서 론
물질의 입자성에 대한 이해는 화학양론, 상변화, 화 학변화 등 여러 화학 개념을 이해하는데 필수적 요소 이다. 하지만 학생들은 대부분 직관적이고 경험적 사고 를 하기 때문에 추상적 특성을 갖는 입자 개념을 이해 하는데 어려움을 겪고 있다(유승아 등, 1999; Boz, 2006; Singer et al., 2003). 이에 교사들은 글, 그림, 실험, 동화상, 모형, 공식 등의 다양한 외적 표상들을 활용하여 가르침으로써 학생들의 화학 개념 이해 향상 을 도모하고 있다(Kozma et al., 2000). 최근에는 각 외적 표상들이 서로 다른 정보를 제공하고 다른 인지 과정을 유도하여 학습을 촉진한다는 점에 기초하여 여 러 외적 표상들을 함께 제공하는 다중 표상 학습이 많
이 활용되고 있다(Ardac & Akaygun, 2005; Treagust et al., 2003). 또한, 우리나라 제7차 과학 교과서나 교 사용 지도서에서도 다양한 외적 표상들이 함께 제시되 는 경우가 많다(강훈식 등, 2007).
그러나 학생들의 제한된 기억 용량과 외적 표상들의 비공유 요소, 각 외적 표상들에 포함된 여러 기호 이해 등과 같은 다중 표상 학습 자체가 지니는 몇 가지 제한 점으로 인해 유발되는 연계 및 통합 과정에서의 어려 움 때문에 다중 표상 학습이 항상 효과적이지는 않다 고 보고되고 있다. 예를 들어, 다중 표상 학습에서 여 러 정보를 동시에 처리할 수 있는 능력이 부족한 학생 들은 인지적 부담으로 인해 외적 표상들 간의 연계와 통합을 어려워했으며, 각 외적 표상들의 의미와 관계를 제대로 이해하지 못하고 친숙하고 구체적인 하나의 외
다중 표상을 활용한 화학 개념 학습에서
학생들의 연계 오류 감소를 위한 처방적인 교수 전략의 효과
강훈식1 김유정 노태희*
1춘천교육대학교 서울대학교
The Effects of the Prescribed Instructional Strategy for Reducing Students’ Connecting Errors in Learning Chemistry
Concepts with Multiple External Representations
Kang, Hunsik1 Kim, Youjung Noh, Taehee*
1Chuncheon National University of Education Seoul National University
Abstract: This study investigated the effects of the prescribed instructional strategy for reducing students’
connecting errors in learning chemistry concepts with multiple external representations by students’ field independence-dependence. Seventh graders (N=126) at a coed middle school were assigned to control and treatment groups. The students learned “Boyle’s Law” and “Charles’s Law” for two class periods. Results revealed that the students in the treatment group scored significantly higher than those in the control group in a conception test. The scores of the treatment group were significantly higher than those of the control group in a motivational learning test, especially in ‘attention’ of the test. However, there was no significant interaction between the instruction and students’ field independence-dependence in the two tests. Most students in the treatment group perceived the instruction positively in cognitive and motivational aspects.
Key words: connecting error, multiple external representations, field independence-dependence, chemistry concept
*교신저자: 노태희([email protected])
**2008.08.06(접수) 2008.09.02(1심통과) 2008.09.20(2심통과) 2008.09.22(최종통과)
***이 논문은 2007년도 정부재원(교육인적자원부 학술연구조성사업비)으로 한국학술진흥재단의 지원을 받아 연구되었음(KRF-2007-327- B00603)
적 표상만을 사용하는 경향이 있다고 보고되었다(Dori
& Hameiri, 2003; Kozma & Russell, 1997; Tytler et al., 2007). 또한, 다중 표상을 활용한 화학 개념 학습 에서 많은 학생들이 입자의 성질 및 외적 표상에 대한 잘못된 이해와 전이 등으로 인해 글과 그림에 공통적 으로 포함된 공유 요소들 중 대응되지 않는 요소들을 연계하거나 글과 그림의 공유 요소와 글 또는 그림에 만 포함된 비공유 요소를 연계하는 등의 다양한 연계 오류를 범하는 것으로 보고되었다(강훈식 등, 2008a, 2008b). 따라서 다중 표상을 활용한 화학 개념 학습이 효과적이기 위해서는 학생들이 다양한 수준에서의 외 적 표상들을 효과적으로 연계하여 통합할 수 있도록 도와주는 방안을 모색할 필요가 있다(Seufert, 2003;
Wu & Shah, 2004).
