Ⅰ. 서론
현대 사회에서 과학은 국가의 발전과 긴밀한 관계에 있다. 그렇기 에 국가의 발전을 위한 전문가 양성뿐만 아니라 이와 관련된 국가의 의사결정에 대한 이해를 위한 시민 기본 소양 교육으로서, 과학교육 은 교육에 있어서 중요한 위치에 있다(Schweingruber et al., 2007).
이러한 취지에서 과학교육계에서는 과거 다양한 과학 철학을 바탕으 로 한 교육적 시도를 하였는데, 이러한 시도들 중 20세기 후반부터 주목받은 것이 바로 과학자가 과학을 하는 방법으로서의 과학 교육 방법이다(Brewer et al., 1998; Kuhn, 1989; Lawless & Rock, 1998;
Samarapungavan, 1992). 과학자가 과학을 하는 방법으로서 과학을 학습하는 방법 중 가장 널리 알려진 것은 ‘탐구’로, 자연현상을 탐구 하는 것을 통해 현상을 이해하는 것을 골자로 하는 것이다. 그러나 기존에 현장에서 활용하고 있는 탐구 학습은 과학자들의 활동 중 매 우 제한적인 면만을 반영한 단편적인 것으로 실제 과학자들이 과학을 하는 다양한 방식과는 확연히 다르다는 사실을 과학자들을 연구하는 사람들이 밝혀냈다(Schweingruber et al., 2007). 이에 실제 과학자들 이 과학을 하는 방식과 가장 합치하는 방식으로서 대두되고 있는 것 이 바로 과학적 모형의 사회적 구성(Co-Constructing Scientific Models)이다.
과학적 모형의 사회적 구성이란 과학 지식을 기존의 단편적인 지식 으로서 보는 것이 아니라 과학적 모형으로 보는 것이며 이를 사회적 으로 구성하는 방법으로서의 교육 방식이다(Clement, 2008a; Giere,
2010; Nersessian, 2010; Passmore et al., 2009; Windschitl et al., 2008). 여기서 과학적 모형이란 자연 현상을 설명하고 예측하기 위해 자연 현상과 체계를 표상화한 설명 체계를 말한다(Gilbert & Boulter, 1998; Halloun, 2007; Harrison & Treagust, 2000; Ingham & Gilbert, 1991; NRC, 1996; Passmore & Stewart, 2002; Schwarz et al., 2009).
그리고 이와 더불어 과학자들도 개인이 아니라 서로 논의하고 합의하 는 등 사회적 구성 활동을 통해 과학을 한다는 점에서 착안, 학생들의 학습을 개인적인 인지 관점이 아니라 사회적인 관점에서 바라보는 시도들이 지속적으로 이루어지고 있다(Fuller, 2015; Kelly et al., 2012; Palincsar, 1998; Solomon, 2001). 이에 최근 과학적인 모형을 사회적으로 구성한다는 측면에서 과학적 모형의 사회적 구성 수업에 대한 연구가 상당수 진행되고 있다(Cho & Nam, 2014; Park et al., 2016; Shim et al., 2015).
이러한 과학적 모델을 사회적으로 구성하는 수업에 대한 연구를 살펴보면, 학습자가 모형을 구성하는 데 있어서 가장 핵심적인 도움 을 주는 주체로 주로 동료 학습자나 교사를 꼽고 있다(Clement, 2008b; Han & Kim, 2013; Khan, 2008; Lee et al., 2012;
Megowan-Romanowicz, 2011; Shim et al., 2015; Yu et al., 2012).
이들 연구에 따르면, 동료 학습자는 논의를 이끌어나가고, 모형 형성 에 필요한 다양한 정보를 제공하고, 이를 함께 평가해 나가며 모형을 구성하는 역할을 수행한다. 그리고 과학적 모형의 사회적 구성 수업 의 경우 학생 중심에 그 무게를 두기 때문에, 교사의 역할은 주로 학생들이 모형을 형성할 수 있도록 환경을 조성하고, 문제를 제시해 주거나, 학생들의 논의 방향이 잘못되었을 때 이를 도와주는 조력자
과학적 모형의 사회적 구성에서 스마트기기의 역할 모색
장은진, 김찬종, 최승언
* 서울대학교Study of the Roles of Smart Devices in Co-Constructing Scientific Models
Eunjin Jang, Chan-Jong Kim, Seung-Urn Choe
* Seoul National UniversityA R T I C L E I N F O A B S T R A C T
Article history:
Received 19 July 2017 Received in revised form 17 August 2017
Accepted 4 September 2017
In the previous studies on co-constructing scientific models, students have had various difficulties in constructing their models. As an alternative to compensate for these problems, we introduced smart devices in the modeling process and examined its roles. 60 students from two classes in the fifth grade of an elementary school in Seoul had classes to make up the solar system model in a small group using the smart devices and we examined the roles of smart devices in their classes. The result is as follows;
First, students were able to generate their scientific model through various functions of smart devices throughout the modeling process. In particular, smart devices provide highly descriptive and authoritative information that meets the needs of students as well as the opportunity to observe the planets from various perspectives. Moreover, they were not only able to express their models easily as they wanted to express them, but also were able to receive feedbacks from various agents. In order for these smart devices to function properly in the co-construction of scientific models, it is necessary to improve the related environment as well as students’ technological literacy.
Keywords:
smart device, scientific model, co-constructing
* 교신저자 : 최승언 ([email protected]) http://dx.doi.org/10.14697/jkase.2017.37.5.813
Journal of the Korean Association for Science Education
Journal homepage: www.koreascience.org
역할을 하도록 이야기하고 있다. 그러나 이러한 연구들을 살펴보면 동료 학습자와 교사가 가지고 있는 물리적⋅인지적⋅문화적 한계 때 문에 과학적 모형을 구성하는 데 어려움을 겪거나 실패하는 경우가 종종 발생하는 것을 살펴볼 수 있었다. 예를 들면 동료 학습자의 개인 적 특성 또는 문화적인 이유로 교사의 개입 없이 모형의 평가가 이루 어지지 않는다거나(Clement, 2008b; Lee et al., 2012; Shim et al., 2015; Yu et al., 2012), 동료 학습자들의 이해 정도나 기존의 개념 모형에 따라 참여도가 저조해지고 모형 형성에 필요한 증거를 찾지 못하는 등의 까닭으로 모형 형성 하는 데 어려움을 겪는 등의 문제가 발생하였다(Han & Kim, 2013; Megowan-Romanowicz, 2011; Yu et al., 2012). 그래서 기존 연구들은 학습자들이 과학 학습에 있어서 보다 성공적으로 과학적 모형을 구성하기 위한 방안들을 찾을 필요가 있다고 제언하고 있다. 이러한 문제를 해결하기 위한 방안으로 모형 구성 내 주체들의 성공적인 역할을 찾아내는 방안을 제시할 수 있지 만, 그 외에 다른 주체나 매개의 도입으로 도움을 받을 수 있는 방안 또한 또 다른 대안이 될 수 있다.
그래서 이 연구에서는 그 대안으로서 학습자들의 과학적 모형의 사회적 구성 활동에 스마트폰과 태블릿PC과 같은 스마트기기를 학습 의 매개로 도입하여 다른 주체들의 단점을 보완할 수 있는지, 그리고 다른 어떤 역할을 할 수 있는지 살펴보고자 하였다. 일반적으로 스마 트기기는 스마트러닝에서 사용하는 스마트폰, 태블릿PC, e-Book 단 말기를 통칭하지만, 실생활에서 교사와 학생들은 주로 스마트폰과 태블릿PC에 쉽게 접근할 수 있기에 이 연구에서는 이 두 가지 기기와 이들로 활용할 수 있는 일반적인 어플리케이션이 가진 기능을 통칭하 여 스마트기기라 정의하였다. 이러한 스마트기기는 기존의 PDA나 디지털 교과서와는 다르게 풍부한 학습 자원과 상호작용이 가능한 학습 환경, 가상현실을 통한 실제 맥락의 제공을 한다(Lim, 2011).
