碩士學位 論文
“圖形의 性質” 單元에 關한 CAI 製作과 그 效果에 대한 硏究.
- 中學校 1學年 數學敎育 內容을 中心으로 -
國民大學校 敎育大學院
數學敎育專攻
朴 東 河
2001
“圖形의 性質” 單元에 關한 CAI 製作과 그 效果에 대한 硏究.
- 中學校 1學年 數學敎育 內容을 中心으로 -
指導敎授 金 敞 範
이 論文을 碩士學位 請求論文으로 提出함
2001년 10월
國民大學校 敎育大學院 數學敎育專攻
朴 東 河
2001
朴 東 河 의
碩士學位 請求論文을 認准함
2001 年 月 日
審 査 委 員 長 印
審 査 委 員 印
審 査 委 員 印
國民大學校 敎育大學院
목 차
<논문 요약> ... ⅶ
Ⅰ. 서론
...1
1. 연구의 필요성 및 목적 ... 1
2. 연구의 내용(문제) ... 3
3. 연구의 제한점 ... 4
Ⅱ. 이론적 배경
...5
1. 수학교육에 대한 고찰 ... 5
2. 멀티미디어 CAI 교수-학습이론 ... 9
3. CAI의 개념 ... 15
Ⅲ. 연구의 실제
...19
1. 연구 대상 ... 19
2. 수업 내용 ... 20
3. 연구 절차 ... 21
4. 연구 기간 ... 22
5. 멀티미디어 학습 프로그램의 제작과 내용 구성 ... 23
6. 검사 도구 ... 26
1) 학업 성취도 검사 ... 26
2) 수학학습에 대한 태도 ... 26
3) 멀티미디어 CAI 수업에 대한 학생들의 태도 조사 ... 27
4) 통계 분석 ... 28
Ⅳ. 연구 결과 및 논의
...32
1. 연구 결과 및 논의 ... 32
1) 전통적 수업을 받은 학생과 멀티미디어 CAI 수업을 받은 학생간의 학업 성취도에 차이가 있는가?... 32
2) 전통적 수업을 받은 학생과 멀티미디어 CAI 수업을 받은 학생간에 수업처치 후 수학 학습에 대한 태도 에 차이가 있었는가?... 33
3) 컴퓨터 조작 능력에 따라 멀티미디어 CAI 수업에 대한 태도에 차이가 있는가?... 35
4) 컴퓨터 조작능력이 있는 학생은 전통적 수업 보다 멀티미디어 수업에 의해 더 높은 학업 성취를 하였는가?... 37
5) 멀티미디어 수업은 어떤 학업 성취수준의 학생들에게 효과적인가?... 38
6) 실험집단의 사후 학업 성취 수준에 따라 멀티미디어 CAI 수업에 대한 태도에 차이가 있을까?... 39
7) 멀티미디어 수업에 대해 호의적인 학생과 그렇지 않은 학생간의 학업성취도에 차이가 있는가?... 44
Ⅴ. 결론 및 제언
...45
1. 결론 ... 45
2. 제언 ... 46
3. 참고문헌 ... 48
4. ABSTRACT ... 50
5. 감사의 글 ... 53
6. 부 록 ... 54
참고자료 ... 54
학업 성취도 동질성검사 문제지 ... 61
수학 학업성취도 평가 문제지 ... 64
전통적 수업지도안 예시 ... 71
멀티미디어 CAI 수업지도안 예시 ... 73
수학 학습에 대한 태도 검사지 ... 78
멀티미디어 CAI 수업에 대한 학생들의 태도 조사 ... 79
표 목 차
<표Ⅱ-1> CAI프로그램의 유형... 16
<표Ⅲ-1> 연구대상의 구성... 19
<표Ⅲ-2> 사전 학업성취도 평가 결과... 19
<표Ⅲ-3> 사전 학업성취도 분석 결과... 20
<표Ⅲ-4> 학습요소와 학습내용... 21
<표Ⅲ-5> 멀티미디어 학습 프로그램의 개발 체제 모형 22 <표Ⅲ-6> 멀티미디어 학습 프로그램의 개발환경... 24
<표Ⅲ-7> 사후학업성취도 검사의 내적 신뢰도... 26
<표Ⅲ-8> 수학학습에 대한 태도의 내적 신뢰도... 26
<표Ⅲ-9> 멀티미디어 CAI 수업에 대한 학생들의 태도 에 대한 내적 신뢰도 27 <표Ⅳ-1> 사후 학업 성취도 평가 결과... 32
<표Ⅳ-2> 사후 학업 성취도 분석 결과... 32
<표Ⅳ-3> 수업 처치 전 수학 학습에 대한 태도 결과.... 33
<표Ⅳ-4> 수업 처치 전 수학 학습에 대한 태도 분석 결과... 33
<표Ⅳ-5> 수업 처치 후 수학 학습에 대한 태도 결과.... 34
<표Ⅳ-6> 수업처치 후 수학 학습에 대한 태도 분석
결과... 34
<표Ⅳ-7> 실험집단과 통제집단의 컴퓨터 조작능력 조 사 결과... 35
<표Ⅳ-8> 컴퓨터 조작 능력에 따른 멀티미디어 수업 에 대한 태도 조사 결과... 36
<표Ⅳ-9> 컴퓨터 조작 능력에 따른 멀티미디어 수업 에 대한 태도 결과 분석... 36
<표Ⅳ-10> 멀티미디어 수업을 받은 학생들의 컴퓨터 조작 능력에 따른 학업성취도 결과... 37
<표Ⅳ-11> 전통적 수업을 받은 학생들의 컴퓨터 조작 능력에 따른 학업성취도 결과... 37
<표Ⅳ-12> 컴퓨터 조작 능력이 우수한 학생의 사후 성취도 비교 분석... 38
<표Ⅳ-13> 멀티미디어 수업 집단의 수준별 학업성취 도 결과... 39
<표Ⅳ-14> 전통적 수업 집단의 수준별 학업성취도 결 과... 39
<표Ⅳ-15> 실험집단의 학업성취도에 따른 멀티미디어 수업에 대한 호의도... 40
<표Ⅳ-16> 실험집단의 학업성취 수준에 따른 멀티미 디어 수업에 대한 흥미도 설문 결과... 41
<표Ⅳ-17> 실험집단의 학업성취 수준에 따른 멀티미 디어 수업의 집중도 설문 결과... 42
<표Ⅳ-18> 실험집단의 학업 성취 수준에 따른 멀티미 디어 CAI 수업 지속 여부에 대한 설문결과 43
<표Ⅳ-19> 멀티미디어 수업에 대한 호의도에 따른 학 업성취도 차... 44
그 림 목 차
<그림Ⅱ-1> 상황 학습 설계 모델... 14
<그림Ⅲ-1> 멀티미디어 학습프로그램의 flow chart... 25
<그림Ⅲ-2> SPSS 통계 분석 기본 4단계 28
<그림Ⅳ-1> 실험집단의 학업 성취수준에 따른 멀티 미디어 수업에 대한 흥미도 설문 결과 41
<그림Ⅳ-2> 실험집단의 학업 성취수준에 따른 멀티미 디어 수업에 대한 흥미도 설문 결과... 42
<그림Ⅳ-3> 실험집단의 학업 성취수준에 따른 멀티미 디어 CAI수업 지속여부에 대한 설문 결과 43
論文 要約
“圖形의 性質”單元에 關한 CAI 製作과 그 效果에 대한 硏究.
- 中學校 1學年 數學敎育 內容을 中心으로 -
박 동 하
국민대학교 교육대학원 수학교육전공 (지도교수 김 창 범)
현대는 유용한 정보와 많은 정보를 신속 정확하게 처리하는 것이 매우 중요하게 요구되는 정보화 사회이며, 컴퓨터가 문제 의 해결에 필수적인 도구로 활용되고 있다. 특히 수학교육에서 컴퓨터는 수학의 개념과 원리를 지도할 때, 학습자의 직관적 사고를 도울 수 있고, 학습자의 수준과 선택에 따라 반복 및 확인학습의 기회를 주어 효과적이며, 문자, 음성, 소리, 그림, 동화상, simulation 등을 통해 학습자가 필요로 하는 정보를 사실 그대로 전달 해 줄 수 있으며 저장 매체를 통하면 학습 자가 시간과 장소에 관계하지 않고 학습할 수 있으므로 완전 학습까지 가능할 수 있다. 따라서 멀티미디어 CAI 프로그램을 제작하고 교수 학습에 활용하여 봄으로써 그 효과를 탐색해 보는 것은 의미있는 일이라 생각된다. 본 연구는 중학교 1학년 수학교과의 “도형의 성질”에 대한 멀티미디어(CAI)를 제작해 실제 교수학습에 투입하여 효과를 탐색하였다. 즉 중학교 1학 년 학생 153명을 2집단으로 나누어 전통적 수업과 멀티미디어 CAI 수업을 투입해 학업성취도와 수학학습에 대한 태도 등을 비교 분석하였는데 그 결과는 다음과 같다.
1. 멀티미디어 수업 집단은 수업처치 후 수학 학업성취도 면에 서 전통적 수업 집단과 유의한 차를 나타내지 않았다.
