PBL 기반 프로그래밍 수업에서 학습양식에 따른 학습동기 차이분석을 통한 시사점 도출 Analysing Differences of Learning Motivation According to Learning Styles in Project-Based Programming Learning원문보기
PBL(Project Based Learning)은 학업성취도 및 문제해결력 향상에 효과적인 교수-학습방법으로 프로그래밍 교육에 널리 적용되고 있다. 하지만 학습 초기의 진입장벽이 높은 프로그래밍 학습에서 PBL의 장점이 발휘되기 위해서는 수업설계시에 학습동기 유발전략이 요구된다. 이러한 학습동기 유발전략은 학습자의 학습양식을 고려하여 적용하였을 때에 효과적이지만, 아직까지 PBL 기반의 프로그래밍 수업에서 학습동기 향상을 위해 학습양식에 따라 고려해야 할 요소에 대한 연구는 부족한 실정이다. 이에 본 연구는 PBL 기반의 프로그래밍 수업에서 학습양식에 따라 학습동기에 어떠한 차이가 있는지를 분석하고, 이를 토대로 수업설계시 고려해야 할 요소에 대한 시사점을 도출하는 것을 목적으로 수행되었다. 이를 위해, ARCS 모델을 중심으로 설계된 시뮬레이션을 제작해보는 PBL 프로그래밍 수업을 실시하였다. 사전에 학습동기검사, 학습양식검사를 실시하였고 실험조치 후 사후 학습동기를 검사한 결과, 학습자의 학습동기에 유의미한 차이가 나타났다. 끝으로, 학습양식에 따른 ARCS 모델의 하위 요소별 차이를 비교 분석하여 PBL 기반의 프로그래밍 수업설계에 있어서의 시사점을 제시하였다.
PBL(Project Based Learning)은 학업성취도 및 문제해결력 향상에 효과적인 교수-학습방법으로 프로그래밍 교육에 널리 적용되고 있다. 하지만 학습 초기의 진입장벽이 높은 프로그래밍 학습에서 PBL의 장점이 발휘되기 위해서는 수업설계시에 학습동기 유발전략이 요구된다. 이러한 학습동기 유발전략은 학습자의 학습양식을 고려하여 적용하였을 때에 효과적이지만, 아직까지 PBL 기반의 프로그래밍 수업에서 학습동기 향상을 위해 학습양식에 따라 고려해야 할 요소에 대한 연구는 부족한 실정이다. 이에 본 연구는 PBL 기반의 프로그래밍 수업에서 학습양식에 따라 학습동기에 어떠한 차이가 있는지를 분석하고, 이를 토대로 수업설계시 고려해야 할 요소에 대한 시사점을 도출하는 것을 목적으로 수행되었다. 이를 위해, ARCS 모델을 중심으로 설계된 시뮬레이션을 제작해보는 PBL 프로그래밍 수업을 실시하였다. 사전에 학습동기검사, 학습양식검사를 실시하였고 실험조치 후 사후 학습동기를 검사한 결과, 학습자의 학습동기에 유의미한 차이가 나타났다. 끝으로, 학습양식에 따른 ARCS 모델의 하위 요소별 차이를 비교 분석하여 PBL 기반의 프로그래밍 수업설계에 있어서의 시사점을 제시하였다.
Project-based learning is an effective teaching method for improvement of academic achievement and problem-solving ability so that is often applied to programming education. However, a strategy of enhancing motivation is required by a course design considering a learning style of students for advant...
Project-based learning is an effective teaching method for improvement of academic achievement and problem-solving ability so that is often applied to programming education. However, a strategy of enhancing motivation is required by a course design considering a learning style of students for advantage of PBL to take effect. Yet, studies on considerations with learning style still lack, when designing project-based programming learning courses for improvement of learning motivation. This research aims to address issues for consideration in designing PBL programming course. Accordingly, we analyzed learning motivation's difference between learning style in PBL programming class. We designed PBL programming course focusing ARCS model, where students making simulation The Kolb Learning Style Inventory is used to determine learning preferences. To assess students' motivation, Keller's Course Interest Survey was used in a pre-post-test-design. The result indicates that pre-post students' motivation differed. Also, we found considerations through comparing difference of ARCS model's detailed elements between learning styles.