이에 기존의 일반적인 스마트기기를 활용한 학습에서는 학생들이 자 료 수집하는 데 스마트기기를 사용하거나, 개별화 학습을 보조하는 도구로서, 학습 공간과 기회를 확대하는 도구로서, 학습자 및 교사 간 의사소통하는 도구로서, 학습 결과 기록과 저장 및 공유의 도구로 사용해왔다(Huang et al., 2010; Jeng et al., 2010; Shih et al., 2011;
Park, 2011; Yang et al., 2015). 따라서 이러한 기능을 활용하면 과학 적 모형의 사회적 구성 수업에서 교사가 모형 형성에 필요한 환경을 구성하는 데 스마트기기가 도움이 될 것이라고 예상할 수 있을 뿐만 아니라, 교사나 동료 학습자들이 가지고 있는 인지적 한계를 극복할 수 있는 수단을 제공할 수 있을 것으로 생각할 수 있다. 물론 이러한 취지에서 스마트기기를 학습에 활용한 소집단 활동에서 학생 개인의 학습에 주는 영향(Yun et al., 2016)이나 소집단 활동에서의 영향 (Rogers & Price, 2008)에 관한 연구와 과학적 모형의 사회적 구성 수업에 있어서 스마트기기의 역할에 대해 다룬 연구(Ryu et al., 2015) 가 기존에 이루어지기도 했다. 그러나 기존의 연구에서는 스마트기기 의 인터넷을 활용한 정보 검색하는 특정 방식으로만 활용하는 방안에 대한 모색만 이루어지거나, 학습 결과적인 측면을 살펴봤을 뿐 스마 트기기가 모형 형성 과정에서 어떤 방식으로 작용하는지에 대해 연구 가 이루어진 바가 없다. 따라서 보다 다양한 양상에서 스마트기기의 기능이 어떻게 활용될 수 있는지에 대한 연구가 필요한 실정이다.
그러므로 이 연구에서는 스마트기기가 과학적 모형의 사회적 구성 수업에서 어떤 방식으로 도움이 될 수 있는지, 그리고 어떤 역할을
할 수 있는지에 대해 알아보았다. 이를 구체적으로 살펴보기 위해 모형 구성 과정 전반에서 참여자들이 스마트기기를 어떻게 활용하였 고 그 결과는 어떠한지, 그리고 그 활용 방식이 어떤 역할을 하는 지 살펴보기 위해 다음과 같이 연구 문제를 정하였다.
첫째, 스마트기기의 활용 양상에 따라 모형의 지식수준은 어떻게 나타나는가?
둘째, 모형 구성과정에서 스마트기기는 어떤 역할을 하였는가?
이러한 것들을 살펴보기 위해서 스마트기기를 활용한 초등학교 지구과학 수업 사례를 살펴보았는데, 연구 대상이 매우 제한적이기에 연구 결과가 제한적일 수 있다는 한계가 있다. 그러나 이러한 고찰을 통해 앞으로 과학적 모형의 사회적 구성 수업에서 스마트기기의 활용 가능성과 활용 방안 및 한계를 모색할 수 있기에 연구할 가치가 있다 고 본다.
Ⅱ. 연구 방법 1. 연구의 맥락
이 연구는 서울시 소재 초등학교 5학년 2개 학급 60명을 대상으로 이루어진 스마트기기를 활용한 태양계 모형 구성 수업을 통해서 이루 어졌다. 학생들은 대부분 개인적으로 스마트폰을 이용하고 있었고 프로그램 투입 전에 스마트기기의 카메라 어플리케이션이나 온라인 게시판, 검색 어플리케이션 사용 등에 익숙해지는 시간을 2∼3차례 가져서, 스마트기기 조작에 큰 어려움이 없었다. 수업은 각각 3년, 14년의 교육경력을 가진 담임교사들이 실행하였는데, 이들은 학생들 에 대한 이해도가 높고 학생들과 친밀도가 높았다. 담임교사들은 수 업 계획 단계에서부터 참여하여 연구자와 수업 계획을 공유하여 각 학급의 환경에 맞는 자료 및 활동을 제공할 수 있도록 하였다. 수업은 대부분 교실에서 이루어졌으나, 태양계 모형을 구성하는 데 넓은 공 간이 필요한 경우 운동장에서 활동을 하였다.
스마트기기를 활용한 태양계 모형 구성 수업은 교육과정 생물과 지구영역 중 초등학교 5학년 ‘태양계와 별’ 단원에서 태양계 관련 내용을 재구성하여 태양계 모형을 형성하는 4차시 프로그램으로, 천 문학적 사고를 향상시키기 위해서 스마트기기를 활용하여 측정 자료 검색 및 자료 변환 등등의 활동으로 구성되어 있다. 이 수업에서는 다양한 행성 관련 정보를 바탕으로 태양계 행성들의 크기와 위치, 각 행성의 모양 관련 특징을 설명하는 모형을 형성하는 것을 목표로 하고 있다. 프로그램은 활동 간 연계성을 유지하기 위해 연 차시로 2차례 실시하였고, 각 활동은 소집단 활동 기반으로 구성하였다. 1∼2 차시의 경우, 교사의 문제 안내에 따라 각 소집단 별로 태양이 우리에 게 중요한 이유에 대해 토의하고 이를 스마트기기로 정리해서 전체 학급을 대상으로 발표하는 활동 및 스마트기기의 검색엔진을 활용하 여 태양계 구성원에 대한 자료를 검색하는 활동을 했다. 그런 다음 교사의 주도하에 수업에 사용하는 어플리케이션에 대한 안내 및 요령 에 대한 탐색을 한 다음, 소집단별로 태양계 모형을 만들 계획을 세우 고, 스마트기기에서 제공하는 자료를 바탕으로 행성 모형을 제작하는 활동을 했다. 3∼4차시에서는 스마트기기에서 제공하는 자료를 바탕
으로 이전에 만든 행성 모형을 배치하여 모형 제작을 완성한 다음 다른 소집단에서 만든 모형을 평가하는 활동을 하였다. 평가하는 활 동은 각 소집단별로 온라인 게시판을 통해 각 소집단별로 평가하고, 이후 교사의 주도하에 각 모형 및 그에 대한 평가를 살펴보는 과정을 통해 이루어졌다. 각 활동에 따른 수업 산출물의 예는 Figure 1과 같다.
각 활동에서 사용한 어플리케이션은 누구나 쉽게 구할 수 있는 일반적인 어플리케이션으로, 특정 스마트 어플리케이션을 개발하지 않아 학생이나 교사들이 관련 어플리케이션을 쉽게 사용할 수 있게 하였다. 활동에 사용한 어플리케이션은 Wikipedia와 연동되어 있는 Solar 3D™와 일반 인터넷 검색엔진, 카메라, 그리기 프로그램인 S-note™, Dropbox™, 클래스팅™ 등이다. Solar 3D와 일반 인터넷 검색 엔진의 경우 풍부한 정보와 학습에 있어 실제 맥락을 제시하는 역할을 하였다. 특히 Solar 3D™는 Wikipedia와 연동되어 태양계 구 성원의 정보를 제공할 뿐만 아니라, 사용자가 시점을 전환하여 천체 의 3D이미지를 관찰할 수 있도록 가상현실 상황을 제공하였다(Figure 2). 여기에서 가상현실이란 현실 세계에서의 체험과 유사한 감각을 제공하여 이와의 상호작용을 통해 인간이 생각하도록 하는 인공적인 현실로, 현실 세계와 유사한 경험뿐만 아니라 현실에서 경험할 수 없는 다양한 새로운 체험을 제공하는 것을 의미한다(Ju, 2011; Kimn, 2010; KNURISE, 2001; Leem, 2001). 이는 최근에 등장한 특수 장비 를 활용하여 현실과 유사한 경험을 제공하는 몰입형 가상현실뿐만 아니라, 전통적인 컴퓨터 그래픽 화면 위에 나타난 영상을 보며 상호 작용하는 비 몰입형 가상현실을 포함한다(KNURISE, 2001). 이 연구 에서 사용한 Solar 3D의 시점 전환을 통한 천체의 관찰은 비 몰입형 가상현실에 해당한다고 볼 수 있다. 이러한 기능을 통해 학습자들은 천체를 다양한 각도에서 관찰할 수 있을 뿐만 아니라, 천체의 이미지 를 확대⋅축소하여 가까이에서 혹은 더 멀리서 관찰할 수 있었다.
