정보과학 창의성 향상을 위한 프로젝트 기반 교수-학습 방법에 대한 연구
*김호숙*⋅김형석**
한국과학영재학교 수리정보학부*⋅동의대학교 멀티미디어공학과**
요 약
우리는 수⋅과학 영재 고등학생들의 정보과학 창의성 향상을 위한 효과적인 정보과학 교수-학습 방법을 제안 하였다. 학생들은 현실적 응용문제를 해결하는 정보과학 팀 프로젝트의 수행을 통하여 창의적 문제해결 능력과 팀워크 능력을 향상할 수 있다. 이러한 교육목표를 효과적으로 달성하기 위하여 기본과정과 응용과정으로 구성 되는 2단계 정보과학 수업 방법과 체계적 프로젝트 수행 단계를 설계하고, 소규모 협력 학습 전략과 입체적 평 가 방안을 적용하였다. 논문에서 제안한 프로젝트 기반 교수-학습 방법의 학습 효과를 분석한 결과, 정보과학 창의성의 지적⋅정의적 및 사회적 영역에서의 효과적인 교육 목표 달성을 확인할 수 있었다.
키워드 : 프로젝트, 교수-학습모델, 정보과학 창의성, 소규모 협력학습, 영재교육
A Study on the Teaching-Learning Methods for Improvement of Creativity on Information Science Applying Project-based Learning
Hosook Kim*⋅Hyoungseok Kim**
Dept. of Math & Computer Science, Korea Science Academy of KAIST*⋅ Dept. of Multimedia Engineering, Dongeui University**
ABSTRACT
We propose an efficient information science teaching-learning method to improve information-scientific crea- tivity of mathematically and scientifically gifted students. The students are able to improve their creative problem solving and team-work abilities through team project work to resolve a variety of application problem in real world. In the pursuit of this purpose, we designed a new two-stage information science learning method con- sisted of the standard stage and the application stage, and a new systemic project process. Moreover, we applied small-scale cooperation learning strategies and a multi-dimensional assessment system. The analysis on our pro- posed model shows that there is a remarkable achievement of educational objectives on cognitive capability, social and affective ability of information science creativity.
Keywords : Project, Teaching-Learning Model, Information Scientific Creativity, Small-scale Cooperation Learning, Gifted Education
이 논문은 2014학년도 동의대학교 교내연구비에 의해 연구되었음(과제번호:2014AA096).
교신저자 : 김형석(동의대학교 멀티미디어공학과) 논문투고 : 2014-10-26
논문심사 : 2014-10-26 심사완료 : 2014-12-14 December 2014, pp. 529-540
1. 서론
2010년 이후 창의 인재 육성은 우리나라 교육의 주요 목표로 대두되었다. 창의성이란 무엇을 의미하는가? 우 리는 흔히 창작물 산출과 같이 새롭고 유용한 것을 만 들어 내거나(creating), 숨어있는 사물의 연관성을 발견 해 낼 때(discovering) 또는 새로운 방법으로 문제를 해 결해 내는(problem solving) 상황에서 창의적이라는 표 현을 쓰게 된다. 정보화 사회로 출발한 21세기가 지능 정보화 시대로 급속히 재편되는 현시점에서 수⋅과학 영재들을 위한 정보과학 교육에서 창의성 향상이라는 교육목표가 중요한 의미를 갖는 것은 매우 자연스러운 결과라고 볼 수 있다.
지금까지 영재들의 일반적인 인지적, 정의적 특성과 수⋅과학 영재들의 커리큘럼에 대한 많은 연구들이 수 행되어 왔으나, 고등학교 수준의 영재들을 대상으로 하 는 교육 현장에서 정보과학 창의성 신장을 위해 적용할 교수-학습 방법을 설계하고 적용하는 것에 관한 실증적 연구와 자료는 부족한 것이 현실이다[5][9]. 더불어 현 재 많은 중학교 교육과정에서 정보과학 과목을 다루고 있지 않기 때문에[13][14] 정보 영재로 선출된 일부 학 생을 제외한 대부분의 학생들은 물리나 화학 등의 일반 과학 교과목과는 달리 정보과학을 배울 기회가 전혀 없 었다. 그러므로 정보과학 교육의 목표인 창의성을 발현 하는데 효과적이면서 동시에 선행 지식이 없는 학생들 에게는 정보과학 교과목의 이론적 지식을 충분히 학습 할 수 있는 기회를 제공하고, 선행학습이 이루어진 정 보 영재 학생들에게는 학습 동기와 관심을 지속적으로 유지시킬 수 있는 수업 형태가 절실히 요구되었고, 본 연구의 시작점이 되었다.
