본 장에서는 스마트 환경에서의 맞춤형 학습 시스템을 개발하기 위하여 개발 절차를 계획하고 개발을 진행한다.개발한 맞춤형 학습 시스템을 통한 학습자의 학습 과정은 적용 사례를 중심으로 살펴본다.
1.맞춤형 학습 시스템 개발 절차
스마트 환경에서의 맞춤형 학습 시스템 개발 절차는 [그림 Ⅲ-1]과 같다.
[그림 Ⅲ-1]스마트 환경에서의 맞춤형 학습 시스템 개발 절차
요구 분석 단계에서 학습자를 대상으로 설문을 실시하여 학습 곤란도를 측정 한다.측정한 자료는 맞춤형 학습을 위한 교수․학습 설계에서 요구 사항을 반영 한다.그리고 학습 곤란도를 해결하기 위하여 스마트 환경에서 학습 콘텐츠가 갖 추어야 할 학습 기능을 도출한다.
스마트 환경에서의 맞춤형 학습 시스템 설계 단계에서는 먼저 스마트 교육 환 경을 설계한다.이를 통해 교과에서 적용되는 학습 모형을 스마트 교육과 접목하 여 교수자와 학습자의 역할을 구체화하고 스마트 교육 환경이 지원할 수 있는 기능으로 학습 모형을 재정의한다.그리고 교과,학습 주제와 적합한 학습 스타 일을 선정하고,각 유형에 맞게 교수․학습을 설계함으로써 보다 학습자에게 적 합한 맞춤형 학습을 전개할 수 있다.이 과정에서 맞춤형 학습 시스템이 갖추어 야 할 기능도 분석한다.
스마트 환경에서의 맞춤형 학습 시스템 구현 단계에서는 스마트 교육 환경을 구축하고 이전 과정에서 요구된 기능 분석을 종합하여 맞춤형 학습 시스템을 구 현한다.
본 연구에서는 연구의 절차에서 제시한 바와 같이 학습자의 개인차가 비교적 크게 나타나는 수학 교과(교육과학기술부,2012a)를 연구 교과로 선정한다.연구 대상으로는 스마트 교육 환경이 구축되지 않은 시점에서 기기 확보 및 기본적인 소양 능력을 갖춘 6학년을 선정한다.
1)학습자 요구 분석
기존의 많은 e-러닝 시스템들은 학습자의 요구 사항을 반영하는데 미약하다.
따라서 본 연구는 학습자의 요구 사항을 반영하기 위하여 학습 곤란도를 측정한 다.그리고 스마트 교육 환경에서 학습 콘텐츠가 갖추어야 할 기능 등을 분석하 여 이를 반영한 교수․학습과 시스템을 개발함으로써 활용성을 높이고자 한다.
(1)요구 분석 시기와 대상
요구 분석은 2011년 11월 제주특별자치도내 B초등학교 6학년 187명(남자 95명, 여자 92명)의 학습자와 12명의 교수자를 대상으로 설문조사를 실시하였다.
학기 단원명(영역) 1순위 2순위 3순위 4순위 5순위
학기 단원명(영역) 1순위 2순위 3순위 4순위 5순위
의 개수 파악하기 주제에서 학습 곤란도가 높은 것으로 분석된다.
구분 학습자 요구 분석 결과 교수자 토의 결과
학습 콘텐츠의 제시 형태 측면에서 3D 객체로 표현되고 회전 제어를 통해 이 루어지는 모양의 변화가 학습자의 공간 시각화 및 방향화 능력을 향상시키는데 효과적일 것으로 교수자 협의 결과 요구 사항이 수용되었다.
학습 기능 측면에서는 자동으로 해답이 제시되거나 따라하는 방식의 학습은 학습의 효과 면에서 비효율적인 것으로 협의되어 학습자가 심상으로 문제해결전 략을 세우고 콘텐츠를 제작하도록 요구 사항이 수정되었다.
