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문제 정의
- 본 연구에서는 자바 프로그래밍 수업을 위해 플립드러닝을 적용하고 그 효과를 조사하였다. 플립드러닝 수업의 학습적인 면에서의 효과를 5점 척도로 조사한 결과, 학습에 도움이 된 정도는 3.
- 본 연구에서는 프로그래밍 수업에 플립드러닝을 적용한 내용을 기술한다. 특히 플립드러닝을위해 프로그래밍 학습에서 발생되는 학습자들의 어려움과 실제 프로그래밍 과정에서 발생되는 오류들을 분석한 후 이를 기반으로 하여 수업 모형을 설계하였다.
- 교실 수업에서는 학습자들의 사전학습이 잘 이루어졌는지를 체크하기 위하여 학습자들이 제출한 퀴즈 답안 채점 결과와 학습자들의 질문을 토대로 학습자들이 잘 이해가 안 되는 부분을 다시 설명해주고 문제를 같이 풀어보도록 하였다. 상황에 따라서 개념의 이해를 돕기 위해 미니 강의도 제공하였다.
- 첫째, 플립드러닝 수업 모형의 도입을 위한 요구 분석을 수행하였다. 플립드러닝 수업을 통해 도달하고자 하는 학습 목표를 수립하였다.
제안 방법
- 강의 비디오 제작을 위해 오캠(oCam) 툴을 이용하였으며 학생들의 집중도를 높이기 위해 각 파일당 최대 15분을 넘지 않도록 하였다. 한주의 강의는 보통 3개 정도 업로드 하였다.
- 교실 수업에서는 학습자들의 사전학습이 잘 이루어졌는지를 체크하기 위하여 학습자들이 제출한 퀴즈 답안 채점 결과와 학습자들의 질문을 토대로 학습자들이 잘 이해가 안 되는 부분을 다시 설명해주고 문제를 같이 풀어보도록 하였다. 상황에 따라서 개념의 이해를 돕기 위해 미니 강의도 제공하였다.
- 플립드러닝을 위해 학교의 LMS 및 SNS를 이용하였다. 교실수업전 학습을 위해 동영상 및 학습자료를 LMS 및 강의 카톡방에 업로드했다. 특히 강의 카톡방에 학습자료 및 학습안내 등을 함으로써 학생들이 보다 쉽게 접근하여 학습할 수 있도록 하였다.
- 이때 짝과 함께 각자가 문제에 대해 이해한 내용을 설명하는 시간을 갖도록 하였다. 그다음 한 팀을 선정하여 서로 설명한 내용을 전체 학생 앞에서 발표하도록 하였다. 교수자는 이에 대한 피드백을 하였다.
- 넷째, 학습자간의 상호작용이 활발하도록 유도하고 학습자 자신이 이해한 내용을 동료학습자에게 설명할 수 있는 기회를 많이 가질 수 있도록 수업을 설계하였다.
- 다섯째, 학습자들의 문제해결력을 높이기 위해 문제기반학습을 부분적으로 적용하였다.
- 둘째, 프로그래밍 과정을 분석하여 각 단계에서 요구되는 인지적인 측면을 고려하였다.
- 또한 단원별로 심화 프로그램 작성 단계가 있으며, 이를 위해 문제해결의 전략적 측면에서 접근할 수 있도록 지도하였다. 즉, 주어진 문제를 분석한 후 필요하다면 문제를 분해하고, 기존에 학습한 내용 중 주어진 문제와 유사한 문제가 있었는지 찾아보도록 하였다.
- 짝끼리 해결이 안 되는 경우에는 그 팀의 다른 쌍에게 도움을 받도록 하였다. 또한 문제를 보고 바로 코딩을 하기 보다는 그 문제를 분석하고 어떻게 해결할 것인지를 생각해보는 시간을 갖도록 유도하였다.
- 즉, 주어진 문제를 분석한 후 필요하다면 문제를 분해하고, 기존에 학습한 내용 중 주어진 문제와 유사한 문제가 있었는지 찾아보도록 하였다. 또한 문제의 중요한 핵심을 정리하여 UML로 표현하도록 하였다.
- 또한 배운 내용을 토대로 프로그램 코딩을 할 수 있도록 응용문제를 제시하였다. 그 응용문제는 프로그램에 대한 알고리즘과 프로그램 코드에 대한 부분내용이 기술되고 나머지 부분을 완성하는 학습지 형태로 제공되었다.
- 이를 위해 먼저, 온라인학습과정에서 학습자들이 동영상을 시청하면서 이해가 안 되는 부분에 대해 질의하는 시간을 갖도록 하였다. 또한 학습한 내용의 적용과 심화 학습을 위해 학습자 중심의 학습 활동으로 짝학습과 팀학습 활동이 이루어지도록 하였다. 교수자는 학습자 중심의 활동을 지켜보며 적절한 피드백을 제공했다.