이에 국내 외의 많은 연구자들이 멀티미디어 활용 수업이나 그리기 또는 쓰기 등과 같은 다양한 다중 표 상 학습 전략을 개발하여 그 효과를 조사했다(강훈식, 2006; Ardac & Akaygun, 2005; van Meter & Garner, 2005; Veronikas, & Shaughnessy, 2005). 그러나 지 금까지 진행된 연구는 특정 교수 전략의 효과를 산발 적으로 조사하는 수준에 머무르고 있으며, 학생들이 실 제로 외적 표상들을 연계하고 통합하는 과정에 기초하 여 개발된 교수 전략은 거의 없다. 학생들이 실제로 거 치는 연계 및 통합 과정에 기초하여 개발되지 않은 전 략들을 통해 교사가 학생들의 연계 및 통합 과정 수준 에 맞게 지도하는 데에는 한계가 있을 수 있다. 또한, 이런 전략들은 학습의 주체가 되어야 할 학생들을 학 습에서 소외시키거나 학생들이 이러한 수업을 어렵게 느끼게 하여 학생들의 학습 동기를 저하시킬 가능성도 있다. 따라서 다중 표상 학습이 효과적이기 위해서는 학생들이 실제로 거치는 연계 및 통합 과정에 기초하 여 올바른 연계와 통합 과정을 유도할 수 있는 방안을 강구해야 할 것이다.
이를 위한 한 가지 방안으로, 외적 표상들을 직접 연계하는 활동을 수행하도록 한 후, 이 과정에서 가장 많이 범하는 연계 오류의 예를 유형별로 제시하여 학 생 스스로 분석하도록 하는 교수 전략(이하 ‘연계 오류 감소를 위한 처방적인 교수 전략’이라 칭함)을 고려해 볼 수 있다. 이 교수 전략을 통해 학생들은 자신의 연 계 과정에 대해 반성적으로 사고할 뿐만 아니라, 자신 의 연계 오류에 대한 피드백을 제공받아 그 오류를 수 정함으로써 외적 표상들을 보다 잘 연계하고 통합할 수 있을 것이다. 또한, 자신의 사고 과정에 기초하여 학습이 진행되므로, 학습에 보다 적극적이고 능동적으
로 참여할 것으로 기대된다.
한편, 외적 표상들 간의 연계 및 통합 과정을 성공 적으로 수행하기 위해서는 외적 표상들을 연계하기 전 에 각 외적 표상들의 구성 요소에 대한 이해가 선행되 어야 하며, 외적 표상들의 공유 요소와 비공유 요소를 분별하여 연계할 수 있는 능력을 지니고 있어야 한다 (Ainsworth, 2006). 따라서 다양한 정보 중에서 불필 요한 정보를 걸러내고 필요한 정보만을 식별해 내는 능력인 장독립성-장의존성은 다중 표상 학습의 성공 여부를 결정하는데 중요한 요인으로 작용할 것으로 예 상된다. 실제로, 장독립적인 학생들에 비해 장의존적인 학생들은 시각적 정보로부터 정보 해석에 필요한 요소 를 선별하고 조직화하는데 실패하는 경향이 더 크고, 외적 표상들을 이해하거나 그 의미를 전이하는 능력이 부족한 것으로 보고되었다(Wu & Shah, 2004). 하지 만 외적 표상 구성 요소들의 의미나 기능이 명확하게 제시되지 않거나 다양하게 해석될 소지가 있을 경우에 는 외적 표상들의 연계 과정에서 요구되는 능력을 지 닌 학생들에게서도 성공적인 연계 과정을 기대하기는 어렵다. 예를 들어, 장의존적 학생들뿐만 아니라 장독 립적 학생들도 물질의 입자성을 강조하기 위해 제시된 글과 그림을 연계하는 과정에서 많은 오류를 범하는 것으로 나타났다(강훈식 등, 2008b).
이에 이 연구에서는 다중 표상을 활용한 화학 학습 에서 외적 표상들의 잘못된 사용을 예방하고 학생들의 연계 오류를 줄일 수 있는 방안을 모색하기 위한 노력 의 일환으로, 학생들의 연계 오류 감소를 위한 처방적 인 교수 전략을 개발했다. 그리고 그 교수 효과를 개념 이해도, 학습 동기, 수업에 대한 인식 측면에서 조사했 다. 또한, 학생들의 장독립성-장의존성이 새로운 교수 전략의 효과에 미치는 영향도 조사했다.
연구 내용 및 방법
1. 연구 대상
이 연구는 서울시에 소재한 남녀 공학 중학교 1학년 126명을 대상으로 2학기 중간고사 이후에 실시했다. 2 학기 중간고사 과학 성적(MS=359.36, F=1.07, p=.304) 과 장독립성-장의존성(MS=5.069, F=.197, p=.658)이 유사한 4학급을 선정한 후, 통제 집단과 처치 집단으로 배치했다. 장독립성-장의존성 검사 점수의 중앙값에 기 초하여 학생들을 상대적으로 장독립적 학생과 장의존 적 학생으로 구분했다. 이때, 중앙값에 해당하는 학생 들은 모두 장의존적 학생으로 분류했으며, 장독립적 학
Table 1
Numbers and percentages of subjects in the two groups by field independence-dependence
Control group Treatment group Total
Field independent 28 31 59
Field dependent 36 31 67
Total 64 62 126
생들의 평균(15.36)과 장의존적 학생들의 평균(6.91)의 차이는 통계적으로 유의미했다(t=16.99, p=.000). 또 한, 2학기 중간고사 과학 성적과 장독립성-장의존성 검 사 점수 사이의 상관 계수는 .38이었는데, 이는 두 변 인 사이의 상관이 낮음을 의미한다(성태제, 2007). 장 독립성-장의존성에 따른 집단별 사례수는 Table 1과 같다.