Project-based learning is an effective teaching method for improvement of academic achievement and problem-solving ability so that is often applied to programming education. However, a strategy of enhancing motivation is required by a course design considering a learning style of students for advantage of PBL to take effect. Yet, studies on considerations with learning style still lack, when designing project-based programming learning courses for improvement of learning motivation. This research aims to address issues for consideration in designing PBL programming course. Accordingly, we analyzed learning motivation's difference between learning style in PBL programming class. We designed PBL programming course focusing ARCS model, where students making simulation The Kolb Learning Style Inventory is used to determine learning preferences. To assess students' motivation, Keller's Course Interest Survey was used in a pre-post-test-design. The result indicates that pre-post students' motivation differed. Also, we found considerations through comparing difference of ARCS model's detailed elements between learning styles.
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문제 정의
따라서 본 연구에서는 PBL 기반의 프로그래밍 수업에서 학습자의 학습양식에 따라 학습동기 향상에 어떠한 차이가 있는지 분석하고자 하였다. 이를 위해 ARCS 모델을 중심으로 교육용 프로그래밍 언어를 이용하여 시뮬레이션을 제작하는 PBL 수업을 설계하여 중학교 3학년을 대상으로 수업을 실시하였다.
시뮬레이션은 다양한 학습내용을 포함할 수 있고, 실제 학습 콘텐츠도 다양하기 때문에 프로그래밍을 통해서 제작해 볼 수 있는 내용이 풍부하다. 따라서 컴퓨터와 관련된 내용에만 국한된 내용이 아닌, 다양한 학습내용을 소재로 하여 시뮬레이션을 제작해보는 경험을 통해 프로그래밍이 정보교과에만 국한되는 학습이 아니라 다양한 학습영역의 문제를 해결하거나 정보를 표현할 수 있는 효과적인 학습도구라는 가치를 깨달을 수 있도록 하는 것이 본 수업의 특징이다.
본 연구는 PBL 기반의 프로그래밍 수업에서 학습양식별로 학습동기 향상에 어떠한 차이가 있는 특성을 분석하여 다양한 학습양식에 맞는 수업 및 학습전략을 수립하기 위한 기초자료를 제공하고자 하였다.
본 연구는 PBL 기반의 프로그래밍 수업을 통해 학습양식에 따라 학습동기 및 그 하위 요소에 어떤 차이가 있는지 조사하여 PBL 기반의 프로그래밍 수업 설계시 고려해야 할 사항에 대한 시사점을 도출하는 것을 목적으로 진행되었다. 실험 결과, PBL 기반의 프로그래밍 수업은 모든 학습 양식에서 유의미한 학습동기 향상의 효과가 나타났지만, 하위요소에는 학습양식에 따라 차이가 있었다.
Means 외(1997)는 관련성 요소가 높은 학습자가 동기수준이 높고, 과제수행도 더 잘한다는 것을 밝히면서, ARCS 동기 유발 전략 중 관련성 요소의 중요성을 강조하고 있다[39]. 본 연구에서는 다양한 교과에 제시되어 있는 학습내용을 시뮬레이션의 소재로 제공하여 학습자들의 흥미를 자극하고 자기주도적으로 학습할 수 있는 기회를 제공하고자 한다.
사전검사는 실험 처치 이전에 연구대상의 학습 양식에 따른 학습동기에 대해 동질 집단인지를 확인하기 위하여 실시하였다. 사전검사는 학습자들의 학습양식과 학습동기를 측정하였다.
학습동기와 학습양식을 사전 검사하고, 실험조치 후 학습동기의 사후 검사를 실시하였다. 이를 통해 PBL 기반의 프로그래밍 학습에서 학습자들의 학습동기 향상을 위한 수업을 설계할 때에 고려하여야 할 요소들이 무엇인지 살펴보았다.
제안 방법
초보학습자들을 위해 개발된 언어로써 LOGO의 거북 그래픽스를 기반으로 GUI 프로그래밍 등 다양한 기능을 지원하며 쉽게 객체지향 형식의 프로그래밍 활동이 가능하다. 그래픽 객체를 이용하여 사물의 움직임을 쉽게 표현할 수 있다는 점과 문법이 간단하여 프로그래밍 언어를 쉽게 익힐 수 있는 점에서 수업도구로 선정하였다.