- 이를 위해 학습내용을 분석하여 중요한 핵심 위주로 간추렸다. 또한, 동영상 시청이 잘 이루어지고 학습 동기를 높일 수 있도록 동영상을 시청하면 해결할 수 있는 학습 퀴즈를 제공하여 작성하여 제출하도록 하였다. 마지막으로 학습하는 과정 중에 어렵거나 의문사항이 있으면 메모하여 제출하도록 하였다.
- 먼저, 교수자는 학습 동영상을 제작하는데 있어 학습자들의 학습 집중을 높이기 위해 각 동영상의 경우 최대 15분을 넘지 않도록 제작하였다. 이를 위해 학습내용을 분석하여 중요한 핵심 위주로 간추렸다.
- 그 응용문제는 프로그램에 대한 알고리즘과 프로그램 코드에 대한 부분내용이 기술되고 나머지 부분을 완성하는 학습지 형태로 제공되었다. 먼저, 학습자는 스스로 문제를 해결해보는 시간을 가져 본 다음에 짝(동료)과 함께 그 문제를 같이 토의하는 시간을 갖도록 하였다. 이때 짝과 함께 각자가 문제에 대해 이해한 내용을 설명하는 시간을 갖도록 하였다.
- 본 연구에서 제안하는 수업 모형은 [그림 1]과 같이 교실전 학습, 교실 수업, 교실 후 수업으로 구분된다.
- 본 연구에서는 위와 같은 고려사항에 기반하여 플립드러닝 수업 모형을 설계하였다. 특히 초보 프로그래머가 쉽게 저지르기 쉬운 오류 형태를 분석하고 이에 대한 학습 전략을 <표 1>과 같이 정리하였다.
- 본 연구에서는 자바 프로그래밍 수업을 플립드러닝기반 수업으로 설계하여 적용한 후 그 효과를 검증하였다. 기존의 프로그래밍 수업의 경우, 강의시간에 프로그래밍 문법과 관련 기초 프로그램을 배우고 그것을 활용할 수 있는 심화문제를 과제로 제공하는 방식이었다.
- 셋째, 학습자들이 프로그래밍에 대해 어려워하는 부분 및 프로그래밍 초보자가 저지르기 쉬운 오류 형태를 분석하여 그러한 오류들을 줄일 수 있도록 수업을 설계하였다.
- 특히 플립드러닝을위해 프로그래밍 학습에서 발생되는 학습자들의 어려움과 실제 프로그래밍 과정에서 발생되는 오류들을 분석한 후 이를 기반으로 하여 수업 모형을 설계하였다. 이 수업모형을 토대로 실제 수업을 설계하여 진행하고 학습자들의 반응을 분석하였다.
- 특히 초보 프로그래머가 쉽게 저지르기 쉬운 오류 형태를 분석하고 이에 대한 학습 전략을 <표 1>과 같이 정리하였다. 이 오류 유형은 Mayer가 제안한 오류 유형을 수정하여 4가지 유형으로 구분한 것이다. 이 오류를 줄이기 위한 학습 전략을 고안하고 이를 포함하여 수업 설계를 하였다.
- 이 오류 유형은 Mayer가 제안한 오류 유형을 수정하여 4가지 유형으로 구분한 것이다. 이 오류를 줄이기 위한 학습 전략을 고안하고 이를 포함하여 수업 설계를 하였다.
- 또한 교실 수업에서는 학습자의 이해를 높이기 위한 유사한 문제들을 제시해주고 프로그램 작성을 시범으로 보여주는 것도 필요하다는 조언을 하였다. 이들 내용을 반영하여 수업 모형을 수정 보완하였다.
- 이러한 플립드러닝 수업을 위해 먼저, 강의 동영상을 준비해야 되는데, 학생들의 집중도를 고려하여 최대 15분을 넘지 않도록 제작하였다. 15분 이내로 동영상을 만들기 위해 중요한 핵심을 간추리는 등의 학습내용을 재구성하는 작업이 간단하고 쉬운 작업은 아니었다.
- 또한 교실수업에서는 학습자들이 온라인 수업에서 학습한 내용을 확인하고 이를 적용하고 심화하는 과정이 필요하다. 이를 위해 먼저, 온라인학습과정에서 학습자들이 동영상을 시청하면서 이해가 안 되는 부분에 대해 질의하는 시간을 갖도록 하였다. 또한 학습한 내용의 적용과 심화 학습을 위해 학습자 중심의 학습 활동으로 짝학습과 팀학습 활동이 이루어지도록 하였다.
