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문제 정의
- 물리(2) 수업에서 다루는 주요 내용은 기본 물리량의 개념 및 정의와 기본적인 물리법칙을 이해하고 물리법칙이 공학에 어떻게 적용되는지를 알아보며, 그와 관련된 문제를 해결하는 것이다. 우리가 경험하고 관찰하는 자연현상의 배경에 어떤 물 리적인 원리가 내재되어 있는가를 학습하여 공학기술을 익힐 때나, 취업 시, 현장에서 부딪치는 문제를 과학적으로 분석하고 해결할 수 있는 능력의 함양에 목표를 두었다. 이를 통해 참 여자들은 주요 물리량의 개념을 이해하고 정의할 수 있으며, 그와 관련된 간단한 자연 현상과 공학적 현상을 기본 물리법칙 을 이용하여 설명하고 응용문제를 해결(Walker et al, 2017; Serway et al, 2019)할 수 있는 능력을 가지게 된다.
- 본교 교수학습지원센터에서 2018년 1학기 열역학 과목에 대해 진행한 플립드 러닝 교수법 연구의 수업만족도 조사를 위해 개발된 설문을 사용하여, 학생들의 팀별 활동 수업에 대한 만 족도를 조사하였다. 이 설문의 목적은 전통 강의식 수업에 익숙해 있는 학생들이 플립드 러닝 수업이나 팀별 활동 수업과 같은 새로운 교수법을 통해 얼마나 적극적으로 수업에 참여하 였는가와 수업의 만족도를 확인하는 문항으로 구성되었다. 설 문 내용은 Table 3에 나타내었다.
- 중등학교 때부터 물리에 흥미가 없거나 기초가 부족한 학생 들의 경우, 대학에 진학하더라도 교수자가 주도하는 전통 강의 식 수업에서의 물리학은 여전히 힘들고 어려운 과목일 수밖에 없다. 이에 본 연구에서는, 2018년 2학기에 3년제 전문대학 1 학년에 재학 중인 전자통신전공 24명을 대상으로 학생들의 수 업 참여와 흥미를 높이고 물리적 개념 이해 수준의 향상을 위한 수업 모형을 설계하였다. 수업은 학습자들이 적극적으로 수 업에 참여하여 토론하고 발표할 수 있도록 팀워크에 기반을 둔 문제 풀이(김남기, 2019)와 각 팀 내 참여자 간의 질문과 답변 을 통해 서로 배우는 방식인 동료학습(Mazur, 2013)을 적용하였다.
- 전문대 학생들에게 어렵게 느껴지는 물리 수업을 전통 강의 식 수업과 서로 질문하고 설명하며 배우는 동료학습 활동, 팀 워크를 통한 협동식 문제풀이 과정을 병행함으로써 학생들 스 스로 수업에 능동적으로 참여할 수 있도록 수업을 구성하였다. 학생들의 적극적이고 활발한 수업 참여가 물리적 개념의 이해 정도와 학업 성취도에 어떠한 형태로 영향을 주었는지 기말고 사 평가 결과와 수업만족도 설문 결과를 가지고 살펴보았다. 또한, 2015년부터 2017년까지 3년 동안 매해 2학기에 물리 (2)를 수강한 학생들의 기말고사 평가 점수를 2018년 2학기에 진행한 수업에서의 기말고사 결과와 비교하였다.
제안 방법
- 1에 개략적으로 나타내었다. 1차시는 주로 학 습 내용 설명을 위해 전통 강의식으로 30∼40분 정도를 진행 하였고, 2차시는 팀별 문제풀이와 질의응답 시간으로서, 30∼ 40분 정도를 진행하였다. 학습 내용이 많거나 새로운 개념의 도입이 필요한 주는 팀별 활동 시간을 25분 정도로 하고 강의 식 수업을 45분 정도로 운영하였다.
- 2시간으로 구성된 본 수업은 전통 강의식과 팀별 활동을 병 행하여, 1차시와 2차시, 각각 50분으로 진행하였다. 수업의 운 영 절차를 Fig.
- 활기찬 수업의 시작을 위해 아이스브레이킹(이영민, 2015, 2017)으로 수업을 열었다. 교수와 학생, 학생들 사이에 서로 인사를 마친 후 각자 지난주에 재미있었던 일, 영화를 봤다거 나 특별히 공유하고 싶은 이야기가 있으면 서로 이야기를 나누 도록 하였다.
- 이 시간에 교수자는 각 참여자들 의 팀워크 향상 및 오 개념 바로잡기 시간이 되도록 촉진자 역 할만을 하였다. 답을 제시하지 않고, 문제와 관련된 개념 설명 과 힌트만을 제공하였다.