2. 수학학습에 대한 태도 면에서는 수업 처치 전 보다 태도 점 수가 향상되어 유의미한 차를 나타냈다.
3. 학생의 컴퓨터 조작 능력과 멀티미디어 학습에 대한 태도와 의 상관관계를 분석한 결과 조작능력이 우수한 학생은 멀티미 디어 수업에 대해 호의적이었다.
4. 컴퓨터 조작능력에 따른 학생의 전통적 수업과 멀티미디어 수업에 대한 학업성취도에는 영향을 주지 않았다.
5. 멀티미디어 수업은 학업 성취 수준이 하위인 학생들에게 보 다 효과적으로 나타났지만, 학생간 개인차 극복에 활용될 수 있는 가능성을 보였다.
6. 멀티미디어 수업 후 학업 성취 수준에 따른 멀티미디어 수 업에 대한 호의도에는 유의미한 차이를 나타나지 않았다.
7. 멀티미디어 수업에 대한 호의적인 학생과 그렇지 않은 학생 간의 성취도 면에서는 영향을 주지 않았다.
Ⅰ. 서 론
1. 연구의 필요성 및 목적
현대는 유용한 정보와 매우 많은 정보를 신속 정확하게 처리 하는 것이 생명인 정보화 사회이며, 컴퓨터가 문제의 해결에 필수적인 도구로 활용되고 있다. 우리는 정보를 수집하고 분 석, 활용하는데 컴퓨터를 이용하지 않을 수 없으며 사회 각 분 야에서 그 이용 범위가 날로 증가하고 있다.
이런 컴퓨터와 통신기술의 발달은 교육에도 도입되어 교육내 용과 교수방법에 획기적인 변화를 초래하고 있으며 수업에서 컴퓨터를 보다 효율적으로 활용하기 위한 다양한 접근이 시도 되었다. 이에 따라 과거, 암기위주의 교육방법에서 탈피하여 텍스트, 그래프, 사운드, 동화상, 애니메이션 등을 포함한 멀티 미디어 CAI수업이 이루어지고 있으며, 수업내용도 학습자의 특성에 맞게 재가공되어 다양한 형태로 제시하여, 개별화 교육 의 가능성을 크게 하였다. 그러나 지금까지 개발된 대부분의 코스웨어들은 행동주의 심리학을 기반으로 한 교수설계 모형 에 근거하여 직선적 조직방법으로 내용을 조직해왔다. 따라서 학생들은 컴퓨터에서 일방적으로 제시되는 동일한 순서에 따 라 획일적인 방식으로 학습하게 된다. 이와 같은 조직방식은 학습자의 능동적이고 구성적인 학습과정보다는 교사위주의 체 계적인 지식 전달에 치우치며 학습자의 학습동기를 저하시킬 수 있다는 단점이 지적되고 있다. 특히 최근의 수학교육에서는 학습자의 탐구활동, 실험과 관찰 등 구체적인 조작과 창의적인 활동을 강조하고 있으며 정보화 사회에서는 정보의 이해능력, 얻어진 정보의 다양한 판단력, 실생활이나 다른 교과 영역에서 문제를 구성하고 해결하는 문제해결력 등을 특히 필요로 하고
있다. 그러나 우리의 수학 수업의 환경은 학습 과정이 수동적 이며 의사소통에 대한 관심이 부족하고 문제해결 수업에서 발 견술이 강조되지 못하고 있고, 수학의 응용이 소홀히 다루어지 고 있으며, 컴퓨터가 수학 교육에 거의 활용되지 못하고 있는 실정이다.
여러 연구에서 수학의 개념 및 원리를 지도할 때 컴퓨터의 활 용이 직관적 사고를 도울 수 있고, 학습자의 수준과 선택에 따 라 반복 및 확인학습의 기회를 주어 효과적인 결론에 도달한 다는 사실에 비추어 볼 때 개별학습, 수준별 학습, 반복, 보충 학습이 가능한 멀티미디어 타이틀 개발이 절실하다고 생각된 다.
따라서 본 연구에서는 2001년부터 시행중인 7차 교육과정의
“자기 주도적 학습 능력을 갖춘 인간의 양성” 이라는 중심과 제에 부합되고, 현재와 같이 다인 수 학습 체제 속에서 교육용 코스웨어로 적용할 수 있으면서 개별화 수업도 가능한 멀티미 디어 CAI 자료를 설계, 정규수업에 투입하여 그 효과를 탐색 하고자 하였다. 이를 위해 중학교 1학년 수학 교과 내용 중
“도형의 성질” 단원을 선정, 도형의 추상적 개념을 시각화함으 로써 흥미를 유발시키고 수학의 개념을 직관적으로 이해시키 며, 추론 능력과 문제해결 능력을 신장시킬 수 있는 멀티미디 어 타이틀을 설계·구현함으로써 개인차가 심한 중학교 수학 교과에서 그 수준에 따라 심화학습과 발전학습, 반복학습을 통 해 학습 결손을 최대한 줄일 수 있는 기회를 제공하여 학습의 개별화가 이루어지도록 하고 효율적인 학습효과를 얻는데 목 적이 있다.
2. 연구의 내용(문제)
본 연구는 중학교 1학년 교과서 내용 중 “도형의 성질” 부분 에 대한 멀티미디어 학습 프로그램을 제작하여 수업에 투입해 서 컴퓨터를 이용하여 수업 받는 학생과 전통적 방식으로 수 업 받은 학생을 비교해 봄으로써 CAI 수업의 효과를 조사하였 다.
본 연구의 구체적인 내용은 다음과 같다.
1) 전통적인 수업을 받는 학생과 컴퓨터를 이용한 멀티미디어 수업을 받은 학생간의 학업 성취도에 차이가 있는가?
2) 전통적인 수업을 받는 학생과 컴퓨터를 이용한 멀티미디어 수업을 받는 학생간에 수업처치 후 수학에 대한 태도에 차이 가 있는가?
3) 컴퓨터 조작 능력에 따라 멀티미디어 학습에 대한 태도에 차이가 있는가?
4) 컴퓨터 조작 능력이 있는 학생은 전통적 수업보다 멀티미 디어 수업에 의해 더 높은 학업성취를 했는가?
5) 멀티미디어 수업은 어떤 학업 수준의 학생들에게 효과적이 었는가?
6) 멀티미디어 수업 처치 후 사후 학업 성취수준에 따라 멀티 미디어 수업에 대한 호의도에 차이가 있었는가?
7) 멀티미디어 수업 처치 후 멀티미디어 수업에 대해 호의적 인 학생들과 그렇지 않은 학생간에 학업성취도에 차이가 있었 는가?
3. 연구의 제한점
본 연구는 다음과 같은 제한점이 있다.
1) 실험 대상을 여자 중학교 1학년 4개 학급을 대상으로 하였 기 때문에 연구결과를 모든 학생에게 일반화하는데 제한점을 갖는다.
2) “도형의 성질” 이라는 특정 단원 내용을 연구하였기 때문에 단원 성격이 다른 부분까지 일반화하는데 제한점을 갖는다.
3) 멀티미디어 학습 프로그램을 연구자에 의해 개발되었으며 단원의 학습 요소와 내용을 이상적으로 구조화해 표현했다고 볼 수 없기 때문에 연구 경로가 도출된 멀티미디어 수업의 효 과를 전체 멀티미디어 학습 프로그램의 효과로 일반화시키기 에는 무리가 있을 것이다.
4) 본 연구는 4차시에 걸쳐 처치되었기 때문에 수업의 효과를 알아보기에는 투입된 시간의 양적인 면에서 문제가 있다.
5) 본 연구는 코스웨어를 PC와 엔코더를 이용 TV에 프리젠테 이션하여 수업처치 하였으므로 학생 개개인이 독립된 환경에 서 컴퓨터를 조작하여 수업 받았을 때와는 다른 효과가 나올 수 있을 것이다.
6) 수업을 담당하는 교사의 인지적, 정의적인 측면과 컴퓨터에 대한 인식에 따라 다른 결과가 생길 수도 있다.
II. 이론적 배경
1. 수학 교육에 대한 고찰 - 도형부분을 중심으로
(1) 수학교육의 목표
수학 교과는 수학의 기초적인 개념, 원리, 법칙을 이해하게 하며, 사물의 현상을 수학적으로 관찰하고 사고하는 능력을 기 르게 하여 여러 가지 문제를 논리적으로 사고하고 합리적으로 해결하는 능력과 태도를 기르게 한다.
수학 교과의 목표는
(가) 여러 가지 사물의 현상을 수학적으로 고찰하는 경험을 통하여 수학의 기초적인 개념, 원리, 법칙을 이해하게 한다.
(나) 수학의 용어와 기호를 정확하게 사용하게 하고 생활 주 변에서 일어나는 여러 문제를 수학적으로 관찰, 분석, 조직, 사 고하는 능력을 기르게 하며, 이를 생활에 적응할 수 있게 한 다.
(다) 수학에 대한 흥미와 관심을 지속적으로 가지게 하고, 수학적 지식과 기능을 활용하여 합리적으로 문제를 해결하는 태도를 가지게 한다.
