[논문]초등 교과 교육을 위한 플립 러닝 기반 스마트 교수-학습 시스템의 개발 및 적용

이미화; 박상민

doi:10.14352/jkaie.2019.23.1.29

초등 교과 교육을 위한 플립 러닝 기반 스마트 교수-학습 시스템의 개발 및 적용
The Development and Application of a Flipped Learning-Based Smart Teaching and Learning System for Elementary Subject Matter Education 원문보기

정보교육학회논문지 = Journal of the Korean Association of Information Education, v.23 no.1, 2019년, pp.29 - 38

초록
AI-Helper

본 연구에서는 초등 교과 교육을 위한 플립 러닝 기반 스마트 교수-학습 시스템을 설계 및 개발하고 이를 초등 교육 현장에 적용하여 교과 성취 수준 및 교과 만족도에 미치는 영향을 분석 평가하는 데 목적이 있다. 본 교수-학습 시스템은 비디오 파트, 데이트 파트, 러닝라인 파트의 세 부분으로 구성되었으며, 플립 러닝 기반 수업을 위하여 프레젠테이션, 사전 수업 동영상, 스프레드시트 등이 제작되었다. 본 연구의 교수-학습 시스템을 수업에 적용하여 분석한 결과 학습자들의 교과 성취 수준 신장 및 교과 만족도 향상에 긍정적인 영향을 미치는 것으로 나타났다. 본 연구에 대한 시사점 및 후속 연구에 대한 제언을 제시하였다.

Abstract ▼ AI-Helper

The purpose of this study was threefold: to design and develop a smart teaching and learning system based on flipped learning for elementary subject matter education; to apply the system to the elementary classroom; and to examine the effects of the system on students' achievement and satisfaction levels. The system was composed of a video part, a date part, and a learning line part. Presentations, preinstructional videos, and spreadsheets were created for the flipped classroom. The results of the analyses indicated that the teaching and learning system positively influenced students' achievement and satisfaction levels. The study concluded with the implications of the study and suggestions for the future study.

주제어

AI 본문요약
AI-Helper

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문제 정의

본 연구의 플립 러닝 기반 스마트 교수-학습 시스템의 설계 및 구현을 위하여 기 개발된 온라인 교수-학습 시스템을 비교 분석하여 장·단점을 살펴보고자 한다.
이에 본 연구에서는 초등학생들을 대상으로 실제 교과 교육에 적용할 수 있는 플립 러닝 기반의 스마트 교수-학습 시스템을 설계 및 개발하고, 이를 활용하여 학습자 참여 중심의 수업을 실현하여 초등학생들의 교과 성취 수준 및 교과에 대한 인식 및 만족도 변화에 어떤 영향을 미치는지 분석해보고자 한다.
학습자 참여 중심의 교과 교육을 위한 일환으로서 플립 러닝은 학생들의 학습 태도 변화 및 학업 성취도 신장의 효과가 높은 교수-학습 방법으로 실제 적용 사례가 증가하고 있다. 이에 본 연구에서는 초등학생들을 대상으로 플립 러닝 기반 스마트 교수-학습 시스템을 설계 및 개발하고 이를 초등 교육 현장에 적용하여 효과성을 평가 분석하였다. 본 연구의 분석 결과 학습자들의 교과 성취 수준뿐만 아니라 교과에 대한 인식 및 만족도 수준 향상에 긍정적인 영향을 미치는 것으로 나타났다.
그러나 플립 러닝에 실제로 활용 가능한 교수-학습 자료들의 내용과 실용성에 중점을 둔 교수-학습 시스템의 설계에 관한 연구는 미흡한 실정이며 플립 러닝을 적용했을 때 학업 성취도 및 학습 동기에 미치는 영향에 대해서도 상반되는 연구 결과가 있었다. 이에 효과적인 성취 기준 달성을 위하여 교육과정을 바탕으로 학습 내용을 선정하고 학습자 참여 중심의 수업이 가능하도록 플립 러닝 기반의 스마트 교수-학습 시스템을 설계 및 개발하고 실제 교육 현장에 적용하여 효과성을 평가하고자 한다.

가설 설정

본 연구의 연구 가설은 ‘플립 러닝 기반 스마트 교수-학습 시스템을 적용한 학습자 참여 중심 수업은 초등학생들의 학업 성취도 및 교과 만족도와 인식 수준에 긍정적인 영향을 미칠 것이다’로 설정한다.