본 논문은 프로젝트 기반 교수-학습 방법을 수⋅과 학 영재 고등학생의 데이터구조 및 알고리즘I 과목에 적용한 결과를 바탕으로, 정보과학 교과목에 효과적으 로 적용할 수 있는 실질적인 프로젝트 기반 교수-학습 방법과 수업전략에 대해 제안하고, 프로젝트 수행 결과 물과 수업 전후 실시한 설문조사 결과를 통하여 학습 효과를 분석함으로써 정보과학 교육에서 프로젝트 기반 교수-학습을 준비하는 교사들에게 실제적인 도움을 주 고자 한다.
2. 이론적 배경
2.1 창의성의 정의
일반적으로 창의성의 핵심 요소들은 Guilford 검사와 Torrance의 창의성 검사의 기준이 되는 유창성, 독창성, 정교성, 문제 재정의성, 민감성 등의 발산적 사고개념을 의미하였으나, 최근 창의성에 대한 정의가 사회문화적 맥락에서 가치가 있고 실현 가능성이 있으며 독창적인 것으로 확대되면서 창의적 능력에 대한 범위 또한 다양 하게 확대되고 있다[1][8]. 즉 과학적 창의성은 비판적 사고능력이 문제해결력과 결합하여 새롭고 독창적인 방 식으로 작용할 때 드러나며[16] 특히 정보과학 분야에 서의 창의성은 “정보의 생성, 수집, 처리, 전달 등에 관 한 다양한 문제 상황에서 새롭고 적절한 해법을 산출해 내는 능력”으로 정의되며 지식, 지적능력, 의사소통 능 력, 동기 및 성격 등의 요소를 포함한다[20].
2.2 영재 교육에서의 교육과정 모형의 발달
영재 교육에 대한 교육과정 모형은 다양한 교육철학 을 기반으로 시대적 여건을 반영하면서 발전되었다.
Stanly, Keating, Fox 등에 의해 제안된 내용 중심 모형 은 학습기술과 개념의 중요성을 강조하면서 영재들의 빠 른 습득력을 기반으로 속진방법을 선택하였고, Renzulli 등에 의해 제안된 과정-산출형 모형은 사고 및 탐구 능 력 훈련을 기반으로 현실적 문제를 해결하고자 하였다.
이후 속진과 심화 전략 모두를 포함하는 포괄적 접근이 Van Tassel-Baska 등에 의해 제안되었다[1][8][19]. 영재 들의 창의성에 초점을 둔 학습 모형 가운데 퍼듀 3단계 모형은 창의성 신장을 중심으로 단계별 심화 학습을 추 구하였고[17], 널리 알려진 창의적 문제 해결 모델인 Osborn-Parnes의 CPS(Creative Problem Solving Process)는 토론을 통해 문제를 스스로 찾고, 연구 과정 을 통해 아이디어를 발견하며, 해결책을 산출하는 과정 을 포함한다[19].