- 먼저, 교수자는 학습 동영상을 제작하는데 있어 학습자들의 학습 집중을 높이기 위해 각 동영상의 경우 최대 15분을 넘지 않도록 제작하였다. 이를 위해 학습내용을 분석하여 중요한 핵심 위주로 간추렸다. 또한, 동영상 시청이 잘 이루어지고 학습 동기를 높일 수 있도록 동영상을 시청하면 해결할 수 있는 학습 퀴즈를 제공하여 작성하여 제출하도록 하였다.
- 중간고사 이후부터 플립드러닝 수업이 진행되도록 수업을 설계하여 적용하였다. 학기초부터 바로 플립드러닝을 진행하기보다 학생들로 하여금 플립드러닝에 대한 이해를 높이고 그에 대한 마음의 준비를 할 수 있도록 시간을 두고 플립드러닝 소개 동영상 및 운영방법 등을 제시하였다.
- 또한 단원별로 심화 프로그램 작성 단계가 있으며, 이를 위해 문제해결의 전략적 측면에서 접근할 수 있도록 지도하였다. 즉, 주어진 문제를 분석한 후 필요하다면 문제를 분해하고, 기존에 학습한 내용 중 주어진 문제와 유사한 문제가 있었는지 찾아보도록 하였다. 또한 문제의 중요한 핵심을 정리하여 UML로 표현하도록 하였다.
- 첫째, 플립드러닝 수업 모형의 도입을 위한 요구 분석을 수행하였다. 플립드러닝 수업을 통해 도달하고자 하는 학습 목표를 수립하였다.
- 특히 본 연구에서는 프로그래밍 학습과정에서 학습자들이 부딪히는 어려움과 실제 프로그래밍 과정에서 발생되는 오류들을 분석한 후 이를 기반으로 하여 플립드러닝 수업을 설계하였다.
- 먼저, 자신의 수업에 대한 적극성 및 학습에서 어떤 부분이 어려웠고 힘들었는지를 돌아보는 시간을 갖는다. 특히 어떤 부분에서 오류가 발생되었는지 또한 그것을 어떻게 해결하였는지를 간단히 작성해보도록 하였다. 이에 대한 피드백을 교수자가 제공하였다.
- 본 연구에서는 프로그래밍 수업에 플립드러닝을 적용한 내용을 기술한다. 특히 플립드러닝을위해 프로그래밍 학습에서 발생되는 학습자들의 어려움과 실제 프로그래밍 과정에서 발생되는 오류들을 분석한 후 이를 기반으로 하여 수업 모형을 설계하였다. 이 수업모형을 토대로 실제 수업을 설계하여 진행하고 학습자들의 반응을 분석하였다.
- 단계별 협동학습 한 내용을 교실 수업에서 발표하도록 하였다. 특히, 팀별 발표자는 그날 뽑기를 해서 발표하도록 함으로써 모든 학습자가 팀의 프로젝트에 대해 이해하도록 하고 발표 준비를 할 수 있도록 유도하였다.
- 뿐만 아니라, 교실전 학습 단계에서는 프로그래밍 언어의 문법적인 부분과 그 문법에 관련된 간략한 프로그램의 실행을 설명하고 있다. 특히, 학습자들의 심성모형을 형성할 수 있도록 프로그램 명령의 실행시 내부 메모리상의 변화 등을 이미지로 나타낸 자료를 사용하여 설명하였다.
- 플립드러닝을 위해 학교의 LMS 및 SNS를 이용하였다. 교실수업전 학습을 위해 동영상 및 학습자료를 LMS 및 강의 카톡방에 업로드했다.
- 중간고사 이후부터 플립드러닝 수업이 진행되도록 수업을 설계하여 적용하였다. 학기초부터 바로 플립드러닝을 진행하기보다 학생들로 하여금 플립드러닝에 대한 이해를 높이고 그에 대한 마음의 준비를 할 수 있도록 시간을 두고 플립드러닝 소개 동영상 및 운영방법 등을 제시하였다.
- 학습한 문법 요소들을 포함하여 응용 프로그램을 작성하는 것을 프로젝트 과제로 부여하여 학기말에 제출하도록 한다. 이에 대한 진행 과정을 수업 시간에 팀별로 발표하는 시간을 갖도록 하였다.
대상 데이터
- 본 연구는 W 대학의 정보관련 학과의 자바 프로그래밍 수업을 듣는 2학년 남녀 학생 29명을 대상으로 수행되었다. 이들 학생은 선수과목으로 C언어 수업을 이수하여 프로그래밍에 대한 기본지식을 가지고 있었다.