2)맞춤형 학습 시스템 설계
(1)스마트 교육 환경 설계
스마트 교육 환경에서 학습 자원은 다양한 교수․학습 자료를 포함한 외부의 모든 정보를 수용하여 자원기반학습이 지속적으로 확장되고 진화할 수 있는 여 건을 마련해야 한다는 의미를 갖고 있다.또한 제작하거나 확보된 학습 콘텐츠의 효율적인 공유와 배포를 위한 시스템이 요구된다(이영진 외,2013).
따라서 본 연구에서는 학습자들이 스마트 기기를 활용하여 학습 콘텐츠를 제 작하고 공유,배포를 위해 최소한으로 필요한 학습 환경을 [그림 Ⅲ-2]와 같이 구성한다.크게 무선 랜 환경 및 학습 콘텐츠 배포와 공유를 위한 외부 서버,교 수․학습 지원을 위한 미러링(Mirroring,스마트 기기의 화면을 대형영상장비로 출력해주는 기술)환경으로 구분된다.
[그림 Ⅲ-2]스마트 교육 환경 설계
교실 내 무선 AP 1대를 통해 교수자 및 학습자의 스마트 기기가 연결된다.교 수자용 스마트 기기는 무선 미러링 기기를를 통해 대형영상장비로 출력된다.미 러링 기술은 교수자 또는 학습자가 전체 학습자를 대상으로 내용을 전달할 때 스마트 기기의 작은 화면을 큰 화면으로 제시함으로써 전달 내용의 가독성을 높 일 수 있다.
(2)학습 모형 선정
요구 분석 단계에서 학습자의 학습 곤란도를 측정한 결과 곤란도가 높은 학습 주제를 체계적으로 지도하기 위하여 Polya(2008)의 문제해결학습 모형을 적용한 다.문제해결학습 모형은 수학적인 개념 형성,원리 발견을 바탕으로 응용하여 문제를 해결하는 것으로 <표 Ⅲ-5>와 같이 문제를 이해하고,문제해결에 필요한 해결 전략을 탐색하고,문제해결 전략을 실행하는 등의 과정으로 진행된다.
단계 주요 교수․학습 방법
문제이해 ◦학습목표의 구조화된 자료 제시
◦학습 목표 확인
문제해결전략 수립
◦학습자의 문제해결전략 수립 및 교수자의 조력
◦문제와 관련된 선수 학습내용과의 관계 고찰
◦개념의 필요성 인식
문제해결전략 실행 ◦학습자의 문제해결전략 적용
◦귀납적 방법으로 수학적 개념,원리 이해
평가 및 반성 ◦학습자의 문제해결전략 오류 점검
◦오류 원인 분석을 통한 문제해결전략 수정
<표 Ⅲ-5> Polya의 문제해결학습 모형
문제이해 단계는 학습의 도입 단계로 학습 문제의 자료,조건 등을 구조화하여 제시하고 학습 목표를 확인한다.문제해결전략 수립 단계는 학습 문제 해결을 위 해 예상과 계획을 세우는 단계로 교수자는 학습자들이 예상과 계획을 세우는데 도움이 되기 위하여 관련된 선수 학습내용을 상기시키고,관계를 고찰하도록 조 력한다.문제해결전략 실행 단계는 학습자가 계획된 전략에 따라 구체적으로 실 천하는 단계이다.구체적인 조작 활동에 의하여 학습 문제를 해결하고 귀납적 방 법에 의해 수학적 개념과 원리를 학습한다.평가 및 반성 단계는 계획한 문제해 결전략에 대한 오류 점검 과정으로 결과와 과정에서 문제성이 발견되면 원인을 분석하여 문제해결전략을 수정한다.
본 연구에서는 Polya의 문제해결학습 모형을 스마트 교육 환경에서의 맞춤형 학습 시스템 지원 방향과 교수자 및 학습자의 역할을 세분화하고,학습 형태에 맞게 <표 Ⅲ-6>과 같이 적용한다.