특히나 이 어플리케이션은 스마트기기에서 활용될 때 손가락으로 행 성을 밀면 행성이 회전하는 것처럼 보이고, 손가락으로 벌리면 이미 지가 확대되는 등 직관적인 조작에 의해 행성을 관찰할 수 있게 해주 었다. S-note™는 스케치 어플리케이션의 일종으로 글쓰기 기능은 물 론 연필, 펜, 붓과 같은 다양한 기능을 지원하여 학생들이 별도의 준비 물 없이도 원하는 이미지를 만들 수 있도록 도와준다(Figure 3). 카메 라 어플리케이션의 경우, 학생들이 태양계를 축소한 스케일 모형을 사진이나 동영상으로 기록하는 방식으로 활용하도록 하였다. 특히
길이가 긴 모형의 경우 카메라의 파노라마 기능 등을 활용하여 사진 한 컷에 담을 수 없는 모형을 담을 수 있었고, 파노라마 기능으로도 담을 수 없을 정도로 큰 모형의 경우 동영상 촬영을 통해서 그 크기와 거리를 실감나게 담아내게 하였다(Figure 4). Dropbox™는 웹파일을 공유하는 어플리케이션으로, 학생들이 스마트기기의 카메라나 스크 린샷 기능으로 생성한 이미지를 자동으로 업로드 및 교사와의 공유가 이루어져 교사가 손쉽게 학생들의 활동 결과를 확인하고 활용할 수 있게 하였다. 클래스팅™은 일선 학교에서 교사와 학생, 학부모가 정 보를 공유하는 데 많이 사용하는 어플리케이션으로 모형 제작 결과물 을 공유하고 평가하는 데 활용하였다. 이러한 어플리케이션을 수업시 간에 사용하기 위해 교실에서 무선인터넷이 가능하도록 교실 환경을 구성하였으며, 교사는 본인의 컴퓨터를 사용하여 Dropbox™로 수집 한 학생들의 결과물을 확인하고 이를 전체 학습에 활용할 수 있도록 하였다.
Figure 3. Examples of using Sketchy application for visualizing group models
Figure 4. Various types of camera application use
2. 자료 수집 방법 및 분석 방법
학생들의 모델 구성 과정 및 과정 안에서의 스마트기기 사용 양상 을 살펴보기 위해 각 소집단별로 카메라와 녹음기를 설치하였고, 전 반적인 교실 상황을 살펴보기 위해서 교실의 앞과 뒤에 각각 카메라 Figure 1. The example of students’ solar system model
using smart devices
Figure 2. The example of using 3D imagery
를 한 대씩 설치하여 촬영하였다. 3-4차시에서 학생들이 태양계 모형 을 만들 때 넓은 공간이 필요해 운동장에서 활동을 할 때에는 학생들 이 직접 카메라와 녹음기를 들고 나가서 촬영하였다. 각 소집단에서 만든 태양계 모형 산출물의 경우 학생들이 직접 촬영하여 수집하였다. 연구 문제별로 자료 분석 방법을 살펴보면, 모형 구성에서의 스마 트기기 사용 양상의 경우 각 집단에서 모형 형성 과정에서 어떤 방식 으로 스마트기기를 활용하였는지 살펴보고 이에 따른 결과로서 모형 의 지식수준을 비교하였다. 우선 각 집단의 스마트기기 활용 관련 일화를 추출하였고, 특징적인 활용 양상을 보인 2개의 대표적인 소집 단을 선정하여 분석하였다. 그리고 각 집단의 스마트기기 활용 양상 을 심층적으로 이해하기 위해 각 집단의 일화에서 나타난 대화와 스 마트기기 활용 행동을 함께 전사하여 분석하였다. 그리고 분석 결과 와 그에 따른 모형의 지식수준과 비교하였다. 모형의 지식수준을 분 석하기 위해 각 소집단에서 만든 결과물에서 드러난 행성의 크기와 모양, 행성 간 거리를 분석하였으며, 이를 Simson & Marek(1988)이 제시한 모형의 이해수준에 따른 분석틀(Table 1)의 기준을 바탕으로 각 집단의 모형을 분석하였다.
또한 모형 형성 과정에서 스마트기기의 역할을 살펴보기 위해서 스마트기기 사용과 관련한 일화를 추출, 일화에서 나타난 학생들의 결과물과 학생들의 활동을 전사한 내용을 비교하였고, 결과물과 활동 의 연관성을 확인하고자 소집단 단위로 총 9개 소집단 38명의 인터뷰 를 진행하는 등 삼각검증을 실시하여 분석 사실의 신뢰성을 확보하였 다. 특히 인터뷰의 경우 수업 장면을 학생들과 함께 확인하고 관련 행동과 그 의도를 학생들에게 확인했다. 각 인터뷰는 소집단별로 1회 30분 전후 동안 진행하였으며, 소집단 인터뷰에서 다른 사람들에게 자신의 생각을 밝히기 어렵다고 의사를 표시한 네 명의 학생의 경우 연구자에게 의사를 표시할 수 있게 하여 추후 개별면담을 1회 10분 전후로 실시하였다. 또한 과학적 모형의 사회적 구성에 대한 학생들 의 생각과 구성 과정에서의 스마트기기 사용에 대한 학생들과 교사들 의 생각에 관하여 반구조화된 인터뷰를 실시했다. 구체적인 인터뷰 문항의 내용을 정리하자면 1) 모형 구성 과정에서 스마트기기 사용으 로 인해 좋았던 점 2) 스마트 기기 사용으로 인해 불편했던 점 3) 스마트기기를 사용하지 않았을 때와의 비교 등으로 나누어 실시하 였다. 이렇게 수집한 자료를 바탕으로 과학교육 전문가 3인이 스마트 기기의 역할을 분석하여 모두가 합의할 때까지 논의를 지속하였고, 합의에 도달하지 못한 내용은 분석에서 제외하여 연구의 신뢰성을 확보하고자 하였다.
Ⅲ. 연구 결과
1. 스마트기기 활용 양상에 따른 모형의 지식수준 비교
각 집단별 스마트 기기의 활용 양상과 그 양상이 학습 결과에 어떤 영향을 미칠 수 있는지 알아보기 위하여 스마트기기 활용 양상이 특 징적인 두 집단(소집단A, 소집단B)을 선정하였고, 각 집단의 스마트 기기 활용양상과 그에 따른 모형 형성 결과를 비교하였다. 각 소집단 은 스마트기기로부터 정보를 얻는 방식에서 주로 차이점을 보였는데, 크게 여러 사람이 스마트기기의 정보를 공유하는 양상(소집단A)과 구성원 일부가 스마트기기의 정보를 독점하는 양상(소집단B)으로 나 뉘어 나타났다. 각 양상별 대표 소집단의 사례는 다음과 같다.
가. 스마트기기의 정보를 다수의 구성원이 직접 공유한 사례 (소집단A)
소집단A는 여학생 3명과 남학생 2명으로 구성된 집단으로, 소집단 의 의사결정에 있어서 회의를 하고 합의를 통해 활동을 하는 특징을 보였다. 활동 준비 초반, 학생들은 스마트기기로 태양계 구성원을 검 색하며 태양계 행성의 이름 및 그 순서를 검색하여 활동지에 기록하 는 것을 살펴볼 수 있었다. 그리고 기록하는 과정에서 일부 구성원들 이 자신이 이에 관해 알고 있는 사실을 말하는 것을 관찰할 수 있었다.
이후 태양계 모형을 만들 계획을 세울 때 모든 구성원이 함께 스마트 기기에서 제공하는 정보를 살펴보고 이에 대한 대화를 나누거나, 모 형을 어떻게 만들지 전체 계획을 세우는 모습이 나타났다.
학생a2: 태양계에는 어떤 것들이 있나?