- 팀별 활동 시 간인 30∼40분은 여유로운 팀 활동을 하기에는 다소 모자란 시간이었다. 따라서 힘 활동의 추진과 몰입도 향상을 위해 친 밀도를 우선시하여 팀을 구성하였다. 수업에 참여한 학습자들 은 크게 세 그룹으로 분류할 수 있었다.
- 학생들의 적극적이고 활발한 수업 참여가 물리적 개념의 이해 정도와 학업 성취도에 어떠한 형태로 영향을 주었는지 기말고 사 평가 결과와 수업만족도 설문 결과를 가지고 살펴보았다. 또한, 2015년부터 2017년까지 3년 동안 매해 2학기에 물리 (2)를 수강한 학생들의 기말고사 평가 점수를 2018년 2학기에 진행한 수업에서의 기말고사 결과와 비교하였다.
- 수업 방식 및 참여에 대한 설문 조사를 통해 팀별 활동이 학생들의 과목에 대한 흥 미와 학습 동기유발, 그리고 물리적 개념의 이해 정도에 끼친 영향을 살펴보았다. 또한, 수업 방식에 따른 학업성취도 향상 정도를 알아보기 위해, 전통 강의식 수업으로만 진행했던 2018년 이전 3년 동안의 기말고사 평가 결과와 팀워크와 동료 학습을 기반으로 한 2018년 2학기 수업에서의 기말고사 평가 결과를 비교하였다.
- 예습노트는 매 수업 전에 교탁 위에 제출하도록 하였고, 교수자가 확인 후 각 팀장이 수업 하루 뒤에 찾아가도록 하였다. 마지막으로, 수업 피드백을 위해 수업 내용에 대한 학생 설문을 진행하였다. 설 문은 그 주 수업에서 느낀 점을 자유롭게 기술하도록 하였고 (Table 1), 이를 다음 주 수업에 대한 피드백으로 활용하였다.
- 복습 후, PPT 프레젠테이션과 판서를 통해, 그 주에 진행되는 수업의 목표와 내용을 설명하고 관련 예제들을 풀었다. 이 과정은 약 30∼40분 정도로 진행하였다.
- 공대학생들에 있어서 팀워크의 중요성은, 최근, 공대생의 역 량 중 팀워크에 초점을 맞춘 연구(황순희 외, 2020)가 있었고, 교수법과 관련한 연구에서는 대학의 교수학습지원센터 주도의 프로그램 참여가 강의 평가의 결과에 미치는 영향을 살펴본 연 구(김영기 외, 2019)가 있었다. 본 연구에서는 한 학기 동안 진행해야 할 수업 내용이 많은 관계로, 수업 내용에 따라 강의 식 수업과 팀별 활동 수업을 유연하게 적용하였다. 수업 내용 이 많은 주차에는 강의식 수업의 비중을 높이고 어렵고 생소한 개념이나 이해가 쉽지 않은 주제를 다룰 때는 협동식 팀별 활 동의 비중을 높여 학생들의 자발적 참여와 흥미를 끌어냈다.
- 본교 교수학습지원센터에서 2018년 1학기 열역학 과목에 대해 진행한 플립드 러닝 교수법 연구의 수업만족도 조사를 위해 개발된 설문을 사용하여, 학생들의 팀별 활동 수업에 대한 만 족도를 조사하였다. 이 설문의 목적은 전통 강의식 수업에 익숙해 있는 학생들이 플립드 러닝 수업이나 팀별 활동 수업과 같은 새로운 교수법을 통해 얼마나 적극적으로 수업에 참여하 였는가와 수업의 만족도를 확인하는 문항으로 구성되었다.
- 마지막으로, 수업 피드백을 위해 수업 내용에 대한 학생 설문을 진행하였다. 설 문은 그 주 수업에서 느낀 점을 자유롭게 기술하도록 하였고 (Table 1), 이를 다음 주 수업에 대한 피드백으로 활용하였다. 이 설문에서 중시할 내용은 “발표가 부담되는 것 빼고는 괜찮 음” 항목이었다.
- 팀 활동에서 학습자 서로 간의 정서적 공유와 자유로운 질문과 설명을 통해 학생들의 적극적 참여가 가능했고, 결과적으로, 학업성취도의 향상을 확인할 수 있었다. 수업 방식 및 참여에 대한 설문 조사를 통해 팀별 활동이 학생들의 과목에 대한 흥 미와 학습 동기유발, 그리고 물리적 개념의 이해 정도에 끼친 영향을 살펴보았다. 또한, 수업 방식에 따른 학업성취도 향상 정도를 알아보기 위해, 전통 강의식 수업으로만 진행했던 2018년 이전 3년 동안의 기말고사 평가 결과와 팀워크와 동료 학습을 기반으로 한 2018년 2학기 수업에서의 기말고사 평가 결과를 비교하였다.
