 개념을 설정한 후, 학생들의 응답을 달성한 하위 목표 개념과 오개념 개수에 따라 채점했다. 즉, 4점 만점 문항(1문항)의 경우 완전한 이해는 4점, 부분적인 이해는 1~3점, 무응답 및 비과학적 이해는 0점으로, 5점 만점 문항(2문항)의 경우 완전한 이해는 5점, 부분적인 이해는 1~4점, 무응답 및 비과학적 이해는 0점으로 채점했다(강훈식, 2006).
- 이에 이 연구에서는 다중 표상을 활용한 화학 학습에서 외적 표상들의 잘못된 사용을 예방하고 학생들의 연계 오류를 줄일 수 있는 방안을 모색하기 위한 노력의 일환으로, 학생들의 연계 오류 감소를 위한 처방적인 교수 전략을 개발했다. 그리고 그 교수 효과를 개념이해도, 학습 동기, 수업에 대한 인식 측면에서 조사했다. 또한, 학생들의 장독립성-장의존성이 새로운 교수 전략의 효과에 미치는 영향도 조사했다.
- 이 연구에서는 학생들이 실제로 거치는 외적 표상들 간의 연계 및 통합 과정에 기초한 다중 표상 학습 전략을 개발·적용하기 위한 노력의 일환으로, 학생들의 연계 오류 감소를 위한 처방적인 교수 전략을 개발했다. 그리고 이 교수 전략을 중학교 1학년 물질 단원 학습에 적용한 후, 그 교수 효과를 개념 이해도, 학습 동기, 수업에 대한 인식 측면에서 조사했다. 또한, 학생들의 장독립성-장의존성에 따라 그 교수 효과가 다른지도 조사했다.
- 남녀공학 중학교 1학년 126명을 통제 집단과 처치 집단으로 배치한 후, ‘보일의 법칙’과 ‘샤를의 법칙’에 대해 2차시 동안 수업을 진행했다.
- 다중 표상 학습과 관련된 선행 연구를 검토하여 이 연구에 적합한 교수 전략을 개발한 후, 교과서 내용 분석과 중학교 과학 교사와의 논의를 통해 구체적인 교수-학습 자료를 개발했다. 수업 처치 전 사전 학습 동기 검사와 장독립성-장의존성 검사를 실시한 후, 중학교 1학년 ‘분자의 운동’ 단원의 ‘보일의 법칙’과 ‘샤를의 법칙’에 대해 본 차시 수업을 진행했다.
- 교사는 수업 시작 전에 학생들에게 수업 과정 및 방법에 대해 간단히 설명한 후 활동지를 배부했다. 두 집단의 학생들은 매 차시 교사의 시범 실험을 관찰한 후, 활동지를 작성했다. 이때, 처치 집단의 활동지는 교사의 시범 실험을 통해 관찰한 현상(거시적 수준)을 입자 수준으로 표현한 글과 그림을 보면서 스스로 학습한 후, 글과 그림의 요소들을 연계하도록 구성했다.
- 마지막으로 처치 집단에서는 학생들에게 선행 연구(강훈식 등, 2008a, 2008b)에서 나타난 대표적인 연계 오류들을 제시하여 살펴보게 한 후, 다른 연계 오류의 예시를 제시하여 그 오류를 직접 찾아내게 하는 ‘연계 오류 분석하기’ 활동을 진행했다.
- 통제 집단과 처치 집단의 수업 내용을 동일하게 구성하고, 통제 집단에서는 발표 시간을 늘림으로써 두 집단의 학습 내용과 수업 시간에 의한 차이를 통제했다. 부록에 통제 집단과 처치 집단의 활동지 예시를 제시했다.
- 수업 처치 전 사전 학습 동기 검사와 장독립성-장의존성 검사를 실시한 후, 중학교 1학년 ‘분자의 운동’ 단원의 ‘보일의 법칙’과 ‘샤를의 법칙’에 대해 본 차시 수업을 진행했다.
- 연구자들 중 중학교 교사인 연구자 1인이 연구 대상이 아닌 학습에서 1회 이상 연습한 후 두 집단의 본 차시 수업을 모두 진행했으며, 다른 연구자가 각 집단의 첫 번째 수업을 참관하여 수업 처치가 의도대로 진행되었음을 확인했다. 수업 처치가 끝난 후, 모든 집단 학생들에게 개념 이해도 검사와 사후 학습 동기 검사를 실시했고, 처치 집단 학생들에게는 수업에 대한 인식 검사를 추가로 실시했다.
- 수업에 대한 인식 검사는 글과 그림 요소들을 연계하는 ‘연계 활동’과 대표적인 연계 오류를 살펴본 후 직접 연계 오류를 찾아내는 ‘연계 오류 분석하기 활동’ 이 글과 그림의 내용을 관련지어 이해하는데 도움이 되었는지를 5단계 리커트 척도로 묻는 문항에 답하고, 그렇게 답한 이유를 도움이 된 점과 도움이 되지 않은 점으로 나누어 자세히 서술하도록 구성했다.
