[논문]로봇활용수업이 학생의 상호작용 촉진에 미치는 효과

김경현

doi:10.18108/jeer.2010.13.6.164

로봇활용수업이 학생의 상호작용 촉진에 미치는 효과
The Effects of the Robot Based Instruction for Promotion of Students' Interaction 원문보기

공학교육연구 = Journal of engineering education research, v.13 no.6, 2010년, pp.164 - 170

초록
AI-Helper

본 연구는 초등학교 교실수업에서 로봇활용수업이 학생의 상호작용 촉진에 미치는 효과를 살펴보는 것이다. 본 연구의 결과, 로봇활용수업은 인지적 정의적 초인지적 상호작용이 고루 분포되었으며 특히 초인지적 상호작용의 비율이 상대적으로 높은 것으로 나타났다. 학습자의 세부 활동을 분석한 결과에 의하면, 로봇매체가 중개자가 되어 상호간의 의사소통을 활발히 촉진한 것으로 관찰되었으며, 명료화와 정교화에 관련한 초인지적 상호작용이 활발히 조성되었다. 따라서 로봇활용수업은 학생의 상호작용을 효과적으로 촉진하는 것으로 나타났다.

Abstract ▼ AI-Helper

This article explores the effects of the RBI(Robot Based Instruction) for promotion of students' interaction in elementary school. It was found that Cognitive Affective Metacognitive interaction is evenly spread in RBI. It was particularly high the ratio of metacognitive interaction. According to the analysis result of learner's activity by the detailing, it was observed that robot media promoted students' interaction. Also, metacognitive interaction about clarification and elaboration was promoted lively in the RBI situation. Therefore, RBI was helpful to promote of students' interaction in elementary school.

주제어

AI 본문요약
AI-Helper

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문제 정의

로봇활용수업은 전통적인 수업에 비해 이러한 초인지적 상호작용이 활발히 일어날 것으로 예측되는데 이는 매체 자체가 유발한 속성이라고 볼 수 있다. 따라서 로봇활용수업이 초인지적 상호작용을 촉진한다는 본 연구의 결과는 로봇매체가 교실수업에서 의미있는 매체로 자리매김할 수 있는 가능성을 시사한다고 하겠다.
에에 따라 본 연구는 2009년 초등학교에서 시범적으로 실시된 로봇활용수업의 효과를 검증하고자 하였으며, 교수 · 학습에 있어서 최근의 주요 관심사인 상호작용의 촉진에 초점을 두었다.
첫째, 로봇활용수업에서 초인지적 상호작용의 비율이 상대적¹¹⁾으로 높았다는 점을 어떻게 해석할 것인가에 대한 논의다. 초인지는 학습자가 자신에 대해 아는 초인지 지식(metacognition knowledge)과 계획이나 점검 또는 평가하는 활동에 관여하는 초인지 조절(metacognition regulation)의 두 요소로 나뉘는데, 초인지와 관련한 대부분의 연구들은 초인지 지식과 초인지 조절의 두 요소가 학업 성취 여부를 가르는 중요한 변인이라고 보고하고 있다.

제안 방법

85 수준에 도달할 때까지 반복하였다. 세부적인 절차는 먼저, 수업 동영상을 42인치 TV를 통해 함께 보면서 분석에 대한 세부 기준을 합의하고 다음으로, 각자 수업동영상을 분석하고 모범답안과의 비교를 통해 관찰자간의 일치도가 .85 수준에 이르는 과정을 반복하였다. 이러한 과정을 통해 관찰자 간의 일치도가 .
수업분석자를 대상으로 사전 훈련을 수행하기에 앞서, 관찰하고자 하는 수업에 대한 전반적인 이해를 돕기 위해 수업 주제, 수업의 주요 내용, 분석 방법 소개 및 절차, 분석시 유의사항, 관찰 기간 등에 대한 약식 연수를 실시하였다.
인지적 상호작용은 명료화, 정교화, 판단의 세 분류로 나누어 관찰하였다. 그 결과 정교화 유형이 42%로 가장 빈번하게 관찰되었다.
정의적 상호작용 분석에서는 관찰 가능한 행동을 감정표현과 사회적 담화로 나누었다. 그 결과 아래 <표 5>와 같이 감정표현과 관련된 상호작용이 37.
초인지적 상호작용은 문제해결에 대한 계획과 아이디어를 제안하고 그 아이디어의 적절성을 진단하는 ‘제안 및 진단’과 목표달성 과정의 가치를 판단하고 전략하는 수정하는 ‘평가 및 수정’의 두 분류로 나누어 관찰하였다.

