학습장애학생의 문장제 문제 해결 능력향상을 위한 WOE기반 스마트러닝 시스템의 개발 및 적용 Development and Application of a WOE-based Smart Learning System for Improving Written Problem Ability of Students with Learning Disabilities원문보기
문장제 문제는 단순한 수학적 수식으로 구성된 연산문제와는 달리 언어적으로 표현된 문제 안에서 수학적 내용을 찾아 그것을 수식으로 표현하는 과정을 필요로 한다. 이는 고차원적인 인지적 전략을 요구하며 학습자는 수학적 사고력과 추론능력, 이해력, 언어와 읽기 등을 고루 활용해야 한다. 하지만 대부분의 학습장애학생들은 문장제 문제를 해결하는데 어려움을 겪고 있다. 본 연구에서는 학습장애학생이 인지적 과부하를 적게 받으면서 인지적 전략을 학습할 수 있으며 또한 학생들에게 전문가의 예시를 단계적으로 제시하는 WOE (Work-Out Examples: WOE) 기반 스마트러닝 학습시스템을 제시한다. 본 시스템의 특징은 다음과 같다. 첫째, WOE를 순차적으로 따라하면서 학습자는 인지적 부하 없이 자연스럽게 문제해결전략을 습득할 수 있다. 둘째, 학습자의 학습 동기를 높이고 흥미를 유발시킨다. 셋째, 시공간을 초월한 학습이 가능하기 때문에 학습자 스스로 학습을 조절하는 자기주도적 학습능력이 향상될 수 있다. 본 시스템의 적용결과는 다음과 같다. 첫째, 학습장애학생의 수준에 맞는 학습 단계가 제공되고 지속적인 피드백이 있기 때문에 학습자의 개별화학습이 가능하였다. 둘째, 학습자들이 학습내용을 자연스럽게 습득함으로써 문장제 문제해결능력이 향상되었다. 셋째, 학습과정에서의 성공경험으로 인하여 학습에 대한 자신감 및 학습동기가 향상되고 긍정적인 자아개념이 형성되었다.
문장제 문제는 단순한 수학적 수식으로 구성된 연산문제와는 달리 언어적으로 표현된 문제 안에서 수학적 내용을 찾아 그것을 수식으로 표현하는 과정을 필요로 한다. 이는 고차원적인 인지적 전략을 요구하며 학습자는 수학적 사고력과 추론능력, 이해력, 언어와 읽기 등을 고루 활용해야 한다. 하지만 대부분의 학습장애학생들은 문장제 문제를 해결하는데 어려움을 겪고 있다. 본 연구에서는 학습장애학생이 인지적 과부하를 적게 받으면서 인지적 전략을 학습할 수 있으며 또한 학생들에게 전문가의 예시를 단계적으로 제시하는 WOE (Work-Out Examples: WOE) 기반 스마트러닝 학습시스템을 제시한다. 본 시스템의 특징은 다음과 같다. 첫째, WOE를 순차적으로 따라하면서 학습자는 인지적 부하 없이 자연스럽게 문제해결전략을 습득할 수 있다. 둘째, 학습자의 학습 동기를 높이고 흥미를 유발시킨다. 셋째, 시공간을 초월한 학습이 가능하기 때문에 학습자 스스로 학습을 조절하는 자기주도적 학습능력이 향상될 수 있다. 본 시스템의 적용결과는 다음과 같다. 첫째, 학습장애학생의 수준에 맞는 학습 단계가 제공되고 지속적인 피드백이 있기 때문에 학습자의 개별화학습이 가능하였다. 둘째, 학습자들이 학습내용을 자연스럽게 습득함으로써 문장제 문제해결능력이 향상되었다. 셋째, 학습과정에서의 성공경험으로 인하여 학습에 대한 자신감 및 학습동기가 향상되고 긍정적인 자아개념이 형성되었다.
Students with learning disabilities need special education programs. In the traditional class, those students may not be satisfied with their studies. Thus, it is important to provide individualized class for those students. Classes using smart devices may give one of the solutions for individualize...