2.3 프로젝트 기반 교수-학습 방법
영재교육을 통해 사고력과 문제 해결력을 키워야 한
다는 생각은 영재 교육을 담당하고 있는 교육자들의 학 습에 관한 공통된 신념이다. 같은 맥락에서 과학교육 분 야에서는 특히 창의적인 문제해결력이 강조되고 있으며, 하나의 정해진 답을 이끌어 내기보다는 고차원적인 사 고 과정을 통해 문제해결력을 신장시킬 수 있는 문제 중심이나 프로젝트 학습, 창의적 문제해결학습과 같은 교수-학습 방법이 요구된다[7][15]. 이 가운데, 프로젝트 기반 학습(project-based learning) 방법은 학생들의 흥 미와 요구에 부응하고 자발성과 책임감을 길러주며, 집 단 과제를 통하여 협동심을 신장시키고, 교과에서 배운 지식과 기능을 통합하는 경험을 제공하는 등의 장점이 갖추고 있다[1][4][10]. 특히 21세기를 대비하는 핵심적 기술인 4C’s, 즉 비판적 사고, 협업, 창의성, 의사소통 (critical thinking, collaboration, creativity, and com- munication)을 습득하는 자연스럽고 효과적 방법으로 대두되고 있다[18]. 그러나 현재까지 국내에서 수행된 프로젝트 학습 관련 연구들은 대부분 인문과목이나 과 학과목을 중심으로 하는 초⋅중등 프로젝트 수업 설계 방안에 대한 제안과 프로젝트 학습이 학생들의 학습동 기와 학습태도 및 문제해결력 등에 미치는 긍정적인 영 향을 중심으로 한 사례 분석이 주를 이루고 있으며 [2][9][15], 정보과학 분야에서의 프로젝트 학습은 주로 ICT 활용을 통한 프로젝트 수행을 대상으로 하고 있다 [2][5][13]. 최근 선진 각국의 교육 정보화 정책이 단순한 ICT 활용 교육을 넘어 프로그래밍 교육 중심으로 전환 되는 상황을 고려한다면[14] 앞으로 고등학교 수준의 정 보과학 교과목에서 수행되는 팀 프로젝트의 한 형태로 서 프로그램 형태의 결과물을 산출하는 프로젝트 기반 정보과학 교수-학습에 대한 실증적 연구가 필요하다.
최근 대학교육에서 공과대학을 중심으로 진행되는 프로젝트 수업은 실제 산업 현장에서 행해지는 프로젝 트 수행과정과 유사한 방법으로 진행되며 공학적 지식 과 컴퓨터 프로그래밍을 활용하여 실제 문제를 해결하 는 형태의 최종 결과물을 산출한다. 그러나 대학교육에 서의 프로젝트는 주로 3∼4학년을 대상으로 하며, 한 학기 이상을 단위로 하는 수업형태가 주를 이루고 있 고, 실제 직무 현장에서 요구되는 사회관계 기술 습득 을 중요하게 여기는 등의 특징이 있어 고등학교에 바로 적용하기에는 어려움이 있다[4].
프로젝트 학습이 갖는 많은 장점에도 불구하고 실제 로 수업에서 프로젝트를 수행하는 교사들은 부적절한 학습 자원, 융통성 없는 일정, 학급의 크기와 구조 그리 고 교육과정 정책 등의 이유로 어려움을 겪게 된다. 또 한 학생들은 인식론에 근거한 교사 주도적 강의 방법에 비해 이론적 이해도의 부족, 많은 수행시간으로 인한 부담감, 팀 구성원들 사이의 갈등 등의 어려움을 겪는 것이 사실이다[4][5][15]. 그러므로 이러한 어려움을 극 복하고 성공적인 프로젝트를 수행하기 위해서는 세심한 교수-학습에 대한 설계가 필요하다.
3. 연구 방법 및 절차
3.1 연구 대상 및 환경
본 연구는 부산에 소재한 영재학교 두개 반 총 22명 을 대상으로 수행되었다. 학생 구성은 남학생이 15명, 여학생이 7명이고, 2학년이 14명, 3학년이 8명이다. 연 구의 대상으로 선택한 “자료구조 및 알고리즘I” 과목은 정보과학 교육체계 가운데 소프트웨어 제작과 관련된 중심 교과목이다[14].
3.2 연구 설계
수업은 시험을 포함하여 일주일에 세 시간씩 총 16주 간 수행되었다. 제한된 기간 동안 자료구조 및 알고리 즘I의 교과목 내용을 충분히 학습함과 동시에 프로젝트 수행에 필요한 시간을 확보하기 위하여 아래 <Table 1>과 같이 주차별 수업 주제를 재구성하였다.
module week subject product of project
1
1 complexity
assignment 1 : E-Book development 2 stack & queue
3 linked list 4
5 hash 6 tree 7
8 midterm exam.