2001년부터 시행중인 제 7차 교육과정에서 도형교육의 목표 를 살펴보면 자연현상이나 실생활의 상황을 통해 공간의 개념 을 직관적으로 이해하고 이를 그림으로 나타내거나 계량화하 는 활동이 기초적인 학습활동이며, 후반에 연역적 추론을 통해 문제 해결의 경험을 얻을 수 있다. 특히 7-나 단계에서는 기본 적인 도형인 점, 선, 면, 각에 대한 간단한 성질을 파악하고 삼 각형의 합동조건을 이해하며 평면도형과 입체도형의 성질을
학습한다.
(2) 중학교 도형 교육의 문제점과 개선안
도형교육의 목적을 학생들의 기하학적 직관을 키우고 논리적 추론 능력을 향상시키는데 두고 있음에도 불구하고 교수 학습 과정이 연역적 증명에 치우쳐 있어 학생들이 스스로 추정하거 나 탐구하는 활동을 배제되어 있다. 따라서 학생들은 기하(도 형)학을 뛰어난 사람만이 할 수 있는 학문이며 현실과 전혀 별개인 증명 위주의 학문이라는 잘못된 인식을 갖게 되었다.
이로 인해 기하교육의 중요성에도 불구하고 교사와 학생들이 가장 어렵고 흥미가 없고 부담스러운 부분으로 인식하게 되었 다. 이런 문제를 해결하기 위해선 주어진 문제 상황을 이해하 고 이를 탐구하고 추측하여 가설을 세우고 결론으로 이끌어 나가는 귀납적인 활동으로 그 중심이 옮겨져야 한다. 또 탐구 활동과 소집단 활동을 통해 스스로 추측하고 증명하며 관찰 활동과 상황을 통하여 기하가 실생활을 모델링하고 실생활에 중요한 역할을 한다는 사실을 인식할 수 있도록 학습 되어야 한다. 기하 교육의 이런 새로운 방향을 효과적으로 구현할 수 있는 방법으로 멀티미디어 CAI는 효과적이다. 즉 멀티미디어 의 활용이 학습내용을 전체적으로 시각을 통해 파악하도록 도 와주기 때문에 기하교육을 지도하는데 좀더 직관적인 방법이 라 할 수 있으며 다양한 교수 방법을 가능하게 해주고, 설명이 나 관찰이 어렵거나 불가능했던 것을 간단히 모니터를 통해 살펴볼 수도 있다.
(3) 수학 교육용 software를 개발할 때 고려할 점
수학과 소프트웨어를 개발할 때 고려할 요소는 다음과 같 다.
① 수학 교과는 계통성을 특징으로 하므로 내용의 위계가 분 명해야 한다. 그러므로 학습내용의 선행요소가 무엇인지를 확 인해야 하며 후속학습에 대한 시사가 있어야 한다.
② 컴퓨터의 그래픽과 애니메이션 효과는 학습에서 차지하는 위치가 대단히 크다. 즉 학습내용을 쉽게 시각화하여 전달할 수 있으며 학생들에게 동기유발의 수단으로 작용할 수 있다.
③ 수학과 소프트웨어 설계시 가장 어려운 문제 중 하나는
“어느 정도 계산능력을 가정하느냐”이다. 계산능력의 부족이 상위의 수학적 사고 학습을 방해해서는 안되며 역으로 개념학 습이나 문제 해결 학습을 통해 계산능력을 향상시키는 계기를 마련할 수 있어야 한다.
④ 수학 교육의 궁극적 목표가 문제 해결력의 신장에 있음은 주지의 사실이다. 문제해결 과정은 보통 문제의 이해, 문제해 결 계획의 수립, 계획의 실행, 반성의 4단계를 거치면서 진행 된다. Polya는 각 단계에서 학생들의 문제 해결력을 신장시킬 수 있는 다양한 발견술(heuristics)을 제시하고 있다.
⑤ 수학교과는 역동적이고 발생적인 특징이 있으므로 수학적 활동의 산물 그 자체보다는 주어진 내용이 유도되는 과정이나 주어진 문제의 풀이 과정 등 수학적 활동에 더 비중을 두어야 한다.
첫째, 문제 풀이의 경우 학생이 답을 제시하지 못하면 적 절한 피드백 이나 힌트를 통해 다시 한번 생각해볼 기회를 주 거나 그래픽 애니메이션을 통해 문제의 의미를 시각적으로 나 타내준 후 재시도 하거나 자신의 사고를 수정토록 해야한다.
둘째, 개념학습의 경우 다양한 예와 판례를 통해 학습이
이루어지도록 해야한다.
셋째, 적절한 발문을 통한 상호작용에 의해 학생 스스로 주어진 내용을 자발적으로 구성할 수 있도록 해야한다.
⑥ 수학과 소프트웨어는 학습에 대한 흥미를 유발시키고 수 학에 대한 태도를 개선하는데 주안점을 두어야 한다.
첫째, 학생과의 상호작용이 이루어지도록 설계되어야 한다.
학교 수업에서 교사의 일방적 수업이 효과가 없듯이 소프트웨 어에서도 일방적인 시범이나 설명은 효과가 없으며 학생들의 판단이나 결정에 의해 프로그램이 진행되도록 설계를 해야한 다.
둘째, 애니메이션, 그래픽, 색, 소리 등이 최대한 이용되어 야한다. 학생들에게 컴퓨터 소프트웨어가 학교수업이 제공해줄 수 없는 무엇을 가지고 있음을 느끼게 해 주어야 한다.
셋째, 소프트웨어의 내용이 학생들의 인지 수준에 적합해야 한다. 특히 수학은 계통성이 강한 과목으로 학습자의 선행지식 을 필요로 한다.
넷째, 소프트웨어의 목적이 학생들에게 의미 있고 분명해야 한다.
다섯째, 수학사에서 소재가 구해져야한다.
⑦ 문제해결 수업의 목표는 이러한 발견술을 학생들에게 인 식시키고 그것을 필요한 문제상황에 이용할 수 있게 만드는 것이다.
2. 멀티미디어 CAI 교수 - 학습 이론
교육에 컴퓨터를 활용하면서부터 교육학자들은 컴퓨터가 지 니는 무한한 교육적 가능성과 컴퓨터에 의한 교육 방법 혁신 에 끊임없이 노력하였다. 이에 코스웨어가 학습 효과의 향상에 기여하고 학습환경의 혁신적 변화에 공헌할 수 있을 것이라 확신했지만 교사나 학습자들이 만족하게 사용할 만한 양질의 코스웨어가 개발되지 못하고 있는데 이는 이론적 배경의 빈약 에 한 원인이다. 양질의 코스웨어를 설계하기 위해서는 관련이 론에 대한 깊은 이해와 그러한 이론을 코스웨어 설계라는 특 수한 상황에서 구현시킬 수 있는 구체적인 기법에 대한 튼튼 한 무장이 필요하다. 지금까지 등장한 교수이론은 크게 행동주 의와 인지주의로 분류할 수 있다. 행동주의는 60년대 이후 주 류를 이루다가 70년대 후반부터 인지주의에게 자리를 내주었 다. 최근에 동향은 인지주의가 더욱 발전한 형태의 구성주의의 경향을 띄고 있는데 여기서는 구성주의 학습이론을 중심으로 살펴보고자 한다.
(1) 구성주의 학습이론
전통적 교수 학습 설계에서 지식은 경험을 배제하고 그 자체 로 온전한 상태로 세상에 존재하는 것이므로, 수업목표도 학습 자가 자신과 독립적으로 존재하는 객관적 실체, 특성, 그들간 의 관계를 획득하는 것이다. 그러므로 지식의 전달을 중요시하 며 지식이 전달을 위해서는 과제분석, 행동적 목표의 진술, 준 거지향 평가, 수업전략의 처방, 프로그램화된 수업을 해야 한 다고 보았다. 그러나 최근 구성주의 학습관이 강하게 대두되었 는데 구성주의란 세상에 대한 지식을 학습자가 세상과의 경험 을 통해서 스스로 부여한 의미 또는 해석이라 보는 입장이다.
즉 구성주의(constructivism)의 입장에서 보면 우리가 경험하 는 세계는 외부에서 주어진 것이 아니라 우리 자신이 부여하 는 것. 즉 구성하는 것이다. 개인이 가지고 있는 삶의 역사나 경험, 그리고 가치체계가 각기 다르기 때문에 동일한 사태에 대해 모든 사람이 같은 의미를 부여한다고 할 수는 없다. 물론 어떤 상황과 개념에 대한 의미는 학습자의 실생활에서 경험 되어 이해된다. 그러나 현실의 학교학습은 이러한 실제 상황보 다는 자신의 주변과는 거리가 멀거나 경험되어 질 수 없는 것 들이 더욱 많다.
결국 학습 경험과 실생활 경험은 유리되어지고, 학습내용은 실 생활과 전이되어지지 않는다.
따라서 의미 있는 학습이 되기 위해서는 실생활에 인지경험을 적용해야 한다.
학습자는 구조화되고 적용된 가상의 상태에서 사실과 개념을 발견하게 된다.
이렇게 구조화된 발견의 학습을 통해 학습자의 고등 사고력은 형성되어질 수 있다.
