중등 화학 수업에서 스마트 기기를 활용한 개념 적응적 개별화 학습과 소집단 학습의 효과

Abstract

스마트 기기를 수업에 활용하려는 시도가 다양하게 이루어지고 있으나 과학 수업에 실제로 적용할 수 있는 교수·학습 방법에 대한 연구는 부족하다. 이에 본 연구에서는 개념 적응적 개별화 학습과 소집단 학습 측면에서 스마트 기기를 활용한 과학 교수·학습 방법을 적용하여 교수 효과와 학생들의 인식을 조사하였다. 또한 스마트 기기를 활용한 소집단 과학 학습 과정에서 나타나는 학생들 간의 언어적 상호작용 양상을 분석하였다. 연구 Ⅰ에서는 스마트 기기를 활용한 개념 적응적 개별화 학습의 효과를 개념 이해도, 개념 파지, 학업 성취도, 학습 동기, 과학 수업에 대한 즐거움, 스마트 기기를 활용한 수업에 대한 인식 측면에서 조사하였다. 서울시의 한 남녀 공학 중학교 1학년 4개 학급(112명)을 통제 집단과 처치 집단으로 배치하고, 7차시 동안 분자의 운동에 대하여 수업을 실시하였다. 이원 공변량 분석 결과, 처치 집단의 개념 검사, 개념 파지 검사, 과학 학습 동기 검사, 과학 수업에 대한 즐거움 검사의 점수가 통제 집단에 비하여 유의미하게 높았다(p<.01). 학업 성취도 검사에서는 처치 집단의 점수가 통제 집단보다 높았으나 그 차이가 통계적으로 유의미하지 않았다. 스마트 기기를 활용한 수업에 대한 학생들의 인식도 긍정적인 것으로 나타났다. 연구 Ⅱ에서는 스마트 기기를 활용한 소집단 학습을 고등학교 화학 수업에 적용하고, 그 효과를 학생들의 학업 성취도, 과학 학습 동기, 과학 수업에 대한 태도, 스마트 기기를 활용한 소집단 학습에 대한 인식 측면에서 조사하였다. 서울시에 소재한 남녀 공학 고등학교 2학년 4개 학급(133명)을 통제 집단과 처치 집단으로 무선 배치하였다. 스마트 기기를 활용한 소집단 학습 방법은 협력적 활동지 작성을 강조하였다. 수업 처치는 산과 염기와 중화 반응에 대하여 6차시 동안 실시하였다. 수업 처치 후, 학업 성취도 검사, 학습 동기 검사, 과학 수업에 대한 태도 검사, 스마트 기기를 활용한 소집단 학습에 대한 인식 검사를 실시하였다. 이원 공변량 분석 결과, 학업 성취도 검사 점수에서 사전 화학 성취도와의 상호작용 효과가 유의미하게 나타났다(p<.05). 스마트 기기를 활용한 소집단 학습에서 하위 수준 학생들이 상위 수준의 학생들에게 도움을 받을 기회가 많아져서 성취도가 유의미하게 향상되었을 수 있다. 학습 동기, 과학 수업에 대한 태도에서 처치 집단의 교정 평균이 통제 집단에 비하여 유의미하게 높았다(p<.01). 스마트 기기를 활용한 소집단 학습에 대한 학생들의 인식도 긍정적인 것으로 나타났다. 이와 같은 연구 Ⅱ의 결과는 스마트 기기를 활용한 소집단 학습이 사전 성취 수준에 따라 학업 성취도에 미치는 영향이 다름을 보여주고, 스마트 기기를 활용한 소집단 학습 과정에서 사전 성취 수준에 따른 학생들 간의 상호작용의 특징을 조사할 필요성을 시사한다. 이에 연구 Ⅲ에서는 스마트 기기를 활용한 소집단 과학 학습 과정에서 학생 사이의 언어적 상호작용 유형을 분류하고, 사전 성취 수준에 따른 언어적 상호작용 양상을 비교하였다. 서울시의 한 남녀 공학 고등학교에서 사전 성취 수준 측면에서 이질적으로 구성된 4개의 소집단(고등학교 2학년 16명)이 연구에 참여하였다. 스마트 기기를 활용한 소집단 과학 학습 과정에서 일어나는 언어적 상호작용을 녹음 및 녹화하고 기록 원고를 작성한 뒤 분석하였다. 학생들 사이의 언어적 상호작용은 개별 진술과 상호작용 단위 수준에서 분석하였다. 연구 결과, 스마트 기기를 활용한 소집단 학습에서 학생 사이의 언어적 상호작용은 과제 관련 진술의 빈도가 높았는데, 특히 정보 설명, 정보 질문, 기준 반성의 빈도가 높았다. 방향 설명, 기준 반성 진행에서는 사전 성취 수준 상위 학생들의 진술 빈도가 높게 나타났고, 방향 질문, 정보 설명에서는 하위 수준 학생들의 진술 빈도가 높게 나타났다. 상호작용단위에서는 지식 구성 상호작용 중 대칭적 정교화 상호작용의 빈도가 가장 높았는데, 특히 누적형과 평가형이 높게 나타났다. 결론적으로 중등 화학 수업에서 스마트 기기를 활용한 개념 적응적 개별화 학습과 정보와 지식의 공유를 촉진하는 소집단 학습은 학생들의 인지적, 정의적 측면에 긍정적인 영향을 미친다고 볼 수 있다. 또한 스마트 기기를 활용한 소집단 학습에서 상위 수준 학생들은 학습 과정과 결과를 점검하는 언어적 행동을 주로 보였고, 기존의 소집단 학습에서 상위 수준 학생들이 학습을 주도했던 것과는 달리 하위 수준 학생들도 스스로 정보를 탐색하고 제공하면서 과제 해결에 적극적으로 참여하였다. 이러한 결과는 스마트 기기를 활용한 개념 적응적 개별화 학습과 소집단 학습이 실제 과학 수업에서 적용 가능한 효과적인 교수·학습 방법임을 시사한다.