본 연구에서는 과 같이 선행연구에서 제시하고 있는 PBL 학습과정을 토대로 시뮬레이션을 제작해보는 PBL 기반의 프로그래밍 수업을와 같이 설계하였다.
그러나 기존의 시뮬레이션 기반 학습은 학습목표에 맞게 사전에 제작된 시뮬레이션을 학습자가 직접 조작해보거나 파라미터를 조작해서 결과를 확인하는 수준에서 이루어지고 있다. 본 연구에서는 사전에 제작된 시뮬레이션을 조작해보는 것이 아니라 프로그래밍 활동을 통해 직접 시뮬레이션을 제작해보는 작업을 프로젝트로 선정하였다.
본 연구에서는 선행연구를 통해 도출된 PBL 학습과정을 정리하여 프로그래밍 수업에 적용할 수 있도록, 과 같이 도입-전개-탐색-실습-정리, 5단계로 구분하였다.
사전·사후 검사에서 학습동기 수준을 측정하기 위해 Keller(1983)의 Course Interest Survey(CIS)를 본 연구의 목적에 맞게 수정하여 사용하였다[42].
수업을 실시하기 전에 프로그래밍 수업에 대한 학습동기와 학습양식을 조사하고 수업을 실시한 후, 사후 검사로 학습동기를 조사하여 학습양식별로 학습동기에 어떠한 차이가 있는지를 얻을 수 있도록 설계하였다. 연구의 실험설계를 도식화하면 <그림 2>와 같다.
국내에서 ARCS 동기 모델을 수업에 적용한 선행 연구들에서도 수업설계에 있어 동기유발 전략 요소들을 고려하여 수업을 설계하고 교수-학습 활동을 실행한 것이 실제로 학습자들의 교과에 대한 긍정적인 태도와 높은 동기 수준을 제고하거나 학업성취도를 높이는 등 전반적으로 수업에 긍정적인 영향을 미치는 것으로 나타나고 있다[16][17][18]. 이에 본 연구에서는 ARCS 동기 유발 전략의 요소를 적용하여 시뮬레이션 제작 PBL 프로그래밍 수업을 설계하였다.
이를 위해 ARCS 모델을 중심으로 교육용 프로그래밍 언어를 이용하여 시뮬레이션을 제작하는 PBL 수업을 설계하여 중학교 3학년을 대상으로 수업을 실시하였다. 학습동기와 학습양식을 사전 검사하고, 실험조치 후 학습동기의 사후 검사를 실시하였다. 이를 통해 PBL 기반의 프로그래밍 학습에서 학습자들의 학습동기 향상을 위한 수업을 설계할 때에 고려하여야 할 요소들이 무엇인지 살펴보았다.
본 연구의 대상으로 중학생 3학년 25명(남22명, 여3명)을 선정하였다. 한 차시 45분 수업을 6차시에 걸쳐 시행하였다. 학생들은 서울시 소재의 중학교에서 교사의 추천으로 선발된 학생들로 C언어나 Java에 대한 학습경험이 있거나 현재 학습하고 있는 학생들이다.
대상 데이터
본 연구의 대상으로 중학생 3학년 25명(남22명, 여3명)을 선정하였다. 한 차시 45분 수업을 6차시에 걸쳐 시행하였다.
따라서 본 연구에서는 PBL 기반의 프로그래밍 수업에서 학습자의 학습양식에 따라 학습동기 향상에 어떠한 차이가 있는지 분석하고자 하였다. 이를 위해 ARCS 모델을 중심으로 교육용 프로그래밍 언어를 이용하여 시뮬레이션을 제작하는 PBL 수업을 설계하여 중학교 3학년을 대상으로 수업을 실시하였다. 학습동기와 학습양식을 사전 검사하고, 실험조치 후 학습동기의 사후 검사를 실시하였다.
