플래시 파노라마 기반 가상야외답사의 활용이 중학생의 공간 시각화 능력, 개념 이해와 인식에 미치는 영향 The Effects of Flash Panorama-based Virtual Field Trips on Middle School Students' Spatial Visualization Ability, Conceptual Understanding, and Perceptions원문보기
이 연구에서는 플래시 파노라마 기반 가상야외답사(VFT)를 활용한 야외 지질 답사 활동의 효과를 공간 시각화 능력, 개념 이해와 인식 측면에서 분석하고자 하였다. 17명의 강원도 소재 중학교 학생을 대상으로 Kim and Lee (2011)에 의해 제안된 플래시 파노라마 기반 VFT 활용을 위한 3단계 모형을 적용하여 제주도 일대에서 2박 3일간 실제 지질 답사 활동을 수행하였다. 전실험 연구 설계를 적용하여 단일 집단에 대하여 사전과 사후의 공간 시각화 능력과 화산 개념 이해 변화를 각각 분석하였으며, 사후 설문을 통해 VFT 활용 효과에 대한 학생들의 인식을 조사하였다. 플래시 파노라마 기반 VFT 활용 모형을 적용하여 야외 답사 활동을 수행한 결과, 공간 시각화 능력에서는 '공간 관계' 능력이, 화산 개념 이해에서는 '지식'과 '이해'에서 유의미한 증가를 나타내었다. 또한, 공간 시각화 능력과 화산 개념 이해에서 대부분의 학생들의 향상 지수가 양(+)으로 산출되었다. 한편, 참가 학생들은 플래시 파노라마 기반 VFT 활용에 대해서 높은 흥미와 만족도를 나타내었으며, 야외 답사 활동에서 플래시 파노라마 기반 VFT의 활용에 대해 매우 긍정적으로 인식하는 것으로 분석되었다. 또한 플래시 파노라마 기반 VFT 활용이 인지적, 지리적 요소에서 실제 야외 답사 활동에 많은 도움이 되는 것으로 인식하였다.
이 연구에서는 플래시 파노라마 기반 가상야외답사(VFT)를 활용한 야외 지질 답사 활동의 효과를 공간 시각화 능력, 개념 이해와 인식 측면에서 분석하고자 하였다. 17명의 강원도 소재 중학교 학생을 대상으로 Kim and Lee (2011)에 의해 제안된 플래시 파노라마 기반 VFT 활용을 위한 3단계 모형을 적용하여 제주도 일대에서 2박 3일간 실제 지질 답사 활동을 수행하였다. 전실험 연구 설계를 적용하여 단일 집단에 대하여 사전과 사후의 공간 시각화 능력과 화산 개념 이해 변화를 각각 분석하였으며, 사후 설문을 통해 VFT 활용 효과에 대한 학생들의 인식을 조사하였다. 플래시 파노라마 기반 VFT 활용 모형을 적용하여 야외 답사 활동을 수행한 결과, 공간 시각화 능력에서는 '공간 관계' 능력이, 화산 개념 이해에서는 '지식'과 '이해'에서 유의미한 증가를 나타내었다. 또한, 공간 시각화 능력과 화산 개념 이해에서 대부분의 학생들의 향상 지수가 양(+)으로 산출되었다. 한편, 참가 학생들은 플래시 파노라마 기반 VFT 활용에 대해서 높은 흥미와 만족도를 나타내었으며, 야외 답사 활동에서 플래시 파노라마 기반 VFT의 활용에 대해 매우 긍정적으로 인식하는 것으로 분석되었다. 또한 플래시 파노라마 기반 VFT 활용이 인지적, 지리적 요소에서 실제 야외 답사 활동에 많은 도움이 되는 것으로 인식하였다.
The purpose of this study is to investigate the effects of flash panorama-based virtual field trips (VFT) as a supporting tool for geological field activity on middle school students' spatial visualization ability, conceptual understanding, and perceptions. A total of 17 middle school students parti...
