초등과학에서 스마트러닝 교수·학습 프로그램의 개발과 적용 - 태양계와 별 단원을 중심으로 Development and application of the Smart Learning Teaching-Learning Program in Elementary Science Class - Focused on the unit of Solar System and Star원문보기
본 연구는 '태양계와 별' 단원에 대한 스마트러닝 교수 학습 프로그램을 개발하고 적용하여 초등학생들의 과학적 태도, 과학 흥미도, 학업성취도에 어떠한 영향을 주는지 알아보고자 하였다. 초등학교 5학년 과학 교과 내용 중 '태양계와 별' 단원을 선정하여 설계한 스마트러닝 수업은 스마트기기의 다양한 콘텐츠를 활용하여 학습자간 상호작용과 협업을 통해 문제를 해결하도록 하였으며, 그 결과를 공유하여 교사 및 학생 상호 간 피드백을 받을 수 있도록 구성하였다. 연구의 결과는 다음과 같다. 첫째, 스마트러닝 교수 학습 프로그램은 학생들의 과학적 태도, 과학 흥미도와 학업성취도에 유의미한 효과가 있었다. 둘째, 스마트러닝 수업에 대한 설문조사와 개별면담 자료를 통해 긍정적인 반응을 확인하였다. 특히 수업의 '참여도'와 '흥미도' 부분에서 만족도가 높았고 스마트기기의 사용으로 수업을 게임처럼 재미있게 생각하는 반응이 많은 것으로 나타났다. 이상과 같은 결론에 근거하여 다른 단원, 다른 주제에 대한 스마트러닝 교수 학습 프로그램 개발과 연구의 필요성, 스마트러닝이라는 새로운 수업방식으로 흥미와 태도를 이끌어 내기 보다는 과학에 대한 본질적인 관심을 증대시킬 수 있는 방안과 같은 후속 연구의 방향에 대하여 제언하였다.
본 연구는 '태양계와 별' 단원에 대한 스마트러닝 교수 학습 프로그램을 개발하고 적용하여 초등학생들의 과학적 태도, 과학 흥미도, 학업성취도에 어떠한 영향을 주는지 알아보고자 하였다. 초등학교 5학년 과학 교과 내용 중 '태양계와 별' 단원을 선정하여 설계한 스마트러닝 수업은 스마트기기의 다양한 콘텐츠를 활용하여 학습자간 상호작용과 협업을 통해 문제를 해결하도록 하였으며, 그 결과를 공유하여 교사 및 학생 상호 간 피드백을 받을 수 있도록 구성하였다. 연구의 결과는 다음과 같다. 첫째, 스마트러닝 교수 학습 프로그램은 학생들의 과학적 태도, 과학 흥미도와 학업성취도에 유의미한 효과가 있었다. 둘째, 스마트러닝 수업에 대한 설문조사와 개별면담 자료를 통해 긍정적인 반응을 확인하였다. 특히 수업의 '참여도'와 '흥미도' 부분에서 만족도가 높았고 스마트기기의 사용으로 수업을 게임처럼 재미있게 생각하는 반응이 많은 것으로 나타났다. 이상과 같은 결론에 근거하여 다른 단원, 다른 주제에 대한 스마트러닝 교수 학습 프로그램 개발과 연구의 필요성, 스마트러닝이라는 새로운 수업방식으로 흥미와 태도를 이끌어 내기 보다는 과학에 대한 본질적인 관심을 증대시킬 수 있는 방안과 같은 후속 연구의 방향에 대하여 제언하였다.
This study was intended to determine how developed Smart learning teaching-learning program on the unit of Solar system and Star affected on science-related attitude, science learning interest and academic achievement. The unit of Solar system and Star was selected among 5th grade science curriculum...
This study was intended to determine how developed Smart learning teaching-learning program on the unit of Solar system and Star affected on science-related attitude, science learning interest and academic achievement. The unit of Solar system and Star was selected among 5th grade science curriculum contents to design smart learning teaching-learning program. Smart learning instruction program utilized a various contents of smart equipment and made learners to do problem solving through their interaction and cooperation. The results of this study were as follows: First, smart learning instruction improved the science-related attitude and the science learning interest and the academic achievement of the experimental group students significantly. Sencond, the survey and the individual face-to-face data shows the positive effects of smart learning instruction. Especially, the satisfaction was high on the attitudes and interests in the classroom and the students regarded the classroom activities as interesting games by using the smart devices. On the basic of the conclusions, this work suggested the direction of the future studies, such as necessity of developments and researches on Smart learning teaching-learning program about other units or other subjects, such as measures of the increasing the intrinsic interest on science rather than Smart learning elicit simple interest and attitude.