2. 연구 절차
다중 표상 학습과 관련된 선행 연구를 검토하여 이 연구에 적합한 교수 전략을 개발한 후, 교과서 내용 분 석과 중학교 과학 교사와의 논의를 통해 구체적인 교 수-학습 자료를 개발했다. 수업 처치 전 사전 학습 동 기 검사와 장독립성-장의존성 검사를 실시한 후, 중학 교 1학년 ‘분자의 운동’ 단원의 ‘보일의 법칙’과 ‘샤를 의 법칙’에 대해 본 차시 수업을 진행했다. 실제 학교 현장에서 공식에 대한 설명이나 직접 실험하는 시간을 제외하면 각 개념을 1차시 동안 가르치고 있고, 이 연 구와 유사하거나 또는 더 짧은 시간으로 과학 개념에 대한 다중 표상 학습의 효과를 조사한 연구들이 많이 보고되고 있다(Edens & Potter, 2003; Mayer, 2003).
이에 이 연구에서도 본 차시 수업은 각 개념에 대해 1 차시씩, 총 2차시 동안 진행했다. 연구자들 중 중학교 교사인 연구자 1인이 연구 대상이 아닌 학습에서 1회 이상 연습한 후 두 집단의 본 차시 수업을 모두 진행했 으며, 다른 연구자가 각 집단의 첫 번째 수업을 참관하 여 수업 처치가 의도대로 진행되었음을 확인했다. 수업 처치가 끝난 후, 모든 집단 학생들에게 개념 이해도 검 사와 사후 학습 동기 검사를 실시했고, 처치 집단 학생 들에게는 수업에 대한 인식 검사를 추가로 실시했다.
3. 수업 과정
교사는 수업 시작 전에 학생들에게 수업 과정 및 방 법에 대해 간단히 설명한 후 활동지를 배부했다. 두 집 단의 학생들은 매 차시 교사의 시범 실험을 관찰한 후, 활동지를 작성했다. 이때, 처치 집단의 활동지는 교사
의 시범 실험을 통해 관찰한 현상(거시적 수준)을 입자 수준으로 표현한 글과 그림을 보면서 스스로 학습한 후, 글과 그림의 요소들을 연계하도록 구성했다. 반면, 통제 집단의 활동지는 학생들이 입자 수준의 글과 그 림을 보면서 스스로 학습한 후, 학습 내용에 대한 서술 형 문제 풀이를 하도록 구성했다. 두 집단에서 교사가 보여준 시범 실험은 ‘보일의 법칙’의 경우 추의 개수에 따른 실린더의 부피 변화 실험이었고, ‘샤를의 법칙’의 경우에는 입구에 풍선을 씌운 플라스크를 알코올램프 로 가열하기 전과 가열하는 과정에서의 풍선의 부피 변화 실험이었다. 활동이 끝난 후 교사는 학생들에게 각 활동에 대한 정답, 즉 처치 집단에는 글과 그림 요 소 간의 연계에 대한 정답을, 통제 집단에는 서술형 문 제에 대한 정답을 파워포인트로 제시하여 자신이 작성 한 것과 비교하도록 한 후, 학생들의 활동과 유사한 방 식으로 정답을 설명했다. 마지막으로 처치 집단에서는 학생들에게 선행 연구(강훈식 등, 2008a, 2008b)에서 나타난 대표적인 연계 오류들을 제시하여 살펴보게 한 후, 다른 연계 오류의 예시를 제시하여 그 오류를 직접 찾아내게 하는 ‘연계 오류 분석하기’ 활동을 진행했다.
통제 집단에서는 이 활동 대신 선택형 형성 평가 문제 풀이 활동을 진행했다. 통제 집단과 처치 집단의 수업 내용을 동일하게 구성하고, 통제 집단에서는 발표 시간 을 늘림으로써 두 집단의 학습 내용과 수업 시간에 의 한 차이를 통제했다. 부록에 통제 집단과 처치 집단의 활동지 예시를 제시했다.
4. 검사 도구
개념 이해도 검사는 선행 연구(강훈식, 2006)에서 개발한 개념 이해도 검사를 사용했다. 이 검사는 본 차 시 수업에서 배운 내용을 다른 상황에 적용하는 문항 들로 구성되어 있으며, 총 3문항이다. 모든 문항은 목 표 개념을 입자 수준에서 이해한 정도를 측정하기 위 해 화학 현상에 대한 예측을 거시적 수준에서 표현하 고, 이를 입자 수준의 그림으로 그리고 글로 설명하도 록 하는 주관식 서술형으로, 통제 집단과 처치 집단의 본 차시 수업 활동 유형과는 다르다. 따라서 그리기 표 현 방법의 미숙함이 연구 결과에 영향을 미칠 가능성 이 있으므로, 이 영향을 줄이기 위해 개념 이해도 검사 직전에 교사가 모든 집단의 학생들에게 입자 수준의 그림을 그리는 방법을 예시를 통해 자세히 설명해주었 다. 이 연구에서의 내적 신뢰도(Cronbach’s α)는 .71이 었다.