학생a5: ((디바이스 확인하고는)) 수성 학생a1: ((기록하면서)) 수
학생a5: ((디바이스 없이 학생1을 쳐다보고)) 수금지화목토천해
행성 모형 제작 과정에서 학생들은 모형의 크기를 어떻게 만들 것인지 계획을 세우고, 정해진 방법대로 각 구성원들이 모형을 제작 하였다. 자세히 살펴보면, 구성원들은 스마트기기가 제공하는 크기 관련 자료를 바탕으로 계산을 하여 이에 맞게 모형 크기를 정한다거 나, 모양 관련 자료를 바탕으로 모형을 제작하는 모습을 볼 수 있었다.
각 과정은 한 사람이 맡지 않고 여러 명이 협의해서 이루어지는 장면 을 여러 차례 발견할 수 있었다.
Level of Understanding Standard
Figure Size Location
Sound Understanding - The figures of planets appears correct. - Planets’ relative size are correct. - Relative distance between planets are correct.
Partial Understanding - One planet’s figure lacks of one
information. - One planet’s size is not coherent. - One planet’s location is wrong.
Partial Understanding with
Misunderstanding - One or two planet’s figure is wrong. - Planets’ sizes are coherent with incorrect ways.
- Planets’ locations are coherent with wrong methodology.
Complete Misunderstanding - More than two planet shows wrong
figures. - Each planet has wrong relative size. - Planets are randomly aligned.
No Response - More than half planet has no color or
pattern. - More than half planets are not made. - Planets are not aligned.
Table 1. Standard for evaluating group models based on level of understanding(Simpson & Marek, 1988)
학생a5: ((스마트기기 화면을 만지면서)) 지름 여기 보면 돼. 평균 지름.
그냥 이거 써, 곱하기.
학생a2: ((스마트기기 화면을 지켜보다가 화면 한 쪽 가리키고 나서)) 야, 아니지 그걸 알아야지
학생a5: ((스마트기기 화면 가리키면서)) 지구의
학생a4: ((스마트기기 화면 잠시 바라보다가 학생2와 5를 쳐다보며)) 야, 야, 야. 뒤에서 부터 공을 두 개 뺄 거야, 세 개 뺄 거야?
(중략: 행성 모형 크기를 정하는 방법을 논의함)
학생a2: ((일어나서 학생4를 쳐다보고)) 야, 그럼 금성 뭐고 수성 뭐야?
학생a4: ((스마트기기 화면을 쳐다보며 오른손 검지로 화면 만지면서)) 수성 이점사로 하고 금성은=
학생a1: ((서랍 안 바구니에서 가위 꺼내면서)) 야, 나 이점사 자른다?
학생a2: ((학생1을 쳐다보고 나서)) 어, 잘라, 잘라. ((학생1 앞 컴퍼스를 가져가고, 옆의 도화지를 당기면서)) 야, 그렇게 한 가운데다가 하면 어떻게 해.
학생a2: [귀퉁이에다가 해야지.
학생a4: =[물리적 성질 일이일공삼점칠 (스마트기기를 오른손 검지로 만지며 쳐다보면서)
(중략: 수성과 금성 관련 정보를 공유하며 모형을 제작함)
학생a4: ((학생3과 학생5의 앞으로 스마트기기 내밀면서)) 어, 금성은 이게 뭔 색이야? 살색인가?
학생a3: ((스마트기기 화면 쳐다보며 손으로 코를 만지며)) 어, 약간 노란색?
학생a2: ((스마트기기 화면을 자기쪽으로 돌리고 일어나서 파스텔을 손 가락으로 가리키며)) 어, 이 색, 이 색은 이 색, 이 색, 이 색.
학생a4: ((스마트기기를 다시 자기 앞으로 내려놓으면서))어, 어, 어, 그거, 사과색. ((학생5의 손을 두드리며)) 지구는 알지?
특히, 한 학생이 모형 제작 중 수성과 금성의 크기가 잘못되었다고 평가하자, 다른 학생이 스마트기기의 자료를 바탕으로 이에 대한 반 론을 제시하는 모습을 보이기도 했다.
학생a1: ((일어나서 다른 아이들 쳐다보며)) 아니야, 수성이 금성이랑 크기가 비슷하다니깐
학생a2: 뭔 소리야? ((학생5앞 모형을 쳐다보며)) 야, 이거 뭐야?
(중략: 수성, 금성, 화성의 크기를 두고 학생들끼리 실랑이를 벌이다 학생1과 4가 함께 스마트기기 살펴봄)
학생a4: ((스마트기기 화면과 학생1을 번갈아 보며)) 야, 금성이, 금성이
랑 지구랑 똑같은 거야. 거의 크기가 비슷해.
학생a2: 야
학생a1: ((스마트기기 화면을 조작하면서)) 맞아 이건. 사천이잖아, 이건.
학생a4: ((스마트기기 화면 쳐다보면서)) 그러니까 사팔칠구점사.
학생a1: ((스마트기기 화면을 조작하면서)) 오, 사팔칠구점사.
학생a4: ((학생1 쳐다보고 나서)) 말이 되지?
학생a1: ((스마트기기 화면 쳐다보면서)) 돼, 돼.
마지막으로 행성 모형을 알맞은 위치에 배치하는 과정에서 구성원 들은 행성 모형 만들기 할 때와 마찬가지로 스마트기기에서 제공하는 행성간 거리 자료를 바탕으로 서로 의논하여 계획을 세우고 이에 따 라 행성을 배치하였다. 특히 계획을 세울 때 스마트기기의 정보를 여러 명이 함께 확인하면서 계획을 세우는 모습을 확인할 수 있었다.
학생a1: ((종이에 연필로 그리며)) 그러니까 행성이랑 행성이랑 이렇게 그려서 이게 몇 센티, 몇 센티.
학생a4: ((스마트기기를 학생3과 학생5에게 보여주면서 자신도 화면을 쳐다보고)) 그러니까 이게, 이게, 영점삼팔뭐뭐뭐 이렇게 되어 있지. ((잠깐 학생3과 학생5를 쳐다보고 다시 화면 쳐다보면 서)) 이거를 삼점팔로 할까? 삼십팔로 할까?
학생a5: 삼십팔. 야 그럼 삼십팔 센티를 [해야 하는 거야?
학생a4: ((책상을 치고 손짓을 하면서)) [그러니까 여기 태양이 있으면 삼십팔센치 한 다음에 여기에 만약 삼십팔센치에 수성, 넘어가 는 거 아니에요?
학생a5: 그러면 삼점팔.
학생a1: 먼저, 먼저 삼점팔로 한 번 해보자.
학생a4: ((손가락으로 길이 만들어 보이며)) 삼점팔로 하면 이정도인데.
이렇듯 소집단A는 다수의 구성원이 스마트기기의 정보를 각자 확 인하여 이를 바탕으로 한 논의를 바탕으로 태양계 모형을 완성하였다.
이들의 모형은 운동장 전체에 걸쳐 배치되어 대형으로 나타나 동영상 으로 제작되었다. 동영상은 드롭박스를 통해 교사에게 자동으로 제출 되었다. 또한 학생들은 동영상을 클래스팅™에 게시하여 다른 학생들 과 이를 공유하려 했으나, 파일의 크기가 커서 교사의 도움을 받아 파일의 크기를 줄여서 게시하였다. 게시물에서도 다른 학생들이 긍정 적인 피드백을 받은 것을 확인할 수 있었다(Figure 5).
소집단A의 산출물(Figure 6)은 수성의 크기를 제외하고 모든 분야
Figure 5. Online feedbacks received by group A Figure 6 The solar system model of group A
* Understanding level of Group A’s model - Figure: Sound understanding
- Size: Partial understanding - Location: Sound understanding
에서 지식수준이 높게 나타났다. 소집단A와 유사한 패턴을 보인 소집 단들은 논의 시간이 길어져 대개 제작 시간이 다른 집단들에 비해 오래 걸렸고 집단이 결정한 방법을 적용하는 데 다소간 실수가 나타 났지만, 집단에서 결정한 모형 구성 방법에 있어서의 오류는 거의 나타나지 않았다.