(2) 구성주의 교수원리
① 학습자에게 의미 있는 과제를 제시한다.
② 학습자들의 의미를 구성하는 과정을 보조한다.
학습자는 지식의 주입이 아닌 스스로의 경험에 의해 의미를 구성하며 교사는 학생들에게 인쇄물보다는 하이퍼텍스트 형태 로 정보를 제시함으로써 지식 구성을 촉진할 수 있는 것이다.
③ 교사는 학습자가 실제적인 과제를 해결해 나가는 과정에서 초기에는 직접적인 지도와 간섭을 통하여 학습자를 인도하며 최후에는 학습자 스스로 의미를 창출할 수 있도록 해야한다.
④ 학습 환경은 인지적 요구가 기대되는 환경으로 지식이 실
제로 적용되는 상황적 복잡함을 그대로 반영하여야 한다.
⑤ 학습자들이 스스로 새로운 의미를 창출하기 위해 그 학습 환경을 재조직하는 것이 허용되어야 한다.
⑥ 동료와의 상호작용을 촉진하는 환경을 제공한다.
구성주의에서는 교사를 포함한 동료 학습자들과의 수평적 인 의사소통을 통해 다양한 시각이 노출되고 또 자신의 견해 를 제시하며 검토 받을 수 있어야 한다.
⑦ 주제에 대한 실제 전문가와의 상호작용을 가능하도록 한다.
학습은 실제 상황에서 이루어지는 과제를 실제상황에서 전문 가의 인도 아래 수행함으로써 이루어질 때 가장 효과적이다.
⑧ 학습과정에 대해 반추해 볼 수 있는 환경을 제공한다.
학습자들은 자신의 경험과 그것을 습득한 과정에서 사용한 전략 등을 반추함으로써 초인지적 지식과 기능을 습득하여 보 다 효율적이고 효과적으로 의미를 구성하게 된다.
⑶ 구성주의 이론에 의한 교수 학습설계
강명희가 제시한 코스웨어 설계과정은 다음과 같다.1)
① 학습 목표 진술
개발되어질 CAI가 어떠한 학습을 가장 중요하게 다루는 것 이며, 어떠한 실제적인 문제를 해결하고자 개발된 것이라는 학 습목표에 대한 개괄적인 진술이 되어야한다.
② 요구 분석
학습 목표가 제시된 문제가 현재 상황에서 잘 해결되고 있 는지 알아보고 원인과 그 해결책에 관한 조사와 분석이 뒤따 라야 한다.
1) 강명희, 상황학습과 앵커드 교수이론을 적용한 코스웨어 설계전략, 정보과학 회지 12권 제6호, 1994
③ 학습자 분석
학습자 개개인의 특성과 성향, 문화적 배경과 지적 수준, 동 기 유발의 정도에 대한 조사와 분석이 이루어져야 한다.
④ 학습 내용 분석
해당 영역의 전문가들이 설정된 문제를 해결해 가는 과정을 체계적, 통합적으로 수행하여야 한다.
⑤ 상위 문제 설정
가장 통합적이고 총체적인 문제를 선정한다. 문제해결 학습 에서 앵커로 사용될 수 있어야 한다.
⑥ 하위 문제들의 설정
복잡하고 중대적인 상위 문제를 해결하기 위해 필요한 일련 의 하위 문제를 선정한다.
⑦ 인증된 과제의 선정
인증된 과제는 실제 상황에서 일어날 수 있는 과제이므로 매우 복잡하고 해결하는데 많은 시간과 노력을 투여하여야 하 고, 다양한 해결책이 나올 수 있는 융통성 있는 과제라야 한 다.
⑧ 발판 선정
상황 학습의 성공적인 달성은 학습자가 문제를 해결해 나가 기 위해 제공된 모든 정보를 능동적으로 찾아 연구하는 기회 를 주어 스스로 해결책을 강구하게 하는 것이다.
⑨ 학습에 필요한 자료 정리
학습에 필요한 자료정리는, 학습자 스스로 찾아보면서 학습 할 수 있도록 모든 정보를 제공하되, 학습자의 인지구조에 맞 게 융통성 있는 하이퍼텍스트의 개념을 이용한 자연스러움이 화면에 포함될 수 있도록 한다.
⑩ 교사가 진행상 필요로 하는 자료 정리
교사의 역할은 정보의 전달자가 아니고 학습의 안내자일 뿐
이므로 교사는 학습자들의 학습 상황을 파악하고 개인차에 대 한 강자와 학습 결과물에 대한 지속적인 평가 전략이 수립되 어야 한다.
⑪ 학습 평가 전략
학습에 대한 평가는 학습과정 상에서 이루어지도록 설계한다.
학습 목표 진술
요구 분석
학습자 분석 학습내용 분석
상위 문제 설정
학
하위 문제 설정 습
진
인증된 과제 선정 행
발판 선정 중
에
학습에 필요한 자료 정리 도
교사가 진행상 필요로 하는 자료 정리 조 절
학습 평가 전략 수립 가
능 스크립트, 흐름도, 스트리 보드
[그림 Ⅱ-1 ] 상황 학습 설계 모델
3. CAI의 개념
CAI(Computer assisted instruction : 컴퓨터 보조수업)란 컴 퓨터를 수업에 직접 도입하여 교수활동 자체를 보조하는 것이 다. 즉, computer를 통하여 교사가 학습 내용을 제시하면 학습 자는 화면의 설명과 지시를 읽으면서 학습과제를 수행하고 필 요시 키보드를 이용하여 과제의 질문에 직접 반응함으로써 컴 퓨터와 상호작용 하게 된다.
(1) CAI의 유용성
컴퓨터를 이용하여 학습내용을 전달하려는 CAI는 학습자 개 개인에게 맞는 수준과 속도로 자율적으로 학습을 진행할 수 있도록 도와주며 이때 학습자는 컴퓨터를 통한 즉각적인 피드 백을 통하여 학업 수행 정도를 파악하고 학습행동을 결정하여 능동적인 학습 진행자가 될 수 있다. 또 CAI는 다른 경험을 제공해 줄 수 있으며 다수의 학생과 한 교사 체제와는 달리 학습자 프로그램간의 상호작용 기회를 충분히 제공해준다. 이 를 통해 학습자가 실수를 두려워하지 않고 새로운 것을 시도 하도록 인내심은 갖고 격려해주며, 인터넷이나 통신 등을 이용 하면 사회의 재분야에서 축적된 최신정보와 기술을 교육에 즉 각적으로 활용할 수 있어 이의 이용이 점차 증대될 것으로 전 망된다.2)
(2) CAI 설계시 고려해야 할 점
CAI 설계시 고려해야 할 점은 다음과 같다.
첫째, 컴퓨터는 인간성이 결여되어 있다. 아무리 훌륭한 CAI도
2) 성숙경, 고등학교 과학 수업에서 CAI 효과성 연구, 서울대학교 대학원 석사 학위 논문, 1998
훌륭한 교사를 완전히 대처하기는 힘들다. 예를 들어 교사는 내성적인 학생을 집단 토론에 참여시킬 수 있는 반면 CAI는 그러한 격려나 유도가 어려울 것이며 어쩌면 내성적인 학습자 를 더 내성적으로 만들 수 있다.3)
둘째, 컴퓨터가 발달함에 따라 멀티미디어 CAI는 그림 중심의 학습으로 학습자는 생각을 표현하는 언어의 사용에 수동적이 되어 깊이 사고하지 않게 되고 집중력이 감소할 위험이 있다.
따라서 학습 내용을 구조화하고 비판적으로 평가할 수 있도록 유도하여야 한다.(Medion, 1995; Wiburg, 1995)
(3) CAI 프로그램의 유형
이남호(1988)가 제시한 내용을 참고로 CAI 프로그램의 유형 을 정리하면 ＜표 Ⅱ-1＞과 같다.4)
＜표 Ⅱ-1＞ CAI 프로그램의 유형
항 목 CAI 프로그램
1. 교수 전략면 2. 학습 진단면 3. 학습 통제면 4. 매체 활용면 5. 수업 이용면 6. 코스 웨어면
반복연습, 개별지도, 시뮬레이션, 자료제시, 질문, 교육용 게임 개인별, 소집단, 중집단, 대집단
프로그램 통제, 학습자 통제, 교사 통제 단독, 매체활용
정규 수업, 보충수업
프레임형, 자동생성용, 데이터베이스형, 인공지능형
예를들어, 교수전략 면에서 프로그램 유형을 보면 이미 학습 한 내용을 연습하는 반복연습, 본 학습을 교사의 도움 없이 학
3) 백영균, 컴퓨터 보조수업의 설계, 교육과학사, 1989
4) 이남호 외 4인, 컴퓨터 교육 활성화를 위한 CAI 프로그램 개발 및 현장 적 용 연구, 한국 교육 개발원, 1988
습하는 개별 지도, 실제와 유사한 사태를 보여주는 simulation, 그림 도표 등 다른 자료를 제시하는 자료 제시, 데이터 베이스 와 같이 많은 정보를 저장해 두고 질문에 응답하는 질문, 학습 자의 흥미를 불러일으키고 경쟁심을 돋우는 교육용 게임 등이 있다.
