[논문]플립드 러닝 기반 학습자 주도형 과학영재 교육 프로그램 개발 및 운영 연구

이동엽; 김동현; 조수진; 강현석

doi:10.14400/jdc.2019.17.11.081

플립드 러닝 기반 학습자 주도형 과학영재 교육 프로그램 개발 및 운영 연구
Research on Development and Operation of Flipped Learning Based Learner-Centered Science Gifted Education Program 원문보기

디지털융복합연구 = Journal of digital convergence, v.17 no.11, 2019년, pp.81 - 89

이동엽 (경상대학교 교육학과) , 김동현 (하동 노량초등학교) , 조수진 (경상대학교 교육학과) , 강현석 (경상대학교 컴퓨터과학과)

초록
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4차 산업혁명 시대에 필요한 인재를 육성하기 위해서는 학생들의 특성과 요구에 맞는 학습자 중심 수업이 필요하다. 특히 다양한 요구와 관심을 갖고 수업에 참여하는 영재 학생들에게는 이러한 학습자 중심의 학생 능동형 수업이 더욱 의미를 갖는다. 이러한 요구에 부응하기 위해 본 연구에서는 플립드 러닝을 기반으로 하는 학습자 주도형 과학영재교육 교수-학습 모형을 개발하고, 해당 모형을 기반으로 실제 프로그램을 개발하여 영재 수업에 적용하고 다양한 학습결과를 분석하였다. 나아가 학습자 주도형 과학영재 교육 프로그램을 보다 효율적으로 운영하기 위한 방안을 제안하였다.

Abstract ▼ AI-Helper

In order to foster talented people needed for the 4th Industrial Revolution, learner-centered classes that meet the characteristics and needs of students are needed. In particular, the learner-centered student-active class is more meaningful for gifted students who have diverse needs and interests. In order to meet these demands, this study developed a learner-centered science gifted education teaching-learning model based on flipped learning, and analyzed various results revealed after applying the developed program to the gifted class. Based on the results, we proposed a plan for more efficient operation of future learner-centered science gifted education programs.

주제어

표/그림 (5)

그림 Fig. 1. Learner-centered Science Gifted Education Model based on Flipped Learning
그림 Fig. 2. Process and Content of the Program based on Learner-centered Science Gifted Education Model
그림 Fig. 3. Snapshot of pre-class activities
그림 Fig. 4. Movie snapshots of the 'Electromagnet and making electromagnet class'
그림 Fig. 5. Snapshots of the in-class activities

AI 본문요약
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문제 정의

. 나아가 해당프로그램을 운영한 후 그 결과를 다양하게 분석하여 학습 방법으로서의 유용성을 확인하고 보다 효율적으로 활용하기 위한 방안을 모색하고자 한다.
본 연구는 4차 산업혁명 시대를 대비하여 과학영재교육원에서 활용할 수 있는 플립드 러닝 기반의 학습자 주도형 교수-학습 모형을 제안하고, 이를 이용하여 실제 과학영재 교육 프로그램을 개발하고 운영하며 나타난 결과를 다양하게 분석하였다.
이러한 측면에서 본 연구는 플립드 러닝과, 과학영재교육에서 추구하는 학습자 주도형 수업 모형의 핵심적인 맥락이 일치한다는 점에 중점을 두고 과학영재 교육에서 활용할 수 있는 플립드 러닝 기반의 학습자 주도형 교수-학습 모형을 제안하고, 이를 이용하여 실제 과학영재 교육 프로그램을 개발하고 운영하고자 한다²⁾. 나아가 해당프로그램을 운영한 후 그 결과를 다양하게 분석하여 학습 방법으로서의 유용성을 확인하고 보다 효율적으로 활용하기 위한 방안을 모색하고자 한다.

