[국내논문]중학교 과학과 IPER 수업과 PBL 수업이 학업성취도 및 자기주도적 학습 특성에 미치는 효과 The Effects of IPER and PBL on Academic Achievement of Science and Self-directed Learning Characteristics in Middle School Science원문보기
Modern society requires people with practical knowledge that is able to recognize actual problems in the complex reality and solve the problems. Due to that reason, the 7th National Curriculum aims to basically cultivate ability adaptable to information-oriented global age by maximizing students' in...
Modern society requires people with practical knowledge that is able to recognize actual problems in the complex reality and solve the problems. Due to that reason, the 7th National Curriculum aims to basically cultivate ability adaptable to information-oriented global age by maximizing students' individuality and creativity. However, as existing education is hard to improve creativity, logical thinking, information processing skills, and problem-solving ability in the information-oriented age, self-directed learning is getting highlighted. Therefore, this study aimed to look into how learner-oriented IPER for self-directed learning and problem-based learning(PBL) in middle school science affected academic achievement of science and self-directed learning characteristics. As the results of the study are as follows. First, as the result of pre-and post-test to compare and analyze the effects of IPER instruction model and PBL instruction model on learners' academic achievement increase, it showed that the class with IPER instruction model was more effective. Second, as the result of pre-and post-test to compare and analyze the effects of IPER instruction model and PBL instruction model on self-directed learning characters, IPER was more effective than PBL overall, and among sub-areas, 'openness', 'self-concept', 'initiative', 'future-oriented self-understanding', and 'self-evaluation' were more effective in IPER while 'creativity' was more effective in PBL. However, among sub-areas 'responsibility' and 'learning enthusiasm' didn't show statistically significant difference. Third, the results of the post-survey to compare and analyze learners' perception regarding the application of IPER instruction model and PBL instruction model, the two models were positively affective. In addition, as the result of comparing the two models, IPER was more positive than PBL.
Modern society requires people with practical knowledge that is able to recognize actual problems in the complex reality and solve the problems. Due to that reason, the 7th National Curriculum aims to basically cultivate ability adaptable to information-oriented global age by maximizing students' individuality and creativity. However, as existing education is hard to improve creativity, logical thinking, information processing skills, and problem-solving ability in the information-oriented age, self-directed learning is getting highlighted. Therefore, this study aimed to look into how learner-oriented IPER for self-directed learning and problem-based learning(PBL) in middle school science affected academic achievement of science and self-directed learning characteristics. As the results of the study are as follows. First, as the result of pre-and post-test to compare and analyze the effects of IPER instruction model and PBL instruction model on learners' academic achievement increase, it showed that the class with IPER instruction model was more effective. Second, as the result of pre-and post-test to compare and analyze the effects of IPER instruction model and PBL instruction model on self-directed learning characters, IPER was more effective than PBL overall, and among sub-areas, 'openness', 'self-concept', 'initiative', 'future-oriented self-understanding', and 'self-evaluation' were more effective in IPER while 'creativity' was more effective in PBL. However, among sub-areas 'responsibility' and 'learning enthusiasm' didn't show statistically significant difference. Third, the results of the post-survey to compare and analyze learners' perception regarding the application of IPER instruction model and PBL instruction model, the two models were positively affective. In addition, as the result of comparing the two models, IPER was more positive than PBL.
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문제 정의
본 연구에서는 중학교 과학 교과에서 자기 주도적 학습을 위한 학습자 중심의 IPER(Intending - Presenting - Explaining - Reflecting: IPER)과 문제중심학습(Problem-Based Learning: PBL)이 과학 교과 학업 성취도에 어떠한 변화를 미치는가를 알아보고자 하였으며 이를 바탕으로 학습자 자신이 학습의 주체가 되어 스스로 탐구하고, 발표하고, 토론하며, 상호 평가하는 과정 등을 포함한 새로운 학습의 형태를 제안하고자 한다.
이에 본 연구는 중학교 2학년 과학과 지질분야 단원에 학습자 중심의 IPER과 문제중심학습(PBL)을 적용하여 학업 성취도, 자기주도적 학습 특성, 그리고 이러한 수업 모델에 대한 인식에 대해서 알아보고자 하며 이를 위한 연구 문제를 구체적으로 밝히면 다음과 같다.