CAI프로그램을 어느 규모의 집단에서 활용하느냐 하는 측면 에서는 개인별, 중, 소집단으로 분류되고 프로그램을 누가 통 제하느냐 하는 측면으로는 교사가 통제하는 유형, 학습자가 통 제하는 유형, 프로그램 자체에서 통제되는 유형이 있다. 컴퓨 터 단독으로 교수학습이 이루어지는 경우와 컴퓨터와 다른 매 체를 연계시켜 교수학습이 이루어지는 두 가지 경우가 있으며 특히 VTR, OHP 등과 실험기구를 연계하여 운영되는 경우가 바람직하다.
(4) CAI의 특징
① 무한한 인내력, 고도의 정확성, 완벽한 기억력이 있어 학습 속도가 늦은 학생들을 구제할 수 있다. 따라서 개인차에 적합 한 교육효과를 기대할 수 있다.
② 빠르고 정확한 정보처리 능력이 있어 복잡한 그래프와 그 림을 포함한 복잡한 정보재생이 가능하다.
③ 여러 가지 수업원리를 활용하는 언어가 개발되어 그 융통 성이 매우 높다.
④ 교실에 들어가는 인간교사와 수업활동을 공동 책임지는 형 식으로 역할 분담이 가능하다.
⑤ 높은 정보처리 능력과 정보재생 능력으로 학업 성취도의 즉각적인 평가가 가능하다.
⑥ 시간과 공간의 제약을 최소화함으로 언제든지 본인이 원하 기만 하면 학습이 이루어진다.
⑦ 컴퓨터는 다수의 학습자가 강사 한 사람과 제한된 상호작 용을 하게되는 것과는 달리 개개 학습자에게 충분한 상호작용 의 기회를 제공한다.
⑧ 컴퓨터는 학습자의 사회적 태도를 보다 긍정적으로 변화하 도록 도와준다. CAI를 통하여 학습한 학생들은 보다 독립적이 면서 문제상황에서는 보다 협동적이고 더 자유로이 정보와 지 식을 교환한다.
Ⅲ. 연구의 실제
1. 연구대상
본 연구는 강원도 원주시에 소재하는 중학교 1학년 여학생 4 개학급 (153명)을 대상으로 하였다.
통제집단과 실험집단은 무작위로 2학급씩 각각 선정하였으며 각 집단별 학생수는 <표Ⅲ-1>과 같다.
<표Ⅲ-1> 연구대상의 구성
실험집단 통제집단
수업내용 대상학급 인원수 자가컴퓨터 소유자
멀티미디어를 이용한 CAI수업 2개반
75명 62명
전통적수업 2개반
78명 56명
우선 실험집단과 통제집단의 동질성 여부를 알아보기 위하여 수업처치 전에 학업 성취도 평가를 실시하였다. 평가지는 중학 교 1학년『집합』단원에 대해 주·객관식으로 16문항을 선정, 실시하였으며 평가결과는 아래와 같다.
<표Ⅲ-2> 동질성 검사 평가 결과
<표Ⅲ-3> 동질성 검사 평가 분석 결과
실험집단의 평균은 76.88점이고, 통제집단의 평균은 78.17점으 로 통제집단이 1.29점의 차이를 나타냈다. 두 집단의 자료 분 산이 동일하다는 귀무가설과 동일하지 않다는 대립가설을 검 증하기 위해 Levene의 등분산 검증 통계치를 이용하면, 검증 통계치인 F값이 0.274이고 p값인 유의확률이 0.726으로 이는 유의도 0.05보다 훨씬 큰 것으로 귀무가설을 채택하고 대립가 설을 기각한다. 즉, 두 집단의 분산 정도가 같다는 것으로 인 정된다. 또한 통제집단과 실험집단의 평균의 차이가 유의미 한 지를 알아보면, t 값이 -0.350이고 자유도는 149.122이며 p값이 0.727이므로 이는 유의도 0.05보다 크므로 귀무가설을 채택하 고 대립가설을 기각한다. 즉, 두 집단간이 동일한 집단이라고 할 수 있다.
2. 수업내용
수업한 단원은 중학교 1학년 수학교과서 내용 중 “도형의 성 질” 부분이며 수업은 총 4시간 동안 진행되었는데 내용은 다 면체, 회전체를 학습요소로 투입하였다.
학습요소와 학습내용은 <표Ⅲ-4>와 같다.
<표Ⅲ-4> 학습요소와 학습내용
선정단원 학습요소 학습내용
도형의 성질
다각형
다면체 원과 부채꼴
회전체
다각형의 종류와 점, 선, 대각선의 개수, 삼각형의 내각의 합, 삼각형의 합동
다면체의 종류와 점, 선, 면의 개수 원(호, 현, 원의 넓이) 부채꼴( 넓이)
원기둥, 원뿔, 다양한 회전체
3. 연구절차
CAI프로그램의 제작과 연구절차는 다음과 같다.
(1) 중학교 수학 교과서의 내용을 분석하여 학습할 내용을 선 정하고 CAI프로그램을 구성하기에 적합하도록 단원을 재구성 해 체계화하는 작업을 수행하였다.
(2) 멀티미디어 학습 프로그램을 개발해 예비 실행과정을 거쳐 수정 보완하고 최종적으로 코스웨어(course ware)를 확정 CD 로 제작하였다.
(3) 수업처치를 하기 전후에 학생들의 수학 학업 성취 수준을 평가하기 위한 문항지, 수학 수업에 대한 태도 검사지, 멀티미 디어 CAI학습에 대한 의견과 선호도 검사 문항 등을 선정하거 나 자체 제작하였다.
(4) 연구 대상을 선정하고 무작위로 실험집단과 통제집단으로 분류해 사전 학업성취도 평가, 수업처치 전 수학 수업에 대한 태도검사를 실시하였다.
(5) 실험집단과 통제집단에 각각 멀티미디어 학습 프로그램을 이용한 CAI 수업과 전통적인 방법에 의한 수업을 일주일에 두 차례 2주간에 걸쳐 실시하였다.
(6) 사전 사후 수학학업성취도 평가와 수학 수업에 대한 태도 검사지 등에 대한 결과를 SPSS(Statistical Package for the
Social Science)를 이용하여 통계분석 하였다.
(7) 연구한 결과를 종합 검토하고 결과를 정리 제시하였다.
4. 연구기간
1) 교과서 내용분석, 체계화작업 : 2001년 3월
2) 멀티미디어 학습프로그램 개발 : 2001년 3월 ∼ 5월
3) 사후성취도 평가 문항지 구성 개발 : 2001년 8월 25일 ∼ 8 월 31일
4) 사전 검사 실시 : 2001년 9월 1일
5) 수업처치 : 2001년 9월 4일 ∼ 9월 18일 (총 4시간) 6) 사후 검사 실시 : 2001년 9월 20일
7) 통계분석 및 연구결과 정리 : 2001년 9월 21일 ∼10월 24일
멀티미디어 학습 프로그램은 컴퓨터를 이용하여 수업과정을 효율화하고 수업의 효과를 극대화 할 수 있도록 일련의 절차 에 따라 개발되어야하며, 본 연구는 한국교육개발원 (1990)에 서 제시하고 있는 개발절차에 준하여 본 연구자가 개발하였다.
<표Ⅲ-5> 멀티미디어 학습 프로그램의 개발 체제 모형
5. 멀티미디어 학습 프로그램의 제작과 내용구성
1) 멀티미디어 학습 프로그램의 제작
본 프로그램의 설계와 제작시에 역점을 둔 부분은 다음과 같 다.
첫째, 멀티미디어 자료가 갖는 장점을 최대한 살려 그래픽, 영 상, 애니메이션, text, 색상을 학습에 흥미를 느낄 수 있도록 구성하였다.
둘째, 학습의 능력에 따라 개별적인 학습이 가능하도록 구성하 였다. 즉 사용자가 프로그램을 통제하도록 하여 부족한 부분을 반복하여 학습할 수 있도록 하였으며, 예습교재로 활용할 수 있도록 하였다.
셋째, 도형학습에 컴퓨터를 이용함으로써 추상적인 학습내용을 시각화하고, 학습자의 실습이나 실험과 같은 직접적인 수학활 동을 활성화함으로써 수학학습이 용이하도록 하였다.
넷째, 동영상을 활용하여 도형에 대한 개념을 보다 쉽게 이해 하도록 하였고 컴퓨터의 빠른 계산처리능력을 활용 문제를 크 게 신장시켰다.
다섯째, 기존의 2차원으로 작성된 프로그램에 비해 3차원적 요 소를 가미하여 공간에 대한 개념을 신장시켰다.
2) 멀티미디어 학습 프로그램의 개발환경
개발환경은 크게 저작환경과 실행환경 두 가지로 구분된다.
첫째, 저작 환경이란 저작도구를 사용하여 프로그램을 개발하 는 하드웨어와 소프트웨어 환경을 의미하며,
둘째, 실행환경이란 저작환경에 제작된 프로그램이 실행되는 환경을 의미한다.