The purpose of this study is to investigate the effects of flash panorama-based virtual field trips (VFT) as a supporting tool for geological field activity on middle school students' spatial visualization ability, conceptual understanding, and perceptions. A total of 17 middle school students participated in a three day long actual geological field trip around Jeju Island where a three-phase instructional model is applied for utilization of flash panorama-based VFT, which was proposed by Kim and Lee (2011). With one-group pretest-posttest pre-experimental design, data were collected using questionnaire and were analyzed to find out a change in students' spatial visualization ability and volcanic concept understanding, and their perceptions about the utilization of flash panorama-based VFT. Findings are as follows: First, the effect of utilizing flash panorama-based VFT in actual field trip revealed that there was meaningful increase in 'spatial relation' category of spatial visualization ability and 'knowledge' and 'comprehension' domains of volcanic concept understanding. Second, majority of students showed positive gain index in both spatial visualization ability and volcanic concept understanding. Lastly, participating students showed much interest and high satisfaction, and positive perception on the use of VFT. They also perceived that the utilization of flash panorama-based VFT could help in carrying out an actual field trip in terms of cognitive and geographical factors.
The purpose of this study is to investigate the effects of flash panorama-based virtual field trips (VFT) as a supporting tool for geological field activity on middle school students' spatial visualization ability, conceptual understanding, and perceptions. A total of 17 middle school students participated in a three day long actual geological field trip around Jeju Island where a three-phase instructional model is applied for utilization of flash panorama-based VFT, which was proposed by Kim and Lee (2011). With one-group pretest-posttest pre-experimental design, data were collected using questionnaire and were analyzed to find out a change in students' spatial visualization ability and volcanic concept understanding, and their perceptions about the utilization of flash panorama-based VFT. Findings are as follows: First, the effect of utilizing flash panorama-based VFT in actual field trip revealed that there was meaningful increase in 'spatial relation' category of spatial visualization ability and 'knowledge' and 'comprehension' domains of volcanic concept understanding. Second, majority of students showed positive gain index in both spatial visualization ability and volcanic concept understanding. Lastly, participating students showed much interest and high satisfaction, and positive perception on the use of VFT. They also perceived that the utilization of flash panorama-based VFT could help in carrying out an actual field trip in terms of cognitive and geographical factors.
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문제 정의
이와 같은 필요성에 근거하여 이 연구에서는 플래시 파노라마 기반 VFT를 활용한 야외 답사 활동이 학생들의 공간 시각화 능력과 개념 이해에 어떤 영향을 미치는지 알아보고자 하였다. 또한 AFT의 사전과 사후 활동에 플래시 파노라마 기반 VFT를 활용하는 것에 대해 학생들은 어떻게 인식하고 있는지 알아보고자 하였다.
이 연구에서는 중학생들을 대상으로 야외 답사 활동을 보조할 목적으로 개발된 플래시 파노라마 기반 VFT의 활용 효과를 공간 시각화 능력 및 화산 개념 이해 측면에서 알아보았다. 또한 야외 답사 활동 사전과 사후의 VFT 활용에 대한 학생들의 인식을 조사하였다.
이 연구에서는 플래시 파노라마 기반 VFT를 활용한 야외 지질 답사 전후 학생들의 공간 시각화 능력을 검사하기 위해 Titus and Horsman(2009)에 의해 개발된 검사지를 투입하였다. 이 검사지는 Fig.
이와 같은 필요성에 근거하여 이 연구에서는 플래시 파노라마 기반 VFT를 활용한 야외 답사 활동이 학생들의 공간 시각화 능력과 개념 이해에 어떤 영향을 미치는지 알아보고자 하였다. 또한 AFT의 사전과 사후 활동에 플래시 파노라마 기반 VFT를 활용하는 것에 대해 학생들은 어떻게 인식하고 있는지 알아보고자 하였다.
제안 방법
2와 같이 공간 관계(spatial relation), 공간 조작(spatial manipulation), 공간 투시(visual penetration)의 3개 범주, 총 45문항으로 구성되며, 각 영역의 점수는 10점, 20점, 15점이다. 3개 범주에 대한 검사는 영역 당 3분씩 할당하여 순차적으로 시행하였다.
