클라우드 앱을 활용한 과학 교수학습에 대한 교사와 학생의 인식

Abstract

Despite the fact that numerous studies have emphasized the importance and efficacy of IT-friendly education, Korea's education has been progressing slowly. Recently, due to the pandemic caused by COVID-19, the rate of use of IT in school has increased rapidly. The penetration rate of smart devices in schools has increased, and teachers have begun to study IT for online class. Students and parents have become familiar with classes that participate through screens at home. The EduTech, especially cloud apps, has been a vital teaching and learning tool in the current COVID-19 Epoch confinement situation. In particular, cloud apps were used as a platform for communication between schools, teachers, and students. Cloud apps refer to cloud computing-based software that allows individuals to easily share opinions and materials wherever online access is possible without time and space constraints. These days, cloud apps are widely used for teaching and learning because they store and share data using servers from companies that provide services without utilizing separate external storage spaces. Even though the educational usefulness and effectiveness of cloud apps has been evaluated many times, the studies on the practice of teaching and learning using cloud apps and the perception of teachers and students who experienced using cloud apps in science classes are sufficient. I used cloud apps like Google docs and Google spreadsheets for genuine science teaching and learning to study and evaluate the language patterns of teacher in science classrooms, whether in cloud apps or in normal science classes. I recorded and examined the verbal interactions between the teacher and the students during the classes. Then, to see how cloud applications affected science teaching and learning, ten instructors who utilized cloud apps in science classes were chosen as research participants and polled on how they used cloud apps and how they felt about them. After that five teachers who utilized the cloud app as a tool for students' involvement in online science classes were interviewed to collect teaching and learning materials and to share their perspectives on their experiences using it. A survey of 77 gifted high school students who had used cloud apps in online classrooms was also done, as were interviews with two of them who expressed an interest in participating in voluntary interviews. According to the analysis of verbal interactions, teachers had a high percentage of verifying feedback in classes using Cloud apps, and convergent questioning in general classes. Throughout the exercise, the teacher used Cloud apps to provide quick feedback. The teacher provided feedback to students to rectify their theoretical misconceptions and experimental procedure errors. Furthermore, a review of student-student verbal interaction revealed that the ratio of dialogues concerning the operation of small group activities in cloud app-using courses was high, and some students with low pre-concept levels boosted their engagement in classes. There were 7 ways to teach science online using cloud apps, such as collecting assignments, team worksheet and etc. Meanwhile, some of the participants evaluated that cloud apps are useful for giving feedback to students but to others, it was not. Teaching and learning materials of the participants showed that the teachers used cloud apps to design student-centered classes and some of them used cloud apps for laboratory instruction. And some teacher participants perceived using cloud apps effects on improving of quality of science teaching and learning online class. They perceived it also effects on increasing of feedback and interactions among students. Meanwhile, some teacher participants felt that the reference materials on the cloud learning specialized in science teaching and learning are insufficient. Students participants recognized that cloud apps were useful for data sharing, visualization, and collaboration, but hard to learn how to use them. Based on the research, I proposed 'Cloud Lab which allows laboratory instruction to be conducted using scientific experimental simulations and cloud apps in a non-face-to-face environment. This study is meaningful, because of that, it investigates the reality and effectiveness of science teaching and learning using cloud apps and proposes new laboratory instruction using various EduTech.