- 개념 이해도 검사는 선행 연구(강훈식, 2006)에서 개발한 개념 이해도 검사를 사용했다. 이 검사는 본 차시 수업에서 배운 내용을 다른 상황에 적용하는 문항들로 구성되어 있으며, 총 3문항이다. 모든 문항은 목표 개념을 입자 수준에서 이해한 정도를 측정하기 위해 화학 현상에 대한 예측을 거시적 수준에서 표현하고, 이를 입자 수준의 그림으로 그리고 글로 설명하도록 하는 주관식 서술형으로, 통제 집단과 처치 집단의 본 차시 수업 활동 유형과는 다르다.
- 강훈식 등(2008a)은 화학 개념 학습에서 발생하는 다양한 연계 오류들의 원인으로, 입자의 성질 및 그림 요소들 간의 관계에 대한 잘못된 이해, 거시적 수준과 미시적 수준의 외적 표상 간의 잘못된 전이, 그림 요소에 대한 학생들의 사전 경험과 교사 의도의 불일치 등을 제시했다. 이러한 원인을 해소하기 위해 처치 집단의 학생들에게는 외적 표상들을 스스로 연계한 후 이를 교사가 제시한 정답과 비교하는 활동과 교사로부터 같은 학년 학생들에게서 자주 나타나는 연계 오류에 대한 설명을 들은 후 직접 연계 오류를 분석하는 연계 오류 분석 활동을 수행하도록 했다. 따라서 연계 오류 분석 활동을 수행하는 과정에서 처치 집단의 학생들은 자신의 연계 과정에서의 부족한 점과 오류에 대한 적절한 피드백을 받아 연계 오류를 수정할 기회가 많아지고, 입자 그림의 가정이나 전제 조건, 거시적 수준과 미시적 수준의 외적 표상들의 차이점 등에 대해 보다 잘 파악할 수 있었기 때문에 개념 이해도가 향상된 것으로 해석된다.
- 실제 학교 현장에서 공식에 대한 설명이나 직접 실험하는 시간을 제외하면 각 개념을 1차시 동안 가르치고 있고, 이 연구와 유사하거나 또는 더 짧은 시간으로 과학 개념에 대한 다중 표상 학습의 효과를 조사한 연구들이 많이 보고되고 있다(Edens & Potter, 2003; Mayer, 2003). 이에 이 연구에서도 본 차시 수업은 각 개념에 대해 1차시씩, 총 2차시 동안 진행했다. 연구자들 중 중학교 교사인 연구자 1인이 연구 대상이 아닌 학습에서 1회 이상 연습한 후 두 집단의 본 차시 수업을 모두 진행했으며, 다른 연구자가 각 집단의 첫 번째 수업을 참관하여 수업 처치가 의도대로 진행되었음을 확인했다.
- 658)이 유사한 4학급을 선정한 후, 통제 집단과 처치 집단으로 배치했다. 장독립성-장의존성 검사 점수의 중앙값에 기초하여 학생들을 상대적으로 장독립적 학생과 장의존적 학생으로 구분했다. 이때, 중앙값에 해당하는 학생들은 모두 장의존적 학생으로 분류했으며, 장독립적 학생들의 평균(15.
- 학습 동기 검사는 수업에 주의를 기울인 정도를 의미하는 ‘주의집중(attention)’, 학습 내용이 개인의 삶이나 요구와 관련이 있다고 인식한 정도를 의미하는 ‘관련성(relevance)’, 학습에서의 성공에 대한 자신감과 기대감 정도를 의미하는 ‘자신감(confidence)’, 학습 결과에 대한 만족 정도를 의미하는 ‘만족감(satisfaction)’을 측정하기 위한 5단계 리커트 문항들로 구성했다.
대상 데이터
- 이 연구는 서울시에 소재한 남녀 공학 중학교 1학년 126명을 대상으로 2학기 중간고사 이후에 실시했다. 2학기 중간고사 과학 성적(MS=359.36, F=1.07, p=.304)과 장독립성-장의존성(MS=5.069, F=.197, p=.658)이 유사한 4학급을 선정한 후, 통제 집단과 처치 집단으로 배치했다. 장독립성-장의존성 검사 점수의 중앙값에 기초하여 학생들을 상대적으로 장독립적 학생과 장의존적 학생으로 구분했다.
- 이 연구는 서울시에 소재한 남녀 공학 중학교 1학년 126명을 대상으로 2학기 중간고사 이후에 실시했다. 2학기 중간고사 과학 성적(MS=359.