강원도 소재 중학교 학생 17명을 대상으로 플래시 파노라마 기반 VFT를 활용하여 제주도 지형과 지질에 대한 답사 주제 선정 및 계획 작성, 제주도 일대에서 2박 3일간 실제 지질 답사 활동, 그리고 답사 후 결과 발표 활동을 차례대로 수행하였다. 전실험(pre-experimental) 연구 설계를 적용하여 단일 집단에 대하여 사전과 사후의 공간 시각화 능력과 화산 개념 이해 변화를 분석하였으며, 사후 설문을 통해 VFT 활용에 대한 학생들의 인식을 조사하였다.
이 연구에서는 중학생들을 대상으로 야외 답사 활동을 보조할 목적으로 개발된 플래시 파노라마 기반 VFT의 활용 효과를 공간 시각화 능력 및 화산 개념 이해 측면에서 알아보았다. 또한 야외 답사 활동 사전과 사후의 VFT 활용에 대한 학생들의 인식을 조사하였다. 연구 결과 다음과 같은 결론을 도출할 수 있었다.
이 설문지는 연구자에 의해 작성되었으며, 과학교육을 전공하는 박사과정 및 석사과정 3명의 타당도 검토를 거쳐 수정·보완하였다.
전실험(pre-experimental) 연구 설계를 적용하여 단일 집단에 대하여 사전과 사후의 공간 시각화 능력과 화산 개념 이해 변화를 분석하였으며, 사후 설문을 통해 VFT 활용에 대한 학생들의 인식을 조사하였다.
한편, 플래시 파노라마 기반 VFT 활용에 대한 학생들의 인식을 조사하기 위한 설문지는 객관식 10개 문항(리커트 5점 척도)과 주관식 2개 문항으로 구성하였다. 이 설문지는 연구자에 의해 작성되었으며, 과학교육을 전공하는 박사과정 및 석사과정 3명의 타당도 검토를 거쳐 수정·보완하였다.
데이터처리
전실험(pre-experimental) 연구 설계를 적용하여 단일 집단에 대하여 사전과 사후의 공간 시각화 능력과 화산 개념 이해 변화를 분석하였으며, 사후 설문을 통해 VFT 활용에 대한 학생들의 인식을 조사하였다. 사전-사후 공간 시각화 능력 및 화산 개념 이해 변화를 알아보기 위하여 대응표본 t-검정을 실시하였으며, 영역별 향상 지수(gain index)를 산출하였다. 향상 지수는 Hake(1998)에 의한 제안된 것으로, 사전과 사후 피험자의 점수 향상 정도를 표준화(normalization)하기 위해 개발된 것으로, 실제 향상 점수(actual gain%)를 향상 가능 점수(total possible gain%)로 나눈 값으로 정의된다.
이론/모형
플래시 파노라마 기반 VFT를 활용한 야외 지질답사 전후 학생들의 개념 이해를 검사하기 위해 Parham et al.(2010)에 의해 개발된 화산 개념 검사지(volcanic concept survey)를 투입하였다. 이 검사지는 화산 개념에 대한 학생들의 사고과정을 분석하기 위해 인지적 측면으로 구성된 언어적 분석틀로, Table 1과 같이 각 문항의 개념적 목표는 Bloom의 목표 체계를 따르고 있다(Parham et al.
이 연구에서는 Kim and Lee(2011)에 의해 개발된 제주도 VFT를 활용하였다.
이 연구에서는 Kim and Lee(2011)에 의해 제안된 VFT 활용을 위한 3Ps 모형을 적용하였다(Fig. 1). 이 VFT 활용을 위한 3Ps 모형은 Orion(1993)의 3단계 야외지질답사 순환학습모형에 따라 준비, 수행, 발표의 세 단계로 구성되어 있으며, 두 번째 단계인 수행은 AFT에 해당되며, VFT는 준비와 발표 단계에서 활용된다.