제안 방법

(Fig. 2)에서 제시된 바와 같이, 본 연구에서는 Office Mix를 활용하여 총 55차시에 해당하는 동영상 파일을 제작하였다. (Fig 3)은 유튜브에 업로드한 예시화면이다.
또한, 유튜브에 업로드한 동영상을 iframe으로 제시하여 별도의 화면 전환 없이 시청할 수 있도록 하였다. Date Part, Learning Line Part를 함께 제시하여 학습자가 자신의 학습을 조절할 수 있으며 학습의 흐름을 알아볼 수 있도록 구성하였다.
본 연구에서 개발한 교수-학습 시스템을 실험집단 대상으로 총 56차시 동안 플립 러닝 수업에 적용하였다. 교수-학습 시스템을 통하여 사전 수업 동영상을 시청한 학습자들을 대상으로 교실 내부 수업에서 토의 토론, 프로젝트 학습 등 학생들이 능동적으로 참여하는 학습 활동 위주의 학습자 참여 중심 수업을 실시하여 평가 결과를 비교 분석하였다. 본 연구의 목적을 위하여 수립한 총 56차시 분량의 차시계획을 제시하면 [Table 1]과 같다.
넷째, 학습자들의 이용 편의를 고려하여 메뉴를 구성하고 스스로 탐색하여 활용할 수 있도록 직관적으로 인터페이스를 구성한다.
‘Date Part’는 교실 내부 수업 일정이 제시되는 영역이다. 단원명과 함께 학습 주제가 제시되어 있어 해당 차시 학습에서 학습의 방향을 잃지 않도록 하였으며 이전 차시 및 다음 차시 사전 수업 동영상을 확인할 수 있도록 구성하였다.
둘째, 학습자가 온라인 학습 중 길을 잃지 않고 학습의 흐름을 인지하면서 학습할 수 있도록 자료를 체계적으로 구조화하고 이를 시각화하여 제시한다.
매 차시 10분 이내의 짧은 동영상 파일을 제작하고[20][24] 교수-학습 시스템에 탑재하여 교실 외부 수업에서 사용할 수 있도록 하였다. 또한, 유튜브에 업로드한 동영상을 iframe으로 제시하여 별도의 화면 전환 없이 시청할 수 있도록 하였다. Date Part, Learning Line Part를 함께 제시하여 학습자가 자신의 학습을 조절할 수 있으며 학습의 흐름을 알아볼 수 있도록 구성하였다.
본 시스템의 ‘Video Part’는 플립 러닝을 위한 사전 수업 동영상이 제시되는 영역으로서 교수-학습 시스템의 핵심이 되는 부분이다. 매 차시 10분 이내의 짧은 동영상 파일을 제작하고[20][24] 교수-학습 시스템에 탑재하여 교실 외부 수업에서 사용할 수 있도록 하였다. 또한, 유튜브에 업로드한 동영상을 iframe으로 제시하여 별도의 화면 전환 없이 시청할 수 있도록 하였다.
본 연구에서 개발한 교수-학습 시스템을 실험집단 대상으로 총 56차시 동안 플립 러닝 수업에 적용하였다. 교수-학습 시스템을 통하여 사전 수업 동영상을 시청한 학습자들을 대상으로 교실 내부 수업에서 토의 토론, 프로젝트 학습 등 학생들이 능동적으로 참여하는 학습 활동 위주의 학습자 참여 중심 수업을 실시하여 평가 결과를 비교 분석하였다.
본 연구의 교수-학습 과정안은 플립 러닝의 전개과정을 토대로 본 연구에 적합하도록 재구성하여 고안하였으며 예시하면 (Fig. 7)과 같다.
본 연구의 교수-학습 시스템의 학습 라인을 생성하기 위하여 스프레드시트를 제작하였다. 수업 일정, 단원명, 학습 주제 등의 데이터를 입력한다.
본 연구의 연구 도구는 교과 만족도와 학업 성취도 평가지이다. 본 연구의 평가지는 선행연구[7][9][11][19][20]에 기초하여 제작되었으며, 파일럿 테스트(pilot test)를 통해 수정·보완하여 사용하였다[17].
본 연구의 평가지는 선행연구[7][9][11][19][20]에 기초하여 제작되었으며, 파일럿 테스트(pilot test)를 통해 수정·보완하여 사용하였다[17].
이희숙은 플립 러닝을 초등 사회과 수업에 적용한 결과 학습 동기적 측면에서 긍정적인 영향을 주었고 주의 집중과 자신감을 높이는데 효과가 있음을 연구하였다. 사전 학습 참여도를 높이는 전략이 필요하다고 하였으며 교수 태도 및 상호작용 등 플립 러닝에서 고려해야 할 부분에 대하여 분석하였다[16]
셋째, 교사가 수업에 용이하게 활용할 수 있도록 간단한 조작을 통해 수업 자료를 시스템 내에서 추가 및 삭제가 가능하도록 한다.
교실 외부 환경에서 학습자가 오랜 시간 집중력을 유지하기가 어렵기 때문이다. 짧은 시간에 효과적으로 학습 내용을 전달하기 위하여 시각화 자료를 손쉽게 활용할 수 있는 총 55차시 분량의 프레젠테이션 파일을 제작하고 이를 바탕으로 동영상을 제작하였다. (Fig.
첫째, 교사 및 학습자가 본 시스템에 대한 접근성을 높일 수 있도록 사이트명 및 URL을 설정하도록 한다.
본 연구의 목적을 위하여 수립한 총 56차시 분량의 차시계획을 제시하면 [Table 1]과 같다. 총 56차시 중 1차시 오리엔테이션을 제외한 55차시는 모두 플립 러닝으로 진행되었으며 교수-학습 시스템을 활용하여 교실 외부 및 내부 수업을 진행하였다. (Fig.
최근 스마트기기의 보유 및 이용 확산에 따라 스마트폰, 태블릿 PC 등의 스마트 디바이스에서 컴퓨터 환경과 동일하게 본 교수-학습 시스템을 활용할 수 있도록 구현하였다.
플립 러닝을 위한 사전 수업 동영상을 제작하기에 앞서 프레젠테이션을 제작하였다. 사전 수업 동영상은 보통 10분 이내로 구성된다.