단계
구분 학습
구분 학습
합니까?’와 같이 ‘열린 질문’을 취사선택하여 지도하는 교수자가 71.4%를 차지하 는 것으로 분석되었고,그 까닭으로 예시로 참고하거나 지도할 자료가 부족하다 는 응답이 70.7%를 차지하였다.이에 홍갑주와 박정련(2010)은 ‘열린 질문’에 대 한 질문에 대해 교수자의 고찰이 필요하고 교과서를 재구성하는 것이 교수자의 몫이라고 제언하였다.
따라서 본 연구에서 ‘열린 질문’의 가치를 실현하기 위하여 직관적 유형의 학습 자는 다양한 해결 방법을 타당한 이유를 들어 설명한다.정형화된 문제 해결 방 법을 선호하는 감각적 유형의 학습자에게는 구체적인 안내를 통해 해결 방법을 탐색할 수 있도록 ‘열린 질문’이 제시된 문제 확인 단계에서 학습 스타일 유형에 따라 교수․학습 방법을 적용한다.
문제해결전략 수립과 해결 단계에서는 정보 입력 유형에 맞게 교육 자료의 제 시 방법을 다르게 적용하고,정보 처리 유형에 맞게 학습자간의 참여 방법을 다 르게 적용한다.학습 스타일 유형별 학습의 전개 과정은 [그림 Ⅲ-3]와 같이 운 영한다.
[그림 Ⅲ-3]학습 스타일 유형별 러닝맵
가.감각적 유형의 교수․학습 설계
문제이해 단계에서 정보 지각 형태로 분류한 감각적 유형의 학습자는 정형화 된 방법으로 문제 해결을 선호하기 때문에 구체적인 안내를 통해 ‘열린 질문’을 해결하도록 [그림 Ⅲ-4]와 같이 학습 내용을 설계한다.
[그림 Ⅲ-4]감각적 유형의 학습 내용 구성 전략
감각적 유형은 시각,청각,촉각 등 감각 정보에 효과적으로 반응하므로 실제 수학 모형을 갖고 조작활동을 통해 문제를 이해한다.문제 이해는 문제 상황에서 제시되는 자료와 조건을 파악한다.그리고 감각적 유형의 학습자는 자료를 관찰 하면서 학습 원리를 도출하는 귀납적 학습을 선호한다.따라서 학습 내용은 문제 해결전략이 적용된 추가 문제 상황을 제시하고 해결하면서 전략을 이해할 수 있 도록 구성한다.
나.직관적 유형의 교수․학습 설계
문제이해 단계에서 정보 지각 형태로 분류한 직관적 유형의 학습자는 정형화 되지 않은 다양한 방법의 문제 해결을 선호하기 때문에 여러 가지 응답과 논리 적인 이유 제시가 가능하도록 학습 내용을 [그림 Ⅲ-5]과 같이 설계한다.
[그림 Ⅲ-5]직관적 유형의 학습 내용 구성 전략
직관적 유형의 학습자는 연역적 학습을 선호하기 때문에 문제 상황에 대한 문 제해결전략을 직관적으로 수립하고 전략에 맞게 가능성 있는 해결방안을 이유를 들어 제시하도록 학습 내용을 구성한다.그리고 직관적 유형의 학습자는 제시한 해결방안과 이유의 타당성을 교수자 또는 동일한 유형의 다른 학습자와 검토하
직관적 유형의 학습자는 연역적 학습을 선호하기 때문에 문제 상황에 대한 문 제해결전략을 직관적으로 수립하고 전략에 맞게 가능성 있는 해결방안을 이유를 들어 제시하도록 학습 내용을 구성한다.그리고 직관적 유형의 학습자는 제시한 해결방안과 이유의 타당성을 교수자 또는 동일한 유형의 다른 학습자와 검토하