본 연구는 앞 장에서 고안한 중학교 2학년 과학과 ‘지질’분야 단원의 IPER 수업 모델과 PBL 수업모델을 적용하여 학습자들의 학업 성취도와 자기주도적 학습 특성에 미치는 효과 및 인식에 대해서 비교ㆍ분석하고자 하였다.
본 연구는 중학교 과학과 수업에서 IPER 수업 모델과 PBL 수업 모델을 적용한 수업이 학습자들의 학업 성취도와 자기 주도적 학습 특성에 효과가 있음을 밝히고, 두 수업 모델 간의 그 효과를 비교ㆍ분석하며, 이러한 수업이 학습자들에게 긍정적으로 인식 될 수 있음을 밝히고자 하였다. 이를 검증하기 위해서 중학교 2학년 과학과 ‘지질’분야를 주제로 IPER 수업 모델과 PBL 수업 모델을 각각 2개 학급 60명씩을 대상으로 적용한 후 효과를 검증하였다.
제안 방법
본 연구는 2009년 6월 1주에 사전 검사를 실시한 후 6월 2주~7월 1주에 걸쳐 총 10차시 동안 IPER 수업 모델을 적용한 학습과 PBL 수업 모델을 적용한 학습이 학업 성취도와 자기주도적 학습 특성에 어떤 효과를 미치는지 알아보기 위해서 수업을 실시한 후 사후 검사와 인식 조사를 하였으며 연구절차는 그림 1과 같다.
본 연구의 대상으로는 부산광역시 소재의 남자 중학교 2학년 학생 4개 학급을 대상으로 하였다. 선정된 4개 학급을 다시 각각 2개 학급 60명으로 구성된 실험집단Ⅰ과 실험집단Ⅱ로 구성하였으며, 실험집단Ⅰ은 IPER 수업 모델을 적용하였고, 실험집단Ⅱ는 PBL 수업 모델을 적용하였다.
그리고 문제중심학습의 전개과정은 문제중심학습의 특성을 반영하여 설계한다. 주로 사용되는 문제중심학습 모형은 Barrows와 Myers(1993)의 문제중심학습모형이며 이 모형은 4단계로 구성되어 있다.
먼저 과학 학업 성취도 검사 도구는 연구를 위해 분석한 학습 과제를 중심으로 사전ㆍ사후 검사 문항을 각 40문항씩을 1차로 개발하였고, 현직교사 3명과 전문가 1명의 내용타당도 검증 절차를 통해 사전ㆍ사후 각 20문항씩 선별하였다.
마지막으로 실험 집단Ⅰ과 실험 집단Ⅱ의 각 학급 별 마지막 조의 수업이 종료된 후 각 실험 집단의 수업에 대한 인식을 알아보기 위하여 본 연구자가 개발한 설문지를 이용하여 설문을 실시하였다.
이 설문은 Likert 5척도로 구성되었으며 설문 내용은 IPER 수업 모델과 PBL 수업 모델을 적용한 수업에 대한 효과적인 측면 3개 문항, 흥미적인 측면 3개 문항, 그리고 참여적인 측면 3개 문항으로 3개 영역에 각 3개 문항씩 총 9개 문항으로 구성하였다.
학습자중심의 IPER 수업 모델과 PBL 수업 모델을 적용하기 위해서 학습주제에 따라 1개 학급을 6명을 1개조로 하는 5개조로 조를 구성하였다. 사전학업성취도 검사의 점수를 바탕으로 각 조를 상위(33%) 2명, 중위(34%) 2명, 하위(33%) 2명의 6명으로 이질적으로 구성하였고 각 조의 구성은 표 2와 같다.
이를 검증하기 위해서 중학교 2학년 과학과 ‘지질’분야를 주제로 IPER 수업 모델과 PBL 수업 모델을 각각 2개 학급 60명씩을 대상으로 적용한 후 효과를 검증하였다.
둘째, 본 연구는 중학교 2학년을 대상으로 ‘지질’ 분야 단원을 중심으로 이루어졌다. 따라서 IPER 수업 모델의 효과에 대해서 더욱 심도있는 연구를 위해서는 다양한 실험집단과 과학과의 다른 여러 분야에도 적용하여 연구를 해 본다면 의미가 있을 것으로 생각된다.