<Table 1> Weekly class subject
본 연구에서는 정보과학 프로젝트 기반 교수-학습 설계에 영재 교육과정 모형 중 하나인 Renzulli의 심화 모형[1]을 응용한 3단계 모듈을 적용하였다. 첫 번째 모 듈 단계인 1∼8주차까지는 심화모형의 1, 2단계인 탐색 과 지식⋅기능 습득 단계에 중점을 두고 논문에서 제안 한 프로젝트 중심의 2단계 수업방법을 실시하며, 학생 들의 수업 참여를 극대화하는 다양한 수업전략을 적용 한다. 중간고사 이후에는 정렬과 그래프 등의 주제에 대한 수업을 진행함과 동시에 심화모형 3단계인 탐구활 동을 병행한다. 즉 두 명의 학생을 한 팀으로 구성하여 학생들 스스로 문제를 발견하고 적절한 자료구조와 알 고리즘을 설계한 후 이를 프로그래밍하면서 중간발표를 수행한다. 13주까지 학생들은 두 번의 개별 과제를 수 행하는데 이를 통해 프로젝트 수행 시 요구되는 GUI 기능을 포함한 다양한 프로그래밍 기법을 학습하게 된 다. 마지막 세 번째 모듈에서는 집중적으로 프로젝트 구현과 테스트, 발표작업 등 팀 프로젝트 활동을 진행 하고 최종 결과물을 산출한다. 모든 평가는 미리 제공 된 루브릭을 기반으로 상호평가 및 전문가 평가 등의 입체적 방법으로 수행되며 수업 전후에 학생들을 대상 으로 설문을 조사하고 이를 기반으로 프로젝트 학습의 효과를 분석하였다.
3.3 프로젝트 중심의 2단계 정보과학 수업 방법
학생들이 정보과학 교과목의 교육 내용에 대한 이론 적 지식을 습득함과 동시에 자기 주도적으로 프로젝트 를 수행하는데 요구되는 요소 기술들, 즉 실생활에서 문제를 발견하고, 발견한 문제를 분해하고 추상화하여 컴퓨터를 통하여 해결할 수 있는 문제로 재정의 하고, 문제를 해결하는 알고리즘을 구상할 수 있는 능력들을 배양하기 위해서는 지속적인 훈련이 필요하다. 수업을 통하여 이러한 교육 목표를 달성하기 위해 본 연구에서
는 (Fig. 1)과 같은 프로젝트 중심의 2단계 수업방법을 제안하였다.
수업 활동의 주체는 크게 교사, 교사와 학생, 학생으 로 구분되며, 각 단계는 수업 전 활동, 수업 중에 이루 어지는 활동 및 수업 후 활동으로 구분된다. 먼저 수업 전 활동으로 교사는 수업을 위한 세부 교육 목표를 제 시하고, 해당 수업을 통해서 학생들이 최종적으로 산출 해야하는 최종 결과물의 예와 평가 기준인 루브릭을 준 비한다. 이와 함께 학생들이 개별학습 할 때 필요한 다 양한 교육 자료를 준비한다. 학생들은 수업 전에 개별 학습을 통하여 주제에 대해 스스로 학습하고 수업에 참 여함으로써 수업 중에 이론적 내용을 강의하는 시간을 최소화하고 좀 더 활발한 토론 중심의 활동을 할 수 있 는 기회를 갖는다.
수업시간에 이루어지는 활동은 크게 기본 단계와 응 용단계로 나뉜다. 기본 단계는 교사 중심의 강의와 다 양한 주제에 대한 학생들의 소집단 활동으로 구성된다.
수업 시간마다 학생들은 2∼4명 사이의 소집단을 구성 하고 수업 전에 이루어진 개별학습 결과를 기반으로 서 로의 지식을 교환, 확장하며 교사가 제시한 요구사항에 따라 결과물을 생성하고 모든 학생들과 공유한다. 수업 중에 교사 주도의 강의는 학생 발표 내용을 종합하고, 부족한 부분을 보강하거나 오 개념 정정 등을 위해 15 분 이내로 구성된다.
응용 단계는 하나의 연관주제에 대한 6∼8차시의 기 본 단계 수업이 끝나고 난 이후에 이루어지는 과정인데 2
9 recursion project proposal 10 sorting assignment 2 :
sorting simulation 11
12 graph interim announcement 13
3
14 project
implementation project code & poster 15
16 final exam. project final report
(Fig. 1) Two-stage learning scheme
이를 통하여 학생들은 그동안 학습한 정보과학의 지식 을 활용하여 실제 응용문제를 해결할 수 있는 다양한 주제를 찾고, 이를 해결하는 데 필요한 알고리즘과 프 로그램의 기능 및 화면 등을 설계한다. 각 팀의 설계는 발표를 통하여 전체 학생들과 공유되고, 다른 팀의 조 언을 참고하여 설계를 완성한다. 설계된 프로젝트 중 일부는 학생들에 의해서 구현되도록 한다. 수업이 끝나 면 내용을 정리하여 게시판에 공유하도록 한다.