제안 방법

교수자를 대상으로 하는 설문 문항은 수업 전반을 아우르는 총 23개 문항으로 구성되었으며, 수업을 진행한후 교수자가 자신이 수업한 교육 프로그램을 회상하며 설문에 응답하도록 하였다.
본 수업에 참여한 학생 및 교수자의 설문 응답 내용을 바탕으로 본 프로그램의 운영 성과를 분석하였다.
앞서 제시한 학습자 주도형 과학영재 교육 교수-학습 모형을 활용하여 과학영재 교육 프로그램을 개발하였다. 교육프로그램의 제목은 ‘전자석과 나만의 전동기 만들기’로, 수업대상은 경남의 G 대학교 부설 과학영재교육원 초등융합과학반 중 한 반이며, 해당 반은 15명의 학생으로 구성되었다.
수업은 토요일에 3시간의 본시 학습으로 운영하였다. 이 본시 학습을 위해 사전 학습으로 월요일에서 금요일 사이에 집에서 온라인으로 학생들이 본인의 스케줄에 맞게 2시간분량의 학습을 하고, 사후학습으로 일요일에 집에서 온라인으로 1시간 분량의 학습을 하도록 운영하였다.
프로그램 운영 후 학생들로 하여금 사후학습 형태로 본수업을 경험한 후 느낀 점에 대한 설문에 응답하게 하였다. 이를 바탕으로 모형 개발 및 프로그램 운영 결과를 살펴보고 전반적인 프로그램 운영 성과에 대해 분석하였다.
학생을 대상으로 하는 설문 문항은 사전 학습, 본시 학습 그리고 사후학습에 대해 각 2개씩 총 6개 문항으로 구성하였다.
학습자 주도형 과학영재 교육의 교수-학습 모형은 플립드 러닝의 형태를 기본으로 활용하여 ‘수업 전 사전 학습–능동적 학생 학습 활동–학습 정리’를 주요 단계로 하며, 교실 수업에서 학생 활동을 수행하기 전에 확인 평가 및 개념 보충학습 단계를 추가하였다.

대상 데이터

교육프로그램의 제목은 ‘전자석과 나만의 전동기 만들기’로, 수업대상은 경남의 G 대학교 부설 과학영재교육원 초등융합과학반 중 한 반이며, 해당 반은 15명의 학생으로 구성되었다.
먼저 사전 학습에 대한 응답 결과를 살펴보면, 사전 학습 동영상 및 사전 과제가 본시 수업 내용의 이해에 도움이 되었다고 답한 학생이 총 15명 중 10명이었다. 보통을 제외하고, 별로 혹은 전혀 도움이 되지 않았다는 답변은 2명으로 사전 학습에 대해서 학습자의 대부분이 긍정적으로 인식하고 있는 것으로 나타났다.