데이터처리
- 개념 이해도와 학습 동기에 대한 통계 분석은 수업 처치를 독립 변인, 장독립성-장의존성을 구획 변인으로 하는 이원 공변량 분석(two-way ANCOVA)을 실시했다. 이때 공변인으로 개념 이해도 점수는 2학기 중간고사 과학 성적(r=.
이론/모형
- 개념 이해도 검사는 선행 연구(강훈식, 2006)에서 개발한 개념 이해도 검사를 사용했다. 이 검사는 본 차시 수업에서 배운 내용을 다른 상황에 적용하는 문항들로 구성되어 있으며, 총 3문항이다.
- 학습 동기 검사는 수업에 주의를 기울인 정도를 의미하는 ‘주의집중(attention)’, 학습 내용이 개인의 삶이나 요구와 관련이 있다고 인식한 정도를 의미하는 ‘관련성(relevance)’, 학습에서의 성공에 대한 자신감과 기대감 정도를 의미하는 ‘자신감(confidence)’, 학습 결과에 대한 만족 정도를 의미하는 ‘만족감(satisfaction)’을 측정하기 위한 5단계 리커트 문항들로 구성했다. 사전 검사로는 Song(1998)의 Pre-motivational Survey 12문항을, 사후 검사로는 Song(1998)의 Simplified Instructional Materials Motivation Scale 16문항을 사용했다. 이 연구에서의 내적 신뢰도(Cronbach’s α)는 사전, 사후 검사에서 각각 .
- 장독립성-장의존성 검사로는 주어진 간단한 도형을 복잡한 그림 속에서 찾아내는 도형찾기퍼즐(FASP: Find A Shape Puzzle; Linn & Kyllonen, 1981)을 사용했다.
성능/효과
- 도움이 된 점에 대해서는 많은 학생들이 ‘내가 범한 연계 오류를 수정할 수 있었다(장독립 58.1%, 장의존 38.7%)’고 응답했으며, ‘개념 이해가 잘 되었다(장독립 12.9%, 장의존 22.6%)’, ‘재밌었다(장독립 16.1%, 장의존 9.7%)’, ‘글과 그림의 내용을 더 쉽고 빠르게 이해할 수 있었다(장독립, 3.2%, 장의존 19.4%)’고 응답한 학생들도 적지 않았다.
- 01)를 사용했다. 모든 통계 분석에는 SPSS 12.0 통계 프로그램을 사용했으며, 공변량 분석을 위한 기본 가정(정상성, 동변량성, 등회귀선, 공변인과 종속변인의 상관 등)은 모두 만족했다. 수업에 대한 인식 검사는 장독립성-장의존성에 따른 응답 빈도 및 백분율로 분석했으며, 응답 이유에 대해서는 빈도가 높았던 응답에 한해 기술했다.
- 남녀공학 중학교 1학년 126명을 통제 집단과 처치 집단으로 배치한 후, ‘보일의 법칙’과 ‘샤를의 법칙’에 대해 2차시 동안 수업을 진행했다. 연구 결과, 개념 이해도 검사에서 처치 집단의 점수가 통제 집단의 점수보다 통계적으로 유의미한 차이로 높았다. 학습 동기 검사에서는 학습 동기 전체와 하위 영역 중 ‘주의집중’ 영역에서, 처치 집단 학생들의 점수가 통제 집단 학생들의 점수보다 통계적으로 유의미한 차이로 높았다.
- 또한, 학생들의 장독립성-장의존성에 따라 그 교수 효과가 다른지도 조사했다. 연구 결과, 새로운 교수 전략이 장독립성-장의존성에 관계없이 학생들의 화학 개념 이해 향상 및 학습 동기 유발에 효과적인 것으로 나타났다. 수업에 대한 인식 검사 결과에서도 장독립성-장의존성에 관계없이 처치 집단 학생들의 대부분이 이 교수 전략에 대해 인지적, 동기적 측면에서 긍정적으로 인식하는 것으로 나타났다.
- 이에 이 연구에서도 본 차시 수업은 각 개념에 대해 1차시씩, 총 2차시 동안 진행했다. 연구자들 중 중학교 교사인 연구자 1인이 연구 대상이 아닌 학습에서 1회 이상 연습한 후 두 집단의 본 차시 수업을 모두 진행했으며, 다른 연구자가 각 집단의 첫 번째 수업을 참관하여 수업 처치가 의도대로 진행되었음을 확인했다. 수업 처치가 끝난 후, 모든 집단 학생들에게 개념 이해도 검사와 사후 학습 동기 검사를 실시했고, 처치 집단 학생들에게는 수업에 대한 인식 검사를 추가로 실시했다.
- 이 결과들을 종합해보면, 장독립적 학생들과 장의존적 학생들 모두 연계 오류 감소를 위한 처방적인 교수 전략에 대해 인지적, 동기적 측면에서 긍정적으로 인식하고 있음을 알 수 있다. 이는 이 교수 전략이 학생들의 개념 이해 향상과 학습 동기 유발에 효과적이었던 이 연구의 결과와 관련이 있다고 생각된다.