한 차시 45분 수업을 6차시에 걸쳐 시행하였다. 학생들은 서울시 소재의 중학교에서 교사의 추천으로 선발된 학생들로 C언어나 Java에 대한 학습경험이 있거나 현재 학습하고 있는 학생들이다.
학습내용으로는 기존에 제작된 시뮬레이션 콘텐츠가 풍부한 과학교과 내용 중에서 그래픽 객체를 이용하여 움직임을 쉽게 표현해 볼 수 있는 『빛과 파동』단원의 진동운동, 『태양계』단원의 지구와 달의 공전 움직임을 선정하였다.
데이터처리
먼저, 사전 검사로서 ANOVA 검증을 활용하여 실험집단의 학습양식에 따른 학습동기의 차이를 분석하였다. ANOVA의 경우 Scheffe방법을 이용하여 유의수준 .01에서 사후 검증을 하였다. 다음으로, 사후 검사로서 PBL 수업 활동 후 학습양식에 따른 학습 동기의 사전·사후의 차이를 알아보기 위해 학습동기의 하위 요소인 주의집중, 관련성, 자신감, 만족감에 따른 차이를 t-검증을 활용하여 분석하였다.
다음으로, 사후 검사로서 PBL 수업 활동 후 학습양식에 따른 학습 동기의 사전·사후의 차이를 알아보기 위해 학습동기의 하위 요소인 주의집중, 관련성, 자신감, 만족감에 따른 차이를 t-검증을 활용하여 분석하였다.
0을 이용하였으며, 분석내용은 다음과 같다. 먼저, 사전 검사로서 ANOVA 검증을 활용하여 실험집단의 학습양식에 따른 학습동기의 차이를 분석하였다. ANOVA의 경우 Scheffe방법을 이용하여 유의수준 .
이론/모형
학습자들의 학습양식을 파악하기 위해 Kolb(1976)의 학습양식 검사지(learning style inventory, LSI)를 사용했다. 총 12 개 문항으로 구성된 검사지에서 학생들은 자신의 학습양식을 가장 잘 특징짓는 문장에 4점, 그 다음으로 잘 특징짓는 문장에 3점, 2점, 1점 순으로 점수를 부여하였다.
성능/효과
둘째, PBL 기반의 프로그래밍 수업은 모든 학습양식에서 전체적인 학습동기에서는 향상되었으나, 프로젝트로 진행하는 학습소재가 지니는 학문 영역에 따라서 학습동기의 하위 요소에서는 그 향상에 있어서 유의미한 차이가 보이지 않는 요소도 있었다. 그렇기 때문에 PBL 기반의 프로그래밍 수업을 설계함에 있어서 한정된 영역에서만 시뮬레이션의 소재를 선정하기 보다는 다양한 학문영역을 포함할 수 있도록 주의를 기울여야 할 것이다.
본 연구는 PBL 기반의 프로그래밍 수업을 통해 학습양식에 따라 학습동기 및 그 하위 요소에 어떤 차이가 있는지 조사하여 PBL 기반의 프로그래밍 수업 설계시 고려해야 할 사항에 대한 시사점을 도출하는 것을 목적으로 진행되었다. 실험 결과, PBL 기반의 프로그래밍 수업은 모든 학습 양식에서 유의미한 학습동기 향상의 효과가 나타났지만, 하위요소에는 학습양식에 따라 차이가 있었다. 본 연구에서 나타난 결과를 정리하면 다음과 같다.
전체 학습양식에서 학습동기가 상향된 것을 확인하였다. 그렇다면, 학습양식별로 학습동기 하위 요소는 어떤 차이가 나는지 살펴보았다.
첫째, PBL 기반의 프로그래밍 수업에서 그래픽 객체 조작이 간단한 교육용 프로그래밍 언어의 사용은 시뮬레이션을 제작하는데 있어서 학습자들에게 의미 있는 성공의 기회를 제공하였다. 그러나 학습자들이 갖게 되는 학습결과나 기대에 대한 ‘만족감’을 향상할 수 있도록 새로 습득한 지식이나 기술이 후속 학습상황에 적용될 수 있도록 하는 수업을 설계하거나, 긍정적인 피드백이나 보상에 대한 제공을 고려해야 할 것이다.