성능/효과

응답 내용을 분석해보면, 본 연구에서 진행한 형태의 수업에서는 학생들의 사전 학습 여부가 수업의 성패를 좌우하는 주요한 요소인데, 학생들의 사전 학습 여부 및학습 정도에 대한 확인이 온라인(게시판)에서 이루어지기 때문에 학습자들과의 실시간 소통이나 피드백 제공이 원활할 수 있는 웹 사이트의 기능이 필요함을 언급하였다. 더불어 본시 수업 전에 학습자 간 혹은 학습자-교수자 간의 자유로운 소통이 가능한 개방적이고 효율적인 창구가 구축되어 있으면 사전 학습의 효과가 더욱 증대될 것이라는 의견이 제시되었다.
이러한 긍정적인 측면 외 부정적인 인식이 나타난 면도 있었는데 첫째, 본시 수업이 시작되는 단계에서 사전학습에서 이해가 잘 안 되는 부분에 대한 충분한 질의응답 등을 통한 해결 시간을 필요함을 언급했다. 둘째, 모둠활동과 관련하여 구성원들 간에 소통이 잘된 부분도 분명 있었으나 참여하지 않게 되는 동료에 대한 염려도 나타내었다. 즉, 사전 학습과 본시 수업의 연결이 원활히 되도록 하기 위한 학습 조절 및 지원 방식이 필요하며, 본시 수업에서 소통이 원활히 되지 않는 학습자를 고려하고 지원하는 부분도 염두에 두어야 함을 보여주었다.
첫째, 학습자들은 기본적으로 직접 무엇인가를 만드는것이 재미있고 직접 관찰이 가능한 실습수업이라는 점에서 본 수업에 대한 흥미도가 높았던 것으로 나타났다. 둘째, 사전 학습과 사전 과제에 대해서는 긍정적으로 생각하였으며, 특히 사전 학습을 통해 수업 내용에 대한 이해가 더욱 용이하였으며, 이 점을 기존의 다른 수업과 두드러지는 본 수업의 특징으로 인지하였다. 셋째, 선생님의 설명보다 학습자들끼리의 모둠 활동을 통해 토론하고 직접 실습하며 답을 찾아 나가는 과정에서 학습자들만의 의미를 찾았음을 언급하였다.
종합적으로, 사전 학습은 본시 수업의 이해에 매우 큰 도움이 되었으나 사전 학습에서 이해가 가지 않는 경우 그것이 본시 수업에까지 영향을 미쳐 학생이 어려움을 해결하지 못하고 본시 수업이 진행될 경우 학습 의욕 감소뿐만 아니라 모둠 활동 집단에도 부정적인 영향을 미칠 가능성이 높음을 시사하였다. 따라서 사전 학습에 따른 학생 개개인의 수준에 맞춘 피드백 제공이 필요한데, 이를 효율적으로 진행하기 위해서 본시 수업에 들어가기 전에 학생의 어려움을 해결할 수 있는 충분한 시간이 필요하며, 본시 수업 중에는 교수자를 도와줄 조교 등의 보조 인력이 필요함을 알 수 있었다. 이러한 점은 교사 설문에서도 나타났는데, 사전 학습으로 인하여 본시 수업에서 모둠끼리의 토론 및 직접 실습 등 학생들이 주도적으로 문제를 해결할 수 있는 기회는 많이 생겼지만, 교사와 학생들 간의 질의응답 및 상호작용에 적절히 부응하기 위한 충분한 시간이나 조교의 도움 그리고 인프라 구축 등이 절실한 것으로 드러났다.
즉, 사전 학습과 본시 수업의 연결이 원활히 되도록 하기 위한 학습 조절 및 지원 방식이 필요하며, 본시 수업에서 소통이 원활히 되지 않는 학습자를 고려하고 지원하는 부분도 염두에 두어야 함을 보여주었다. 마지막으로, 사후 평가와 관련하여 학습자에게 도움이 되고 의미가 있지만, 너무 어렵거나 과제가 많을 시에는 수업후 부담이 있을 수 있음을 언급하였다. 그 외, 학습자 간혹은 학습자-교수자 간 서로의 어려운 점에 대해 소통하고 그것을 해결하는 과정 또한 함께 해나가면 본 수업이 더욱 의미를 가질 수 있을 것이라는 의견도 제시되었다.
분석 결과 교수자와 학생들은 전반적으로 본 수업을 통하여 수업 내용에 흥미를 느낄 수 있었고, 실제 지식습득에도 유용했으며, 성과에 대해서도 보람을 느끼는 것으로 나타났다. 하지만 이러한 긍정적인 효과를 위해서는무엇보다도 교사와 학생 간의 원활한 상호작용을 위한 효율적인 교수-학습 지원 정보 시스템의 제공이 필수적이며, 교실 수업 시작 단계 및 수업 중에 적절한 상호작용 및 피드백을 제공해 줄 수 있는 조교 인력의 지원이 반드시 필요한 것으로 나타났다.
셋째, 사전 학습 확인 및 개념 보충 단계는 교사가 중심이 되며, 학생들의 사전 학습에 대해 교사가 확인하고 학생들의 개별 학습에 부족한 부분이 있거나 혹은 교사가 수업 전 의도한 내용에 대해 개념 보충을 수행하는 단계이다. 본 연구에서 제공하는 수업 모형에서는 실제 교실 활동에서 강의 형태의 수업이 진행되지 않고 학생 활동 중심의 모둠활동 형태의 수업이 진행되기 때문에 본 단계에서 교사가 해당 차시 수업에서 의도한 모든 학습이 학생들에게 일어날 수 있도록 확인해야 한다.
둘째, 사전 학습과 사전 과제에 대해서는 긍정적으로 생각하였으며, 특히 사전 학습을 통해 수업 내용에 대한 이해가 더욱 용이하였으며, 이 점을 기존의 다른 수업과 두드러지는 본 수업의 특징으로 인지하였다. 셋째, 선생님의 설명보다 학습자들끼리의 모둠 활동을 통해 토론하고 직접 실습하며 답을 찾아 나가는 과정에서 학습자들만의 의미를 찾았음을 언급하였다.