장독립성-장의존성 검사로는 주어진 간단한 도형을
복잡한 그림 속에서 찾아내는 도형찾기퍼즐(FASP: Find A Shape Puzzle; Linn & Kyllonen, 1981)을 사용했 다. 이 검사는 다양한 정보들 속에서 필요한 정보만을 뽑아내는 능력을 측정하는 검사이며, 총 20문항이다.
이 연구에서의 내적 신뢰도(Cronbach’s α)는 .88이었 다.
학습 동기 검사는 수업에 주의를 기울인 정도를 의 미하는 ‘주의집중(attention)’, 학습 내용이 개인의 삶이 나 요구와 관련이 있다고 인식한 정도를 의미하는 ‘관 련성(relevance)’, 학습에서의 성공에 대한 자신감과 기 대감 정도를 의미하는 ‘자신감(confidence)’, 학습 결과 에 대한 만족 정도를 의미하는 ‘만족감(satisfaction)’을 측정하기 위한 5단계 리커트 문항들로 구성했다. 사전 검사로는 Song(1998)의 Pre-motivational Survey 12 문항을, 사후 검사로는 Song(1998)의 Simplified In- structional Materials Motivation Scale 16문항을 사용 했다. 이 연구에서의 내적 신뢰도(Cronbach’s α)는 사 전, 사후 검사에서 각각 .87과 .89였다.
수업에 대한 인식 검사는 글과 그림 요소들을 연계 하는 ‘연계 활동’과 대표적인 연계 오류를 살펴본 후 직접 연계 오류를 찾아내는 ‘연계 오류 분석하기 활동’
이 글과 그림의 내용을 관련지어 이해하는데 도움이 되었는지를 5단계 리커트 척도로 묻는 문항에 답하고, 그렇게 답한 이유를 도움이 된 점과 도움이 되지 않은 점으로 나누어 자세히 서술하도록 구성했다.
5. 분석 방법
개념 이해도 검사는 각 문항마다 4개(입자 보존, 운 동 속도, 충돌 횟수, 분포) 또는 5개(피스톤의 위치, 입 자 보존, 운동 속도, 충돌 횟수, 분포)의 하위 목표 개 념을 설정한 후, 학생들의 응답을 달성한 하위 목표 개 념과 오개념 개수에 따라 채점했다. 즉, 4점 만점 문항 (1문항)의 경우 완전한 이해는 4점, 부분적인 이해는 1~3점, 무응답 및 비과학적 이해는 0점으로, 5점 만점 문항(2문항)의 경우 완전한 이해는 5점, 부분적인 이해 는 1~4점, 무응답 및 비과학적 이해는 0점으로 채점했
다(강훈식, 2006). 채점의 신뢰도를 높이기 위해 2인의 분석자가 무작위로 선정한 20명의 검사지를 각각 채점 한 결과를 상호 비교하는 과정을 반복하여 분석자간 일치도가 3회 연속 .95이상이 된 후, 분석자 중 1인이 모든 검사지를 채점했다. 판단하기 어려운 부분에 대해 서는 분석자간 논의를 통해 채점했다.
개념 이해도와 학습 동기에 대한 통계 분석은 수업 처치를 독립 변인, 장독립성-장의존성을 구획 변인으로 하는 이원 공변량 분석(two-way ANCOVA)을 실시했 다. 이때 공변인으로 개념 이해도 점수는 2학기 중간고 사 과학 성적(r=.55, p<.01)을, 학습 동기 검사 점수는 사전 검사 점수(전체: r=.56, 주의집중: r=.45, 관련성:
r=.50, 자신감: r=.50, 만족감: r=.47; p<.01)를 사용했 다. 모든 통계 분석에는 SPSS 12.0 통계 프로그램을 사용했으며, 공변량 분석을 위한 기본 가정(정상성, 동 변량성, 등회귀선, 공변인과 종속변인의 상관 등)은 모 두 만족했다. 수업에 대한 인식 검사는 장독립성-장의 존성에 따른 응답 빈도 및 백분율로 분석했으며, 응답 이유에 대해서는 빈도가 높았던 응답에 한해 기술했다.
결과 및 논의
1. 개념 이해도에 미치는 효과
개념 이해도 검사 점수(14점 만점)의 평균과 표준 편차, 교정 평균을 Table 2에 제시했다. 통제 집단 (9.18)보다 처치 집단의 교정 평균(10.07)이 높았으며, 그 차이가 통계적으로 유의미했다(MS=20.80, F=4.08, p=.046). 그러나 수업 처치와 장독립성-장의존성 사이 의 상호작용 효과는 없었다(MS=8.74, F=.63, p=.534).
