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증강현실 기반 모바일 앱을 활용한 수학 교수·학습 콘텐츠 개발과 구성주의적 수업방안
On Developments of Teaching-Learning Contents and Constructivist Teaching Methods Using Mobile Applications Based on Augmented Reality in Mathematics Education 원문보기

Journal of the Korean Society of Mathematical Education. Series E: Communications of Mathematical Education, v.33 no.3, 2019년, pp.207 - 229  

김병학 (경희대학교) ,  송진수 (경희대학교 교육대학원) ,  박예은 (경희대학교 교육대학원) ,  장요한 (경희대학교 교육대학원) ,  정영훈 (경희대학교 교육대학원) ,  안진희 (경희대학교 교육대학원) ,  김준혁 (경희대학교) ,  고은령 (경희대학교) ,  장인경 (삼성전자)

초록
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제 4차 산업혁명 시대를 맞이하여 수학과 교수 학습에 ICT기술을 접목한 수업의 시도가 다양하게 이루어지고 있으며, 거꾸로 수업증강현실을 활용한 수업의 필요성과 효율성이 주목받고 있다. 이는 교육현장에서 거꾸로 수업과 증강현실을 활용한 수업 콘텐츠와 그 활용방안에 대한 수요의 증가로 이어지고 있다. 따라서 실제로 현장에 적용할 수 있는 수업 콘텐츠의 개발과 수업 방안에 대한 연구의 필요성이 커지고 있다. 이와 같은 관점에서 본 연구에서는 교수 학습 유형을 분류하고, 구성주의 수학 교육 원리와 증강현실 기반 모바일 앱을 활용한 거꾸로 교실 수업 방안과 교수 학습 유형별 수학 교수 학습 콘텐츠를 개발하고 교수 학습 현장에 적용할 수 있는 방안 및 수업지도안을 제시한다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

In the era of the Fourth Industrial Revolution, various attempts have been made to incorporate ICT technology into mathematics teaching and learning, and the necessity and efficiency of classroom instruction using flipped learning, virtual reality and augmented reality have attracted attention. This...

주제어

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AI 본문요약
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문제 정의