<표Ⅲ-6> 멀티미디어 학습 프로그램의 개발환경
환 경 사 양
하드웨어 환경
CPU memory Graphic card 하드디스크 모니터 해상도
Pentium Ⅱ이상 64M 이상 True color 2G 이상 1024×768이상 소프트웨어 환경 OS
웹 브라우저
Windows 95 이상 Explorer 5.0 이상
본 연구의 수업도구로 사용된 CAI 프로그램은 비주얼 베이 직, 공개용 자바 개발자 키트(Jdk1.1.8), 3차원라이브러리 제작 에IDXD3Ⅲ(Peter Walser 제작) IDX3DⅢ,
Jazz3D(www.Jazz3d.co.uk에서 개발)가 사용되었으며 나모웹에 디터4.0으로 묶었다.
이 프로그램을 실행시키기 위해서는 다음과 같은 하드웨어 가 요구된다. 또 3차원 라이브러리는 계산시에 많은 행열과 수 식을 사용하므로 메모리가 많을수록 실행속도가 빨라진다.
환 경 사 양
Hardware 환경
Software 환경
CPU 하드디스크
주기억장치 메모리 SOUND
CD-ROM drive Video Card 운영체제 응용프로그램
Celeron 333Mhz 4.3G
128M
sound blaster(100%호환) 24배속
ATI Rage Pro Windows me 저작도구
3) 멀티미디어 학습 프로그램의 설치 및 사용방법
이 프로그램은 자바로 만들어진 class와 html형식의 문서로 구성되어 있다. 특별히 하드디스크에 설치할 필요없이 CD-ROM 자체에서 구동이 가능하다. 시작프로그램이 index.html이므로 탐색기에서 CD-ROM Root의 index.html을 마우스로 두 번 클릭하여 실행하면 된다. 이 프로그램은 웹에 서 실행되는 것을 기준으로 작성하였으므로 차후 웹상에서 실 시간으로 접속하여 프로그램을 사용할 수 있다. 여기에서 작성 된 자바는 Java.1.1.8을 기준으로 작성하였으며, Explorer 5.0이 상의 웹브라우저가 설치되어 있으면 실행하는데 무리가 없을 것이다.
4) 멀티미디어 학습 프로그램의 flow chart
<그림Ⅲ-1> 멀티미디어 학습 프로그램의 flow chart
6. 검사도구
1) 학업성취도 검사
중학교 1학년『도형의 성질』에 대해 25문항을 연구자가 개 발하였다. 평가문항의 내용은 삼각형의 내각의 크기 구하기, 다각형에서 대각선의 개수, 다각형의 외각크기의 합, 원의 넓 이, 원과 직선과의 위치관계, 호의길이, 부채꼴의 넓이 구하기, 입체도형에서의 면의 개수, 회전체의 모양 등으로 구성하였다.
검사문항 작성 후 다른 현직교사 2명과 합의해서 문항내용을 수정 보완해 사용하였는데, 사후 학업성취도 검사의 내적 신뢰 도 α계수는 0.78 이었다.
Reliability Coefficients N of Cases = 153.0
N of Items = 25 Alpha = .78
<표Ⅲ-7> 사후 학업 성취도 검사의 내적 신뢰도
2) 수학 학습에 대한 태도
Reliability analysis N of Cases = 153.0
N of Items = 14 Alpha = .9465
<표Ⅲ-8> 수학 학습에 대한 태도의 내적 신뢰도
한국교원대학교 박사학위 논문에서 이경훈이 개발한 내용 중 14문항을 선정하였으며 모든 문항에 대한 응답은 5단계의 리 커트척도 (Likert Scale)로 이루어져있다. 사전과 사후에 같은 검사지를 사용했는데 사후에 구한 이 검사지의 내적 신뢰도 (Cronbach's) 는 0.9465 이었다.
3) 멀티미디어 CAI 수업에 대한 학생들의 태도 조사
컴퓨터에 대한 태도를 측정하기 위해 개발된 CAS(Computer Attitude Scale)검사지 (Lond & Gressard, 1984) 중 12문제를 선정해 사용하였으며 이 검사지에 대한 내적 신뢰도 (Cronbach's )는 0.7472 이었다.
Reliability Coefficients N of Cases = 153.0
N of Items = 12 Alpha = .7472
<표Ⅲ-9> 멀티미디어 CAI 수업데 대한 학생들의 태도에 대한 내적 신뢰도
또 수업처치 후 멀티미디어 수업에 대한 호의도를 3문항 선정 하여 5단계의 리커트식 척도(Likert Scale)로 실험집단 (컴퓨터 를 이용한 수업집단) 에게 실시하였다.
4) 통계분석
통계처리는 SPSS/PC+(Statistical Package for the Social Science/Personal Computer)을 이용하여 분석하였다.
SPSS의 통계분석에 대하여 설명하면 다음과 같다.5)
SPSS란 통계자료분석과 자료 관리 시스템을 한글 문자와 그 래픽으로 제공하는 전문 컴퓨터 프로그램이다.
SPSS 프로그램의 통계분석은 연구자가 직접 통계분석에 필요 한 명령문을 복잡하게 직접 입력하는 형태가 아니라 기본적으 로 필요한 부분을 마우스로 간단히 지정하고 선택함으로써 이 루어진다. 통계분석에 필요한 단계는 기본적으로 4단계이며 이 는 그림과 같다. 상황에 따라서 통계분석의 순서가 약간은 변 동될 수도 있지만 자료가 입력되고 분석되는 일련의 과정으로 크게 달라지지 않는 기본 단계이다.
단계 1 단계 2 단계 3 단계 4
자료 입력 단계
분석절차 선택 단계
변수선택 및 실행 단계
분석 결과 검토 단계
<그림Ⅲ-2> SPSS 통계 분석 기본 4단계
SPSS 기본 4단계를 간단히 설명하면 다음과 같다.
① 자료 입력 단계 : SPSS에 자료를 직접 입력시키거나, 이미 SPSS로 작성된 파일 혹은 엑셀, 데이터베이스, 아스키 파일 등으로 작성된 파일을 읽는 단계이다. 분석을 위해 필요한 가 장 최초의 단계는 SPSS로 하여금 분석에 필요한 자료를 읽게
5) 배일섭, 정영숙 공저, spss 한글 프로그램과 통계분석 기법, 대구대학교 출판부, 1998
하는 단계이다.
② 분석 절차 선택 단계 : 메뉴에서 통계분석에 필요한 분석 방법 혹은 도표 그리기 등을 선택하는 단계이다. 필요한 경우 분석 절차를 먼저 선택하기 전에 분석 대상 변수를 연구 목적 에 적절히 사용하기 위해 이를 먼저 가공하는 단계를 거치기 도 한다.
③ 변수 선택 및 실행단계 : 2단계의 선택에 따라 해당 분석의 대화방이 열리면 이 대화방으로부터 분석하고자 하는 변수를 선택하거나 기타 필요한 통계분석 방법을 지정하는 단계이다.
④ 분석결과 검토 단계 : 2단계와 3단계를 거치면서 분석에 필 요한 통계 방법, 도표 그리기 그리고 대상 변수로 선택한 후 분석을 지시하면 분석 결과는 “출력항해창”에 나타난다 분석 결과를 연구(조사) 목적에 비추어 검토한 후 분석을 종료하거 나 필요하다면 이전 단계를 다시 선택하여 분석과정을 반복하 여 수행할 수도 있다.
독립표본 T 검증 (Independent-Samples T-Test)
SPSS에서 두 개의 집단에 대한 평균 차이를 분석하기 위해 독립표본 t-검증을 하려면
① 메뉴에서 통계분석(S) - 평균비교(M) - 독립표본 T 검증 (T)...을 차례로 선택하여 독립표본 T검증 대화상자를 연다.
② 독립표본 T검증 대화상자 왼쪽에 위치한 지정대상 변수목 록으로부터 검증하고자 하는 변수를 선택하여 검증변수(T)란 으로 옮긴다.
③ 독립표본 T검증 대화상자 왼쪽에 위치한 지정대상 변수목 록으로부터 검증변수의 수치를 집단으로 구분할 집단 변수를 선택하여 집단 변수(G)란으로 옮긴 후 집단 정의(D)... 단추를
눌러 집단 정의 대화상자를 연다.
④ 집단 정의 대화상자에서 분석대상 변수의 수치를 구분할 집단 1과 집단 2를 지정한 후 계속 단추를 누른다.
⑤ 독립표본 T-검증 대화상자에서 확인 단추를 누르면 분석 결과가 “출력항해창”에 나타난다.
◆ 독립 표본 t-검증 가설 검증 귀무가설 : 통제 집단 〓 실험 집단
대립가설 : 통제 집단 ≠ 실험 집단 ( 양쪽꼬리 검정의 경우 )
가설채택과 p값
p값이란 귀무가설 하에서 검증통계치가 나타날 가능성을 측정 하는 확률이며 이는 귀무가설의 채택 여부를 결정하는 유의수 준 α와 긴밀한 관계가 있다. 만약 검증과정에서 p값이 α 보 다 작으면 귀무가설 하에서 그 검증통계치가 나타날 가능성이 희박하다고 판단되므로 귀무가설은 기각되어야 하며 반면에 p 값이 α 보다 크면 귀무가설 하에서 그 검증통계치가 나타날 가능성이 크다고 판단되므로 귀무가설은 기각되지 않는다.