Students with learning disabilities need special education programs. In the traditional class, those students may not be satisfied with their studies. Thus, it is important to provide individualized class for those students. Classes using smart devices may give one of the solutions for individualized class. Unlike the typical mathematical problems, written problems require students to use various cognitive strategies, mathematical reasoning, inference ability, and so on. In this sense, written problems are good tools to develop the logical minds for students with learning disabilities. In this paper, a WOE-based smart learning system is proposed to help those students develop learning abilities. The proposed system has the following characteristics. First, students can learn naturally problem-solving abilities by following the work-out examples given from experts. Second, the proposed system can invoke motivation and interests of students using attractive icons and guidance rules provided with smart phone. Third, the proposed system can provide self-directed study for those students. The proposed system is applied for some students with learning disabilities. The following results are obtained. First, the individualized study can be possible since the system can provide continuous feedbacks and level-differentiated classes. Second, students can increase written problem solving abilities with natural understanding of study contents from smart phone. Finally, satisfaction, study motivation, and self-concept of students are increased through their successful experience during study processes.
Students with learning disabilities need special education programs. In the traditional class, those students may not be satisfied with their studies. Thus, it is important to provide individualized class for those students. Classes using smart devices may give one of the solutions for individualized class. Unlike the typical mathematical problems, written problems require students to use various cognitive strategies, mathematical reasoning, inference ability, and so on. In this sense, written problems are good tools to develop the logical minds for students with learning disabilities. In this paper, a WOE-based smart learning system is proposed to help those students develop learning abilities. The proposed system has the following characteristics. First, students can learn naturally problem-solving abilities by following the work-out examples given from experts. Second, the proposed system can invoke motivation and interests of students using attractive icons and guidance rules provided with smart phone. Third, the proposed system can provide self-directed study for those students. The proposed system is applied for some students with learning disabilities. The following results are obtained. First, the individualized study can be possible since the system can provide continuous feedbacks and level-differentiated classes. Second, students can increase written problem solving abilities with natural understanding of study contents from smart phone. Finally, satisfaction, study motivation, and self-concept of students are increased through their successful experience during study processes.
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문제 정의
그 이유는 본 연구를 진행함에 있어 기본적으로 학생이 기본적인 덧셈 뺄셈 능력을 가지고 있다는 전제하에서 시작한 것이기에 학습하는 학생이 기본적인 덧셈과 뺄셈을 할 수 있는지를 알아보는 것이 중요하였다. 그래서 문장제 문제가 아닌 문제를 학생이 해결할 수 있는지를 확인할 수 있도록 하였다.
진단평가 및 형성평가는 학습자가 스스로 자신의 수준을 평가할 수 있는 기준이 되며 이를 통하여 학습자는 개별화된 학습뿐 아니라 자기주도적 학습능력을 기를 수 있다. 또한, 형성평가를 통해 자신의 수준을 확인하고 그 다음 단계로 나아가는 과정을 통하여 학습자가 성취감을 맛볼 수 있는 기회를 제공 한다.
본 논문에서는 학습장애학생을 위한 WOE 기반 스마트러닝 시스템을 제시한다. 본 시스템은 WOE에 기반을 두며, WOE는 학습자가 해결해야 할 문제 상황과 전문가가 문제를 해결한 상황, 그리고 전문가가 문제를 해결하기까지의 방법과 이유를 구체적으로 기술한 것을 말한다.
본 논문에서 시스템 개발을 위해 사용한 소프트웨어와 하드웨어 환경은 다음 <표 3>과 같다. 아이폰과 아이패드에서 구현되는 시스템을 개발하는 것을 목표로 하여 MAC OSX 운영체제에서 실행하도록 하였다.
하지만 문장제 문제의 경우 한 문제를 제외한 모든 문항이 틀렸으며, 학생이 문장제 문제를 풀 때 식을 세우기는 하지만 단순히 나와 있는 숫자들을 더하거나 빼려는 경향을 보였다. 특히 문제를 읽고 필요한 식을 세우는 능력이 부족하여 풀고 나서 답이 없자 자신이 문제를 해결한 방법과 식을 지우려고 하였다.
제안 방법
둘째, 진단 검사 및 적절한 형성평가 항목을 만들어 학습자가 자신의 수준을 알고 그에 맞춰 학습할 수 있도록 한다. 진단평가 및 형성평가는 학습자가 스스로 자신의 수준을 평가할 수 있는 기준이 되며 이를 통하여 학습자는 개별화된 학습뿐 아니라 자기주도적 학습능력을 기를 수 있다.