여섯째, 교수-학습 활동은 일반적으로 학생들이 모둠을 형성하여 활동 중심 수업의 형태로 진행된다. 수업의 내용이나 교사의 의도에 따라 다양한 형태의 교수 방법으로 진행될 수 있으며, 모둠 활동이 진행될 때 교사는 지속적으로 학생들의 활동에 피드백을 제공하고 학생들의 활동을 지원할 수 있도록 해야 한다.
응답 내용을 분석해보면, 본 연구에서 진행한 형태의 수업에서는 학생들의 사전 학습 여부가 수업의 성패를 좌우하는 주요한 요소인데, 학생들의 사전 학습 여부 및학습 정도에 대한 확인이 온라인(게시판)에서 이루어지기 때문에 학습자들과의 실시간 소통이나 피드백 제공이 원활할 수 있는 웹 사이트의 기능이 필요함을 언급하였다. 더불어 본시 수업 전에 학습자 간 혹은 학습자-교수자 간의 자유로운 소통이 가능한 개방적이고 효율적인 창구가 구축되어 있으면 사전 학습의 효과가 더욱 증대될 것이라는 의견이 제시되었다.
이러한 긍정적인 측면 외 부정적인 인식이 나타난 면도 있었는데 첫째, 본시 수업이 시작되는 단계에서 사전학습에서 이해가 잘 안 되는 부분에 대한 충분한 질의응답 등을 통한 해결 시간을 필요함을 언급했다. 둘째, 모둠활동과 관련하여 구성원들 간에 소통이 잘된 부분도 분명 있었으나 참여하지 않게 되는 동료에 대한 염려도 나타내었다.
또한 필요에 따라서 학습 정리 단계의 전부 또는 일부를 SNS 활동을 활용하여 사후학습 형태로 운영할 수 있다. 이러한 학습자 주도형 수업은 학생들이 수업 전에 수행하는 자기 주도적 사전 학습과 수업 중 학생들의 능동적 학습 활동이 중요한 요소인데, 일반 학생들보다 학습 동기가 더욱 높을 것으로 기대되는 영재 학생들에게 수업 전 사전 학습과 수업 중 활동이 중시되는 학습자 주도형 수업은 더욱 의미있는 효과를 가질 수 있을 것으로 기대하였다.
종합적으로, 사전 학습은 본시 수업의 이해에 매우 큰 도움이 되었으나 사전 학습에서 이해가 가지 않는 경우 그것이 본시 수업에까지 영향을 미쳐 학생이 어려움을 해결하지 못하고 본시 수업이 진행될 경우 학습 의욕 감소뿐만 아니라 모둠 활동 집단에도 부정적인 영향을 미칠 가능성이 높음을 시사하였다. 따라서 사전 학습에 따른 학생 개개인의 수준에 맞춘 피드백 제공이 필요한데, 이를 효율적으로 진행하기 위해서 본시 수업에 들어가기 전에 학생의 어려움을 해결할 수 있는 충분한 시간이 필요하며, 본시 수업 중에는 교수자를 도와줄 조교 등의 보조 인력이 필요함을 알 수 있었다.
둘째, 모둠활동과 관련하여 구성원들 간에 소통이 잘된 부분도 분명 있었으나 참여하지 않게 되는 동료에 대한 염려도 나타내었다. 즉, 사전 학습과 본시 수업의 연결이 원활히 되도록 하기 위한 학습 조절 및 지원 방식이 필요하며, 본시 수업에서 소통이 원활히 되지 않는 학습자를 고려하고 지원하는 부분도 염두에 두어야 함을 보여주었다. 마지막으로, 사후 평가와 관련하여 학습자에게 도움이 되고 의미가 있지만, 너무 어렵거나 과제가 많을 시에는 수업후 부담이 있을 수 있음을 언급하였다.
소통을 묻는 문항에서는 소통이 잘 이루어졌다는 데에 11명의 학생이 답하였다. 즉, 사전 학습에서 지식 전달이 된 후 본시 수업에서 활동 중심으로 수업이 이루어지면서 자기 주도적 학습 및 유의미 수용학습이 일어날수 있음을 알 수 있었으며, 학생들 또한 이러한 점을 본수업의 긍정적인 측면으로 인식하는 것으로 밝혀졌다. 하지만 3명의 학생은 기존의 강의식 수업과 비교할 때 ‘사전 학습 동영상이 이해가 가지 않으면 본시 수업에 대한 학습 의욕에 부정적인 영향을 미칠 수 있다’라고 답하여 사전 학습 동영상 및 사전 과제의 적절한 난이도 조절에 대해 고려할 필요가 있음을 시사하였다.
첫째, 학습자들은 기본적으로 직접 무엇인가를 만드는것이 재미있고 직접 관찰이 가능한 실습수업이라는 점에서 본 수업에 대한 흥미도가 높았던 것으로 나타났다. 둘째, 사전 학습과 사전 과제에 대해서는 긍정적으로 생각하였으며, 특히 사전 학습을 통해 수업 내용에 대한 이해가 더욱 용이하였으며, 이 점을 기존의 다른 수업과 두드러지는 본 수업의 특징으로 인지하였다.
학생 대상 설문 결과를 종합하여 분석해보면, 학생들은 사전 학습이 수업에 도움이 되었고, 본 수업 방식이 이전의 전통적인 강의식 수업 방식에 비해 재미있었으며, 모둠 활동으로 그룹 내에서 소통하며 직접 문제를 해결해나가는 과정에서 본 수업의 효과 및 긍정적인 의미를인식하는 것으로 밝혀졌다.
학생들은 1시간 분량의 온라인 게시판 사용 및 유튜브 활용에 대해 학습하는 학습자용 준비 프로그램을 공통으로 시청하였다. 해당 프로그램에서는 운영지원 시스템의 사용을 위하여 회원 가입으로부터 로그인, 사전 학습지 다운로드 방법, 사전 학습지 및 사후학습지 제출 방법, 실수로 과제를 올렸을 때 게시글 삭제법, 게시판 질의응답 방법에 대한 안내 등이 제시되었다.

