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문제 정의
- 따라서 본 연구에서는 수동적인 형태인 플립 러닝의 사전 온라인 학습을 좀 더 능동적이고 적극적인 수업을 하게 할 수 있도록 능동적 플립 러닝을 위한 인터랙티브 앱을 개발하였다. 인터랙티브 앱을 활용한 플립 러닝수업과 동영상 위주의 플립 러닝의 수업을 초등학교 4학년 학생들을 대상으로 실시하였으며 학습한 내용에대해 학업 성취도에서 어떠한 차이가 있는지를 비교 및 분석하고자 한다.
- 7차시는 괄호가 있는 식을 계산하는 차시로써 식에 괄호의 유무에 따라 해결할 수 있는 암호문을 제시하고 암호문을 풀게 하도록 하였다. 또한 식을 보여주고, 괄호가 어디에 들어갈 수 있을지 유추해 보게 함으로써 사고의 유연성을 길러주고자 하였다.
- 본 연구는 앱을 활용하여 플립 러닝으로 적용하였으며 동영상 위주의 플립 러닝 수업과 앱 컨텐츠를 이용한 플립 러닝 수업을 비교 분석하고자 사전·사후 평가를 실시하였다.
- 따라서 본 연구에서는 수동적인 형태인 플립 러닝의 사전 온라인 학습을 좀 더 능동적이고 적극적인 수업을 하게 할 수 있도록 능동적 플립 러닝을 위한 인터랙티브 앱을 개발하였다. 인터랙티브 앱을 활용한 플립 러닝수업과 동영상 위주의 플립 러닝의 수업을 초등학교 4학년 학생들을 대상으로 실시하였으며 학습한 내용에대해 학업 성취도에서 어떠한 차이가 있는지를 비교 및 분석하고자 한다.
- 따라서 본 연구에서는 수동적인 형태인 플립 러닝의 사전 온라인 학습을 좀 더 능동적이고 적극적인 수업을 하게 할 수 있도록 능동적 플립 러닝을 위한 인터랙티브 앱을 개발하였다. 인터랙티브 앱을 활용한 플립 러닝수업과 동영상 위주의 플립 러닝의 수업을 초등학교 4학년 학생들을 대상으로 실시하였으며 학습한 내용에대해 학업 성취도에서 어떠한 차이가 있는지를 비교 및 분석하고자 한다.
제안 방법
- 10차시는 규칙을 찾아 계산할 수 있는 차시로써 다양한 도형을 주고 모둠에서 한명이 규칙을 만들어 보고 다른 모둠원을 그 도형에서 규칙을 찾도록 하였다. 나중에는 전체 활동으로 학생들이 모둠에서 만든 문제중 하나를 가지고 나오게 하여 전체 활동으로 진행하였다.
- Bhagat 등[3]은 고등학생들이 수학적인 개념을 학습하는데 있어서 플립 러닝의 효과를 검증하였다. 82명의 학생들이 6주 동안 평균 15-20분의 강의 동영상을 미리 듣고 수업시간에는 전적으로 동영상 강의 기반 활동(교재의 연습문제 토론)에 집중하도록 하였다. 실험결과 일반적인 강의 수업을 한 학생들에 비해 플립 러닝을 한 학생 그룹이 하위권 학생들의 차이는 별로 없으나 중상위권 학생들이 전반적으로 성적이 향상되는 결과를 보였다.
- 다만 단순히 동영상 시청만 하였으며 3분∼8분 정도의 시간으로 개념설명, 문제 풀이 정도로만 구성하였다. 교사가 교과서에 직접 필기하며 설명을 녹음하는 형태의 동영상 강의를 만든 다음 학교 홈페이지에 탑재하여 학생들이 다운받아 볼 수 있도록 하였다. (Fig.
- 1∼5의 숫자카드, 연산기호카드를 주고 모두 사용하여 답이 다양하게 나올 수 있도록 하였다. 다양한 답이 나올수록 점수를 주는 방식으로 진행하였다.
- 동영상 컨텐츠의 개발은 초등학교 여건상 다양한 방송 장비를 사용하기 어려워 스마트폰으로 직접 촬영하여 활용하였다. 본 차시를 학습하기 전 꼭 숙지해야 할 사전 개념을 설명하는 동영상을 교과서의 흐름대로 촬영하였다.