This study was intended to determine how developed Smart learning teaching-learning program on the unit of Solar system and Star affected on science-related attitude, science learning interest and academic achievement. The unit of Solar system and Star was selected among 5th grade science curriculum contents to design smart learning teaching-learning program. Smart learning instruction program utilized a various contents of smart equipment and made learners to do problem solving through their interaction and cooperation. The results of this study were as follows: First, smart learning instruction improved the science-related attitude and the science learning interest and the academic achievement of the experimental group students significantly. Sencond, the survey and the individual face-to-face data shows the positive effects of smart learning instruction. Especially, the satisfaction was high on the attitudes and interests in the classroom and the students regarded the classroom activities as interesting games by using the smart devices. On the basic of the conclusions, this work suggested the direction of the future studies, such as necessity of developments and researches on Smart learning teaching-learning program about other units or other subjects, such as measures of the increasing the intrinsic interest on science rather than Smart learning elicit simple interest and attitude.
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문제 정의
따라서 본 연구는 영재학생이 아닌 일반학생 대상으로 초등과학 5학년 ‘태양계와 별’ 단원을 중심으로 스마트러닝 교수‧학습 프로그램을 개발하고 적용한 후 초등학생들의 과학적 태도, 과학 흥미도, 학업성취도의 변화와 수업에 대한 만족도를 알아보고자 한다.
본 연구는 문헌 고찰과 사전 자료조사를 토대로 초등학교 5학년 과학의 ‘태양계와 별’ 단원에 대한 교수·학습 프로그램을 개발하였다.
본 연구는 스마트러닝 교수·학습 프로그램을 초등학교 5학년의 ‘태양계와 별’ 단원을 중심으로 개발하여 적용한 후 학생들의 과학적 태도, 과학 흥미도, 학업성취도에서의 향상 효과를 알아보는 것이다.
본 연구는 초등학교 5학년 과학의 ‘태양계와 별’ 단원을 중심으로 스마트러닝 수업을 적용한 후 학생들의 과학적 태도, 과학 흥미도, 학업성취도에 대한 영향을 알아보고자 하였다.
본 연구에서는 2007 개정교육과정 초등학교 5학년 과학 교과의 ‘태양계와 별’ 단원을 중심으로 천문학적 공간개념의 이해를 돕기 위해 풍부한 자료를 활용하며 협동, 협업하여 문제를 해결하고 학생과 교사 간 상호 작용을 활발히 할 수 있는 교수‧학습 프로그램을 개발하고자 하였으며, 스마트러닝 수업에 적합한 주제와 적용한 내용을 과 같이 선정하였다.
제안 방법
예시안의 학습주제는 태양계의 구성과 태양이 지구에 미치는 영향을 알아보고자 하는 것이고 스마트교육 환경으로는 스마트패드, 미러링 장비, Wifi 환경으로 교실을 준비한다. 각 학습 단계에 투입되는 스마트 도구인 앱과 동영상 자료의 종류와 투입시기를 제시하였다.
본 연구는 문헌 고찰과 사전 자료조사를 토대로 초등학교 5학년 과학의 ‘태양계와 별’ 단원에 대한 교수·학습 프로그램을 개발하였다. 개발 프로그램 해당 단원의 이전 단원평가를 실시하여 실험집단과 비교집단을 각각 1학급 선정하고 과학적 태도와 흥미도 검사를 실시하였다. 스마트러닝 교수·학습 프로그램 적용은 2014년 11월 17일에 오리엔테이션을 실시한 후 3주간 7차시에 걸쳐 실시하였다.
검사 대상의 특성을 감안하여 이해하기 쉬운 문장으로 수정하여 사용하였으며 는 CIS의 하위요소별 문항구성과 문항수를 나타낸다.
본 연구는 스마트러닝 교수·학습 프로그램을 초등학교 5학년의 ‘태양계와 별’ 단원을 중심으로 개발하여 적용한 후 학생들의 과학적 태도, 과학 흥미도, 학업성취도에서의 향상 효과를 알아보는 것이다. 그리고 스마트러닝 수업에 대한 학생들의 반응을 차시별로 분석하였고 스마트러닝에 대한 만족도에 대한 설문조사를 실시하였다. 이에 대한 결과는 다음과 같다.