대상 데이터

수업분석자는 본 연구자가 주관하여 양적 또는 질적인 수업분석을 수회 이상 수행한 경험이 있는 초등학교 교사 10명을 선정하였다.
초등학교 과학과목을 대상으로 로봇활용수업을 수행한 서울의 A초등학교 4학년과 6학년 128명을 대상으로 하였으며, 세부적인 내용은 아래 과 같다.

이론/모형

Henri(1992)와 Laat & Lally(2003)의 연구에 기초하여 이상수(2004)의 연구에서 사용한 상호작용 분석도구를 사용하였다.

성능/효과

그 결과 ‘제안 및 진단’이 67.86%의 비율을 보였고, 목표달성 과정의 가치를 판단하고 전략하는 수정하는 ‘평가 및 수정’의 상호작용은 32.14%로 보여 ‘제안 및 진단’의 상호작용이 더 많이 나타났다는 것을 알 수 있다.
그 결과 아래 와 같이 감정표현과 관련된 상호작용이 37.5%, 사회적 담화가 62.5%를 이루었다.
인지적 상호작용은 명료화, 정교화, 판단의 세 분류로 나누어 관찰하였다. 그 결과 정교화 유형이 42%로 가장 빈번하게 관찰되었다. 한편 42%를 차지하고 있는 정교화 유형의 활동을 세부적으로 보면 학습자가 자신의 사전 지식과 동료의 의견을 연결지어 로봇을 창의적으로 조작하는 활동이 많았던 것으로 관찰되었다.
첫째, 상호작용은 학급의 구성원 즉 학습자와 교수자 모두간의 상호작용이나 관계 형성을 의미한다. 둘째, 교실 내에서의 상호작용은 교수자와 학습자간, 학습자 상호간의 지적 및 정서적인 상호작용뿐만 아니라, 한 개인 내에서의 지적 및 정서적인 상호작용을 촉진하는 데 있다. 셋째, 교실 내에서의 상호작용은 사회적 기능을 학습하는 ‘행동적인 교육’임을 의미한다.
둘째, 상호작용의 세 가지 요소가 고루 촉진되었다는 본 연구의 결과로부터 로봇매체가 효과적인 학습을 유도할 수 있는 적절한 매체라는 결론을 내릴 수 있는지에 대한 문제다. 교수매체와 관련한 대다수의 연구들은 학습자들의 의사소통을 활발히 촉진시키는 것이 학습의 효과와 직결됨을 일관되게 강조하고 있다.
45%로 비슷하게 나타났다. 따라서 로봇활용수업에서는 학생들의 인지적 상호작용이 가장 빈번하다는 것을 알 수 있으며, 정의적 상호작용 또한 전통적인 수업에 비해 다소 높은 비율로 나타났다.
또한 자신의 생각을 그대로 기술하거나 질문에 답하는 명료화와 친구의 의견에 대한 자신의 견해나 기타 문제해결 과정에서 나타나는 판단의 유형이 각각 38%와 20%의 비율을 보였다.
85 이상이면 신뢰로운 것으로 알려져 있다. 본 연구에서는 관찰자간 일치도가 .85 수준에 도달할 때까지 반복하였다. 세부적인 절차는 먼저, 수업 동영상을 42인치 TV를 통해 함께 보면서 분석에 대한 세부 기준을 합의하고 다음으로, 각자 수업동영상을 분석하고 모범답안과의 비교를 통해 관찰자간의 일치도가 .