3.4 학생 참여 극대화 수업 전략
프로젝트 중심의 2단계 수업 방법에서 소그룹 협력 학습을 통해 각 개인의 책무성을 증대시키고 대인관계 기술과 사회적 기술 및 의사 소통기술을 향상시키기 위 해서는 적극적인 학생들의 참여가 요구된다. 이를 위해 서 협력 학습에서 나타날 수 있는 무임승차효과(free ride effect)를 최소화할 전략이 필요하다. 우리는 학생 들의 참여를 극대화하기 위하여 RTM 방법[11]과 Jigsaw 방법[12] 등을 응용하여 모든 학생이 발표에 참 여하도록 하였고, 매 수업마다 수업의 내용을 기록하고 정리하여 게시할 학생을 선정하는 writer 제도를 도입 하였다.
3.4.1 RTM(Round Tour Method) 방법[11]
RTM 방식은 수업시간에 전체 학생이 참여하여 과제 나 문제를 해결하고 모든 학생이 발표 수행에 참여할 수 있는 특징이 있다. RTM 방법을 간단히 설명하면 (Fig. 2)와 같다. 먼저 학생들을 N개의 팀으로 나누고 각 팀에는 N명의 학생을 포함시킨다. 각 학생들은 팀 내에서 일련번호를 부여받는다. 예를 들어 3개의 팀이 구성되고 (A, B, C) 각각 3명의 학생이 한 팀을 이룬다 면 A팀에는 a1, a2, a3의 학생이, B팀에는 b1, b2, b3의 학생이 속하게 된다. 각 팀 별로 협력학습을 수행한 후 에 발표 자료를 완성하면, 학생들은 일련번호별로 팀을 재배치한다. 즉 A팀의 발표자료 앞에는 a1, b1, c1의 학 생이 모이고, B팀의 발표자료 앞에는 a2, b2, c2의 학생 이 모이게 되는 방식이다. 그 결과 각 발표자료 앞에는 해당 발표 자료를 만든 팀에 속했던 한 명의 학생과 다 른 팀의 N-1명의 학생이 모이게 되며, 전체적으로 N명
의 발표자에 의해 N개 팀의 발표가 동시에 이루어지는 발표 방법이다. 각 팀의 발표가 끝나면 모든 팀의 학생 들은 시계방향으로 자리를 옮겨서 새로운 발표자에 의 해, 새로운 팀의 결과를 발표하게 된다. RTM 방식을 사용하면 학생 모두가 발표에 참여할 수 있고, 발표시 간도 각 팀의 발표를 한 번씩 수행할 때와 동일하게 소 요된다. RTM 방법은 각 팀의 주제가 모두 다르거나, 같은 주제라도 전혀 다른 결과물이 나오는 창의적 활동 의 발표에 적합한 방법이다.
3.4.2 Jigsaw 방법[12]
Jigsaw 방법은 학습 주제를 팀 구성원에 따라 나누어 서 학습 주제에 따라 전문가 집단에서 학습한 후, 원래 의 집단으로 되돌아가서 학습한 내용을 공유하는 방법 으로[12] 학급 내의 모든 학생이 공통된 내용의 지식을 학습해야 하는 경우에 적용하였다. 예를 들어 다양한 정 렬 알고리즘에 대해 학습하는 경우, 학생들을 A, B, C, D 네 그룹으로 나누고 각각 두 가지 정렬 알고리즘에 대해 팀별로 학습하고, 발표 자료와 연습문제를 만드는 활동을 수행한다. 각 팀의 활동이 끝나면 네 팀의 학생 들 각각 한 명씩으로 이루어진 새로운 팀을 구성하여 A, B, C, D팀에서 공부한 정렬 알고리즘을 새로운 팀의
(Fig. 2) Round Tour Method
나머지 학생들에게 돌아가면서 강의하고, 문제를 함께 푸는 형태로 소그룹 활동을 진행하였다. 이러한 협력 학 습을 통하여 학생들은 서로 경쟁보다는 협력하는 태도 로 수업에 임할 수 있으며 각각의 학생들은 자신이 담 당하는 내용을 완벽하게 이해하고 있어야만 다른 학생 에게 설명할 수 있고 문제를 해결할 수 있기 때문에 책 임감을 갖고 완성도 높은 과제 수행을 하게 된다.