성능/효과
‘공간 조작’ 범주에서 사전에 비해 사후에 점수가 향상된 학생의 비율이 ‘공간 관계’에서보다 더 컸으며(67% : 65%), 반대로 점수가 하락한 학생의 비율이 ‘공간 관계’ 범주에서보다 더 작았다(20% : 24%).
Table 2의 결과에서는 3개 하부 범주 중 ‘공간 관계’만이 통계적으로 유의미한 향상이 있는 것으로 나타났지만, 학생 개인별 향상 지수에서는 ‘공간 조작’ 범주가 가장 높게 나타났다.
Table 2는 플래시 파노라마 기반 VFT를 활용한 야외 지질 답사 활동 전후 학생들의 공간 시각화 능력에 미치는 영향을 알아보기 위하여 대응 표본에 대한 t-검정 결과를 나타낸 것이다. 검정 결과, 전체 공간 시각화 능력에서 사전에 비해 사후에 평균 점수가 증가되긴 하였지만 통계적으로 유의미한 변화는 아닌 것으로 나타났다. 하지만, 3개 하부 범주 중 ‘공간 관계’에서는 통계적으로 유의미한 증가가 있는 것으로 분석되었으며, ‘공간 조작’ 범주의 경우는 평균점수가 증가하였지만, 통계적으로 유의미하지는 않는 것으로 나타났다.
이와 같은 결과는 지질학 과목 이수 후 공간 시각화 능력에서 두드러진 향상을 보고한 Titus and Horsman(2009)의 연구 결과와 일치하는 것으로, 플래시 파노라마 기반 VFT 활용이 학생들의 공간 시각화 능력 향상에 긍정적인 영향을 주었음을 시사한다. 기존의 VFT가 2차원으로 구성된 것에 비해, 이 연구에서 활용된 VFT는 3차원 플래시 파노라마를 기반으로 제작된 것이므로 공간 시각화 능력을 향상시키는데 좀 더 유리하게 작용하였을 것이라 판단된다. 하지만, 이 연구는 단일 집단을 대상으로 전 실험 설계를 적용하였기 때문에 이러한 연구 결과를 플래시 파노라마 기반 VFT 활용 효과로만 보기에는 무리가 있다.
둘째, 화산 개념 이해 변화에서는 사후에 전체적으로 통계적으로 유의미한 증가가 있는 것으로 나타났다. 또한 이러한 유의미한 증가는 ‘적용’과 ‘분석’ 영역과 같은 높은 인지 수준이 아닌 ‘지식’과 ‘이해’와 같은 낮은 인지 수준에서의 증가에 의한 것으로 분석되었다.
또한 이러한 유의미한 증가는 ‘적용’과 ‘분석’ 영역과 같은 높은 인지 수준이 아닌 ‘지식’과 ‘이해’와 같은 낮은 인지 수준에서의 증가에 의한 것으로 분석되었다.
이것은 Lee and Hong(2003)과 Cantwell(2004)의 연구 결과와 일치하는 것으로, 인지적 요소에서의 효과는 VFT가 제공하는 다양한 답사 관련 자료(제주도 이야기, 박편 관찰 등의 각종 웹 콘텐츠)에 기인한 것으로 판단되며, 지리적 요소에서의 효과는 플래시 파노라마를 통한 웹상에서의 실제 답사 장소 구현에 기인한 것으로 판단된다. 또한, 플래시 파노라마 기반 VFT는 준비 단계에서 탐구 주제를 선정하고 탐구 계획을 수립하는 데 효과가 있는 것으로 판단된다. 특히 탐구 주제의 선명성과 명확성이 보다 향상되는 효과가 있었으며, 탐구 내용을 구체화하고 방법을 상세화하는 데 도움을 주는 것으로 분석되었다.
셋째, 이 연구에 참여한 학생들은 플래시 파노라마 기반 VFT 자체에 대해서 높은 흥미와 만족도를 나타내었으며, 야외 답사 활동에서 VFT의 활용에 대해 매우 긍정적으로 인식하는 것으로 분석되었다. 또한 준비와 발표 단계에서 VFT 활용이 인지적, 지리적 요소에서 많은 도움이 되는 것으로 인식하고 있었다.