많은 연구에서 교육의 스마트화에 대한 필요성과 효과성에 대하여 논하였음에도 불구하고 공교육의 변화는 더디게 이루어졌다. 그러나 최근 전염병으로 인한 재난 상황 속에서 공교육 현장이 급격하게 온라인으로 확장되는 변화를 맞이했다. 학교 현장에 스마트 기기가 보급되고, 교사들은 모여서 온라인 수업에 대한 회의를 하고, 학생과 학부모는 가정에서 화면을 통해 참여하는 수업에 익숙해졌다. 이러한 변화의 중심에서 클라우드 앱을 비롯한 에듀테크는 정상적인 교육이 이루어지는 데에 중요한 역할을 하였다. 특히 클라우드 앱은 학교, 교사 그리고 학생 간 소통의 플랫폼으로 활용되었다. 클라우드 앱은 시공간 제약 없이 온라인 접속이 가능한 환경에서 개인 간의 의견, 자료를 쉽게 공유할 수 있게 해주는 클라우드 컴퓨팅 기반 소프트웨어를 말한다. 클라우드 앱을 활용한 교수학습방식을 클라우드 러닝이라고 부르거나 더 널리 쓰이는 스마트러닝, e-러닝, m-러닝에 포함시키기도 한다. 클라우드 앱은 별도의 외부 저장 공간을 활용하지 않고 서비스를 제공하는 기업의 서버를 활용하여 자료를 저장하고 공유하기 때문에 교육적 활용도가 높다. 특히 사용자가 작성하는 글이나 업로드한 사진, 영상을 접속만 하면 실시간으로 확인할 수 있기에 사용자들 간의 자료기반 소통을 가능케 한다. 이러한 클라우드 앱의 교육적 유용성과 효과성에 대한 인식은 높아지고 있으나 직접 교육 현장에서 클라우드 앱을 교수학습에 활용하고 활용 경험에 대해 교수자 및 학습자의 인식을 조사한 연구는 부족하다. 본 연구는 과학 교수학습에 클라우드 앱을 활용하였을 때의 효과를 밝히고자 하였다. 이를 위해 사전연구로서 과학 수업에서 클라우드 앱을 활용한 교사 10명을 연구 참여자로 목적표집하여 활용 실태와 이에 대한 인식을 설문조사 하였다. 또한 일반 수업과 비교하여 클라우드 앱을 활용한 수업에는 어떤 특징이 있는지를 밝히고자 연구자 본인이 실제 과학 교수학습에 구글 문서, 스프레드시트와 같은 공동작성 클라우드 앱을 활용하고, 그 과정에서 이루어진 교사와 학생의 언어적 상호작용을 녹음하여 분석하였다. 이어 사전연구에 참여한 교사 중 온라인 과학 수업에서 클라우드 앱을 학생 참여도구로서 활용하였던 5명의 교사를 대상으로 교수학습 자료를 수집하고, 활용 경험에 대한 인식을 묻는 면담을 실시하였다. 또한 온라인 수업에서 클라우드 앱을 활용한 경험이 있는 영재고 학생 77명을 대상으로 설문조사를 실시하고, 그 중 자발적 면담 참여 의사를 밝힌 2명과 면담을 실시하였다. 사전 연구 결과 연구 참여자들이 과학 교수학습에 클라우드 앱을 활용한 방식은 7가지 유형으로 나뉘었으며 특히 과제 수합, 평가에서의 활용도가 높았다. 한편, 클라우드 앱이 학생에게 피드백을 제시하는 데에 유용하다는 평가와 그렇지 않다는 평가가 공존했다. 본 연구에서 교사인 연구자 본인이 직접 클라우드 앱 활용 과학 수업을 실시하고 분석한 결과, 클라우드 앱 활용 수업에서는 교사의 확인적 피드백 비율이 통계적으로 유의미하게 높았고, 일반 수업에서는 수렴적 발문의 비율이 통계적으로 유의미하게 높았다. 학생-학생의 언어적 상호작용 분석 결과 클라우드 앱 활용 수업에서 소그룹 활동의 운영에 대한 대화의 비율이 높았으며 일부 사전 개념 수준이 낮은 학생들의 수업 참여도가 높아진 것을 확인하였다. 이어 클라우드 앱을 학생 참여도구로서 활용한 교사의 교수학습 자료를 수집한 결과 교사들은 클라우드 앱을 활용하여 학생 중심 수업 설계를 하고 비대면 과학 실험에 유용하게 활용한 것으로 나타났다. 또한 교사의 클라우드 앱 활용 경험에 대한 인식 조사 결과 활용 전에 비해 교수학습의 질이 향상되고, 수업 구성원 간 피드백이 증가한 것으로 인식하였다. 한편 교사들은 과학 교수학습에 특화된 클라우드 앱 활용에 관한 참고 자료의 필요성을 느끼기도 하였다. 학생들의 클라우드 앱 활용 경험에 대한 인식 조사 결과 클라우드 앱이 자료 공유, 시각화, 협업에 유용하였으나 매뉴얼이 어렵다고 하였다. 연구 결과를 바탕으로 비대면 온라인 수업 환경에서 실험 시뮬레이션 등을 활용하여 과학 탐구 실험을 수행하도록 하는 실험 수업 방식인 클라우드 랩을 제안하였다. 본 연구는 클라우드 앱 활용 교수학습의 실제와 효과를 조사하고, 교사가 클라우드 앱 활용 과학 실험 수업을 설계하는 데 참고할 수 있는 새로운 방법을 제시한 점에서 의의가 있다.