- 수업의 복습은 각자의 학습 노트에 이전 주 배운 내용 중 바 로 떠오르는 개념과 이해하지 못한 내용을 쓰도록 하고, 그 내용을 바로 옆 친구와 서로 비교하며 토론하는 시간을 가지도록 하였다. 옆 친구와 토론을 통해서도 이해가 부족하다고 생각되는 부분은 교수자가 질문을 받아 보충설명을 진행하였다.
- 10분 휴식 후 2차시에는 팀별 활동으로 들어갔다. 심화 응용 문제를 팀 과제로 부여하면, 팀에서 토론을 거쳐 문제를 해결 하고, 각 팀별로 칠판에 문제를 풀고 설명하게 하였다. 이때 교 수자는 모든 팀원에게 그 문제와 관련된 단위, 물리적 개념, 수 식 전개에 대해 질문하였다.
- 설문 조사 결과, 이 방법은 교수자의 일방적 강의보다 학생들의 자 유로운 토론과 학업성취도 및 학습만족도 측면에서 긍정적인 결과를 준 것으로 확인되었다. 아이스브레이킹과 복습은 총 15 분 정도로 진행하였다.
- 2의 내용은 수렴렌즈 (Converging Lens)가 만드는 상(Image)을 작도하고 상의 위치를 구하는 문제로, 렌즈에 맺히는 상의 작도는 이해가 쉽지 않고 복잡하기 때문에 예습노트를 활용하였다. 예습노트는 매 수업 전에 교탁 위에 제출하도록 하였고, 교수자가 확인 후 각 팀장이 수업 하루 뒤에 찾아가도록 하였다. 마지막으로, 수업 피드백을 위해 수업 내용에 대한 학생 설문을 진행하였다.
- 이 부분은 10∼15분 정도로 진행하였다. 예습은 학생들이 마련한 예습노트를 이용하게 하였다. 학생들이 작성한 예습노 트 예를 Fig.
- 1차시는 아이스브레이킹과 지난주 복습으로 시작하였다. 이후 전통 강의식 판서와 PPT 프레젠테이션을 통해 학습 내용을 설명하고 교재 내 관련 예제들을 풀었다. 2차시는 팀별 심화 응용문제 풀이 활동과 수업 마무리로 구성하였다.
- 전문대 학생들에게 어렵게 느껴지는 물리 수업을 전통 강의 식 수업과 서로 질문하고 설명하며 배우는 동료학습 활동, 팀 워크를 통한 협동식 문제풀이 과정을 병행함으로써 학생들 스 스로 수업에 능동적으로 참여할 수 있도록 수업을 구성하였다. 학생들의 적극적이고 활발한 수업 참여가 물리적 개념의 이해 정도와 학업 성취도에 어떠한 형태로 영향을 주었는지 기말고 사 평가 결과와 수업만족도 설문 결과를 가지고 살펴보았다.
- 강의와 예제문제 풀이가 끝나면 O, X 도구를 사용하여 간단한 퀴즈를 풀었다. 퀴즈는 평가에 반영하지 않고 학습자의 수업 내용의 이해 확인용으로 활용하였다. 물리는 과목 특성상 개념 설명과 함께 실험 실습이 병행될 때 명확하고 깊이 있는 이해 가 가능하다.
- 팀 구성원이 많을수록 무임승 차하는 인원이 늘어날 수 있으므로, 2시간 수업 운영에 있어서 팀 수가 다소 많음에도 불구하고 인원을 4명으로 정하였다. 팀 은 특별한 게임으로 규칙을 정하여 구성하지 않고 플립드 러닝 (Flipped Learning)실이 원탁으로 이루어진 점을 고려하여 각 탁자에 앉혀진 인원들을 한 그룹으로 정하였다. 팀별 활동 시 간인 30∼40분은 여유로운 팀 활동을 하기에는 다소 모자란 시간이었다.
- 팀별 활동 수업을 중간고사 이후 시행하였기 때문에 기말고 사 점수를 바탕으로 학업 성취도를 살펴보았다. 2015년부터 2018년까지의 물리(2) 기말고사 점수를 Table 2에 나타내었다.
- 팀원들이 서로 토론하고 협력하여 심화 응용문제를 풀도록 각 팀에 동일한 팀별 과제를 주고, 각 팀 옆에 있는 아크릴 칠 판에 문제를 풀고 설명하도록 하였다. 한 팀이 아크릴 칠판에 문제를 풀어놓은 사진을 Fig.