- 또한 본 연구에서 인터랙티브 앱으로 직접 개발한 컨텐츠를 바탕으로 [Table 2]와 같이 연구 설계를 하고 2016년 4월 18일부터 4월 29일까지 2주간 걸쳐 적용하였다.
- 학생들은 주인공과의 여정을 통해 자연스럽게 혼합계산에 대한 지식을 습득하고 연습을 통한 숙달이 되도록 하는 것이다. 또한, 학생들의 동기와 흥미를 유발시키기 위해 다양한 그림, 사진자료를 제시하며, 필요에 따라 중간 중간에 동영상도 삽입하여 보여 주었다.
- 6차시는 덧셈, 뺄셈, 곱셈, 나눗셈이 섞여있는 식을 계산하는 차시로써 ‘초능력 레이스’로 진행하였다. 문제를 교실 뒤 정해진 위치에 두고 모둠에서 문제를 풀 순서를 정하고 한 명씩 문제가 있는 장소에 가서 문제를 외어오게 한다. 외운 문제를 보드 판에 쓰면서 모둠원이 함께 풀어 답지를 완성하도록 구성하였다.
- 본 연구를 위해 제작된 앱 및 플립 러닝 영상 수업자료에는 하이퍼링크의 기능이 부분적으로 적용되었다. 대부분이 수업의 흐름에 맞춘 단선형 컨텐츠이기 때문에 흐름도 또한 대부분이 단선형으로 제작되었다.
- 본 연구에서 단순 반복 계산을 학습하는 단원을 스토리텔링 기반의 이야기로 구성하였다. 전체적인 스토리텔링 내용은 ‘나 홀로 집에 2’ 내용을 각색하여 부모님을 찾아가는 이야기로 재구성하였으며 그 과정에서 여러 가지 미션을 받게 되며, 미션은 각 차시별로 공부할 내용을 습득하는 것으로 구성하였다.
- 즉, 이전 단계에 대한 충분한 지식이나 이해가 없을 경우 다음 단계에서 학습의 연속성이 어려워져서 학습자가 쉽게 수업을 포기하는 현상까지 나타날 수 있다. 본 연구에서는 초등학교 4학년 수학 5단원 혼합계산 학습의 흐름을 (Fig. 1)과 같이 정의하고 이러한 학습흐름에 근거하여 수업용 콘텐츠를 제작하였다.
- 동영상 컨텐츠의 개발은 초등학교 여건상 다양한 방송 장비를 사용하기 어려워 스마트폰으로 직접 촬영하여 활용하였다. 본 차시를 학습하기 전 꼭 숙지해야 할 사전 개념을 설명하는 동영상을 교과서의 흐름대로 촬영하였다. 이러한 기본 강의는 교실 수업 전에 하나씩 수강하며, 강의를 들을 때는 교과서 없이 동영상과 간단한 메모를 하면서 듣게 하였으며, 추후 교과서를 보면서 확인하면서 학습하도록 하였다.
- 표를 만들어 규칙을 찾으면 식으로 바꾸어서 계산을 할 수 있도록 하였다. 상황을 다양하게 제시하였는데, 영화관, 캠핑장 등에서 발생하는 여러 가지 규칙을 표로 정리하고 식으로 만든 다음 계산할 수 있도록 하였다.
- 수업에 앞서 혼합계산 문제에 대한 선수학습의 확인 및 사전 검사를 실시하였고, 10차시의 학급별 수업내용을 바탕으로 수업에 적용하였다.
- 5)는 학습의 동기유발이자 학습문제를 파악하는 동영상이다. 수학에서 스토리를 삽입하기 위해 진짜 영화 영상을 일부 삽입하여 제작하였으며. 자막을 차시와 관련되도록 만들어 학생들이 공부할 문제에 대해서 다시 한 번 인식하고 다음으로 나오는 수학의 활동을 할수 있도록 만들었다
- 슬라이드에 대한 전체적인 화면 구성을 생각하며, 멀티미디어 자료 선정 및 스토리 보드를 (Fig. 2)와 같이 제작하였다.
- 실험집단에 인터랙티브 앱을 활용한 플립 러닝을 적용하였고 통제집단에 일반적인 동영상 위주의 플립 러닝을 진행하였으며 두 집단의 사전-사후 검사에 따른 기술통계량은 [Table 3]과 같다.