  • 첫째, 성취기준과 교수ㆍ학습 방법 및 유의사항이 “안다”, “이해한다” 등으로 학생들이 개념을 알고 이해하는 교수ㆍ학습유형인 ‘개념이해형’, 둘째, 성취기준과 교수ㆍ학습 방법 및 유의사항이 “해결할 수 있다” 와 같이 개념을 학습한 후 관련된 수학문제를 해결하는 학습 유형인 ‘문제해결형’, 셋째, 성취기준과 교수ㆍ학습 방법 및 유의사항이 “활용할 수 있다”와 같이학습한 개념들을 활용하여 실생활 문제를 해결하는 ‘실생활문제해결형’이다. 각 유형에 대해 적용방안과 주의해야 할 점에 대해 살펴본다.
  • 연구 절차는 학습내용 성취기준과 교수ㆍ학습 방법 및 유의사항에 따라 증강현실을 활용한 수학 교수ㆍ학습 유형을 ‘개념이해형’, ‘수학문제해결형’, ‘실생활문제해결형’의 세 가지로 분류한 다음 유형별 콘텐츠를 개발하고 적용방안을 연구하였다. 교수ㆍ학습유형은 교육부 고시 2015 수학과 교육과정을 참조하여 교사가 어떤 방식의 증강현실 활용 수업을 계획하면 좋을지에 관한 기준을 제공하고자 하였다. Ⅲ장에서 분류한 세 가지 유형을 바탕으로 Ⅳ장에서 증강현실 기반 모바일 앱(HP Reveal)을 활용한 거꾸로 교실 수업 방안을 제시하였으며, Ⅴ장에서 교수ㆍ학습 유형별 증강현실 기반 모바일 앱을 활용한 수학 교수ㆍ학습 콘텐츠 개발과 적용 방안 등을 연구하였다.
  • 구체적으로 중학교 1학년 수학 교과서 내용인 ‘평면도형과 입체도형’ 단원에서 ‘기둥과 뿔의 부피와 겉넓이’에 대하여 거꾸로 수업에 맞추어 1차시 분의 수업 지도안을 제시하였다. 그리고 2015 개정교육과정에 맞춰 증강현실 모바일 앱을 활용한 교수ㆍ학습 유형별 교수ㆍ학습 콘텐츠와 Adobe XD를 활용하여 만든 증강현실 모바일 앱의 디자인을 제안하고 수업지도안 및 적용방안에 대하여 연구하였다. 교수ㆍ학습유형별로 콘텐츠를 개발하고 수업 지도안을 제시한 단원은 다음과 같다.
  • 이 절에서는 개념이해형 교수ㆍ학습유형에서 활용할 수 있는 몇 가지 교수ㆍ학습 콘텐츠와 그 적용방안 및 수업 지도안을 제시한다.
  • 이 절에서는 수학문제해결형 교수ㆍ학습유형에서 활용할 수 있는 몇 가지 교수ㆍ학습 콘텐츠와 그 적용방안 및 수업지도안을 제시한다.
  • 이 절에서는 실생활문제해결형 교수ㆍ학습유형에서 활용할 수 있는 몇 가지 교수ㆍ학습 콘텐츠와 그 적용방안 및 수업지도안을 제시한다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
증강현실이란? 증강현실(Augmented Reality, AR)은 실제 환경을 바탕으로 하며, 필요한 사물이나 정보를 컴퓨터 그래픽으로 합성하여 현실과 겹쳐져서 보이는 기술이다(계보경, 2007; 김진숙, 2009; 손현진, 2012; 송진수, 2017; 여선민, 2009). 가상현실은 현실에서 존재하지 않는 환경과 상황을 사용자가 기기를 통해 경험하는 것이고, 증강현실은 현재 존재하는 환경을 바탕으로 기기를 통해 사용자가 필요로 하는 정보를 보여주는 형태이다.
증강현실의 교육적 효과는? 증강현실의 교육적 활용에 대한 선행연구(계보경, 2007; 김진숙, 2009; 손현진, 2012; 송진수, 2017; 여선민, 2009)에 따르면, 증강현실은 감각적 몰입 유발, 직접조작에 의한 경험중심 학습, 맥락인식에 의한 학습 현존감 발생, 협력학습 환경 조화의 교육적 효과가 있다고 보고되었다. 예를 들어 증강현실에 기반한 도형영역의 학습효과에 대한 이상윤(2012)의 선행 연구에서는 서울 소재 M 초등학교 6학년 2학급을 선정하여 증강현실을 활용한 도형영역 수업을 진행한 결과 증강현실을 활용한 수업을 받은 학생 집단이 그렇지 않은 학생 집단보다 주의집중, 관련성, 자신감, 만족감 면에서 높은 통계 수치를 보였으며, 학업성취도 면에서도 증강현실을 활용한 수업을 받은 학생 집단이 유의미하게 더 높은 결과를 얻었음을 보고하고 있다.
증강현실을 활용한 수업의 필요성이 주목받는 이유? 이는 교육현장에서 수업 콘텐츠와 그 활용방안에 대한 수요의 증가로 이어지고 있다. 또한 전통적인 주입식 및 교사 중심 수업에서 학생의 자기주도적 학습과 교사와 학생의 쌍방향 학습을 통해 학생들의 창의성 함양을 지향하고 있다. 이를 반영하여 수학과 교육과정 개발은 단순히 교과서를 통하여 학생 개인이 수학적 지식, 기능, 경험 등을 획득하는 데에 그치지 않고, 실생활과 교과 내용을 연결하여 학습함으로써 실생활 문제 상황을 기반으로 학생들 간 협력학습을 강조하고 있다.
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