- 학습 내용의 명확하고 깊이 있는 이해를 위해 팀별로 심화 응용문제를 풀게 하는 방식으로 팀별 활동을 진행하였다. 수업 은 팀원 사이에 서로 자유롭게 문제 풀이와 설명 및 토론이 가 능하도록 사방 칠판과 원탁이 갖추어져 있는 플립드 러닝실을 이용하였다.
- 1차시는 주로 학 습 내용 설명을 위해 전통 강의식으로 30∼40분 정도를 진행 하였고, 2차시는 팀별 문제풀이와 질의응답 시간으로서, 30∼ 40분 정도를 진행하였다. 학습 내용이 많거나 새로운 개념의 도입이 필요한 주는 팀별 활동 시간을 25분 정도로 하고 강의 식 수업을 45분 정도로 운영하였다. 반면, 그렇지 않은 주는 1 차시가 끝나기 전이라도 팀별 활동을 진행하였다.
대상 데이터
- 본 연구는 경남의 3년제 전문대학에서 공학계열 필수 교양인 물리(2)를 2018년 1학년 2학기에 수강한 학생들을 대상으로 하였다. 참여자들은 전자통신공학을 전공한 24명의 남학생들로 구 성되었다.
- 본 연구에서는 팀 활동이 원활하게 이루어지도록 4명을 한 팀으로 하여 6팀을 구성하였다. 팀 구성원이 많을수록 무임승 차하는 인원이 늘어날 수 있으므로, 2시간 수업 운영에 있어서 팀 수가 다소 많음에도 불구하고 인원을 4명으로 정하였다.
- 설 문 내용은 Table 3에 나타내었다. 설문에는 20명이 참여하였으며, 답변은 “아니다, 보통이다, 그렇다, 매우 그렇다”의 4단 계 척도로 구성되었다. 설문 결과는 Fig.
- 본 연구는 경남의 3년제 전문대학에서 공학계열 필수 교양인 물리(2)를 2018년 1학년 2학기에 수강한 학생들을 대상으로 하였다. 참여자들은 전자통신공학을 전공한 24명의 남학생들로 구 성되었다. 물리학은 공학계열 1학년 학생들이 수강하는 필수 교 과로서 물리(1)과 물리(2)로 구성된다.
이론/모형
- 이에 본 연구에서는, 2018년 2학기에 3년제 전문대학 1 학년에 재학 중인 전자통신전공 24명을 대상으로 학생들의 수 업 참여와 흥미를 높이고 물리적 개념 이해 수준의 향상을 위한 수업 모형을 설계하였다. 수업은 학습자들이 적극적으로 수 업에 참여하여 토론하고 발표할 수 있도록 팀워크에 기반을 둔 문제 풀이(김남기, 2019)와 각 팀 내 참여자 간의 질문과 답변 을 통해 서로 배우는 방식인 동료학습(Mazur, 2013)을 적용하였다.
성능/효과
- Fig. 6(a) 의 팀별 활동에 기반을 둔 협동식 수업에 대한 만족도를 묻는 질문에서는 “그렇다와 매우 그렇다“로 대답한 학생이 전체의 80%에 해당함을 볼 수 있었다. 이로부터 팀 활동이 매우 잘 이루 어졌음을 확인할 수 있었다.
- 5에 2015년도에서 2018년도까지의 물리(2) 기말고사 결과를 그래프로 각각 나타내었다. 2015년부터 2017년까지의 물리(2) 기말고사 점수를 팀별 활동을 적용한 2018년과 비교할 때, 20점(100점 만점으로 환산 시, 약 67점) 이상을 받은 학생 비율은 이전 년도 보다 증가하고 10점(100 점 만점으로 환산 시, 약 33점) 미만 학생 비율은 현저히 감소 함을 볼 수 있었다. 이로써 팀워크에 바탕을 둔 팀별 활동과 서로 가르치고 배우는 과정의 동료학습을 통하여 전통 강의식 수 업에서 물리학에 흥미를 못 느꼈던 학생들도 주도적으로 수업 에 참여함을 알 수 있었다.
- 기존 강의 중심의 수업과 비교할 때 전통적인 강의 형태에 학생들의 팀 활동을 접목한 형태의 수업이 학생들의 수업만족 도와 학업성취도에 향상을 가져옴을 확인할 수 있었다. 특히, 2015 ~ 2017년도에 비해 2018년도 2학기 기말고사에서 10 점(30점 만점) 미만의 점수를 받은 학생 비율이 현저히 감소 했다는 사실은 고무적이다.