대상 데이터
본 연구의 대상으로는 부산광역시 소재의 남자 중학교 2학년 학생 4개 학급을 대상으로 하였다. 선정된 4개 학급을 다시 각각 2개 학급 60명으로 구성된 실험집단Ⅰ과 실험집단Ⅱ로 구성하였으며, 실험집단Ⅰ은 IPER 수업 모델을 적용하였고, 실험집단Ⅱ는 PBL 수업 모델을 적용하였다.
이 때 사전ㆍ사후 검사는 제 7차 교육과정의 중학교 2학년 과학교과 6단원인 ‘지구의 역사와 지각변동’ 전체 내용으로 구성하였다.
학습자중심의 IPER 수업 모델과 PBL 수업 모델을 적용하기 위해서 학습주제에 따라 1개 학급을 6명을 1개조로 하는 5개조로 조를 구성하였다. 사전학업성취도 검사의 점수를 바탕으로 각 조를 상위(33%) 2명, 중위(34%) 2명, 하위(33%) 2명의 6명으로 이질적으로 구성하였고 각 조의 구성은 표 2와 같다.
이론/모형
다음으로 본 연구에서 사용한 자기 주도적 학습특성 검사는 사전ㆍ사후에 같은 검사지를 사용하였으며, 검사지는 Guglielmino(1997)가 제시한 8가지 영역, 즉 개방성 자아개념, 솔선수범, 책임감, 학습열성, 미래지향적 자기 이해력, 창의성, 자기평가력이다. 문항 수는 영역별로 6개 문항씩 총 48개 문항이며, Likert 5척도로 구성되었다.
성능/효과
셋째, 학습자 중심의 IPER 수업 모델과 문제중심학습(PBL) 수업 모델에 대한 효과, 흥미, 참여 등의 인식은 어떠한가?
첫째, PBL은 ‘문제(problem)’로부터 학습이 시작이 되고 그것과 더불어 끝이 난다.
셋째, PBL에서 요구하는 활동은 크게 팀별 학습과 자기주도적 학습으로 나누어진다.
표 4에서 보는 바와 같이, 실험집단Ⅰ과 실험집단Ⅱ의 학업 성취도에 대한 사후검사 결과의 평균차이를 분석한 결과 실험집단Ⅰ이 14.95이고 실험집단Ⅱ가 12.93으로 나타났다. 표준편차는 실험집단Ⅰ이 2.
IPER 수업 모델과 PBL 수업 모델이 학습자들의 자기 주도적 학습 특성의 하위요소별로 미치는 영향을 분석한 결과는 표 5에서 보는 바와 같이 IPER 수업 모델과 PBL 수업 모델을 적용한 수업 후 분석한 자기 주도적 학습 특성 하위요소 가운데 ‘개방성’, ‘자아개념’, ‘솔선수범’, ‘미래 지향적 자기이해’, ‘자기 평가력’은 실험집단Ⅰ이 실험집단Ⅱ보다 높았으며 이는 유의수준 .05에서 통계적인 유의미한 차이를 나타내었다.
표 5에서 보는 바와 같이, 실험집단Ⅰ과 실험집단Ⅱ의 자기 주도적 학습 특성에 대한 사후검사 결과의 평균차이를 분석한 결과 실험집단Ⅰ이 141.17이고 실험집단Ⅱ가 127.27으로 나타났다. 표준편차는 실험집단Ⅰ이 8.
115로 나타났다. 그리고 실험집단Ⅰ과 실험집단Ⅱ의 자기 주도적 학습 특성에 대한 사후검사 결과의 독립표본 t검증 결과 t=8.574, p=.000로 나타나 유의수준 .05에서 통계적으로 유의미한 차이가 나타나 IPER 수업 모델이 PBL 수업 모델을 적용한 수업보다 자기 주도적 학습 특성 신장에 더 효과적임을 설명해준다고 할 수 있다.
수업 효과에 대해서는 전체적인 응답 학습자의 최소 65.9%에서 최대 76.8%, 수업 흥미에 대해서는 최소 71.3%에서 최대 84.1%, 수업 참여에 대해서는 최소 81.2%에서 최대 87.8%로 대체로 그렇다와 매우 그렇다에 응답을 하여 수업에 대해서 긍정적인 반응을 나타내었다.