김미용과 배영권(2013)은 체계적 수업 설계 모형인 ADDIE 모형을 근간으로 스마트교육 환경의 특성을 반영하고 스마트교육의 목표를 효과적으로 달성할 수 있는 체계적 성격의 스마트교육 수업 설계 모형을 제시하였다. 사전 분석, 사전 설계, 수업 준비, 수업 적용, 수업 평가 및 분석으로 이루어지며, 사전설계 단계에서 스마트교육의 목표를 효과적으로 달성하기 위한 절차적 교수‧학습 단계를 제시하였다. 이에 본 연구의 단계별 특징을 중심으로 다음과 같이 프로그램을 개발하고자 하였다.
사후 평가 검사 도구는 5학년 2학기 ‘태양계와 별’ 단원의 목표, 차시별 목표, 필수 학습 개념을 포함한 객관식 문항, 주관식 문항 총 14문제로 구성된 학업성취도 검사지를 과 같이 연구자가 제작하여 과학 교육전문가 1인 및 5학년 담임교사 3인에게 내용타당도를 검증받아 활용하였으며 신뢰도 계수 (Cronbach’s α)는 .787이었다.
설문조사는 스마트러닝에 대한 학생들의 인식이 어떠한지를 알아보기 위해 스마트러닝 수업에 대한 흥미도, 이해도, 참여도, 협동성 항목으로 구성하였다.
스마트러닝 교수·학습 프로그램 적용은 2014년 11월 17일에 오리엔테이션을 실시한 후 3주간 7차시에 걸쳐 실시하였다.
스마트러닝 교수·학습 프로그램이 초등학생들의 과학 흥미도에는 어떤 영향을 끼쳤는지 알아보기 위해서 프로그램 투입 전‧후에 과학 흥미도 검사를 실시하였고 t-검정을 실시한 결과는 와 같다.
스마트러닝 교수·학습 프로그램이 초등학생들의 과학적 태도에 어떤 영향을 미치는지 알아보기 위해서 프로그램 투입 전·후에 과학적 태도 검사를 실시하였고 검사 결과는 과 같다.
위의 단계별 특성을 고려하여 스마트 교수‧학습이 이뤄질 수 있도록 과정안을 작성하여 지도하였다(표 1). 예시안의 학습주제는 태양계의 구성과 태양이 지구에 미치는 영향을 알아보고자 하는 것이고 스마트교육 환경으로는 스마트패드, 미러링 장비, Wifi 환경으로 교실을 준비한다.
타당성 검증을 위한 전문가 평가의뢰 및 평가지 수합은 E-mail을 이용하였으며 평가 내용은 학습주제와 스마트러닝 교수‧학습 프로그램의 단계별 활용 앱 설정의 타당성에 대한 평가를 요청하였으며, Likert 5점 척도로 평가를 요청하였다.
대상 데이터
Android 계열 앱을 중심으로 ‘태양계와 별’ 스마트러닝 교수·학습 프로그램에 적합한 앱을 선정하였고 그 활용법은 와 같다.
본 연구의 대상은 경기도 시흥시 소재의 C초등학교 5학년 2개 학급을 표집하여 각각 실험집단 25명(남14명, 여11명), 비교집단 25명(남13명, 여 12명)으로 구성되었다.
본 연구에서 개발한 프로그램의 타당성을 검증하기 위하여 전문가 평가를 실시하였다. 전문가 집단은 과학교육 전공 교수 1명, 과학교육 석사학위 소지자로 스마트교육 관련 경험이 1년 이상 있는 현장교사 4명, 스마트교육 중앙선도 교원으로 활동하고 있는 교사 2명, 총 7명으로 구성하였다.
데이터처리
본 연구에서 개발한 프로그램의 타당성을 검증하기 위하여 전문가 평가를 실시하였다. 전문가 집단은 과학교육 전공 교수 1명, 과학교육 석사학위 소지자로 스마트교육 관련 경험이 1년 이상 있는 현장교사 4명, 스마트교육 중앙선도 교원으로 활동하고 있는 교사 2명, 총 7명으로 구성하였다.
이론/모형
과학 흥미도에 미치는 영향을 알아보기 위한 검사지로 Keller(1983)가 개발한 수업흥미검사(CIS: Course Interest Survey)를 김은정(2002)이 수정하여 활용한 검사지를 사용하였다. 검사 대상의 특성을 감안하여 이해하기 쉬운 문장으로 수정하여 사용하였으며 <표 5>는 CIS의 하위요소별 문항구성과 문항수를 나타낸다.
과학적 태도 검사 도구는 김명남(2005)이 개발한 도구로서 와 같이 전체 11개 영역(호기심, 적극성 및 자진성, 솔직성, 객관성, 개방성, 비판성, 판단유보, 협동성, 창의성, 계속성 및 끈기, 준비성)으로 나누어져 있으며 총 문항 수는 69개이다.