즉, 연계 오류 감소를 위한 처방적인 교수 전략이 장독 립성-장의존성에 관계없이 학생들이 외적 표상들을 연 계하고 통합하는 과정을 촉진하여 물질의 입자성이 강 조되는 화학 개념을 보다 잘 이해하도록 도와주었음을 알 수 있다. 이는 이 교수 전략이 학생들이 외적 표상 들을 연계하는 과정에서 범한 오류에 적절히 대응하는 형태로 진행되었기 때문에 나타난 결과라 할 수 있다.
Table 2
Means, standard deviations, and adjusted means of the conception test scores1
Control group (n=64) Treatment group (n=62)
M(SD) Adj. M M(SD) Adj. M
Field independent 10.28(2.48) 10.04 10.87(2.50) 10.33
Field dependent 8.08(3.07) 8.53 9.54(2.19) 9.87
Total 9.05(3.01) 9.18 10.21(2.42) 10.07
1 The score of a full mark is 14.
강훈식 등(2008a)은 화학 개념 학습에서 발생하는 다양한 연계 오류들의 원인으로, 입자의 성질 및 그림 요소들 간의 관계에 대한 잘못된 이해, 거시적 수준과 미시적 수준의 외적 표상 간의 잘못된 전이, 그림 요소 에 대한 학생들의 사전 경험과 교사 의도의 불일치 등 을 제시했다. 이러한 원인을 해소하기 위해 처치 집단 의 학생들에게는 외적 표상들을 스스로 연계한 후 이 를 교사가 제시한 정답과 비교하는 활동과 교사로부터 같은 학년 학생들에게서 자주 나타나는 연계 오류에 대한 설명을 들은 후 직접 연계 오류를 분석하는 연계 오류 분석 활동을 수행하도록 했다. 따라서 연계 오류 분석 활동을 수행하는 과정에서 처치 집단의 학생들은 자신의 연계 과정에서의 부족한 점과 오류에 대한 적 절한 피드백을 받아 연계 오류를 수정할 기회가 많아 지고, 입자 그림의 가정이나 전제 조건, 거시적 수준과 미시적 수준의 외적 표상들의 차이점 등에 대해 보다 잘 파악할 수 있었기 때문에 개념 이해도가 향상된 것 으로 해석된다.
2. 학습 동기에 미치는 효과
학습 동기 검사 점수의 평균과 표준 편차, 교정 평 균을 Table 3에 제시했다. 학습 동기 전체 및 하위 영 역 중 ‘주의집중’ 영역에서 통제 집단보다 처치 집단의 교정 평균이 통계적으로 유의미한 차이로 높았다(전체:
MS=1.33, F=4.01, p=.048; 주의집중: MS=5.54, F=
11.41, p=.001). ‘만족감’ 영역에서는 비록 유의미하지 는 않았지만 통제 집단보다 처치 집단의 교정 평균이 통계적으로 높은 경향성(MS=1.90, F=3.04, p=.084)이 있었다. 그러나 이 영역들에서 수업 처치와 장독립성- 장의존성 사이의 상호작용 효과는 모두 없었다(전체:
MS=.00, F=.01, p=.935; 주의집중: MS=.07, F=.14, p=.710; 만족감: MS=.07, F=.16, p=.694). 이런 결과 는 연계 오류 감소를 위한 처방적인 교수 전략이 장독 립성-장의존성에 관계없이 학생들의 학습 동기, 특히 학생들이 수업에 주의를 집중하는 정도나 수업에 대한 만족감을 향상시키는데 효과적일 가능성을 시사한다.
이는 이 교수 전략이 학생들의 외적 표상 연계 및 통합 과정에 기초하고 그 수준에 맞게 진행되어, 학생들이 수업에 보다 흥미를 가지고 적극적이고 능동적으로 임 했기 때문일 수 있다. 또한, 자신의 연계 및 통합 과정 에서의 부족한 점이나 오류에 대해 적절한 피드백을 제공받음으로써 학습 결과에 대한 기대감도 증가한 것 으로 보인다.