3.4.3 Writer 제도
우리는 매 수업 시간마다 한 명의 학생이 대표로 수업 내용을 정리하여 게시판에 게시하는 Writer 제도를 운영 하였다. 이를 통하여 writer를 제외한 학생들은 필기를 하는데 사용하는 시간을 줄이고 보다 적극적이고 활발하 게 토론에 참여할 수 있게 되고, writer로 선정된 학생은 수업 내용을 정리하고, 공유하는 과정을 통하여 종합력 과 협동심을 향상시킬 수 있는 교육적 효과를 갖는다.
(Fig. 4)는 학생들의 제출물 예이다. 수업 내용에 따 라서 팀 발표 내용을 사진을 찍어서 첨부하거나 수기로 정리한 내용을 스캔하여 첨부하기도 하였다.
3.5 체계적인 프로젝트 수행단계
프로젝트의 진행은 준비과정, 진행, 발표 및 평가의 3 단계로 진행되며 각 단계에서 교사 및 학생의 역할을 정리한 것은 (Fig. 5)와 같다.
프로젝트는 학생들의 주도로 진행되지만, 프로젝트가 성공적으로 진행되기 위해서는 교사의 세밀한 계획과 적절한 지도가 필요하다. 물론 교사라고해서 각각의 학 생이 탐구하고 있는 모든 주제에 대해 깊고 넓은 지식 을 갖고 있을 수는 없지만 어떻게 연구 문제에 초점을 맞추는지, 자료에 접근하는지, 연구 목적을 세우는지, 일정을 관리하는지, 연구의 질을 관리하는지, 대안적인 산출물을 고안하는지 등과 같은 부분에서 학생들의 자 기 주도적 학습을 효과적으로 유도하고, 학생들의 자의 식과 지식을 성장시키고, 전문가들이 전문성을 쌓아가 는 방법을 배울 수 있도록 도움을 주어야 한다[5]. 프로 젝트 시작 단계에서 교사는 프로젝트 각 단계에 대한 절차와 일정 및 평가 기준에 대한 정보를 제시하고, 학 생들은 스스로 팀을 구성하고 프로젝트 계획서를 작성 한다. 제출된 프로젝트 계획서는 수업을 통해 발표되고, 전체 학생들과 교사의 토론을 통해 프로젝트 범위를 조 정한다. 프로젝트 분석 및 설계, 구현 및 단위 테스트 등의 수행은 대부분 학생들끼리 자발적으로 수업 외의 시간에 이루어지며, 중간발표 과정을 통해 프로젝트의 방향과 진행 사항의 문제점 등을 논의한다. 프로젝트가 끝나면 포스터를 작성하여 최종 발표 시에 프로젝트 실 행 테스트와 함께 포스터 발표를 수행한다.
(Fig. 3) Jigsaw method
(Fig. 5) Project process
(Fig. 4) Lecture summary sample
4. 프로젝트 학습 수행 결과
본장에서는 팀별 프로젝트 산출물, 다면평가를 통한 입체적 피드백, 학생 설문지 자료를 통하여 프로젝트 학습 결과를 분석하고자 한다.
4.1 팀별 프로젝트 산출물
우리는 학생들이 프로젝트 주제를 선택할 때 과학 분 야뿐 아니라 자신의 흥미와 관심에 따라 다양한 분야의 주제를 선택하도록 유도하였다. 이를 통하여 학생들은 다른 학문 분야를 지원하는 정보과학의 도구적 측면의 교육목표를 이해하고, 프로젝트 수행 시 사용자의 요구 사항을 고려하는 방법에 대해 학습할 수 있다. 학생들 이 수행한 프로젝트의 주제는 <Table 2>와 같다.