성능/효과
‘그렇지 않다’라고 부정적으로 답한 3명의 학생의 경우 스마트기기 조작과 어플리케이션의 활용에서 어려움을 느낀 학생들로 대부분의 학생들이 스마트기기 조작에서 어려움이 없었지만 기기 조작 미숙이 학습에 영향을 줄 수 있다는 것을 알 수 있다. 3번 참여도에 대한 설문 결과는 매우 긍정적이었다. 이는 학생 1명당 스마트기기 1대의 활용으로 전통적 수업보다 수업시간에 직접 어플리케이션을 조작하면서 탐구할 수 있고 교사의 제시 동영상외에도 유투브 등을 통해 스스로 찾아보는 기회가 많아져서 참여도도 높아진 것으로 추측된다.
이는 학생 1명당 스마트기기 1대의 활용으로 전통적 수업보다 수업시간에 직접 어플리케이션을 조작하면서 탐구할 수 있고 교사의 제시 동영상외에도 유투브 등을 통해 스스로 찾아보는 기회가 많아져서 참여도도 높아진 것으로 추측된다. 4번 협업에 대한 설문 결과는 긍정적 답을 한 학생이 21명(84%)으로 스마트기기를 활용한 개별활동 외에도 클래스팅이나 Thinkwise 같은 협업도구로 조사한 자료를 공유하고 같이 정리하면서 피드백도 즉각 받을 수 있는 스마트러닝의 장점을 학생들도 느낀 것으로 보여진다.
넷째, 결과 공유 및 평가단계는 협업한 결과물을 작성하고 공유하는 단계로, “Sketchbook”이나 “Thinkwise”와 같은 앱을 활용하여 그림, 마인드맵 등 다양한 형식으로 학습 결과를 정리하고 그 성과물을 스마트기기 등을 이용하여 실시간으로 공유하며 평가할 수 있다.
둘째, 스마트러닝 교수·학습 프로그램은 초등학생의 과학 흥미도를 향상시키는데 효과적이다.
따라서 스마트기기를 이용한 수업은 자신이 부족하거나 필요한 부분의 자료를 즉각적으로 조사·수집하여 활용할 수 있고 교과서와 교과서에서 제시되는 자료들 외에 다양한 자료(동영상, 앱)를 통하여 공간개념이 필요하여 초등학생에게는 다소 어려운 천문단원을 쉽게 이해하는데 효과적이고, 또한 교사와의 활발한 상호작용 뿐 아니라 클래스팅이나 Thinkwise 와 같은 앱을 통해 학급 전체로 실시간 피드백을 주고 받으면서 적극적으로 수업에 임할 수 있게 하는데 효과적이라 할 수 있다.
사전검사의 결과 비교반의 평균 점수가 실험반보다 높았으나 통계적으로 유의한 차이가 없었고, 사후검사 결과 실험반이 비교반보다 높았고 이는 통계적으로 유의한 차이가 있음을 알 수 있었다(p<.05).
사전검사의 결과 실험반의 평균 점수가 비교반보다 높았으나 통계적으로 유의한 차이가 없었고, 사후검사 결과 실험반이 비교반보다 높았고 이는 통계적으로 유의한 차이가 있음을 알 수 있었다(p<.05).
셋째, 스마트러닝 교수·학습 프로그램은 초등학생의 학업성취도를 향상시키는데 효과적이다.
셋째, 협업을 통한 문제해결 단계에서는 “클래스팅” 앱으로 협력적 아이디어를 공유하고 수립한 전략에 따라 “Thinkwise”로 협업을 통해 문제를 해결한다.
첫째, 스마트러닝 교수·학습 프로그램은 초등학생의 과학적 태도를 향상시키는데 효과적이다.
하위 영역 중 ‘호기심’, ‘적극성 및 자진성’, ‘솔직성’, ‘개방성’, ‘비판성’, ‘협동심’, ‘창의성’의 영역에서 유의미한 향상이 나타났다.
후속연구
‘스마트러닝 수업이 산만하고 집중이 잘 되지 않는다’와 ‘스마트 패드로 수업과 관련 없는 게임 등을 할 수 있다’ 라고 답한 학생들은 교사가 준비한 자료를 일방적으로 받으며 교사-학생, 학생-학생 간의 상호작용이 비교적 적은 수업에 익숙하여 적극적인 태도로 자료를 조작하고 탐구하는 활동이 어색하거나 전통적 수업에 비해 많아진 개별 활동시간을 효과적으로 사용하지 못하는 학생들로 스스로 탐구‧조작활동에 어려움을 나타날 수 있기 때문에 활동시간에 교사가 관심을 가지고 관찰하고 도와주어야 할 것이다. 또한 학생들이 사용하는 패드의 화면을 전체적으로 확인‧관리할 수 있는 스마트시스템이 지원된다면 수업과 관련 없는 게임을 하거나 영상을 보는 행동 등을 즉시 막을 수 있으며 나아가 예방할 수 있을 것이다.