- 앱을 실행한 후의 학습과정은 (Fig. 6)과 같이 스토리텔링 기반으로 수학적 개념을 이해하도록 도울 수 있는 설명을 대화 형식으로 풀어나갔으며, 학생이 터치(클릭), 드래그 앤 드롭 방식으로 문제를 해결하도록 하였다. 때로는 타자를 칠 수 있도록 하여 교사와 학생간의 상호작용이 가능하도록 하였다.
- 연구 대상인 초등학교 4학년 학생들의 혼합계산 학습을 위한 동질성 여부를 판단하기 위해 사전 학습으로 덧셈과 뺄셈(3학년), 곱셈과 나눗셈(4학년)의 학습내용에서 사전 평가지를 제작하였으며, 학습한 내용의 학업 성취도를 비교 분석하기 위해 수업 시 학습한 내용을 바탕으로 사후 평가지를 제작하여 활용하였다.
- 문제를 교실 뒤 정해진 위치에 두고 모둠에서 문제를 풀 순서를 정하고 한 명씩 문제가 있는 장소에 가서 문제를 외어오게 한다. 외운 문제를 보드 판에 쓰면서 모둠원이 함께 풀어 답지를 완성하도록 구성하였다. 릴레이 형식으로 문제를 계속 풀게 되면 많이 맞추는 모둠이 승리하도록 구성하였다.
- 3차시는 곱셈과 나눗셈이 섞여 있는 식을 계산하는 차시이다. 이 차시에서는 저울을 이용하여 자신이 가지고 있는 물건의 무게를 측정하게 하면서, 곱셈과 나눗셈을 연습하도록 하였다. 예를 들어 지우개가 20g이고 연필이 10g이면 곱하기를 하였을 때는 150g이고 나눗셈을 하였을 때는 2가 된다.
- 본 차시를 학습하기 전 꼭 숙지해야 할 사전 개념을 설명하는 동영상을 교과서의 흐름대로 촬영하였다. 이러한 기본 강의는 교실 수업 전에 하나씩 수강하며, 강의를 들을 때는 교과서 없이 동영상과 간단한 메모를 하면서 듣게 하였으며, 추후 교과서를 보면서 확인하면서 학습하도록 하였다.
- 이를 위해 실험처치 전 실험집단과 통제집단에 사전검사를 실시하고 실험집단에 인터랙티브 앱을 활용한 플립 러닝을 적용하고 통제집단에 동영상 시청을 통한플립 러닝을 적용하고 사후 검사를 실시하였다. 그리고 사전검사를 공변량으로 설정한 공분산분석 결과 두 집단 모두 사전검사 대비 유의미한 차이가 있음을 확인하였다.
- 인터랙티브 앱을 활용한 플립 러닝 수업이 학업 성취도에 대한 효과를 알아보기 위하여 먼저 초등학교 4학년 수학의 5단원[13][14] 혼합계산을 선정하여 수업내용을 앱과 동영상으로 제작하였다. 본 논문에서 선정한 4학년 5단원 혼합계산 단원은 수학의 수와 연산에 해단하는 단원으로서 수업 전개 과정에서 학생들이 쉽게 오류를 쉽게 범하고, 또한 학생들이 단순 반복 계산으로 인하여 학습의 동기유발이 어려운 단원으로 앱이나 동영상을 활용을 통해 학습자에게 학습에 대한 흥미를 불어넣기 용이하다고 판단하였다.
- 본 연구에서는 수동적인 형태인 플립 러닝의 사전 온라인 학습을 좀 더 능동적이고 적극적인 수업을 하게 할 수 있도록 능동적 플립 러닝을 위한 인터랙티브 앱을 개발하였다. 인터랙티브 앱을 활용한 플립 러닝과 동영상 위주의 전통적인 플립 러닝의 수업을 초등학교 4학년 학생들을 대상으로 실시하였으며 학습한 내용에 대해 학업 성취도에서 어떠한 차이가 있는지를 비교 및 분석하였다.
- 수학에서 스토리를 삽입하기 위해 진짜 영화 영상을 일부 삽입하여 제작하였으며. 자막을 차시와 관련되도록 만들어 학생들이 공부할 문제에 대해서 다시 한 번 인식하고 다음으로 나오는 수학의 활동을 할수 있도록 만들었다
- 곱셈이 적용하기 위해 빌딩은 ×2, 호텔은 ×3을 적용하여 재구성하였다. 적은 수의 돈이지만 학생들이 능동적이고 빠른 계산활동을 유도하기 위해 게임을 적용하였다.