후속연구

이러한 요소들을 적절히 보완하여 본 연구를 통해 제안한 수업 모형이 학생들이 의지를 갖고 수업에 참여하는 학습자 주도형 수업에서 효과적으로 활용될 수 있기를 기대한다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	학습자 주도형 과학영재 교육의 단계는 어떻게 되는가?	학습자 주도형 과학영재 교육의 교수-학습 모형은 플립드 러닝의 형태를 기본으로 활용하여 ‘수업 전 사전 학습–능동적 학생 학습 활동–학습 정리’를 주요 단계로 하며, 교실 수업에서 학생 활동을 수행하기 전에 확인 평가및 개념 보충학습 단계를 추가하였다. 또한 필요에 따라서 학습 정리 단계의 전부 또는 일부를 SNS 활동을 활용하여 사후학습 형태로 운영할 수 있다.
	플립드 러닝의 특징은 무엇인가?	플립드 러닝1)은 학습자 주도형 교수-학습 방법인 역량 중심 교육과정과 자기 주도적 학습, 학습자 동기 부여의 세 가지의 핵심을 담고 있다[13-15]. 플립드 러닝은교수자 주도형 교수-학습에서 탈피하고 학습자 주도형교수-학습으로 나아가면서 그 사이에 학습자마다 학습의 양상이 달라질 수 있음을 고려하고 있으며, 학습자 개인적 측면과 사회적 측면 및 상호작용을 중시한다.
	학습자 주도형 과학영재 교육 교수-학습 모형의 세부단계중 첫번째 단계는 어떻게 구성되어있는가?	첫째, 사전 학습 단계는 학생 개별 활동으로 구성되며,온라인 학습환경을 활용하여 수업 내용에 대해 학습을수행하게 된다. 본 단계는 본 수업 모형에서 핵심이 되는단계 중 하나로 실제 학생의 수업 내용에 대한 학습은 본단계에서 이루어진다.

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상세보기
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원문보기 상세보기
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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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