둘째, 학습장애학생들의 학습 부진의 가장 큰 원인인 인지적 전략을 세우는 방법의 학습을 본 WOE기반 학습시스템을 통하여 이루어지게 한다. 학생들은 문제를 읽어도 문제의 뜻을 이해하지 못하고 문제를 해결하는 문제해결전략을 세우지 못한다.
따라서 본 논문에서는 학습장애 학생의 위와 같은 특성을 고려하여 학습장애 학생이 언제 어디서나 학습할 수 있는 스마트폰 기반의 시스템을 설계하고 구현하여 적용하였다. 이와 같이 개발된 WOE기반의 시스템은 다음과 같은 특징을 갖는다.
본 논문에서는 학습장애학생을 위한 WOE 기반 스마트러닝 시스템을 제시한다. 본 시스템은 WOE에 기반을 두며, WOE는 학습자가 해결해야 할 문제 상황과 전문가가 문제를 해결한 상황, 그리고 전문가가 문제를 해결하기까지의 방법과 이유를 구체적으로 기술한 것을 말한다. WOE기반 스마트러닝 시스템은 인지적 부하를 최소화하면서 자연스럽게 문제해결전략을 습득할 수 있는 방법이다.
첫째, 학습장애학생들에 대한 개별적인 학습이 이루어지지 않는 상황에서 WOE기반 학습시스템을 적용하여 진단평가를 통한 학생들의 수준에 맞는 개별화된 학습과 충분한 연습문제, 그리고 형성평가와 피드백을 제공한다. 이를 통하여 학습장애학생들의 수준에 맞는 개별화 수업이 이루어질 수 있도록 한다.
대상 데이터
본 연구는 서울○○초등학교 4학년 수학학습장애학생 2명을 대상으로 하였다. 이 대상 학생들을 선별하는 방법은 수학 진단평가에서 60점 미만을 받은 학생들 사이에서 지능지수가 85∼100사이이며 외재적 요인에 해당하지 않는 학생을 대상으로 하였다.
이 대상 학생들을 선별하는 방법은 수학 진단평가에서 60점 미만을 받은 학생들 사이에서 지능지수가 85∼100사이이며 외재적 요인에 해당하지 않는 학생을 대상으로 하였다.
한국교육과정 평가원에서 제작된 것으로 전국의 초등학교에서 3월에 실시한다. 초등학교 4학년의 경우 3학년에 학습한 내용을 평가하게 된다.
이론/모형
학습장애 학생의 지적능력을 알아보기 위해 K-WISC-Ⅲ를 활용하였다. K-WISC-Ⅲ검사는 언어성 검사와 동작성 검사로 구분되는데 WISC검사는 만 6세부터 만 16세 1개월 된 아동까지의 지능을 임상적으로 평가할 수 있는 검사도구이다.
성능/효과
넷째, 학습자의 흥미와 동기를 유발시킬 수 있고 스마트폰의 특징인 다양한 사용자 인터페이스를 사용하여 학습의 흥미를 유지할 수 있도록 한다. 학습장애학생의 특성상 집중시간이 짧고 오랜 시간 흥미를 유지하지 못한다.
다섯째, 학습자가 문제해결전략을 완전히 습득할 수 있도록 연습기회를 충분히 제공한다. 문제해결능력은 한 번에 습득되는 것이 아니고 반복적인 연습과 훈련을 통해 얻을 수 있다.
문장이 좀 길어서 해결할 수 없었던 문제를 읽고 단계별로 학습하는 능력이 향상되었으며 식을 세울 수 있는 능력이 생기게 되었다. 둘째, 학습장애 학생은 문제해결 경험을 통하여 학습 동기 및 요구가 향상되었고 긍정적 자아 형성에 도움이 되었다.
둘째, 학습장애학생의 문제해결전략을 세우는 능력을 향상시킬 수 있다. 학습장애학생은 이 학습 시스템을 통해 Polya의 문제해결전략을 단계별로 학습할 수 있는 기회를 얻는다.
사후검사에서 A학생의 경우 문제에서 필요한 조건을 찾아 식을 세우는 능력이 향상되었으며 문제에서 덧셈을 요구하는지 뺄셈을 요구하는지 이해하고 문제에 맞는 식을 세울 수 있는 능력이 향상되었다.