이것은 VFT에서 제공되는 플래시 파노라마의 영향인 것으로 사료된다. 이 연구에서 사용된 VFT는 기존의 것과는 다르게 사용자가 실제 답사 사이트에 가상적으로 접근하여 시공간적 제약 없이 자유롭게 둘러보는 것이 가능하다. 다시 말해 이 방법은 인터넷 검색을 통하여 자료를 찾는 방식에서 진일보하여 미리 야외 답사 장소를 마치 실제로 가서 둘러보는 것과 유사한 경험을 제공할 수 있다는 강점을 가진다.
Holland(2006)의 연구에 의하면, VFT로 활동한 학습자들이 AFT로 활동한 학습자들에 비해 학습 후 학습 내용에 대해 더 잘 기억한다는 사실을 발견하였다. 이 연구자는 VFT가 AFT에 비해 학습자의 흥미는 낮지만, 보다 내용에 집중할 수 있었기 때문이라는 분석 결과를 내놓았다. Wong(2002)의 연구에서도 VFT 집단이 AFT 집단에 비해 지식의 향상 정도가 유의미하게 높았으며, 정의적 영역을 제외한 인지적, 심체적 영역에서 VFT를 더 유용하다고 인식하는 것으로 나타났다.
Table 8은 탐구 주제 선정 및 계획 단계에서 VFT 활용 전후의 소집단별 선정 주제와 탐구 계획을 비교 분석한 것이다. 전반적으로 VFT 활용 후에 탐구 주제가 보다 선명해지고 과학적 용어를 명확하게 사용하는 경향을 나타내었으며, 탐구 계획 또한 VFT 활용 이전에 비해 탐구의 범위가 확대되고, 탐구 내용이 구체화되고, 탐구 방법이 상세화되는 경향을 보였다. 공교롭게도 VFT 활용 이전에는 5개 소집단이 모두 만장굴을 포함한 제주도 동굴을 탐구 주제로 선정하였으나, VFT 활용 이후에는 보다 다양화되었음을 알 수 있다.
전체 점수에서 사후 화산 개념 이해가 향상된 것으로 나타났으며, 이것은 통계적으로 유의미한 증가인 것으로 분석되었다. 행동 영역별로는 ‘지식’과 ‘이해’ 영역에서 사후에 통계적으로 유의미한 점수의 향상이 있었다.
전체 학생의 71%(12명)가 양(+)의 향상 지수를 나타내었으며 23%(4명)이 음(−)의 향상 지수를, 6%(1명)은 0의 향상 지수를 보였다.
전체 학생의 76%(13명)가 양(+)의 향상 지수를 나타내었으며 12%(2명)이 음(−)의 향상 지수를, 12%(2명)은 0의 향상 지수를 보였다.
전체 향상 지수의 평균은 0.15로 나타났으며 개인별로는 −0.23-0.70의 범위로 폭넓게 나타났다.
전체 향상 지수의 평균은 0.24로 나타났으며 개인별로는 −0.38-0.91의 범위로 매우 넓게 나타났다.
첫째, 플래시 파노라마 기반 VFT 활용 모형을 적용하여 야외 답사 활동을 수행한 결과, 사후에 학생들의 전체적인 공간 시각화 능력이 증가하였으나, 통계적으로 유의미하지는 않았다. 하지만 공간 시각화 능력 중 공간 관계 능력은 통계적으로 유의미하게 증가한 것으로 나타났으며, 공간 투시를 제외한 공간 조작과 공간 관계 범주에서 향상 지수가 양(+)으로 산출되었다.
또한, 플래시 파노라마 기반 VFT는 준비 단계에서 탐구 주제를 선정하고 탐구 계획을 수립하는 데 효과가 있는 것으로 판단된다. 특히 탐구 주제의 선명성과 명확성이 보다 향상되는 효과가 있었으며, 탐구 내용을 구체화하고 방법을 상세화하는 데 도움을 주는 것으로 분석되었다. 이것은 VFT에서 제공되는 플래시 파노라마의 영향인 것으로 사료된다.