학습자에게 유의미한 학습이 되기 위해서는 자신의 언어로써 문제 상황을 묘사하고 파악하는 명료화와 사전 지식과 정보를 문제와 연결 지어 해결하는 정교화의 과정이 중요하다는 것은 이미 여러 연구를 통해 보고되었다. 본 연구의 로봇활용수업에서는 명료화와 정교화의 사례가 다수 관찰되었다. 예컨대 학생이 교사에게 로봇조작방법을 확인하기 위해 질문하거나 교사가 학생의 문제해결과정에 대해 질문했을 때 답하는 것, 현재 상황을 언어로 진술하는 것 등은 명료화의 과정이다.
셋째, 교실 내에서의 상호작용은 사회적 기능을 학습하는 ‘행동적인 교육’임을 의미한다.
셋째, 로봇활용수업에서 인지적 상호작용의 명료화와 정교화 비율이 약 80% 정도 관찰되었다는 점이다. 학습자에게 유의미한 학습이 되기 위해서는 자신의 언어로써 문제 상황을 묘사하고 파악하는 명료화와 사전 지식과 정보를 문제와 연결 지어 해결하는 정교화의 과정이 중요하다는 것은 이미 여러 연구를 통해 보고되었다.
이상의 상호작용 분석 결과를 종합해 보면, 로봇활용 수업은 인지적 ․ 정의적 ․ 초인지적 상호작용이 고루 분포되었으며 특히 초인지적 상호작용의 비율이 상대적으로 높았다. 이 과정에서 로봇매체의 기여 정도를 수량화하여 제시하기는 힘들지만 학습자의 세부 활동을 분석한 결과에 의하면, 로봇매체가 중개자가 되어 상호간의 의사소통을 활발히 촉진한 것으로 관찰되었다.
인지적 ․ 정의적 ․ 초인지적 상호작용 분석 결과, 로봇 활용수업의 경우 인지적 상호작용이 49.02%의 비율을 보여 가장 많이 나타나는 유형으로 관찰되었고, 정의적․ 초인지적 상호작용이 각각 23.53%와 27.45%로 비슷하게 나타났다. 따라서 로봇활용수업에서는 학생들의 인지적 상호작용이 가장 빈번하다는 것을 알 수 있으며, 정의적 상호작용 또한 전통적인 수업에 비해 다소 높은 비율로 나타났다.
일반적으로 교수 ․ 학습을 상호작용으로 해석할 때 상호작용의 의미는 다음의 세 가지 관점에서 논의되고 있다. 첫째, 상호작용은 학급의 구성원 즉 학습자와 교수자 모두간의 상호작용이나 관계 형성을 의미한다. 둘째, 교실 내에서의 상호작용은 교수자와 학습자간, 학습자 상호간의 지적 및 정서적인 상호작용뿐만 아니라, 한 개인 내에서의 지적 및 정서적인 상호작용을 촉진하는 데 있다.
표에서와 같이, 본 연구에 참여한 로봇집단은 학습수준이 높은 학생일수록 다소 외향적인 성향을 보이며(r=.41, p<.01), 로봇조작수준이 높은 학생일수록 다소 외향적이며((r=.43, p<.01) 학습수준이 높은 것으로 나타났다(r=.52, p<.01).