스마트러닝 수업에서 여러 앱과 자료들로 수업주제에 대한 문제해결 방법을 찾은 것을 Thinkwise 앱을 통한 협업과 클래스팅을 통한 공유의 활동을 통해 개방성과 협동심 영역의 점수 향상에 긍정적인 영향을 주었다고 생각된다. 스마트기기 활용의 장점인 호기심이 지속될 수 있는 수업의 장치들에 대한 추후 연구가 필요하다고 판단된다.
위의 연구 결과와 관련하여 후속연구에 대한 제언을 한다면, 첫째 천문 분야인 ‘태양계와 별’ 단원 외 다른 주제, 다른 단원에 적합한 스마트러닝 교수·학습 프로그램의 개발 및 연구가 필요하고, 이론적이고 경험적인 기초를 통해 개발되는 프로그램의 타당화를 위한 양적, 질적 후속연구가 요구된다.
현실에서 실행하기 어려운 공간적 변화를 조작·체험할 수 있는 다양한 어플리케이션과 동영상 자료들을 이용하면 학생들의 천문 분야에 대한 어려움을 줄여줄 수 있을 것이라고 예상한다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
디지털 네이티브란 무엇인가?
21세기 스마트시대의 새로운 세대를 가리키는 말로 ‘디지털 네이티브’라는 용어가 있다. ‘디지털 네이티브’는 디지털 원어민을 말하는 것으로 디지털 생활환경의 급속한 변화에 따라 디지털 언어를 자유자재로 사용하는 새로운 세대를 지칭하는 용어이다(Prensky, 2001). 이 세대를 인스턴트 메신저 세대, 디지털 키드(Kid), 키보드(keyboard) 세대 등으로도 부르는데, 디지털 언어와 장비를 마치 특정 언어의 원어민처럼 자연스럽게 사용한다는 의미에서 붙여진 것이다.
스마트러닝이란 무엇인가?
그래서 첨단테크놀로지를 기반으로 한 최근의 수업환경인 스마트러닝은 지금까지의 교육적 틀을 탈피하여 새로운 가능성을 실현할 수 있는 교육환경 또는 방법론으로 부각되고 있다. 스마트러닝은 스마트기기, 어플리케이션, 소셜 네트워크를 교육에 적극적으로 활용하여 학습객체들 간의 상호작용을 극대화시키며 사회적 구성주의를 근간으로 실제적이고 맥락적인 자기 주도 학습이 이루어지는 형식적, 비형식적 학습형태라 할 수 있다(노규성 등, 2011). 이러한 스마트러닝은 첨단기술기반, 사회성, 상시성, 적응적ㆍ맞춤형 학습, 사고력과 문제해결력 신장이라는 특성을 가지고 있다(임정훈과 김상홍, 2013).
디지털 네이티브 세대를 다른 말로 무엇이라 부르는가?
‘디지털 네이티브’는 디지털 원어민을 말하는 것으로 디지털 생활환경의 급속한 변화에 따라 디지털 언어를 자유자재로 사용하는 새로운 세대를 지칭하는 용어이다(Prensky, 2001). 이 세대를 인스턴트 메신저 세대, 디지털 키드(Kid), 키보드(keyboard) 세대 등으로도 부르는데, 디지털 언어와 장비를 마치 특정 언어의 원어민처럼 자연스럽게 사용한다는 의미에서 붙여진 것이다. 이와 더불어 일상생활 속에서 급속하게 스마트폰의 사용이 일반화되면서 교육 환경뿐만 아니라 학습자 환경에도 많은 변화가 있다.
참고문헌 (18)
강인애, 손정은, 박정영(2012). SNS 및 스마트폰을 활용한 이러닝 교육모형 연구, 서울: 경희사이버대학교 사회연구소.
교육과학기술부(2011). 인재대국으로 가는 길 스마트교육 추진전략. 서울: 교육과학기술부.
김명남(2005). 과학영재교육원 초등반 학생들의 과학 태도와 탐구 능력에 관한 연구. 부산교육대학교 교육대학원 석사논문.
김미용, 배영권(2013). 스마트교육 수업 설계 모형 개발. 한국콘텐츠학회논문지, 13(1), 467-481.
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