학생들은 프로젝트 계획서, 최종 프로젝트 소스코드, 발표용 포스터 및 최종 보고서를 팀 프로젝트 산출물로 제출하였다. (Fig. 6)은 학생들의 프로젝트 수행 화면들 의 예이고, (Fig. 7)은 발표용 포스트들의 예이다.
4.2 다면 평가를 통한 입체적 피드백
평가에 대한 객관성과 공정성은 성공적인 프로젝트 수행에 중요한 요소로 작용한다. 모든 평가는 준비 단 계에서 루브릭을 제공하였으며, 절대 평가를 수행하여 학생들 사이에 과도한 경쟁을 방지하였다. 평가의 주체 는 프로젝트를 수행한 학생 개인 및 소그룹 팀원들 간 의 동료 평가와 더불어 팀 간의 상호 평가 및 전문가 평가 등 다면적 평가를 통하여 입체적인 피드백을 받을 수 있도록 하였다. (Fig. 8)은 개별 과제1에 대한 학생 상호 평가표의 예이다. 제공된 루브릭에 따라 학생들이 평가를 수행하고, 교사가 제시한 평가항목 외에 장점을 발견하여 추가 점수를 부여할 수 있도록 하였다.
(Fig. 7) Poster results field subject of project
math. process of matrix function
math. implementation of differential function CS visualization of heuristic algorithms CS finding location of fire extinguisher physics classical motion of particle in physics biology evolution simulation
music guitar score program
language word practice program for foreign language PE posture correction program for gukgung PE route finding program for sports climbing
<Table 2> Field & subject of project
(Fig. 6) Program results (screen capture)
또한 학생들이 프로젝트 수행 시 해당 분야의 전문가 로부터 지도를 받을 수 있도록 공동 지도교사 제도를 도입하였다. 예를 들어 학생들이 물리학 관련 주제로 프로젝트를 수행하는 경우, 물리학 전공 공동 지도교사 는 학생들이 선택한 주제가 물리학 측면에서 프로젝트 로서 의미가 있는지, 학생들의 프로젝트 수행 결과가 목표를 충분히 달성했는지, 학생들이 얼마나 성실하게 프로젝트에 임하였는지 등에 대하여 평가한다. 공동 지 도를 해주신 선생님들은 본교에 재직 중인 박사급 인력 으로 대부분 영재 교육을 5년 이상 수행한 선생님들로 구성되었다. 수업 후 서면으로 실시한 공동 지도교사의 평가서를 분석한 결과는 (Fig. 9)와 같다. 전반적으로 학생들의 프로젝트 수행 결과는 매우 우수하였다. 학생 들이 선택한 주제 가운데 30%는 전문가 입장에서 평가 할 때 매우 높은 수준의 주제라고 평가되었으며, 80%의 과제가 평균 이상의 목표를 달성했고, 90%의 학생들이 높은 성실성과 참여도를 보였다고 평가되었다.
4.3 설문지를 통한 분석 결과
본 연구에서는 학기 시작 전과 학기 말에 학생들을 대상으로 설문 조사를 실시하였다. 사전 설문은 전체 22명 학생이 모두 참여하였고, 최종 설문은 한명이 불 참하여 21명의 학생이 참여하였다.
본 연구에서는 정보과학 창의성의 구성요소 탐색에 대한 선행연구를[20] 기반으로 지식, 지적능력, 의사소 통 능력, 동기 및 성격의 5개 항목에 대해 설문 문항을 구성하였다. 각 항목별 세부내용은 <Table 3>과 같고 Likert 5점 척도를 이용하였다 (1점 매우 낮다, 5점 매 우 높다).
학생 설문의 결과는 <Table 4>와 같다. 수업 전과 수업 후 각 항목에 대하여 1부터 5까지 선택한 학생의 분포를 백분율(%)로 표시하였고, 각 항목별 점수의 평 균(5점 만점)과 표준 편차를 각각 제시하였다. 항목별로 보면 <Table 4>의 T검정에서 색칠된 항목들은 유의수 준 5% 이내에서 유의미한 증가를 하였음을 나타내고 있다.