수업 효과에 대해서는 전체적인 응답 학습자의 최소 60.7%에서 최대 70.8%, 수업 흥미에 대해서는 최소 66.8%에서 최대 76.1%, 수업 참여에 대해서는 최소 75.0%에서 최대 81.9%로 대체로 그렇다와 매우 그렇다에 응답을 하여 수업에 대해서 긍정적인 반응을 나타내었다.
둘째, IPER 수업 모델과 PBL 수업 모델의 적용이 학습자들의 자기 주도적 학습 특성에 미치는 효과를 비교ㆍ분석하기 위한 사전ㆍ사후 검사의 결과는 전체적으로 IPER이 PBL보다 더 효과적이고 하위요소 가운데 ‘개방성’, ‘자아개념’, ‘솔선수범’, ‘미래지향적 자기이해’, ‘자기 평가력’은 IPER이 더 효과적이었다.
첫째, IPER 수업 모델과 PBL 수업 모델의 적용이 학습자들의 학업 성취도 증진에 미치는 효과를 비교ㆍ분석하기 위한 사전ㆍ사후 검사의 결과는 IPER 수업 모델을 적용한 수업이 더 효과적이라는 결과가 나왔다. 이는 유의수준 .
셋째, IPER 수업 모델과 PBL 수업 모델의 적용수업에 대한 학습자들의 인식을 비교ㆍ분석하기 위한 사후 설문의 결과는 두 모델 모두 긍정적인 반응을 나타내었다. 그리고 두 모델을 비교해 본 결과는 IPER이 PBL보다 더 긍정적인 반응을 나타내었다.
셋째, IPER 수업 모델과 PBL 수업 모델의 적용수업에 대한 학습자들의 인식을 비교ㆍ분석하기 위한 사후 설문의 결과는 두 모델 모두 긍정적인 반응을 나타내었다. 그리고 두 모델을 비교해 본 결과는 IPER이 PBL보다 더 긍정적인 반응을 나타내었다. 따라서 과학교과에 어려움을 느끼거나 흥미를 갖지 못한 학습자들에게는 더욱 효과적인 방법이라 할 수 있다.
첫째, IPER 수업 모델의 근본 취지는 학습자들의 학업 성취도를 증진시켜 보다 나은 학습이 이루어지도록 하는 것이라 할 수 있다. 그러나 이 연구에서 IPER 수업 모델은 PBL 수업 모델과의 효과를 비교ㆍ분석하는데 초점이 맞추어져 있다.
후속연구
둘째, 본 연구는 중학교 2학년을 대상으로 ‘지질’ 분야 단원을 중심으로 이루어졌다. 따라서 IPER 수업 모델의 효과에 대해서 더욱 심도있는 연구를 위해서는 다양한 실험집단과 과학과의 다른 여러 분야에도 적용하여 연구를 해 본다면 의미가 있을 것으로 생각된다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
PBL은 무엇인가?
다음으로 PBL(문제중심학습: Problem-Based Learning)이란 구체적인 상황이 반영되는 실제적 문제를 학생 스스로 능동적으로 해결하는 과정에서 일어나는 학습을 의미한다. 문제중심학습은 1969년 Barrows가 의과대학에서 하나의 교육방법으로 실시한 것이 시초가 되었다.
IPER 수업 모델은 어떤 단계로 구성되어 있는가?
IPER 수업 모델은 표 1과 같이 수업과정이 계획단계(Intending), 실연단계(Presenting), 설명단계(Explaining), 반성단계(Reflecting)의 4단계로 구성되어 있다(김정민, 2008). IPER 수업 모델의 각 단계별 과정 및 학습자와 교사의 역할은 표1과 같다.
우리나라의 교육과정 중에서 7차 교육과정은 무엇을 기본 방향으로 삼고 있는가?
우리나라의 교육과정은 사회적 요구와 시대적 변화에 맞추어 많은 변화를 겪어 왔다. 특히 제 7차 교육과정은 학생의 건전한 인성 발달을 도모하고 학생의 개성 신장과 창의적 성장을 극대화하며 학생의 능력 수준에 맞는 교수-학습이 가능하도록 하고 단위 학교의 교육과정 결정 및 운영의 자율성을 확대하며 정보화 세계화 시대에 적응할 수 있는 능력을 함양하는 것을 기본 방향으로 삼고 있다(주국영, 2001).
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