학습동기 측정 도구의 평가 영역은 주의집중, 관련성, 자신감, 만족감 영역으로 구분되어 평가되고, 이 네 가지 영역을 모두 포함하는 전반적인 학습동기로 구분된다. 학습 동기 검사도구의 전체문항은 34개이며, 주의집중 8문항, 관련성 9문항, 자신감 8문항, 만족감 9문항으로 이루어져있다. 검사지는 Likert 5점 척도에 학습자들이 응답하도록 하였다.
학습양식별로 ARCS 동기 모델의 하위 구성 요소별로 살펴보면, PBL 기반의 프로그래밍 수업은 전체적인 학습동기에서 통계적으로 유의한 향상을 나타냈다. <표 12>에 학습양식에 따른 학습 동기의 하위요소에 통계적으로 유의미한 차이가 있는 것을 정리하였다.
후속연구
본 연구의 결론으로부터 얻은 시사점을 바탕으로 프로그래밍 수업에서 효과적인 프로젝트 활동을 개발하기 위해서는 학습자의 동기 수준, 학습 양식 등 학습자 특성을 고려하는 것이 필요할 것이다. 본 연구의 결과는 PBL 기반의 프로그래밍 수업에서 다양한 학습양식을 가지는 학습자들이 학습동기를 가질 수 있도록 수업을 설계할 때 필요한 정보로 활용될 수 있을 것이다.
본 연구의 결론으로부터 얻은 시사점을 바탕으로 프로그래밍 수업에서 효과적인 프로젝트 활동을 개발하기 위해서는 학습자의 동기 수준, 학습 양식 등 학습자 특성을 고려하는 것이 필요할 것이다. 본 연구의 결과는 PBL 기반의 프로그래밍 수업에서 다양한 학습양식을 가지는 학습자들이 학습동기를 가질 수 있도록 수업을 설계할 때 필요한 정보로 활용될 수 있을 것이다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
ARCS 동기 모델이란?
Keller(1984)는 동기에 관한 기존의 다양한 이론 및 연구를 종합하여 이를 체계화하고 교수학습 상황에서 학습동기를 유발시키고 지속시키기 위한 ARCS 동기 모델을 제공하였다[15]. ARCS 동기 모델이란 교수자가 적극적으로 학습동기를 유발시키고 지속시키기 위해 학습환경의 동기적 측면을 설계하는 문제해결전략을 말한다. Keller(1984)는 동기 유발과 관련된 연구문헌들에서 보고된 이론과 개념들 중 인간의 동기 유발 요소를 네 가지 범주로 정리하였는데, 이는 주의집중, 관련성, 자신감, 만족감으로 구분된다.
Keller(1984)는 동기 유발과 관련된 연구문헌들에서 보고된 이론과 개념들 중 인간의 동기 유발 요소를 네 가지 범주로 정리하였는데 이는 무엇으로 구분되는가?
ARCS 동기 모델이란 교수자가 적극적으로 학습동기를 유발시키고 지속시키기 위해 학습환경의 동기적 측면을 설계하는 문제해결전략을 말한다. Keller(1984)는 동기 유발과 관련된 연구문헌들에서 보고된 이론과 개념들 중 인간의 동기 유발 요소를 네 가지 범주로 정리하였는데, 이는 주의집중, 관련성, 자신감, 만족감으로 구분된다. <표 1>은 네가지 범주에 해당하는 특성을 보여준다.
두리틀의 장점은 무엇인가?
수업에 활용한 교육용 프로그래밍 언어는 두리틀(Dolittle)로, 초보자들도 쉽게 프로그래밍을 학습할 수 있도록 만들어진 텍스트 기반의 객체지향형 교육용 프로그래밍 언어이다[43]. 초보학습자들을 위해 개발된 언어로써 LOGO의 거북 그래픽스를 기반으로 GUI 프로그래밍 등 다양한 기능을 지원하며 쉽게 객체지향 형식의 프로그래밍 활동이 가능하다. 그래픽 객체를 이용하여 사물의 움직임을 쉽게 표현할 수 있다는 점과 문법이 간단하여 프로그래밍 언어를 쉽게 익힐 수 있는 점에서 수업도구로 선정하였다.
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