대상 데이터

본 연구의 연구대상은 광역시 소재 초등학교 4학년 학생 46명(남학생 25명, 여학생 21명)으로 구성되었다. 본 연구의 목적에 따라 학생들을 사전 설문조사하고 진단평가 결과에 따라 실험집단 23명, 비교집단 23명으로 편성하였다. 동질성 검증 결과 두 집단은 동질집단으로 검증되었다.
본 연구의 연구대상은 광역시 소재 초등학교 4학년 학생 46명(남학생 25명, 여학생 21명)으로 구성되었다. 본 연구의 목적에 따라 학생들을 사전 설문조사하고 진단평가 결과에 따라 실험집단 23명, 비교집단 23명으로 편성하였다.

성능/효과

넷째, 플립 러닝의 활용을 통해 수업 시간을 보다 효율적으로 이용할 수 있다. 수업에서 반복적이고, 학생들의 참여도가 낮은 강의 활동 시간을 절약함으로써 교사들은 그 시간을 학생들에게 보다 긍정적인 방향으로 할애할 수 있다[8].
다섯째, 초등 사회과 전 차시로 구성하여 플립 러닝 기반 교수-학습에 적극적으로 활용할 수 있도록 한다.
다섯째, 플립 러닝은 교사와 학습자, 학습자와 학습자 사이의 역동적인 상호작용을 가능하게 한다. 이는 학습자의 학업 성취도 및 학습 태도 향상에 긍정적인 영향을 미친다[8].
둘째, 플립 러닝 기반의 교수-학습 시스템이 교육 현장에 원활히 정착될 수 있도록 교육 환경이 개선되어야 한다. 교사 위주의 전통적 수업 형태를 탈피하여 학습자 참여 중심의 다양한 테크놀로지를 활용하는 에듀테크(EduTech)를 위한 교육 기반을 조성해야 한다.
7%)에 비하여 높게 나타났다. 또한, 교과에 대한 인식에서 학습에 어려움을 느끼는 학습곤란도를 비교한 결과 실험집단이 비교집단에 비해 3배 이상 차이로 낮게 나타났다.
본 연구에서 실시한 일련의 학업 성취도 평가 분석 결과 (Fig. 8)에서 제시된 바와 같이 실험집단의 성취 수준이 비교집단에 비해 상대적으로 신장된 것으로 나타났다. 학습자들은 플립 러닝 기반 교수-학습 시스템 활용 수업을 통하여 보다 적극적으로 학습 과정에 참여하였으며 이는 교과에 대한 인식 및 만족도 향상에 선기제로 작용하였을 뿐만 아니라 교과 내용을 이해하는데 긍정적인 영향을 미치는 것으로 나타났다.
본 연구의 교수학습 시스템을 수업에 적용하여 평가 분석한 결과 실험집단과 비교집단의 유의미한 차이가 나타났다.
이에 본 연구에서는 초등학생들을 대상으로 플립 러닝 기반 스마트 교수-학습 시스템을 설계 및 개발하고 이를 초등 교육 현장에 적용하여 효과성을 평가 분석하였다. 본 연구의 분석 결과 학습자들의 교과 성취 수준뿐만 아니라 교과에 대한 인식 및 만족도 수준 향상에 긍정적인 영향을 미치는 것으로 나타났다.
셋째, 플립 러닝 기반 수업의 사전 학습을 위한 동영상 제작이 용이하도록 툴이 개발‧보급되어야 한다. 플립 러닝이 교육계의 화두가 되며 많은 교사들이 이를 시도하려 할 때 가장 부담이 되는 것이 바로 사전 수업 동영상 제작이다.
셋째, 플립 러닝은 학습 효과 측면에서 기존의 전통적인 학습 방법과 비교할 때 보다 긍정적인 성과를 보인다. 학습자의 학업 성취 효과를 높일 수 있는 대안적인 수업 전략으로서 활용 가치가 높다고 할 수 있다 [13][20].
실험집단과 비교집단의 자기 주도적 학습 방법 분석 결과 학습자들은 기존의 획일화된 학습 유형에서 탈피하여 다양한 방법으로 학습하게 되었으며 특히 과반수 이상의 학습자들이 교수-학습 시스템을 주된 학습 방법으로 활용하는 것으로 나타났다.
여섯째, 태블릿 PC와 스마트폰 등 스마트 기기에서 동일하게 활용 가능하도록 스마트 모바일 환경에서의 접근성을 높인다.
본 연구의 교수학습 시스템을 수업에 적용하여 평가 분석한 결과 실험집단과 비교집단의 유의미한 차이가 나타났다. 플립 러닝 기반 교수-학습 시스템을 적용한 교과 학습에서 학습자들의 교과 성취 수준 신장 및 교과에 대한 인식 및 만족도 향상에 긍정적인 영향을 미치는 것으로 나타났다.
플립 러닝 기반 학습자 참여 중심 학습 활동에 대한 참여도 분석 결과 실험집단 학습자들의 학습 참여도가 크게 증대된 것으로 나타났다. 학습자들은 본 교수-학습 시스템을 활용한 플립 러닝 기반 수업에 적극적으로 참여함으로써 학습자 참여 중심 학습 활동을 더욱 활발히 하게 된 것으로 나타났다.
플립 러닝 기반 학습자 참여 중심 학습 활동에 대한 참여도 분석 결과 실험집단 학습자들의 학습 참여도가 크게 증대된 것으로 나타났다. 학습자들은 본 교수-학습 시스템을 활용한 플립 러닝 기반 수업에 적극적으로 참여함으로써 학습자 참여 중심 학습 활동을 더욱 활발히 하게 된 것으로 나타났다.
8)에서 제시된 바와 같이 실험집단의 성취 수준이 비교집단에 비해 상대적으로 신장된 것으로 나타났다. 학습자들은 플립 러닝 기반 교수-학습 시스템 활용 수업을 통하여 보다 적극적으로 학습 과정에 참여하였으며 이는 교과에 대한 인식 및 만족도 향상에 선기제로 작용하였을 뿐만 아니라 교과 내용을 이해하는데 긍정적인 영향을 미치는 것으로 나타났다.