한편, ‘관련성’과 ‘자신감’ 영역에서는 수업 처치의 주효과(관련성: MS=10.98, F=23.71, p=.163; 자신감:
MS=.07, F=1.16, p=.283) 및 수업 처치와 장독립성- 장의존성 사이의 상호작용 효과(관련성: MS=.08, F=.17, p=.678; 자신감: MS=.00, F= .01, p=.937)는 모두 통 계적으로 유의미하지 않았다. 즉, 장독립성-장의존성에 관계없이 연계 오류 감소를 위한 처방적인 교수 전략
Table 3
Means, standard deviations, and adjusted means of the learning motivation test scores1
Control group (n=64) Treatment group (n=62)
M(SD) Adj. M M(SD) Adj. M
Motivation
Field independent 3.23(.63) 3.28 3.61(.60) 3.50
Field dependent 3.20(.73) 3.32 3.56(.72) 3.52
Total 3.23(.68) 3.30 3.58(.66) 3.51
Attention
Field independent 3.13(.70) 3.12 3.69(.80) 3.59
Field dependent 3.17(.76) 3.28 3.66(.74) 3.65
Total 3.15(.73) 3.21 3.67(.76) 3.62
Relevance
Field independent 3.37(.75) 3.41 3.61(.64) 3.53
Field dependent 3.29(.79) 3.34 3.60(.78) 3.57
Total 3.32(.77) 3.37 3.61(.70) 3.55
Confidence
Field independent 3.41(.85) 3.53 3.63(.76) 3.37
Field dependent 3.17(.80) 3.38 3.64(1.19) 3.53
Total 3.27(.84) 3.45 3.63(.99) 3.45
Satisfaction
Field independent 3.13(.73) 3.15 3.51(.92) 3.42
Field dependent 3.17(.92) 3.26 3.50(.90) 3.48
Total 3.15(.84) 3.21 3.50(.90) 3.45
1 The score of a full mark is 5.
은 학습 내용이 개인의 삶이나 요구와 관련이 있다고 인식하는 정도 및 학습에서의 성공에 대한 자신감과 기대감 정도를 향상시키는 데에는 효과가 없었다.
‘관련성’ 영역은 학습자가 학습 과제나 내용이 자신 의 현재나 미래 삶의 목적을 달성하는데 도움이 된다 고 인식할 때 높아지므로, 이 영역의 향상은 학습 과제 나 내용을 자신의 삶과 관련지어 생각하는 정도와 밀 접하게 연관되어 있다(변영계, 2006). 그러나 이 연구 에서는 통제 집단과 처치 집단의 학습 내용을 통제했 고 처치 집단의 활동이 자신의 삶과 관련짓는 것보다 는 외적 표상들의 연계 과정에 초점을 두고 진행되었 으므로, ‘관련성’ 측면에서의 효과가 나타나지 않은 것 으로 보인다.
‘자신감’ 영역을 향상시키기 위해서는 학생들에게 적정 수준의 과제를 수행하도록 하여 노력에 따라 성 공할 수 있다는 자신감과 도전감을 심어주는 것이 중 요하다(변영계, 2006). 하지만 물질의 입자성은 눈에 보이지 않는 추상적인 개념이어서 고학년 학생들도 어 려워하고(유승아 등, 1999; Boz, 2006), 연계 오류 감 소를 위한 처방적인 교수 전략 또한 일정 수준 이상의 사고력을 필요로 한다. 따라서 인지 수준이 비교적 낮 은 중학교 1학년 학생들이 이 교수 전략을 통해 물질 의 입자성이 강조되는 화학 개념을 이해하는 과정에서
실패에 대한 두려움을 가졌기 때문에 ‘자신감’ 영역이 향상되지 않았을 가능성이 있다.
3. 수업에 대한 인식 검사 결과
수업에 대한 인식 검사 중 ‘연계 활동’에 대한 인식 검사 결과를 Table 4에 정리했다. 대부분의 학생들이
‘글과 그림의 요소를 연계하고 정답을 확인하는 활동 이 글과 그림의 내용을 관련지어 이해하는데 도움이 되 었습니까?’라는 질문에 대해 ‘매우 그렇다(장독립 22.6%, 장의존 29.0%)’거나 ‘그렇다(장독립 64.5%, 장의존 45.2%)’고 응답했다. 도움이 된 점에 대해서는 많은 학생들이 ‘개념 이해가 잘 되었다(장독립 35.5%, 장의 존 35.5%)’, ‘글과 그림의 내용을 더 쉽고 빠르게 이해 할 수 있었다(장독립 45.2%, 장의존 25.8%)’고 응답했 으며, ‘재밌었다(장독립 12.9%, 장의존 12.9%)’는 응 답도 적지 않았다. 한편, 도움이 되지 않은 점에 대해 서는 많은 학생들이 특별히 지적하지 않았지만, 지적한 학생들 중에서는 ‘학습 내용이 어려워서 이해하기 어 려웠다(장독립 12.9%, 장의존 22.6%)’, ‘지루해서 집 중이 잘 안되었다(장독립 12.9%, 장의존 12.9%)’고 응 답한 경우가 가장 많았다.