Table 6은 야외 답사 활동에서 플래시 파노라마 기반 VFT 활용에 대한 학생들의 인식을 리커트 5점 척도 설문지를 사용하여 조사한 결과를 분석한 것이다. 평균적으로 4.1의 높은 점수를 나타내었으며, 항목별 점수도 3.9-4.2로 좁은 범위에서 고르게 나타나 학생들이 VFT 활용에 대해 매우 긍정적으로 인식하는 것으로 분석되었다. 특히 준비 단계에서 VFT를 활용한 것이 AFT에서 많은 도움이 되었던 것으로 인식하고 있었다.
첫째, 플래시 파노라마 기반 VFT 활용 모형을 적용하여 야외 답사 활동을 수행한 결과, 사후에 학생들의 전체적인 공간 시각화 능력이 증가하였으나, 통계적으로 유의미하지는 않았다. 하지만 공간 시각화 능력 중 공간 관계 능력은 통계적으로 유의미하게 증가한 것으로 나타났으며, 공간 투시를 제외한 공간 조작과 공간 관계 범주에서 향상 지수가 양(+)으로 산출되었다. 이와 같은 결과는 지질학 과목 이수 후 공간 시각화 능력에서 두드러진 향상을 보고한 Titus and Horsman(2009)의 연구 결과와 일치하는 것으로, 플래시 파노라마 기반 VFT 활용이 학생들의 공간 시각화 능력 향상에 긍정적인 영향을 주었음을 시사한다.
하지만, 3개 하부 범주 중 ‘공간 관계’에서는 통계적으로 유의미한 증가가 있는 것으로 분석되었으며, ‘공간 조작’ 범주의 경우는 평균점수가 증가하였지만, 통계적으로 유의미하지는 않는 것으로 나타났다.
후속연구
이 연구에서 사용된 3차원 플래시 파노라마(flash panorama)를 기반으로 개발된 VFT는 학습자들이 가상 공간에서 직접 학습 현장을 자유롭게 탐구하고 체험할 수 있도록 웹과 접목하여 제작된 새로운 형태의 VFT이다. 그러므로 이에 대한 활용 효과 또한 기존의 연구와는 다른 새로운 측면에서 이루어져야 할 것이다.
하지만, 이 연구는 단일 집단을 대상으로 전 실험 설계를 적용하였기 때문에 이러한 연구 결과를 플래시 파노라마 기반 VFT 활용 효과로만 보기에는 무리가 있다. 따라서 VFT 활용 효과만을 검증하기 위해서는 실험군과 대조군을 설정한 추가적인 실험연구가 필요할 것이다.
이와 같은 결과는 준비 단계에서 VFT를 활용한 것이 인지적 및 지리적 요소에 도움을 줌으로써 ‘생소한 공간’을 축소시켜 줄 뿐만 아니라, VFT가 탐구 주제 선정 및 계획 수립에도 매우 유용하게 활용될 수 있음을 시사한다.
이것은 Holland(2006)의 연구 결과에서와 같이 VFT 활용이 학습 내용의 기억에 도움을 준 것으로 판단할 수 있다. 하지만 이 또한 VFT 활용 효과로만 보기는 어려우며, 추가적인 연구가 필요하다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
VFT란 무엇인가?
VFT는 가상의 공간에서 현장을 방문하여 경험을 쌓는 활동으로, 컴퓨터와 웹과 같은 정보통신기술(ICT)을 교수-학습 활동에 활용함으로써 생생한 현장감을 체험할 수 있도록 하는 교육 방식이다(Stainfield et al., 2000; Hesthammer et al.
야외 답사의 가장 큰 장점은 무엇인가?
이러한 필요에 의해 교과서 밖으로 한 걸음 나아가는 한 방법이 야외 답사(field trip)이다(Kali, 2003). 야외 답사의 가장 큰 장점은 그것이 실제적(real)이라는 것과 대상들을 자연적인 상황(context)에서 관찰할 수 있다는 것이다(Warburton and Higgitt, 1997).
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