- 첫째, 전통 강의식 수업보다 수업 준비에 훨씬 많은 시간이 소요되었다. 둘째, 2시간 내에 나갈 수 있는 수업의 양이 정해져 있기 때문에 강의식 수업과 팀 활동을 함께 진행 하는데 있어서 매 차 시 시간이 부족함을 느꼈다. 특히, 원활 한 팀워크와 동료학습을 위하여 팀원을 4명으로 구성하여 6개의 팀을 운영하였기 때문에, 모든 팀의 문제풀이를 확인하고 질문하면서 점수를 부여하는 것에 많은 시간이 소요되었다.
- 6(b)에서는, 졸거나 휴대폰을 보는 학생이 한 명도 없이 수업에 성실히 참여했음을 알 수 있었다. 발표, 질문, 토의, 팀 활동 참여 정도를 묻는 설문에서는 거의 대부분 학생들이 서로 토론하고 정보를 공유하면서 흥미 있고 활기찬 수업이 가능했음을 확인할 수 있었다. ”그렇다와 매우 그렇다“가 80%, ”보통이다“ 가 20%를 차지하였고 ”아니다“ 라 고 대답한 학생은 없었다(Fig.
- 옆 친구와 토론을 통해서도 이해가 부족하다고 생각되는 부분은 교수자가 질문을 받아 보충설명을 진행하였다. 설문 조사 결과, 이 방법은 교수자의 일방적 강의보다 학생들의 자 유로운 토론과 학업성취도 및 학습만족도 측면에서 긍정적인 결과를 준 것으로 확인되었다. 아이스브레이킹과 복습은 총 15 분 정도로 진행하였다.
- 이로써 팀워크에 바탕을 둔 팀별 활동과 서로 가르치고 배우는 과정의 동료학습을 통하여 전통 강의식 수 업에서 물리학에 흥미를 못 느꼈던 학생들도 주도적으로 수업 에 참여함을 알 수 있었다. 이는 물리학적 토대가 필요한 전문 대학 공대 학생들에게 새롭게 학습 동기를 부여하는 효과적인 교수법이라는 것을 본 연구를 통해 확인할 수 있었다.
- 또한 수업을 준비하는 교수자 입장에서는 다음과 같은 어려 움이 있었다. 첫째, 전통 강의식 수업보다 수업 준비에 훨씬 많은 시간이 소요되었다. 둘째, 2시간 내에 나갈 수 있는 수업의 양이 정해져 있기 때문에 강의식 수업과 팀 활동을 함께 진행 하는데 있어서 매 차 시 시간이 부족함을 느꼈다.
- 수업 내용 이 많은 주차에는 강의식 수업의 비중을 높이고 어렵고 생소한 개념이나 이해가 쉽지 않은 주제를 다룰 때는 협동식 팀별 활 동의 비중을 높여 학생들의 자발적 참여와 흥미를 끌어냈다. 팀 활동에서 학습자 서로 간의 정서적 공유와 자유로운 질문과 설명을 통해 학생들의 적극적 참여가 가능했고, 결과적으로, 학업성취도의 향상을 확인할 수 있었다. 수업 방식 및 참여에 대한 설문 조사를 통해 팀별 활동이 학생들의 과목에 대한 흥 미와 학습 동기유발, 그리고 물리적 개념의 이해 정도에 끼친 영향을 살펴보았다.
후속연구
- 기존에 물리를 포기하고 기피하던 학생들이 동료 들과의 상호작용을 통해 물리문제 풀이에 두려움을 없앨 수 있 었으며, 이는 공학 계열 학생들의 전공 학습능력을 배양하는 토대가 된다고 할 수 있다. 앞으로도 물리학과 같이 학생들이 힘들어하는 과목에 대해서는 학생참여중심 수업이 좀 더 활성 화될 필요가 있을 것으로 판단된다.
- 이 설문에서 중시할 내용은 “발표가 부담되는 것 빼고는 괜찮 음” 항목이었다. 차후 연구에서는 이 부분에 대한 고려가 필요 할 것으로 보인다. 수업 피드백은 팀별 활동 수업에서 중요한 일련의 과정이므로, 설문 시간이 충분하지 않을 경우, 각 팀당 한두 명씩 느낀 점 또는 힘들었던 점을 간단히 말하면서 강의 실을 떠나는 것으로 종료 인사를 대신하였다.
- 예습노트는 학습의 양이 많고 생소 한 물리적 개념의 도입 시 특히 유용하다. 향후 이 문제의 해결 방법을 모색해야 할 것으로 보인다.
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