나. 구성원 일부가 스마트기기 정보를 독점하는 양상(소집단B)
소집단B는 발언권이 강한 한 학생과 그에 비해 발언권은 적지만 활동에 비교적 성실하게 참여하는 다른 학생들로 구성된 남학생 2명 과 여학생 2명의 집단이었다. 소집단B의 경우에서도 소집단A와 유사 한 모형 구성 과정을 보였다. 우선 활동 준비 단계에서 소집단B의 구성원 중에도 태양계 행성에 대한 알고 있는 사실을 말하는 사람도 있었고, 모두 스마트기기에 호기심을 갖고 있었다. 그리고 이를 바탕 으로 태양계 모형을 만들 계획을 세웠다. 그러나 유독 한 학생(학생b3) 가 다른 학생들이 스마트기기 사용을 하는 것을 제한하고 스마트기기 를 다루는 활동을 독점하는 모습을 보였다.
학생b3: ((뚜껑이 덮힌 스마트기기를 들고 있지만 천장을 바라보고)) 수금지화목토천해 다 하고서, 목성 위성, 천왕성 위성, 자외선 학생b2: 모둠끼리 하는 거에요?
학생b3: ((스마트기기 화면을 오른손 검지로 만지며)) 이거 보면 되지롱.
학생b4: ((고개를 돌려 몸을 기울여 스마트기기를 쳐다보며)) 우와 학생b2: ((고개를 돌려 몸을 기울여 스마트기기를 쳐다봄)) 학생b3: 솔라쓰리디
학생b4: 와 궁금해
학생b1: ((고개를 들어 스마트기기 쳐다보며 일어서서 몸을 숙이며 스마 트기기를 쳐다봄))
학생b3: 태양, 수성, 금성, 지구, 달, 화성, 포보스, 데이모스, 목성, 자, 뭐 보고 싶어?
학생b4: ((학생b3 앞 스마트기기 화면을 자기 쪽으로 돌리며)) 나 이거.
해왕성이 아니라 천왕성
(중략: 스마트기기에 나온 천체들을 함께 살펴보며 학생b3가 대화 주도 하며 다른 학생들이 천체에 대해 물으면 학생b3가 대답함.) 학생b3: ((스마트기기를 오른손 검지와 엄지로 확대하다가 학생b2를
쳐다보고)) 태양 주변에는, 어, 태양 주변에는 뭐가 있지?
학생b1: ((스마트기기 화면을 오른손 검지로 여기저기 눌러봄)) 학생b4: ((스마트기기의 화면을 가리키며)) 이거 흑점이야?
학생b3: 흑점. ((스마트기기를 자기 앞으로 당기며)) 야 적어, 흑점.
학생b1: 잠깐 줘 봐. ((스마트기기를 당겨서 자기 앞으로 가져가 화면을 만지며 살펴봄)) 좀 보자.
학생b3: ((스마트기기를 바로 다시 자기 앞으로 당겨 가져가 화면을 두드리며)) 태양 주변.
학생b3의 스마트기기 정보 독점은 행성 모형을 제작할 때에도 지 속하였다. 물론 다른 학생들이 행성의 모양을 확인해야 하는 순간에 는 공유하였지만, 행성 모형의 크기를 정하는 데 있어서는 정보의 독점이 지속되었다. 그리고 이 학생은 소집단 활동을 주도하였고, 다 른 학생들과 행성 크기에 관한 논의를 거부하기도 하였다. 특히 학생 b1이 태양 크기에 관한 논의를 시작하고자 하였으나, 논의를 주도하 고 있던 학생b3로부터 묵살되었다. 이는 학생b3가 이전에 일방적으로 정보를 제공하였기에 생긴 일로, 학생b3가 초반에 잘못된 정보를 제
공하였으나 이후 이를 수정하였는데 제대로 전달되지 않았다. 그렇기 에 학생b1이 모형 크기와 관련된 자신의 의견을 피력하였으나 수정 이전 정보를 바탕으로 주장을 하였고, 결과적으로 학생b3에게 무시당 하였다. 그리고 학생b3의 스마트기기 정보 독점은 학생b1의 이후 언 급을 통해서도 확인할 수 있었다.
학생b3: ((스마트기기를 자신의 앞에 두고)) 야, 태양, 이십삼 킬로미터 만들어. 아, 이십삼 센티미터. 야, 컴퍼스 줘라. 도화지랑.
학생b4: 얘한테.
(중략: 준비된 도구로 원을 그릴 수 있는 방법과 최대로 그릴 수 있는 크기를 측정을 모색함)
학생b2: 아직 안 했어.
학생b3: 십사센티. 그려.
학생b2: 내가 그리기만 하면 되는 거지?
학생b1: 이십삼 나누기 이는?
학생b2: 이십사?
학생b1: 이십삼 나누기 이.
학생b3: 십이점오.
학생b2: 아니지, 십일점오.
학생b4: 어, 넘어갔어.
학생b1: 넘잖아. 이십삼 나누기 이를 하라니까.
학생b3: 해, 해. 그냥. 안 죽어.
(중략: 교사로부터 태양 모형 제작을 생략하라는 지시를 전달받고 역할 을 분담함)
학생b3: 너 할 거 없지? 너 할 거 줄까?
학생b1: 난 더 없어. 난 방금, 쏠라씨인가, 뭐냐 쏠라 그것도 못 봤고.
이러한 까닭에 학생b3로부터 행성 크기에 대한 정보가 생성되면 이것이 다른 학생들에게 전달되었다. 그리고 이러한 행위는 학생b2의 지지를 얻어 지속될 수 있었다.
학생b3: 아니다, 아니야. 화성이랑 크기가 엄청나게 큰 차이가 나. 십 센티미터로 해야겠다.
학생b4: 에휴.
학생b2: OO이(학생b3)가 다 잘 하니까 OO이가 하게 해.
이러한 활동은 행성 모형을 배치하는 데 있어서도 지속적으로 나타 났다. 비록 행성 모형 배치 방법 논의에 있어서 학생b2가 참여하기도 하였고 문제가 발생하여 교사의 도움을 받기도 했지만, 다시 학생b3 가 다시 행성 모형 배치를 주도는 것을 확인할 수 있었다.
교사1: 이렇게 하면 그냥 ((종이에 적힌 숫자를 손가락으로 가리키며)) 얘를 기준으로 하면 되는 거 아닐까? 이 에이유를 다른 단위로 묶으면 되잖아.
학생b2: 그렇게 하면 맨 처음부터 되어야 하는데, ((종이에 적힌 숫자를 손가락으로 가리키며)) 이게 안 되잖아요.
교사1: 그래도 되지 않을까?
학생b3: 삼십이 채 되잖아요.
교사1: 아니, ((종이에 적힌 숫자를 손가락으로 가리키며)) 이거를 일 센티미터로 하면 되잖아.
학생b2: 이게 크기가 있잖아요.
학생b3: 크기가 있어가지고, 또 겹치면 안 되잖아요.
교사A: 그래서 일 센티미터로 하면 안 될 것 같아서? 그러면 일 미터로
하면, 아니면 십 센티로 하면 되잖아. 일을 어떤 걸로 기준을 하는가가 달라지지 않을까?
학생b3: 일에이유를 백오십밀리미터로 하자. 저기까지 끊어. 백오십미 터 해, 반올림해서.
(중략: 교사가 운동장에서의 활동을 안내하는 사이 학생b3가 스마트기 기에서 옮긴 자료가 적힌 종이에 혼자 계산을 함. 이후 소집단 전체가 운동장으로 나가 행성을 배치하기 시작함)
학생b3: 구십사.
학생b1: 뭐라고?
학생b3: 육미터구십사센티미터라고.
학생b1: 그럼 일단. 수성은 이정도 돼?
학생b3: 아니, 아니. 아직 놓지 마. 태양, 태양은 거기고. 야, 해왕성 갖고 와 봐. 해왕성.
학생b1: 해왕성. 천왕성은 여기, 있어. 잠깐만, 잠깐만. 먼저 수. 잠깐만, 잠깐만, 그 중에서 일루 갖고 와 봐. 여기 수.