◆ p값 과 유의도 및 가설채택과의 관계 p값 ≥ α : 귀무가설 채택 (accept) p값 〈 α : 귀무가설 기각 (reject)
신뢰성 분석6)
신뢰성 분석을 하려면
① Analyze → Scale → Reliability Analysis...를 선택하여 신 뢰성 분석을 수행한다.
② 신뢰성 분석의 대화상자가 나타나면 신뢰성 분석을 원하는 변수를 선택한 후 Item 상자로 이동시킨다.
③ Alpha, Split-half, Guttman, Parallel, Strict parallel 등의 신뢰성 분석 모델이 나타나는데 일반적으로 Cronbach's Alpha를 선택하여 분석한다.
일반적으로 신뢰도 계수인 Cronbach's Alpha값이 0.60이상이 면 신뢰할 수 있는 정도라고 판단한다.
6) 최종성, (SPSS Ver 10을 이용한) 현대통계분석, 복두 출판사, 2000
Ⅳ. 연구결과 및 논의
1. 연구 결과 및 논의
연구 주제별 통계처리 결과는 다음과 같다.
1) 전통적 수업을 받은 학생과 멀티미디어 CAI 수업을 받은 학생간의 학업 성취도에 차이가 있는가?
동질성 검사 후 수업처치 후 학업 성취도 평가를 실시하였는 데 검사문항은 『도형의 성질』 단원에 대해 주관식과 객관식 을 혼합하여 25문항을 연구자가 직접 작성하였다.
사후 평가결과는 <표Ⅳ-1>, <표Ⅳ-2>와 같다.
<표Ⅳ-1> 사후 학업 성취도 평가결과
<표Ⅳ-2> 사후 학업 성취도 평가분석 결과
전통적인 방법에 의해 수업받은 통제집단의 사후 학업 성취 도 평균은 59.09점이었으며 멀티미디어를 이용한 CAI수업을 받은 실험집단의 사후 학업 성취도 평균은 62.39점으로 3.30점 의 평균차이를 나타내었다. 교수학습방법에 따른 학업 성취도 차이를 분석한 결과 (Independent Samples test) 유의미한 차 이를 나타내지는 않았다. 따라서 멀티미디어를 이용한 CAI수 업은 전통적 수업보다 학업성취도 향상을 위해 효과적인 학습 법이라고 할 수는 없을 것이다.
2) 전통적 수업을 받은 학생과 멀티미디어 CAI 수업을 받은 학생간에 수업처치 후 수학 학습에 대한 태도에 차이가 있었 는가?
우선 실험집단과 통제집단 간의 수학학습에 대한 태도에 차 이가 없는지 동질성 여부를 알아보기 위해 사전 평가를 실시 하였다.
<표Ⅳ-3> 수업처치 전 수학 학습에 대한 태도결과
<표Ⅳ-4> 수업처치 전 수학 학습에 대한 태도분석 결과
검사문항은 한국교원대학교 박사학위 논문에서 이경훈이 개 발한 태도 문항 중에서 14문항을 선정하였으며 모든 문항에 대한 응답은 5단계의 Likert식 척도로 이루어져 있다. 사전 수 학 학습에 대한 태도 검사 결과 통제집단은 35.16점 실험집단 은 34.24점으로 통제집단의 평균이 더 높았으며 사전 검사 결 과를 Independent Samples Test로 분석한 결과 p 값이 0.579 이므로 이는 유의미도 0.05보다 커 귀무가설을 채택하므로 두 집단의 사전 검사 결과에는 유의미한 차가 없었다. 즉 수학 학 습에 대한 태도 면에서 동일한 집단이라고 가정할 수 있다.
수업처치 후 사후 수학 학습에 대한 태도를 검사하였는데 검 사문항은 사전 검사문항과 동일한 검사지를 이용하였다.
검사결과는 <표Ⅳ-5>, <표Ⅳ-6>과 같다.
<표Ⅳ-5> 수업처치 후 수학 학습에 대한 태도 결과 (14문항× 5점=70점)
<표Ⅳ-6> 수업처치 후 수학 학습에 대한 태도 분석 결과
전통적 방법에 의해 수업받은 통제집단은 사후 수학 학습에 대한 태도 점수 결과 33.68점을 나타내 사전 수학 학습에 대한 태도 점수와 별 차이를 나타내지 않았다.
컴퓨터를 이용한 멀티미디어 수업을 받은 학생들은 44.08점으 로 사전평가시보다 9.84점 정도 태도점수가 높아졌으며 t-test 결과 t 값이 5.391이고 자유도는 148.721이며 p 값이 0.000으로 이는 유의도 0.05보다 작으므로 두 집단간의 평균의 차이가 통 계적으로 유의미하다는 대립가설을 채택한다.
즉 멀티미디어 수업은 교과학습에 대한 긍정적인 태도 형성 시 아주 유용한 방법이라 할 수 있을 것이다.
3) 컴퓨터 조작 능력에 따라 멀티미디어 CAI 수업에 대한 태 도에 차이가 있는가? (1번×12번)×5점 = 60점 만점
실험집단과 통제집단의 컴퓨터 조작능력을 조사한 결과는
<표Ⅳ-7>와 같다.
실험집단(명) 통제집단(명) Total 컴퓨터를 스스로 조작할 수
없다. 0 1 1
간단한 게임을 할 수 있다. 9 4 13
문서작성을 할 수 있다. 14 10 24
문서작성, PC통신
인터넷이 가능한 수준이다. 52 63 115
Total 75 78 153
<표Ⅳ-7> 실험집단과 통제집단의 컴퓨터 조작능력 조사 결과
위 조사결과를 바탕으로 컴퓨터 조작 능력에 따라 컴퓨터를 스스로 조작할 수 없거나, 간단한 게임을 할 수 있는 수준의 학생, 문서작성이 가능한 학생을 A집단, 문서작성, PC통신, 인 터넷이 모두 가능한 정도의 수준을 가진 학생을 B집단으로 구
분하여 멀티미디어 학습에 대한 태도를 분석하였는데 그 결과 는 <표Ⅳ-8>, <표Ⅳ-9>과 같다.
<표Ⅳ-8> 컴퓨터 조작 능력에 따른 멀티미디어 수업에 대한 태도 조사 결과
<표Ⅳ-9> 컴퓨터 조작 능력에 따른 멀티미디어 수업에 대한 태도 결과 분석
컴퓨터를 이용한 멀티미디어 학습에 대한 태도는 12문항(×5 점 = 60점)으로 구성되어 있으며 5단계의 Likert식 척도로 답 하도록 해 각 학생별 60점 만점으로 산출하였다. 위 통계결과 를 보면, 컴퓨터조작 능력면에서 하위 집단에 속하는 집단 A 는 멀티미디어 학습에 대한 태도점수로 평균 45.60점을 나타내 었고, 컴퓨터 조작 능력면에서 상위집단에 속하는 집단 B는 평균 56.14점의 차이를 나타내었다.
컴퓨터 조작 능력에 따라 멀티미디어 학습에 대한 태도에 차 이가 있는지를 Independent Sample test 한 결과 유의도 0.05 에서 유의한 차를 나타내 컴퓨터 조작 능력이 우수한 학생일 수록 멀티미디어 수업에 대한 태도가 긍정적인 것으로 나타났 다.
4) 컴퓨터 조작능력이 있는 학생을 전통적 수업보다 멀티미디 어 수업에 의해 더 높은 학업성취를 하였는가?
여기서 컴퓨터조작 능력에 대한 구분은 위 3번과 마찬가지로 컴퓨터를 조작할 수 없거나, 간단한 게임만 가능한 수준의 학 생, 문서 작성이 겨우 가능한 학생을 컴퓨터 조작능력이 없다 고 가정했으며 문서작성, PC통신 인터넷이 모두 가능한 학생 을 컴퓨터 조작능력이 있다고 가정하였다.
<표Ⅳ-10> 멀티미디어 수업을 받은 학생들의 컴퓨터 조작 능력에 따른 학업성취도 결과
집단 N 학업성취도 평균 표준편차
멀티미디어 수업 과
컴퓨터 조작수준 A집단 23 사후점수 55.83 28.05
멀티미디어 수업 과
컴퓨터 조작수준 B집단 52 사후점수 65.29 23.53
<표Ⅳ-11> 전통적 수업을 받은 학생들의 컴퓨터 조작 능력에 따른 학업성취도 결과
집단 N 학업성취도 평균 표준편차
전통적 수업 과 컴퓨터
조작수준 A집단 15 사후점수 63.86 28.66
전통적 수업 과 컴퓨터
조작수준 B집단 63 사후점수 61.92 24.71
위 <표Ⅳ-10>에서 보는 바와 같이 수업 처치 후 학업 성취 도 면에서 조작능력이 A집단인 학생은 55.83점을 조작능력이 우수한 B집단은 65.29점을 획득하여 컴퓨터 조작능력이 우수
한 집단이 더 높은 학업성취를 나타내었다. 그러나 이를 Independent Sample test 한 결과 유의미한 차를 나타내지는 않았다.