- 전체적인 스토리텔링 내용은 ‘나 홀로 집에 2’ 내용을 각색하여 부모님을 찾아가는 이야기로 재구성하였으며 그 과정에서 여러 가지 미션을 받게 되며, 미션은 각 차시별로 공부할 내용을 습득하는 것으로 구성하였다.
- 전체적인 스토리텔링 내용은 ‘나 홀로 집에 2’ 내용을 각색하여 부모님을 찾아가는 이야기로 재구성하였으며 주인공이나, 이야기 속의 사건은 그림의 형태로 구성하여 삽입하였다.
- 9차시는 계산에서 규칙을 찾는 차시로써 표를 만들어 규칙을 찾게 하도록 하였다. 표를 만들어 규칙을 찾으면 식으로 바꾸어서 계산을 할 수 있도록 하였다. 상황을 다양하게 제시하였는데, 영화관, 캠핑장 등에서 발생하는 여러 가지 규칙을 표로 정리하고 식으로 만든 다음 계산할 수 있도록 하였다.
대상 데이터
- 학업 성취도의 차이를 알아보기 위해 공분산(ANCOVA) 분산분석을 실시하여 집단 간 사전, 사후에 걸쳐 측정한 점수들의 차이가 있는지 분석하였다. 대상 실험학생들은 교실 밖에서 스마트 기기를 바탕으로 수업을 해본 경험이 없는 학생들로 구성했으며 집단별 인원은 [Table 1]과 같다
- 본 연구에서는 인터랙티브 앱을 활용한 플립 러닝을 적용하여 효과를 검증하기 위해 수원의 Y초등학교 4학년 2개 학급과 P초등학교 4학년 2개 학급으로 실험집단과 통제집단으로 구성하였다. 학업 성취도의 차이를 알아보기 위해 공분산(ANCOVA) 분산분석을 실시하여 집단 간 사전, 사후에 걸쳐 측정한 점수들의 차이가 있는지 분석하였다.
데이터처리
- 두 집단의 사전검사 점수를 통제하기 위해 공분산분석(ANCOVA)를 실시하였으며 실시 결과는 [Table 4]와 같다
- 본 연구에서는 인터랙티브 앱을 활용한 플립 러닝을 적용하여 효과를 검증하기 위해 수원의 Y초등학교 4학년 2개 학급과 P초등학교 4학년 2개 학급으로 실험집단과 통제집단으로 구성하였다. 학업 성취도의 차이를 알아보기 위해 공분산(ANCOVA) 분산분석을 실시하여 집단 간 사전, 사후에 걸쳐 측정한 점수들의 차이가 있는지 분석하였다. 대상 실험학생들은 교실 밖에서 스마트 기기를 바탕으로 수업을 해본 경험이 없는 학생들로 구성했으며 집단별 인원은 [Table 1]과 같다
성능/효과
- 검정 결과 유의수준 .05에서 유의확률 .000으로 두 집단 모두 사전검사 점수 대비 유의미한 차이가 있음을 확인하였다. 공분산분석에서 실험처치 효과(effect size)를 나타내는 부분 에타제곱(partial η2)은 .
- 이를 통해 학습자 스스로가 선택할 수 있도록 하였다. 결과적으로 연구에 따르면 이전에 20%의 학업성취도에서의 성공률이 80%로 참여 학습자 학업성취도가 상승하는 결과를 보였다.
- 이를 위해 실험처치 전 실험집단과 통제집단에 사전검사를 실시하고 실험집단에 인터랙티브 앱을 활용한 플립 러닝을 적용하고 통제집단에 동영상 시청을 통한플립 러닝을 적용하고 사후 검사를 실시하였다. 그리고 사전검사를 공변량으로 설정한 공분산분석 결과 두 집단 모두 사전검사 대비 유의미한 차이가 있음을 확인하였다. 또한 실험집단과 통제집단 간 유의미한 차이가 있음을 확인하였다.
- 또한 실험집단과 통제집단 간 비교 분석 결과 유의수준 .05에서 유의확률 .000으로 집단 간 유의미한 차이가 있음을 확인하였으며 실험처치 효과인 부분에타제곱은 .12로 낮은 수준의 실험처치 효과를 나타냈다.
- 그리고 사전검사를 공변량으로 설정한 공분산분석 결과 두 집단 모두 사전검사 대비 유의미한 차이가 있음을 확인하였다. 또한 실험집단과 통제집단 간 유의미한 차이가 있음을 확인하였다. 이를 통해 인터랙티브 앱을 활용한 플립 러닝이 동영상을 활용한 플립 러닝에 비해 성적 향상에 효과가 있음을 통계적으로 증명하였다.