학생b3: 야, 왜 그렇게 놔! 제대로 놔.
이와 같이 소집단B는 한 구성원이 스마트기기의 정보를 독점하여 이를 바탕으로 모형 만드는 방법을 정하면 다른 구성원들이 이를 실 행하는 것을 통해 태양계 모형을 만들었다. 이들의 모형은 길이가 10m가 넘기에 초반에 파노라마 사진으로 제작하려 했으나 실패하여 결국 동영상으로 제작하였다. 동영상은 소집단A와 마찬가지로 학급 전체 활동과 클래스팅™을 통해 평가받고 이에 따른 피드백도 받았다. 이들의 산출물(Figure 7)을 살펴보면 행성 크기에 있어서 문제가 나타났다. 지구의 크기에 비해 금성과 화성은 물론 목성과 그 이후 행성의 크기에 문제가 나타나는데, 문제의 양상이 일관적으로 나타나 지 않았다. 또한 한 구성원이 크기를 정하였기 때문에 수업 과정에서 이러한 문제가 나타나게 된 원인이나 문제가 일어나는 경과를 살펴보 기 어려웠다.
두 소집단의 사례 및 그 산출물을 보면 소집단A의 산출물이 소집 단B에 비해 긍정적으로 나타났지만, 이 두 소집단과 같은 유형으로 스마트기기를 활용하였다고 해도 그 산출물에서 차이가 나타나지는 않았다. 이 두 소집단의 사례는 스마트기기를 활용하는 방식을 사용 하는 대표적인 예일 뿐, 실제로 다른 소집단의 결과를 살펴보면 스마 트기기의 활용 양상에 따라 형성한 모형의 수준이 달라진다고 볼 수 는 없었다. 그러나 구성한 모형에 잘못된 이해가 반영된 경우 문제 양상은 다르게 나타날 수 있다는 점을 확인할 수 있었다. 또한 스마트 기기는 활용 양상에 관계없이 모형 형성 과정에 정보 출처(source)로 서, 모형을 비롯한 다양한 자료 공유 도구로서 사용하는 것을 살펴볼 수 있었다. 그렇다면 이러한 과정에서 스마트기기는 어떤 역할을 하 였을까? 과연 스마트기기는 모형 구성 과정에서 어떤 역할을 했는지, 그리고 그 역할은 어떤 방식으로 모형 구성에 기여하였는지 자세히 살펴볼 필요가 있다.
2. 모형의 구성 과정에 있어서 스마트기기의 역할
모형 구성 과정에서 스마트기기는 주로 정보를 제공하거나, 정보를 수집하고 공유하는 기능을 제공하였다. 이러한 스마트기기의 기능은 태양계 모형 제작에 있어서 필요한 정보를 제공한다거나, 태양계 천 체를 다양한 시점에서의 관찰할 수 있는 기회를 제공하였다. 그리고 공간이나 크기에 관계없이 모형을 표현할 수 있는 방법과 그리고 모 형 형성 과정에 다양한 주체가 참여할 수 있는 가능성 또한 제시하고 있는 것을 확인할 수 있었다.
가. 모형 구성에 필요한 정보 제공
스마트기기에서 제공하는 정보는 크게 다양한 형태의 정보를 제공 해 학생들의 요구에 맞추는 역할과 이를 바탕으로 모형 구성 과정에 서 논의에 권위를 부여하는 역할을 하고 있었다. 먼저 학생들의 요구 에 맞춰 다양한 정보를 제공하는 역할을 살펴보면 다음과 같다. 학생 들이 모형을 구성하는 데 있어서 사용한 자료는 행성의 크기와 거리 와 관련한 정보와 행성의 모양과 관련한 정보로 나누어 볼 수 있었다.
특히 행성의 크기와 거리와 관련한 정보를 사용하는 데 있어서 학생 들이 다양한 형태의 정보를 사용하는 것이 가장 특징적이었다. 그 사례를 각각 살펴보면, 우선 행성의 크기와 같은 자료는 스마트기기 에서 측정 자료 형태와 상대적 크기 환산 자료로 모두 제공하기에 소집단별로 학생들이 자료 형태를 자유롭게 선택하여 이를 모형 구성 에 활용하는 모습을 관찰할 수 있었다. 특히 측정 자료 형태를 활용할 때 학생들은 이를 어림하여 숫자를 보다 단순한 형태로 바꾸어 사용 하였다.
학생a2: ((스마트기기를 쳐다보며 화면을 검지로 가리키다가)) 반지름 약 이천, 야, 이십사로 해, 이십사.
학생a1: 내가 할게, 내가 학생a2: 야.
학생a4: 너무 크잖아.
학생a2: 아, 그래?
학생a4: 이점사로 해. 이점사
학생a2: 이점 사. 일점 이, 일점 이. 일점 이, 일점 이. 일점 이로 해.
일점 이.
(A소집단에서 수성의 크기를 정하는 과정 중)
이에 반해 학생들이 상대적 수치 정보를 활용할 때 정보를 그대로 활용하거나, 그 크기가 작다고 판단한 경우에는 한 행성의 크기를 정하여 상대적 크기를 환산하여 행성 모형을 만들었다.
* Understanding level of Group B’s model
- Figure: Sound understanding - Size: Complete misunderstanding - Location: Sound understanding Figure 7. A part of the solar system model made by group B
학생c2: ((스마트기기 화면을 쳐다보다 고개를 들며)) 화성은 지구의 영점오삼삼배
학생c1: 뭐라고? 오삼삼배? 오점삼 학생c2: 오점삼삼. 아, 오점삼 학생c3: 오점삼?
학생c1: 맞지 열배니까. 참 지식이 없어요.
(C소집단에서 화성의 크기를 정하는 과정 중)
다양한 형태의 정보 활용을 통한 스마트기기의 정보 접근 편의성은 모형 구성과정에서만 나타난 것이 아니라 학생들과의 인터뷰에서도 확인할 수 있었다. 따라서 다양한 형태의 정보 제공을 통해 스마트기 기는 학생들에게 정보에 쉽게 접근할 수 있는 환경을 제공할 수 있음 을 알 수 있었다.
학생a2: 네, 책은 일정크기 밖에 볼 수 없고.
학생a3: 크기도 더 잘 비교할 수 있고 학생a2: 크기도 제한이 있잖아요.
학생a1: 정확하게 내용이 딱 나와 있어요.
학생a2: 그거 계산할 때 되게 편했어요.
(소집단A와의 인터뷰에서)
또한 이 연구에서는 태양계 관련 정보를 제공하는 어플리케이션은 물론, 일반 검색 엔진을 사용하였다. 이를 통해 학생들이 태양계의 구성원에 대해 조사하도록 해 보았고, 그 결과 학생들은 찾고자 하는 정보를 다양한 형태로 찾을 수 있었다. 특히 정보가 글은 물론 그림, 동영상 등 다양한 형태로 나타날 뿐만 아니라 학생들이 알고 싶어 하는 다양한 정보들을 제공하고 있어 학생들이 취사선택하여 사용할 수 있었다. 그래서 학생들은 교실 안에서 겪을 수 있는 개인적인 호기 심에 대한 갈증을 스마트기기를 통해서 해소할 수 있었다.
물론 이러한 스마트기기의 정보 제공 측면이 학생들에게 행성 정보 만 따로 학습 자료로 제공하는 것과 별반 차이가 없을 수 있다는 비판 이 있을 수 있다. 그러나 스마트기기는 단순히 정보만을 제공하는 것이 아니라 그와 동시에 학생들이 직접 문제를 다룰 수 있게 할 뿐만 아니라, 문제를 다루고 설명하는 데 권위(authority)와 설명력을 제공 할 수 있다(Engle & Conant, 2002). 따라서 이러한 스마트기기의 특성 으로 인해 학생들이 자신에게 필요한 자료를 스스로 찾아서 모형을 구성할 수 있었다고 볼 수 있다. 이러한 특성은 학생들의 인터뷰에서 확인할 수 있었다.