후속연구

첫째, 본 교수-학습 시스템은 초등학교 교과 중 사회과 교육과정 기반으로 구성되어 있어 타 교과에 일반화하는데 한계가 있다. 초등 교육과정의 다양한 교과목 및 영역에 적용할 수 있는 시스템을 개발하여 효과를 검증하는 후속 연구가 필요하다.
첫째, 본 교수-학습 시스템은 초등학교 교과 중 사회과 교육과정 기반으로 구성되어 있어 타 교과에 일반화하는데 한계가 있다. 초등 교육과정의 다양한 교과목 및 영역에 적용할 수 있는 시스템을 개발하여 효과를 검증하는 후속 연구가 필요하다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	본 실험에 따르면 실험집단 학습자들의 학습 참여도는 어떻게 되었나?	플립 러닝 기반 학습자 참여 중심 학습 활동에 대한 참여도 분석 결과 실험집단 학습자들의 학습 참여도가 크게 증대된 것으로 나타났다. 학습자들은 본 교수-학습 시스템을 활용한 플립 러닝 기반 수업에 적극적으로 참여함으로써 학습자 참여 중심 학습 활동을 더욱 활발히 하게 된 것으로 나타났다.
	초등 교과 교육에서 플립 러닝을 활용하면 시간 차원에서 어떤 장점이 있는가?	넷째, 플립 러닝의 활용을 통해 수업 시간을 보다 효율적으로 이용할 수 있다. 수업에서 반복적이고, 학생들의 참여도가 낮은 강의 활동 시간을 절약함으로써 교사 들은 그 시간을 학생들에게 보다 긍정적인 방향으로 할애할 수 있다[8].
	플립 러닝은 무엇인가?	학습자 참여 중심의 교과 교육을 위한 방안으로서 플립 러닝(Flipped Learning)은 학생들의 수동적인 학습 태도 개선에 효과가 있으며 실제 적용 사례가 증가하고 있는 교수·학습 방법이다[2][14]. 이는 기존의 전통적인 수업 방식과는 달리 교사가 수업 전에 학습 내용을 동영상으로 제작해 학생들이 교실 밖에서 미리 학습하고, 교실에서는 토의·토론 및 과제에 대한 풀이를 진행하는 형태의 수업 방식을 뜻한다[2][9][16].

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저자의 다른 논문 :

표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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