셋째, WOE를 단계별로 제시하여 학습자의 인지적 과부하를 막고 자연스럽게 그 능력이 향상되도록 한다. WOE를 제시하는 가장 큰 이유는 학습자의 인지적 과부하를 줄이면서 동시에 학습자가 문제를 해결하는 방법을 쉽고 빠르게 습득하도록 하는 것이다.
셋째, 학습장애 학생들이 개별화된 학습과 인지적 전략의 습득을 통하여 학습의 성공 기회를 가질 수 있게 하고 이를 통하여 학습장애 학생의 성취감 및 긍정적 자아개념 형성을 도모한다. 인지적 전략을 익히는 것은 학생의 자기주도적 학습 능력을 향상시키는 것과 연결되며, 성공적인 문제 해결의 경험은 학생의 자신감을 향상시킬 수 있다.
첫째, 시스템의 기본 구성은 학습장애학생의 특성을 고려하여 WOE가 제공될 수 있도록 한다. 프로그램 설계의 가장 큰 목적 및 방향은 개별화된 수업이 가능하게 하는 것이다.
첫째, 학습장애 학생이 시공간의 제약을 받지 않는 개별화 학습이 가능하다. 스마트폰을 기반으로 하는 WOE기반 학습시스템은 스마트폰의 최대 장점인 이동성과 편리성을 이용하여 학생이 특별한 학습 공간이 아닌 어느 곳에서나 학습이 가능하도록 하였다.
첫째, 학습장애학생의 문장제 문제 해결능력이 향상되었다. 문장이 좀 길어서 해결할 수 없었던 문제를 읽고 단계별로 학습하는 능력이 향상되었으며 식을 세울 수 있는 능력이 생기게 되었다.
후속연구
둘째, 본 논문에서 개발한 프로그램은 약간은 딱딱한 형식으로 진행되나, 게임의 형식을 이용하거나 스토리라인을 이용하여 학생들이 더욱 흥미를 유발할 수 있는 어플리케이션이 개발되어야 한다.
첫째, 본 논문에서 개발한 어플리케이션의 경우 초등학교 3학년 정도의 수준이지만, 광범위한 학습자를 대상으로 하는 어플리케이션이 개발되어야 한다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
학습장애학생의 학습결손을 줄이기 위하여 개별적인 학습이 필요한데 이것을 대신해줄 수 있는 것은?
학습장애학생의 학습결손을 줄이기 위하여 개별적인 학습이 필요한데 이것을 대신해줄 수 있는 것이 바로 스마트폰 기반 학습이다. 스마트폰을 기반으로 하는 교육용 어플리케이션은 많은 학습자들의 편의와 학습능력을 향상시킬 수 있을 것으로 예상된다.
문장제 문제는 단순한 수학적 수식으로 구성된 연산문제와는 달리 언어적으로 표현된 문제 안에서 수학적 내용을 찾아 그것을 수식으로 표현하는 과정을 필요로 하여 고차원적 인지적 전략을 요구하므로 학습자는 어떤 것들을 고루 활용해야 하는가?
문장제 문제는 단순한 수학적 수식으로 구성된 연산문제와는 달리 언어적으로 표현된 문제 안에서 수학적 내용을 찾아 그것을 수식으로 표현하는 과정을 필요로 한다. 이는 고차원적인 인지적 전략을 요구하며 학습자는 수학적 사고력과 추론능력, 이해력, 언어와 읽기 등을 고루 활용해야 한다. 하지만 대부분의 학습장애학생들은 문장제 문제를 해결하는데 어려움을 겪고 있다.
WOE 기반 스마트러닝 학습시스템의 특징은?
본 시스템의 특징은 다음과 같다. 첫째, WOE를 순차적으로 따라하면서 학습자는 인지적 부하 없이 자연스럽게 문제해결전략을 습득할 수 있다. 둘째, 학습자의 학습 동기를 높이고 흥미를 유발시킨다. 셋째, 시공간을 초월한 학습이 가능하기 때문에 학습자 스스로 학습을 조절하는 자기주도적 학습능력이 향상될 수 있다. 본 시스템의 적용결과는 다음과 같다.
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