그냥 선생님이 이렇게 설명해주면 그 상황, 솔직히, 이해도 안 하고 그냥 지나가버리는 경우도 있잖아요. 그런데 선생님이 도와주지 않고 태블릿 피시를 주고 이렇게 찾아보면서 학습을 하면 이해가 더 잘 되고, 학습 능률이 더 늘고, 그리고 선생님이 직접 보여주는 거 보다, 그러니까 직접 찾아서 하면, 그러니까 더 많은 걸 알게 되잖아요.
(학생d3의 인터뷰에서)
이거는 궁금한 거를 찾아볼 수 있으니까 선생님 부르는 횟수가 줄어드는 거 같아요.
(학생e3의 인터뷰에서)
따라서 이러한 점에서 스마트기기는 교사가 제공하는 단순한 자료 그 이상의 역할을 한다고 볼 수 있다. 그러므로 스마트기기의 다양한
형태의 정보 제공은 학생들의 모형 형성에 도움을 줄 수 있을 뿐만 아니라 교사가 모형 형성을 위한 환경을 제공하는 데 있어서, 그리고 학생들이 필요할 때 적절한 도움을 줘 교사의 조력자 역할을 도울 수 있다고 볼 수 있다.
그리고 스마트기기가 제공하는 문제를 다룰 수 있는 권위는 학생들 의 논의 활동을 활성화 할 수 있는 가능성을 제공하였다. 우선 스마트 기기는 정보 제공을 통해 학습자들이 모형을 평가하는 데 있어서 근 거를 제시하는 역할을 하였다. 예를 들어 학생 a4의 경우를 살펴보면, 소집단에서 가장 영향력이 높은 학생a1과 수성과 금성의 크기에 대한 언쟁을 벌일 때 학생a4는 스마트기기의 정보를 바탕으로 학생a1이 자신의 모형을 평가하고 이를 수정할 수 있도록 유도하였다.
학생a1: ((일어나서 다른 아이들 쳐다보며)) 아니야, 수성이 금성이랑 크기가 비슷하다니깐
학생a2: 뭔 소리야? ((학생5앞 모형을 쳐다보며)) 야, 이거 뭐야?
(중략: 수성, 금성, 화성의 크기를 두고 학생들끼리 실랑이를 벌이다 학생1과 4가 함께 스마트기기 살펴봄)
학생a4: ((스마트기기 화면과 학생1을 번갈아 보며)) 야, 금성이, 금성이 랑 지구랑 똑같은 거야. 거의 크기가 비슷해.
학생a2: 야
학생a1: ((스마트기기 화면을 조작하면서)) 맞아 이건. 사천이잖아, 이건.
학생a4: ((스마트기기 화면 쳐다보면서)) 그러니까 사팔칠구점사.
학생a1: ((스마트기기 화면을 조작하면서)) 오, 사팔칠구점사.
학생a4: ((학생1 쳐다보고 나서)) 말이 되지?
학생a1: ((스마트기기 화면 쳐다보면서)) 돼, 돼.
(소집단A의 행성 모형 제작 과정에서)
이러한 현상은 교사와의 사이에서도 일어났다. 소집단 A가 행성을 배치하는 방법을 정하였을 때 교사는 자신의 지식을 바탕으로 학생들 의 방법을 평가하여 수정하도록 지시를 내렸다. 그러나 학생 a4는 여기에 스마트기기의 정보를 근거로 반론을 제시하였다.
교사1: ((스마트기기 화면을 만지고 나서)) 긴반지름으로 하면 안 되고, 궤도 둘레로 하는 거야=
학생a4: 궤도 둘레로 해야 해요?
교사1: =((왼손 검지를 펴고 허공에 원을 그리며)) 이렇게 도는 거니까.
학생a4: ((스마트기기 화면을 만지며)) 선생님, 그런데 궤도 둘레 있잖아 요. 이건 이(2)잖아요=
교사1: 아
학생a4: =그럼 왜 지구가 일이에요?
교사1: 지구는 일로 되어 있어.
(잠시 논쟁을 이어가다가 교사가 스마트기기를 살펴봄)
학생a4: ((스마트기기에 손가락으로 가리키며)) 이건 궤도 긴반지름이 에요?
교사1: ((스마트기기 쳐다보며)) 어, 궤도 긴반지름으로.
학생a4: ((스마트기기 쳐다보며)) 그럼 수성에서, 잠시만, 잠시만. 궤도.
교사1: ((스마트기기를 손가락으로 만지면서 쳐다보며)) 이거, 이걸로.
궤도 긴반지름.
학생a4: 그럼 저희가 한 게 맞았네요.
교사1: ((일어나면서)) 어. 그러네.
학생a4: 야야야. 맞았어. 맞았어. 우리가 한 게 맞았어.
(소집단A의 행성 모형 제작 과정에서)
이를 통해 학생들이 다른 사람의 모형을 평가하거나 이에 관하여 이야기할 때 스마트기기의 정보가 학습자들에게 근거를 제시해줄 수 있음을 알 수 있었다. 또한 이러한 근거는 소집단 내 영향력이 큰 학생이나 교사와의 대화에 있어서 반론을 펼칠 수 있는 권위를 제공 할 수 있다는 것 또한 알 수 있었다. 물론 이러한 스마트기기의 역할은 기존의 컴퓨터와 같다고 볼 수 있다. 이는 다시 말해 기존에 컴퓨터가 할 수 있는 역할을 스마트기기가 대신할 수 있다는 것으로 해석할 수 있다. 컴퓨터를 활용한 수업의 경우 컴퓨터 설비가 있는 곳에서만 그 활동이 제한되어 있었던 것을 감안하면, 스마트기기는 컴퓨터에 비해 휴대성이 높으므로 컴퓨터를 대신함과 동시에 학생들이 활동할 수 있는 장소를 컴퓨터실이 아닌 교실로 넓힌 것이라고 볼 수 있다. 그리고 이는 나아가서 교실 외 다른 장소에서도 모형 구성에 필요한 정보를 얻을 수 있음을 의미한다.
나. 다양한 시점에서의 관찰 기회 제공
행성의 모양 관련 정보 활용에 있어서 직관적 조작을 통해 상호작 용이 가능한 3D이미지의 활용 여부는 모형에 드러난 행성의 특징 관련 지식 정도에 확연한 차이를 만들어냈다. 3D이미지의 회전 및 크기 조절 등의 기능을 사용한 소집단의 행성 모형에서 그렇지 않은 소집단의 모형보다 더욱 다양한 특징을 나타냈다(Figure 8). 예를 들 어 소집단H의 경우 목성 모형에 대기의 움직임을 표현했다. 이 소집 단의 모형 구성 과정을 살펴보면 목성 이미지를 확대하여 관찰하고, 관찰한 내용에 대해 대화를 나누는 모습을 확인할 수 있었다. 따라서 이러한 상호작용이 가능한 3D이미지를 활용한 행성 관찰 결과가 모 형 구성에 기여했다고 볼 수 있다.
학생f3: ((스마트기기를 쳐다보며 손가락으로 가리키며)) 여기 구름 있어.
학생f2: ((스마트기기 화면을 쳐다보고는)) 비슷해.
학생f1: 어디를, 어디를 칠하면 돼?
(F소집단에서 목성 자료를 관찰하는 중)
또한 스마트기기에서 제공하는 3D이미지의 회전 기능은 학생들이 행성을 다양한 각도에서 관찰하게 하여 행성의 고리에 대한 표현을 할 수 있게 도왔다. 소집단I의 경우를 살펴보면, 학생들이 스마트기기 의 정보를 살펴보는 과정에서 천왕성의 고리를 관찰하는 장면을 포착 할 수 있었다.
학생g2: ((스마트기기 펜을 화면에 문지르면서 화면을 쳐다보고)) 야, 천왕성, 엄청나게 멋있다. 어, 이거 뭐냐? 천왕성에 이런 게 있었어?
학생g1: ((스마트기기를 쳐다보며)) 고리야, 고리.
학생g4: ((손가락으로 스마트기기 화면을 가리키며)) 우와, 이쁘다. 이 거 되게.