후속연구

이에 따라 효과적이고 효율적인 의사소통으로 인해 성공적인 학습을 이끄는 학습도구로써 로봇매체가 활용될 수 있을 것으로 기대된다. 다만, 세 가지 상호작용에 대한 적절한 비율이 어느 정도 인지에 대한 사항은 후속 연구가 요청된다.
또한 공동의 문제를 해결하기 위해 다른 사람의 의견을 경청하여 자신의 의견을 제시하며, 공동으로 해결해야 하는 문제가 무엇인지를 설명해주는 초인지적 상호작용 형태도 관찰되었다. 이에 따라 효과적이고 효율적인 의사소통으로 인해 성공적인 학습을 이끄는 학습도구로써 로봇매체가 활용될 수 있을 것으로 기대된다. 다만, 세 가지 상호작용에 대한 적절한 비율이 어느 정도 인지에 대한 사항은 후속 연구가 요청된다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	로봇활용수업은 어떻게 이루어지는가?	차세대 교육 매체 중에서 과거에서 현재까지 꾸준히 주목받고 있는 매체는 단연 로봇매체라고 할 수 있다. 초기에 학교현장에서 로봇은 ‘창의성 경진대회’, ‘로봇 경진대회’, ‘청소년 과학 탐구대회’ 등 주로 창의성 또는 과학을 매개로 한 교과 외(外)의 적용이 주류였던 반면, 최근에는 로봇을 모듈화하고 학습 기능과 분산 기능을 강화함으로써 교과 내(內)에서 적용하고자 하는 이른바, 로봇활용수업(Robot Based Instruction)의 중요성이 강조되고 있다.
	초등학교 교실수업에서 로봇활용수업이 학생의 상호작용 촉진에 미치는 효과는?	본 연구는 초등학교 교실수업에서 로봇활용수업이 학생의 상호작용 촉진에 미치는 효과를 살펴보는 것이다. 본 연구의 결과, 로봇활용수업은 인지적 정의적 초인지적 상호작용이 고루 분포되었으며 특히 초인지적 상호작용의 비율이 상대적으로 높은 것으로 나타났다. 학습자의 세부 활동을 분석한 결과에 의하면, 로봇매체가 중개자가 되어 상호간의 의사소통을 활발히 촉진한 것으로 관찰되었으며, 명료화와 정교화에 관련한 초인지적 상호작용이 활발히 조성되었다. 따라서 로봇활용수업은 학생의 상호작용을 효과적으로 촉진하는 것으로 나타났다.
	수업의 성패를 좌우하는 중요한 변인은?	에에 따라 본 연구는 2009년 초등학교에서 시범적으로 실시된 로봇활용수업의 효과를 검증하고자 하였으며, 교수 ․ 학습에 있어서 최근의 주요 관심사인 상호작용의 촉진에 초점을 두었다. 수업에 있어서 학습자의 상호작용은 수업의 성패를 좌우하는 중요한 변인이며 특히 목표를 달성하기 위해 동료와 상호작용하는 과정은 문제해결의 중요한 도구인만큼 로봇활용수업이 상호작용을 효과적으로 촉진하는 매체인지에 대한 실증적인 자료가 요청된다.

참고문헌 (8)

김진숙, 김경현, 김미현, 김수미(2008). 증강현실 기반 학습 콘텐츠 활용 수업의 교육적 효과 분석 연구. 한국교육학술정보원 연구보고서.
이상수(2004). 면대면 학습환경과 온라인 실시간/비실시간 학습 환경에서의 상호작용 패턴 분석. 교육공학연구, 20(1): 63-88.
이성호(2002). 교수방법의 탐구. 서울: 양서원.
Cognition and Technology Group ad Vandervilt(1992). An anchored instruction approach to cognitive skills acquisition and intelligent tutoring. Hillsdale, NJ: Erlbaum.
Henrri, F.(1992). Computer conferencing and content analysis. Collaborative learning through computer conferencing. Berlin: Springer-Verlag.
Kozma, R. B.(1994). Will media influence learning? Reframing the debate. ETR&D, 42(2): 11-14.
Kulik, J., Kulik, C., & Banger-Drowns(1985). The importance of outcome studies. Journal of Computing Research, 1(4): 381-387.
Laat, M., & Vally, V.(2003). Complexity, theory and praxis; Researching collaborative learning and tutoring processes in a networked learning community. Instructional Science, 31: 7-39.

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저자의 다른 논문 :

표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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