‘연계 오류 분석 활동’에 대한 인식 검사 결과는 Table 5와 같다. ‘대표적인 연계 오류를 살펴본 후 직
Table 4
Students’ perceptions of the connecting activity
Question Response
Number1 (%) Field
independent (n=31)
Field dependent
(n=31)
Total (N=62)
Usefulness of connecting
activity
Strongly agree 7(22.6) 9(29.0) 16(25.8)
Agree 20(64.5) 14(45.2) 34(54.8)
Not sure 1( 3.2) - 1( 1.6)
Disagree 3( 9.7) 5(16.1) 8(12.9)
Strongly disagree - 1( 3.2) 1( 1.6)
Useful aspects
I could understand the concepts easily. 11(35.5) 11(35.5) 22(35.5) I could understand the text and picture easily and quickly. 14(45.2) 8(25.8) 22(35.5)
It was interesting. 4(12.9) 4(12.9) 8(12.9)
I could memorize the learning contents better. 2( 6.5) 5(16.1) 7(11.3) I could correct my connecting errors. 4(12.9) 3( 9.7) 7(11.3) I could concentrate more attention on the activity. 1( 3.2) 3( 9.7) 4( 6.5) Unuseful
aspects
The learning contents were too hard to understand. 4(12.9) 7(22.6) 11(17.7) I could not concentrate on the activity because it was boring. 4(12.9) 4(12.9) 8(12.9) I was annoyed and confused because it had many writing parts. 3( 9.7) 3( 9.7) 6( 9.7)
1 The total number of answer is above or below the number of subjects in each group because some participants responded above two or no response.
접 연계 오류를 찾아내는 활동이 글과 그림의 내용을 관련지어 이해하는데 도움이 되었습니까?’라는 질문에 대해 대부분의 학생들이 ‘매우 그렇다(장독립 16.1%, 장의존 29.0%)’거나 ‘그렇다(장독립 61.3%, 장의존 54.8%)’고 응답했다. 도움이 된 점에 대해서는 많은 학생들이 ‘내가 범한 연계 오류를 수정할 수 있었다(장 독립 58.1%, 장의존 38.7%)’고 응답했으며, ‘개념 이 해가 잘 되었다(장독립 12.9%, 장의존 22.6%)’, ‘재밌 었다(장독립 16.1%, 장의존 9.7%)’, ‘글과 그림의 내 용을 더 쉽고 빠르게 이해할 수 있었다(장독립, 3.2%, 장의존 19.4%)’고 응답한 학생들도 적지 않았다. 도움 이 되지 않은 점에 대해서는 대부분의 학생들이 없다 고 응답했으나, 일부 학생들은 ‘쓰는 부분이 많아서 귀 찮고 헷갈렸다(장독립 9.7%, 장의존 9.7%)’를 포함한 몇 가지 단점을 지적하기도 했다.
이 결과들을 종합해보면, 장독립적 학생들과 장의존 적 학생들 모두 연계 오류 감소를 위한 처방적인 교수 전략에 대해 인지적, 동기적 측면에서 긍정적으로 인식 하고 있음을 알 수 있다. 이는 이 교수 전략이 학생들 의 개념 이해 향상과 학습 동기 유발에 효과적이었던 이 연구의 결과와 관련이 있다고 생각된다. 즉, 이 교 수 전략이 연계 오류 유발 가능성을 감소시켜 학생들 의 개념 이해를 향상시킬 뿐 아니라 연계 과정에 대한
흥미를 증가시켜 학생들이 학습에 보다 적극적이고 능 동적으로 참여하도록 유도했다는 이 연구의 주장을 뒷 받침하는 결과라 할 수 있다.
결론 및 제언
이 연구에서는 학생들이 실제로 거치는 외적 표상들 간의 연계 및 통합 과정에 기초한 다중 표상 학습 전략 을 개발 적용하기 위한 노력의 일환으로, 학생들의 연 계 오류 감소를 위한 처방적인 교수 전략을 개발했다.
그리고 이 교수 전략을 중학교 1학년 물질 단원 학습 에 적용한 후, 그 교수 효과를 개념 이해도, 학습 동기, 수업에 대한 인식 측면에서 조사했다. 또한, 학생들의 장독립성-장의존성에 따라 그 교수 효과가 다른지도 조사했다. 연구 결과, 새로운 교수 전략이 장독립성-장 의존성에 관계없이 학생들의 화학 개념 이해 향상 및 학습 동기 유발에 효과적인 것으로 나타났다. 수업에 대한 인식 검사 결과에서도 장독립성-장의존성에 관계 없이 처치 집단 학생들의 대부분이 이 교수 전략에 대 해 인지적, 동기적 측면에서 긍정적으로 인식하는 것으 로 나타났다.
장독립적 학생들에 비해 장의존적 학생들이 다양한 정보 중에서 불필요한 정보를 걸러내고 필요한 정보만 Table 5
Students’ perceptions of the analyzing activity of connecting errors
Question Response
Number1 (%) Field
independent (n=31)
Field dependent
(n=31)
Total (N=62)
Usefulness of analysis activity of connection
error
Strongly agree 5(16.1) 9(29.0) 14(22.6)
Agree 19(61.3) 17(54.8) 36(58.1)
Not sure 1( 3.2) - 1( 1.6)
Disagree 5(16.1) 2( 6.5) 7(11.3)
Strongly disagree 1( 3.2) 1( 3.2) 2( 3.2)
Useful aspects
I could correct my connecting errors. 18(58.1) 12(38.7) 30(48.4) I could understand the concepts easily. 4(12.9) 7(22.6) 11(17.7)
It was interesting. 5(16.1) 3( 9.7) 8(12.9)
I could understand the text and picture easily and quickly. 1( 3.2) 6(19.4) 7(11.3) I could memorize the learning contents better. 2( 6.5) 2( 6.5) 4( 6.5) I could concentrate more attention on the activity. - 2( 6.5) 2( 3.2) Unuseful
aspects
I was annoyed and confused because it had many writing parts. 3( 9.7) 3( 9.7) 6( 9.7) I could not concentrate on the activity because it was boring. 1( 3.2) 3( 9.7) 4( 6.5) The learning contents were too hard to understand. 2( 6.5) 1( 3.2) 3( 4.8)
1 The total number of answer is above or below the number of subjects in each group because some participants responded above two or no response.