(G소집단에서 천왕성 자료를 관찰하는 중)
관찰 이후, 소집단I의 구성원들은 관찰한 것을 토대로 천왕성 모형 주변에 고리 모양을 만들어 냈다(Figure 4). 이와 같이 3D이미지를 통해서 관찰되는 결과가 모형 구성에 반영되는 것을 확인하는 것을 통해, 스마트기기는 학습자들의 관찰을 도와 새로운 정보를 얻을 수 있는 기회를 제공할 수 있다는 가능성을 발견하였다.
다. 다양한 모형 표현 방법 제공
과학적 모형의 사회적 구성에서 모형의 표현은 개인의 정신 모형 (mental model)을 외부로 표현하고, 외부 모형을 통해 정신 모형을 구성하기에(Gilbert, 2007; Nersessian, 2010) 사회적으로 모형을 구성 한다는 측면에서 매우 중요한 부분이라 할 수 있다. 따라서 모형을 표현하는 데 있어 누구나 쉽게 사용할 수 있고, 생각하는 바를 표현하 는 데 적합하며, 이러한 표현이 다른 사람들에게 얼마만큼 전달될 수 있느냐는 사회적 구성에 있어서 중요하다. 기존 과학 수업에서 모형은 다양한 형태로 표현될 수 있지만(Gilbert, 2005; 2007), 실제 우리나라 교육 현장에서 이루어진 모형 관련 연구들을 살펴보면(Bae
& Yoo, 2012; Kim & Kim, 2007; Kim et al., 2013) 학생들은 대체로 모형을 그림과 글, 말, 또는 행동으로 표현하였다. 이 연구에서는 모형 을 표현하는 데 있어서 스마트기기의 카메라 어플리케이션과 이를 보조할 수 있는 온라인 저장 및 온라인 게시판 어플리케이션 도입을 통해 기존에 사용하지 않았던 모형 표현 도구들을 도입하여 학생들이 자신이 구성한 모형을 표현하는 데 활용할 수 있도록 하였다.
그 결과, 카메라 어플리케이션을 통해 학생들의 활동 장소의 제한 을 확대할 수 있었고, 교실에서 전시할 수 없는 학생들의 모형을 촬영 하여 학생들이 크기와 거리를 생각한 대로 손쉽게 표현할 수 있었다.
스마트기기는 기존 컴퓨터와는 달리 휴대할 수 있기에 즉시 자료를 확인할 수 있을 뿐만 아니라 촬영 기능을 가지고 있어 원하는 대상의 사진이나 동영상을 촬영하여 여타의 과정 없이 이를 공유할 수 있게 Figure 8. Examples of the planet model showing the atmospheric movement(left) and the ring(right)
해준다. 그래서 학생들이 대형 태양계 모형을 운동장에서 만들었어도, 이를 촬영하면 바로 교사에게 사진이 전송되어 교사가 바로 피드백을 할 수 있었다. 또한 전체 활동에서 학생들이 이동하여 관찰하지 않고 각 소집단의 모형에 대해 논의하고 평가할 수 있었다. 그리고 프로젝 션 TV로 학생들이 관찰하기 때문에 확대하여 관찰하는 등 가독성을 높여 학생들이 소집단의 모형을 공유하는 데 도움이 되었다.
학생b7: 근데 우리가 만든 게 너무 커 가지고.
학생b5: 벽면 사방에 다가 다 걸어가지고.
학생b7: 특히 오모둠께 너무 크니깐.
학생b5: 그러니깐.
학생b7: 그리고 그게 걸어놓으면 잠시동안 볼 수 있는데, 인터넷 매체를 이용하면 오랫동안 볼 수 있고.
(소집단B와의 인터뷰에서)
(수업에서 스마트기기의 기능 및 그 사용에 대해 어떻게 생각하시냐는 질문에)
드롭박스 같은 경우에는 동시에 접속할 때에는 속도가 조금 느리다는 단점? 근데 아이들이 어쨌건 자신이 바로 한 걸 바로 피드백 받을 수 있다는 거에 대해서 저는 만족했어요.
(교사1의 인터뷰에서)
종이로 쓰면 일단, 애들이 잘 안 봐요. 그리고 글씨를 좀 작게 할 수도 있으니깐 뒤에 있는 애들은 안 보고. 그런데 이걸로 하면 티브이로 보잖 아요, 그래서 그게 막 글씨도 크게 볼 수 있고, 애들도, 티브이는 잘 보잖아요? 그래서 애들이 더 잘 보는 거 같아요. 집중해서 잘 볼 거 같아요.
(학생c2의 인터뷰에서)
라. 다양한 주체의 모형 형성 과정 참여 환경 제공
스마트기기의 사용은 평가를 위한 정보 제공 그 이상의 역할을 수행하기도 했다. 학습자들은 스마트기기를 통한 온라인 게시 기능으 로 시공의 제약을 받지 않고 다양한 주체들로부터 피드백을 받을 수 있었다. 각 소집단들은 완성한 태양계 모형을 스마트기기의 카메라 어플리케이션을 활용하여 사진이나 동영상으로 촬영한 후 클래스팅
™ 어플리케이션을 활용하여 이를 온라인 학급 게시판에 게시하였다. 이를 통해 학생들은 언제 어디서나 서로의 모형을 보고 평가하여 피
드백을 제공할 수 있었다. 그리고 실제 온라인 학급 게시판 사용을 통해 학생들 외에 교사나 학부모가 모형을 평가하고 이에 대한 조언 을 할 수 있었고, 실제로 이러한 것들은 교사의 안내 없이 온라인 게시판 상에서 자연스럽게 이루어졌다(Figure 9).
뒤에 놓으면 안 보는 사람도 있을 텐데, 클래스팅은 거의 다 하니까.
알림이도 오니까.
(학생d4의 인터뷰에서)
교실 뒤에 가면 집에 가면 그만인데, 클래스팅에 올리면, 핸드폰도 컴퓨 터도 없는 집은 없으니까 그걸로 볼 수 있잖아요. 그러니까, 그렇게 하니 까 서로 어디서든지 공유할 수 있잖아요.
(학생d3의 인터뷰에서)
Ⅳ. 결론 및 제언
이 연구에서는 과학적 모형의 사회적 구성 수업의 주체로서 동료 학생과 교사의 한계를 극복하기 위해 스마트기기를 도입하였고, 실제 로 모형 기반 수업에서 스마트기기의 활용 양상은 어떠한지, 그리고 그 안에서 스마트기기가 어떤 역할을 할 수 있는지 알아보았다. 이를 알아보기 위해 태양계 모형을 만드는 수업에 스마트기기를 도입하여 보았고, 그 결과는 다음과 같이 나타났다.
먼저, 모형 형성 과정에서 학생들은 두 가지의 스마트기기 활용 방식을 보였다. 하나는 스마트기기의 정보를 여러 구성원이 직접 확 인하고 공유하는 방식이었고, 다른 하나는 한 구성원이 스마트기기의 정보를 독점하고 이를 변환하여 다른 구성원에게 정보를 제공하는 방식이었다. 이 방식으로 인한 모형의 지식수준 차이는 크게 드러나 지 않았다. 다만 두 방식에서 모두 스마트기기는 모형 형성 과정에 정보 출처와 모형 및 다양한 자료를 타인과 공유할 수 있는 도구로서 사용하는 것을 살펴볼 수 있었다.
그러나 이러한 스마트기기의 쓰임은 모형 형성 과정에서 다양한 역할을 하였다. 우선 스마트기기의 정보 제공 기능은 모형 구성에 필요한 정보를 다양한 형태로 제공하였고, 권위 있는 정보의 제공자 로서 학생들의 모형의 평가-개선을 위한 의사소통 과정에 도움이 되 었다. 또한 상호작용이 가능한 3D이미지 제공을 통해 학생들이 자신 의 뜻대로 조작하여 행성을 다양한 시각에서 관찰할 수 있는 기회를 제공하였다. 그리고 크기나 활동 장소에 관계없이 자신이 원하는 대 Figure 9. An example of feedbacks from the peer students and their parents