- 그러나 두 검사에서 모두 수업 처치와 장독립성-장의존성 사이의 상호작용 효과는 없었다. 처치 집단 학생들의 대부분이 새로운 교수 전략에 대해 인지적, 동기적 측면에서 긍정적으로 인식하는 것으로 나타났다.
- 학습 동기 검사에서는 학습 동기 전체와 하위 영역 중 ‘주의집중’ 영역에서, 처치 집단 학생들의 점수가 통제 집단 학생들의 점수보다 통계적으로 유의미한 차이로 높았다.
후속연구
- 한편, 이 연구는 학생들이 외적 표상들을 연계 및 통합하는 과정에 기초한 다중 표상 학습 전략을 개발·적용하는 연구의 초기 단계로, 중학교 1학년 학생 및 기체 법칙, 교실 수업 환경이라는 특정 상황에 제한되어 진행되었다. 따라서 학생들의 외적 표상 연계 및 통합 과정을 연계 오류 관점에서 분석하고, 이를 통해 효과적인 다중 표상 학습 전략을 개발하는 이 연구의 접근 방법을 보다 다양한 상황에서 시도할 필요가 있다.
- 이를 위한 구체적인 방안으로, 이 연구에서 활용한 연계 오류의 유형과 그 예 및 연계 오류 분석 활동을 학생용 또는 교사용 자료에 직접 제시하거나, 학생들의 사고 과정이나 개념 이해 정도를 평가하기 위한 수단으로 활용할 수 있을 것이다. 또한, 멀티미디어 학습이 다중 표상 학습을 가장 잘 구현할 수 있는 방법으로 제안되고 있으므로(Mayer, 2003), 사이버 가정학습이나 E-learning 등과 같은 멀티미디어 학습을 위한 교수-학습자료를 개발할 때에도 활용할 수 있을 것이다. 연계 오류 감소를 위한 처방적인 교수 전략은 학습의 성공 여부에 매우 중요한 영향을 미치는 학습자 자신의 학습 및 사고 과정에 대한 반성적 사고 과정(Lee et al.
- 이 교수 전략을 통해 학생들은 자신의 연계 과정에 대해 반성적으로 사고할 뿐만 아니라, 자신의 연계 오류에 대한 피드백을 제공받아 그 오류를 수정함으로써 외적 표상들을 보다 잘 연계하고 통합할 수 있을 것이다. 또한, 자신의 사고 과정에 기초하여 학습이 진행되므로, 학습에 보다 적극적이고 능동적으로 참여할 것으로 기대된다.
- 또한, 저학년 학생들이 다중 표상 학습을 통해 물질의 입자성과 같이 눈으로 관찰할 수 없는 추상적인 개념을 학습하는 경우에는 장의존적 학생들뿐만 아니라 장독립적 학생들도 많은 연계 오류를 보이는 것으로 보고되었다(강훈식 등, 2008b). 이런 점에서 볼 때, 인지적, 동기적 측면에서 장독립적 학생들과 장의존적 학생들의 다중 표상 학습에 모두 긍정적인 영향을 미친 이 연구의 결과는 학교 현장에서 다중 표상 학습을 효과적으로 활용할 수 있는 방안에 대해 많은 시사점을 제공할 수 있을 것이다.
- 예를 들어, 이 연구에서 개발한 교수 전략을 과학 교재 개발이나 실제 수업에서 활용함으로써 다양한 외적 표상 사용 시 유발되는 학생들의 연계 오류 및 오개념을 예방하고, 학생들이 다중 표상 학습에 능동적으로 참여할 수 있는 환경을 조성할 수 있을 것이다. 이를 위한 구체적인 방안으로, 이 연구에서 활용한 연계 오류의 유형과 그 예 및 연계 오류 분석 활동을 학생용 또는 교사용 자료에 직접 제시하거나, 학생들의 사고 과정이나 개념 이해 정도를 평가하기 위한 수단으로 활용할 수 있을 것이다. 또한, 멀티미디어 학습이 다중 표상 학습을 가장 잘 구현할 수 있는 방법으로 제안되고 있으므로(Mayer, 2003), 사이버 가정학습이나 E-learning 등과 같은 멀티미디어 학습을 위한 교수-학습자료를 개발할 때에도 활용할 수 있을 것이다.
- 한편, 이 연구는 학생들이 외적 표상들을 연계 및 통합하는 과정에 기초한 다중 표상 학습 전략을 개발·적용하는 연구의 초기 단계로, 중학교 1학년 학생 및 기체 법칙, 교실 수업 환경이라는 특정 상황에 제한되어 진행되었다.
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