전체적으로 보면 (Fig. 10)과 같이 대부분의 항목에 서 성취도가 향상됨을 볼 수 있었다. 특히 지식부분과 의사소통 부분에서 가장 큰 향상을 보였다. 교육의 시 작이 학생들에게 긍정적 영향을 미칠 것이라는 가정 하
item detailed item
Knowledge ⓐ content knowledge of data structure
ⓑ metacognitive ability
Intellectual ability
ⓒ problem finding ability
ⓓ problem expression ability
ⓔ problem redefining ability
ⓕ diffuse thinking ability
ⓖ inferential skill Communication
skill
ⓗ expressiveness
ⓘ presentation ability
Motivation
ⓙ task immersion
ⓚ task challenging spirit
ⓛ interest
Character
ⓜ receptiveness
ⓝ positive property
ⓞ thoughtfulness
ⓟ cooperation
ⓠ responsibility
<Table 3> Questionnaire items
(Fig. 9) Expert assessment (Fig. 8) Mutual evaluation sheet
에 진행된다고 볼 때[3] 지식부분의 증가 결과는 당연 하다고 볼 수 있다. 그러나 우리나라 정보 영재 교육의 효과성을 분석한 기존 연구[6]에서 부족한 점으로 지적 되었던 타인의 주장을 수용하는 능력과, 표현력, 발표력 등의 의사소통 능력 측면에서 높은 교육 효과를 보여주 었다는 점은 주목할 만하며 그밖에도 문제발견, 문제 표현력 및 문제 재정의 능력 등의 지적 능력과 도전 정 신 등에서 유의미한 교육 효과를 보여주었다.
5. 결론
본 연구에서 우리는 수⋅과학 분야의 영재 고등학생 들을 대상으로, 학생들이 선정한 다양한 응용 분야 프
로젝트를 팀별로 수행하고, 그 결과를 컴퓨터 프로그램 형태의 산출물로 생산하는 프로젝트 기반 정보과학 교 수-학습 방법을 제안하고 설문 분석을 통해 제안한 교 수-학습 방법이 정보과학 창의성을 향상 시키는데 미치 는 효과를 살펴보았다.
다양한 현실 세계의 문제를 논리적으로 이해하고 이 를 컴퓨터를 기반으로 해결하는 정보과학 프로젝트를 성공적으로 달성하기 위하여 본 연구에서는 2단계 프로 젝트 중심의 정보과학 수업방법을 제안하였다. 수업은 적극적인 학생 참여를 기반으로 하는 소그룹 협력학습 형태로 진행되며 학생들은 기본단계에서 학습한 자료구 조의 이론적 지식을 기반으로 응용단계를 통해 창의적 문제 해결에 필수 요건이 되는 문제발견과 정보의 수집 및 아이디어 생성 등의 능력을 향상한다. 또한 성공적 인 프로젝트 진행을 위한 체계적인 프로젝트 수행 단계 와 입체적 피드백 방안을 제안하였다. 전문가들의 프로 젝트 평가 결과와 수업 전후 실시한 학생들의 설문 평 가 결과, 논문에서 제안한 정보과학 프로젝트 기반 교 수-학습 방법이 학생들의 정보과학 창의성 항목 중에 지식, 지적능력 및 의사소통 부분에서 우수한 교육 효 과를 보여주었다.
향후 후속 연구를 통하여 본 연구에서 제안한 프로젝 트 기반 교수-학습 방법을 영재학교뿐 아니라 일반 고 등학교 정보과학 교과목에 적용하고 그 결과를 바탕으 로 체계적인 개선을 이룬다면 정보과학 과목에서 일반 적으로 적용 가능한 프로젝트 기반 교수-학습 모델을 제공할 수 있을 것이며 이를 통하여 보다 효과적인 정 보 과학 교육을 수행할 수 있을 것이다.
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(Fig. 10) Change of achievement
<Table 4> Analysis of Questionnaire
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저자소개
김 호 숙
2005 이화여자대학교 컴퓨터공학 과 공학박사
2001∼2009 동의과학대학 컴퓨터 학과 교수
2010∼현재 한국과학영재학교 교사 관심분야: 데이터베이스, 데이터
마이닝, 영재교육 e-mail: [email protected]
김 형 석
1998 KAIST 수학과 이학박사 1998∼1999 ETRI 박사후 연구원 1999∼현재 동의대학교 멀티미디
어 공학과 교수
관심분야: 컴퓨터그래픽스, 응용 수학, 정보교육
e-mail: [email protected]