<표Ⅳ-12> 컴퓨터 조작 능력이 우수한 학생의 학업성취도 결과 분석
또한 <표Ⅳ-11>과 같이 전통적 수업을 받은 학생 중 컴퓨터 조작능력 A집단인 학생은 사전 학업 성취도에서 63.86점, 조작 능력이 우수한 B집단은 61.92점을 받아 두 집단 간 차이가 거 의 없었다.
위의 결과로 미루어 컴퓨터 조작 능력이 우수한 학생의 학업 성취도는 교수형태(전통적 수업이나 멀티미디어 수업)과는 상 관관계가 없을 것으로 추정된다. 즉 컴퓨터 조작능력이 우수하 다고 멀티미디어 수업에서 더 많은 학업성취를 하는 것은 아 니다.
5) 멀티미디어 수업은 어떤 학업 성취수준의 학생들에게 효과 적인가?
사전 동질성 평가 점수를 기준으로 A집단을 0∼25점, B집단 을 26∼40점, C집단을 41점 이상으로 분류한 후 각 집단의 사 후 학업 성취도 평가 점수를 분석한 결과는 <표 Ⅳ-13>, <표
Ⅳ-14>과 같다.
<표 Ⅳ-13> 멀티미디어 수업 집단의 수준별 학업성취도 결과
집단 N 사후학업성취도
Mean std. Deviation
A 25 34.52 10.86
B 14 55.00 12.48
C 36 84.61 10.89
Total 75 62.39 25.19
<표 Ⅳ-14> 전통적 수업 집단의 수준별 학업 성취도 결과
집단 N 사후학업성취도
Mean std. Deviation
A 26 30.08 10.35
B 21 56.76 9.55
C 31 85.00 11.75
Total 78 69.09 25.85
위 표에서 보는 바와 같이 전통적 수업 집단과 멀티미디어 수업집단 의 성취 수준별 학업 성취도 점수를 비교해 보면 중·상위 집단의 성 취 수준에는 별 차이가 없었으며 하위집단은 멀티미디어 수업 받은 학 생이 4.44 높았다.
이는 컴퓨터라는 매체가 갖는 시각적, 청각적 효과에 의해 (그림, 사진, 동영상, wav, 애니메이션 등) 이해력이 부족한 학생들이 학습 내용에 대해 바르게 인식할 수 있도록 도울 수 있기 때문이라 추측된다.
실제로 우리나라 중학생들의 대다수는 구체적 조작기에 머물러(한종하, 1983, 권재술 외, 1987, Mark, 1981, 양일호 외, 1991) 수학학습에 필 요한 논리적 사고력이 떨어지는 편으로 다양한 그림이나, simulation을 활용한 CAI 프로그램의 개발은 앞으로 더욱 필요하리라 생각된다.
6) 실험집단의 사후 학업 성취 수준에 따라 멀티미디어 CAI 수업에 대 한 태도에 차이가 있을까? (멀티미디어 수업에 대한 태도 설문지 13∼
15번 ×5점 =15점)
이 문제를 알아보기 위해 실험집단의 사후 학업 성취도점수를 기준으 로 집단을 셋으로 분류하여 (A : 0∼40점 B : 41∼68점 C : 69점 이상) 멀티미디어 수업에 대한 호의도를 조사하였다.
이 연구주제는 멀티미디어 CAI 수업을 받은 실험집단 만을 대상으로 하였으며 수업처치 후 실제 멀티미디어 수업에 대한 호의도를 조사하 였다. 이 멀티미디어 수업에 대한 호의도는 3문항으로 구성되어 있으며 5단계의 Likert 식 척도로 답하도록 하였다.
실험집단의 사후 학업성취 수준에 따른 멀티미디어 수업에 대한 호의 도는 <표Ⅳ-15>과 같다.
<표Ⅳ-15> 실험집단의 학업 성취도에 따른 멀티미디어 수업에 대한 호의도
이 표에 따르면 학업 성취 수준에 관계없이 멀티미디어 수업에 대한 호의도는 대체로 비슷하게 나타났으며 일원 분산 분석결과 유의미한 차를 나타내지는 않았다.
(1) 실험 집단이 멀티미디어 CAI 수업 후 멀티미디어 학습이 흥미 있 었는지에 대한 물음에 답한 내용은 <표Ⅳ-16>과 같다.
<표Ⅳ-16> 실험집단의 학업 성취 수준에 따른 멀티미디어 수업에 대한 흥미도 설문 결과
멀티미디어 학습은 흥미가 있었습니까? 라는 질문에 대해 상위 중위 하위 집단 모두 보통이다 이상의 긍정적인 답변을 하였으며 부정적으로 답한 학생은 9.3%에 지나지 않았다.
<그림Ⅳ-1> 실험집단의 학업성취 수준에 따른 멀티미디어 수업에 대한 흥미도 설문 결과
(2) 멀티미디어 CAI 수업을 할 때 집중하였습니까? 라는 응답 에 대해서는 <표Ⅳ-17>에서 보는 바와 같이 84%의 학생들이 보통이상의 답변을 하여 수업 집중력 향상에 멀티미디어 수업 이 도움이 되는 것으로 나타났다.
<표Ⅳ-17> 실험집단의 학업 성취 수준에 따른 멀티미디어 수업의 집중도 설문 결과
전혀 그렇지않다
그렇지
않다 보통이다 그렇다 매우
그렇다 Total
응답수 2 10 44 13 6 75
응답율 (2.7%) (13.3%) (58.7%) (17.3%) (8.0%) (100%)
<그림Ⅳ-2> 실험집단의 학업성취 수준에 따른 멀티미디어 수업의 집중도 설문 결과
(3) 또 앞으로 계속 멀티미디어 수업을 하고 싶습니까? (15번 문항)라는 응답에 대해서는 <표Ⅳ-18>에서 보는 바와 같다.
<표Ⅳ-18> 실험집단의 학업 성취 수준에 따른 멀티미디어 CAI 수업 지속 여부에 대한 설문 결과
<그림Ⅳ-3> 실험집단의 학업 성취 수준에 따른 멀티미디어 CAI 수업 지속여부에 대한 설문 결과
(7) 멀티미디어 수업에 대해 호의적인 학생과 그렇지 않은 학생간의 학업성취도에 차이가 있는가?
이 문제를 해결하기 위해 멀티미디어 수업 처치 후 멀티미디 어 CAI 수업에 대한 호의도 점수를 기준으로 집단을 둘로 분 류하였다. 즉 설문지 13∼15번 문항 (3문항)×5점 = 15점을 기 준으로 0∼9점은 A집단, 10∼15점은 B집단으로 나누어 수업처 치 후 실시한 사후 학업 성취도 평가 점수를 비교하여 보았으 며 그 결과는 <표Ⅳ-19>과 같다.
<표Ⅳ-19> 멀티미디어 수업에 대한 호의도에 따른 학업 성취도 차
집단 N 사후학업성취도
Mean std. Deviation
A 39 62.28 26.17
B 36 62.50 24.46
Total 75 62.38 25.19
위 결과에서 보는 바와 같이 멀티미디어 학습에 대한 호의도 는 학업성취도에 별 영향을 끼치지 않는 것으로 나타났다.
Ⅴ. 결론 및 제언
본 연구는 중학교 1학년 수학 “도형의 성질” 단원에 대한 멀티미디어 CAI를 제작하고 실제 수업에 적용하여 그 효과를 학업성취도와 수학 학습에 대한 태도면, 컴퓨터를 이용한 멀티미디어 수업에 대한 태도면 으로 나누어 알아보았다.
1. 결론
연구 문제에 대한 분석을 통해 얻은 결론을 정리하면 다음과 같다.
첫째, 멀티미디어 CAI 수업은 학업 성취도를 향상시키는 효과적인 교수형태라고 할 수는 없다. 즉 통제집단과 실험집단에게 실시한 사후 학업성취도에서 멀티미디어 CAI 수업을 받은 학생이 전통적 방법에 의 해 수업 받은 학생보다 3.30점 높은 성취를 했지만 유의수준 0.05에서 유의한 차를 나타내지는 않았다.
둘째, 멀티미디어 CAI 수업은 학생들의 수학 학습에 대한 태도에 긍 정적인 영향을 나타내었다. 즉 전통적 방법에 의해 수업 받은 통제집단 은 사전과 사후 수학 학습에 대한 태도 점수에 별 차이를 나타내지 않 았지만, 멀티미디어 CAI 수업을 받은 학생들은 태도 점수가 사후에 8.82점 정도 높아졌으며 유의수준 0.05에서 유의미한 차이를 나타냈다.
셋째, 컴퓨터 조작능력에 따라 멀티미디어 학습에 대한 태도에 유의 미한 차이가 있었다. 즉 문서작성, PC통신, 인터넷이 모두 가능한 수준 의 학생은 컴퓨터 조작에 미숙한 학생보다 멀티미디어 학습에 대해 호 의도가 높았고 이는 유의수준 0.05에서 유의미한 차가 인정되었다.
넷째, 컴퓨터 조작능력이 있는 학생은 전통적 수업 보다 멀티미디어 수업에 의해 더 높은 학업성취를 할까? 라는 연구주제를 분석한 결과 컴퓨터 조작 능력이 있으면서 멀티미디어 CAI 수업을 받은 학생은 전