을 식별해 내는 능력이 부족하여 여러 외적 표상들을 제공하는 다중 표상 학습으로부터 많은 도움을 받지 못하는 것으로 조사되었다(Wu & Shah, 2004). 또한, 저학년 학생들이 다중 표상 학습을 통해 물질의 입자 성과 같이 눈으로 관찰할 수 없는 추상적인 개념을 학 습하는 경우에는 장의존적 학생들뿐만 아니라 장독립 적 학생들도 많은 연계 오류를 보이는 것으로 보고되 었다(강훈식 등, 2008b). 이런 점에서 볼 때, 인지적, 동기적 측면에서 장독립적 학생들과 장의존적 학생들 의 다중 표상 학습에 모두 긍정적인 영향을 미친 이 연 구의 결과는 학교 현장에서 다중 표상 학습을 효과적 으로 활용할 수 있는 방안에 대해 많은 시사점을 제공 할 수 있을 것이다.
예를 들어, 이 연구에서 개발한 교수 전략을 과학 교재 개발이나 실제 수업에서 활용함으로써 다양한 외 적 표상 사용 시 유발되는 학생들의 연계 오류 및 오개 념을 예방하고, 학생들이 다중 표상 학습에 능동적으로 참여할 수 있는 환경을 조성할 수 있을 것이다. 이를 위한 구체적인 방안으로, 이 연구에서 활용한 연계 오 류의 유형과 그 예 및 연계 오류 분석 활동을 학생용 또는 교사용 자료에 직접 제시하거나, 학생들의 사고 과정이나 개념 이해 정도를 평가하기 위한 수단으로 활용할 수 있을 것이다. 또한, 멀티미디어 학습이 다중 표상 학습을 가장 잘 구현할 수 있는 방법으로 제안되 고 있으므로(Mayer, 2003), 사이버 가정학습이나 E- learning 등과 같은 멀티미디어 학습을 위한 교수-학습 자료를 개발할 때에도 활용할 수 있을 것이다. 연계 오 류 감소를 위한 처방적인 교수 전략은 학습의 성공 여 부에 매우 중요한 영향을 미치는 학습자 자신의 학습 및 사고 과정에 대한 반성적 사고 과정(Lee et al., 2005)을 강조하므로, 지속적으로 이 교수 전략을 적용 한다면 학생들의 반성적 사고 능력이 향상되어 다른 학습에서도 성공적으로 학습 활동을 수행할 수 있을 것으로 기대된다.
한편, 이 연구는 학생들이 외적 표상들을 연계 및 통합하는 과정에 기초한 다중 표상 학습 전략을 개발
적용하는 연구의 초기 단계로, 중학교 1학년 학생 및 기체 법칙, 교실 수업 환경이라는 특정 상황에 제한되 어 진행되었다. 따라서 학생들의 외적 표상 연계 및 통 합 과정을 연계 오류 관점에서 분석하고, 이를 통해 효 과적인 다중 표상 학습 전략을 개발하는 이 연구의 접 근 방법을 보다 다양한 상황에서 시도할 필요가 있다.
국문 요약
이 연구에서는 다중 표상을 활용한 화학 개념 학습
에서 연계 오류 감소를 위한 처방적인 교수 전략의 효 과를 학생들의 장독립성-장의존성에 따라 조사했다. 남 녀공학 중학교 1학년 126명을 통제 집단과 처치 집단 으로 배치한 후, ‘보일의 법칙’과 ‘샤를의 법칙’에 대해 2차시 동안 수업을 진행했다. 연구 결과, 개념 이해도 검사에서 처치 집단의 점수가 통제 집단의 점수보다 통계적으로 유의미한 차이로 높았다. 학습 동기 검사에 서는 학습 동기 전체와 하위 영역 중 ‘주의집중’ 영역 에서, 처치 집단 학생들의 점수가 통제 집단 학생들의 점수보다 통계적으로 유의미한 차이로 높았다. 그러나 두 검사에서 모두 수업 처치와 장독립성-장의존성 사 이의 상호작용 효과는 없었다. 처치 집단 학생들의 대 부분이 새로운 교수 전략에 대해 인지적, 동기적 측면 에서 긍정적으로 인식하는 것으로 나타났다.
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부록 보일의 법칙에 대한 통제 집단과 처치 집단의 활동지
<통제 집단> <처치 집단>