- 본 연구에서는 플립드러닝 수업 모형을 설계하기 위해 3명의 전문가로부터 자문을 받았다. 또한 수업 모형을 개발한 후 그 모형의 타당성의 검증을 위해 전문가들의 검토를 받았다.
이론/모형
- 특히 강의 카톡방에 학습자료 및 학습안내 등을 함으로써 학생들이 보다 쉽게 접근하여 학습할 수 있도록 하였다. 학습퀴즈 및 과제 제출은 LMS 시스템을 이용하였다.
성능/효과
- 셋째, 프로그램 전체를 재구조화하기보다 지엽적적인 버그를 수정하는데 집착한다는 점이다. 넷째, 프로그램을 이해하는 심성 모델이 부족하다는 점이다. 다섯째 배운 프로그래밍 지식을 프로그램을 작성하는데 정확하게 적용하지 못한다는 점이다.
- 먼저, 프로그래밍 언어의 문법적 요소들을 정확히 이해하지 않은 경우이다. 둘째, 프로그램을 작성하는데 큰 관점의 구조적인 측면에서 접근하기보다 코드 한줄 한줄을 해석하는데 집착한다는 점이다. 셋째, 프로그램 전체를 재구조화하기보다 지엽적적인 버그를 수정하는데 집착한다는 점이다.
- 다른 과목에 비해 미리 시간을 내어서 학습하고 수업에 참여하는 것이 부담이 되었다고 응답하였다. 또한 동영상으로 강의를 듣기보다 직접 수업시간에 교수자로부터 강의를 듣는 것을 선호한다는 의견도 있었다. 뿐만 아니라, 수업내 짝학습과 팀활동에서도 다른 사람과 같이 학습하고 작업하는 것이 불편했다는 의견을 나타내기도 하였다.
- 둘째, 프로그램을 작성하는데 큰 관점의 구조적인 측면에서 접근하기보다 코드 한줄 한줄을 해석하는데 집착한다는 점이다. 셋째, 프로그램 전체를 재구조화하기보다 지엽적적인 버그를 수정하는데 집착한다는 점이다. 넷째, 프로그램을 이해하는 심성 모델이 부족하다는 점이다.
- 본 연구에서는 자바 프로그래밍 수업을 위해 플립드러닝을 적용하고 그 효과를 조사하였다. 플립드러닝 수업의 학습적인 면에서의 효과를 5점 척도로 조사한 결과, 학습에 도움이 된 정도는 3.94, 학습의 동기부여 정도 3.87, 프로그램 작성능력에 도움 정도는 3.85, 수업의 집중도는 3.89로 나타났다.
- 학습자들은 학습에 대한 큰 어려움은 없지만 학습을 준비하는데 기존의 수업방식보다 미리 예습하는 시간이 필요하기 때문에 학습에 대한 부담이 어려움으로 작용하는 것으로 나타났다. 학습의 참여도와 동료학생간의 의사소통이 기존의 수업보다 많아진 것을 확인할 수 있었다.
- 08 로 나타났다. 학습자들은 학습에 대한 큰 어려움은 없지만 학습을 준비하는데 기존의 수업방식보다 미리 예습하는 시간이 필요하기 때문에 학습에 대한 부담이 어려움으로 작용하는 것으로 나타났다. 학습의 참여도와 동료학생간의 의사소통이 기존의 수업보다 많아진 것을 확인할 수 있었다.
후속연구
- Mayer는 프로그래밍을 어떤 특정 작업에 대한 자연언어의 표현을 컴퓨터 구조적 특성과 처리적 특성에 제한을 받는 형식 언어인 프로그래밍 언어로 번역하는 하나의 문제 해결 과정이라고 정의하고 있다[12]. 프로그래밍을 하나의 문제해결 과정으로서 고려할 때, 이를 해결하기 위해서는 문제해결의 각 단계에서 요구되는 인지적인 측면이 무엇인지 살펴보고, 그에 따른 적절한 수업 전략을 연구하는 것이 필요할 것이다. 프로그래밍 과정은 주어진 특정한 과제에 대한 자연언어 차원의 문제해석 단계, 컴퓨터의 구조적·처리적 특성에 대한 지식에 기반하여 문제해결 전략을 세우고, 알고리즘을 구현한 후 특정 프로그래밍 언어로 프로그램을 작성하는 단계, 작성된 프로그램을 실행시켜서 오류를 점검하고 수정하는 단계로 구성된다[13].
- 프로그래밍 과목의 경우 플립드러닝 수업을 진행한다면 학습자들의 프로그래밍 능력을 향상시킬 수 있을 것이다. 하지만 이러한 긍정적인 효과를 얻기 위해서는 프로그래밍 과목의 특징에 맞는 보다 세부적인 학습전략에 대한 연구가 앞으로 필요하다.
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