- 인터랙티브 앱을 활용한 플립 러닝 수업이 학업 성취도에 대한 효과를 알아보기 위하여 먼저 초등학교 4학년 수학의 5단원[13][14] 혼합계산을 선정하여 수업내용을 앱과 동영상으로 제작하였다. 본 논문에서 선정한 4학년 5단원 혼합계산 단원은 수학의 수와 연산에 해단하는 단원으로서 수업 전개 과정에서 학생들이 쉽게 오류를 쉽게 범하고, 또한 학생들이 단순 반복 계산으로 인하여 학습의 동기유발이 어려운 단원으로 앱이나 동영상을 활용을 통해 학습자에게 학습에 대한 흥미를 불어넣기 용이하다고 판단하였다.
- 셋째, 인터랙티브 앱을 활용한 플립 러닝은 학습자들의 특성과 수준을 고려하여 설계해야하고 능동적인 참여를 독려할 필요가 있다. 플립 러닝 학습은 사전학습을 개별적으로 학습하기 때문에 앱은 학생들의 수준을 고려해야 하며 간단하고도 명확하게 개념을 학습할 수 있도록 제작해야 한다.
- 82명의 학생들이 6주 동안 평균 15-20분의 강의 동영상을 미리 듣고 수업시간에는 전적으로 동영상 강의 기반 활동(교재의 연습문제 토론)에 집중하도록 하였다. 실험결과 일반적인 강의 수업을 한 학생들에 비해 플립 러닝을 한 학생 그룹이 하위권 학생들의 차이는 별로 없으나 중상위권 학생들이 전반적으로 성적이 향상되는 결과를 보였다.
- 완성된 자료를 처음부터 끝까지 실행시키면서 이상이 발견되지 않았음을 확인하여 영상이 제대로 나오지 않는 부분을 수정하였으며 디자인을 보충하여 전체적으로 하나의 주제로 인식 되게끔 디자인의 일관성을 유지하도록 하였다. 앱 제작에 소요된 시간은 총 30시간이며 앱의 크기는 360M바이트이다.
- Chiu-Lin Lai 등[6]은 자기통제기반 플립 클래스룸기법을 활용한 학생들을 대상으로 수학과목의 학습효과를 높이는 연구를 수행하였다. 이들은 자기통제기법을 플립 학습에 접목함으로써 학습자들의 자기 효능감을 높이게 되고 또한 학업시간계획 전략을 높일 수 있게 되었고 결론적으로 자기통제기반 플립 클래스룸 기법이 학생들의 학습에 더욱 효과적이고 더 나은 학습성취를 이룰 수 있다는 것을 보였다.
- 또한 실험집단과 통제집단 간 유의미한 차이가 있음을 확인하였다. 이를 통해 인터랙티브 앱을 활용한 플립 러닝이 동영상을 활용한 플립 러닝에 비해 성적 향상에 효과가 있음을 통계적으로 증명하였다.
- 첫째, 인터랙티브 앱을 활용한 플립 러닝 수업의 적용을 통해 초등 학습자의 학업성취도를 높이는 효과를 기대할 수 있다. 유의미한 학습 설계를 위해 학습자들이 지식을 효과적으로 습득하도록 조작활동을 제공하여 이를 달성하기 위한 노력하는 태도를 가질 수 있도록 해야 한다.
후속연구
- 그동안의 플립 러닝에 많은 연구가 있었으나 대부분 동영상 수업을 활용한 경우이며 인터랙티브 앱을 활용한 플립 러닝에 대한 연구는 최초이며 인터랙티브한 앱 내부에서도 중간 중간에 동영상을 활용하면 좀 더 능동적인 수업을 할 수 있고 학생들의 참여도와 학업성취에서도 더 나은 결과를 얻을 수 있을 것으로 기대한다.
- 인터랙티브한 앱을 활용한 플립 러닝에 대한 연구는 그동안 시도된 적이 없으며 인터랙티브한 앱 내부 중간중간에 동영상을 추가하면 기존의 동영상 위주의 수업의 장점을 살리면서도 더욱 능동적인 수업을 할 수 있고 학생들의 참여도와 학업성취에서도 더 나은 결과를얻을 수 있을 것으로 기대한다.
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