Ⅰ. 서 론
최근 우리나라의 교육 목표의 큰 변화는 미래핵심역량의 적용이다. 미래핵심역량은 세계적으로 여러 나라에서 교육 목표로 반영하는 사 례가 늘어나고 있으며, 우리나라도 이러한 세계적인 경향에 따라 2015개정 교육과정에 이를 반영한 것으로 볼 수 있다(Ha & Shin, 2016). 2015개정 교육과정에서는 미래핵심역량을 핵심역량과 교과역 량으로 나누어서 총론 수준에서는 핵심역량 요소를 제시하고, 각 교 과별로는 이 핵심역량에 포함되는 교과별 교과역량과 성취기준을 개 발하여 제시하였다(Ministry of Education, 2015). 핵심역량에 대한 교사의 인식을 연구한 Ha & Shin(2016)에 따르면 교사들은 핵심역량 중 의사소통능력을 가장 중요하게 인식하였으나, 과학 수업을 통해 의사소통능력을 효과적으로 향상시킬 수 있을 것이라는 기대가 다른
교과에 비해 상대적으로 낮았다.
물론 국어와 같은 다른 교과를 통해 학생들의 의사소통능력을 향상 시키는 방법이 효과적이라고 생각할 수도 있으나, 과학 교과로 이를 다루어야 하는 이유가 있다. 우선 교육과정 측면에서 살펴보면, 2015 개정 교육과정의 과학과에서 교과 역량으로서 과학적 의사소통능력 을 제시하고 있다. 따라서 과학 교과 내에서도 의사소통능력을 신장 시키기 위한 방안을 고민해야 한다. 하지만 본격적으로 핵심역량으로 서 제시되는 2015개정 교육과정 이전부터 과학과의 목표 측면에서 의사소통능력은 이미 중요하게 인식되었다. 과학적 소양 함양과 과학 자와 같은 전문가 교육의 두 가지 과학 교육의 목표로 의사소통능력 을 강조한 Ha & Shin(2014)에 따르면 의사소통능력의 함양은 과학적 소양을 타인과 나누거나 과학자로서 다른 전문가와 연구 주제에 대해 원활한 소통을 하게 함으로써 성공적인 연구 결과로 이어지게 한다.
의사소통능력이 최근에서야 2015개정 교육과정에서 핵심역량 중 하
ALP 모형을 적용한 과학 수업이 초등학생의 과학적 의사소통능력에 미치는 영향
하지훈
1, 신영준
2*1경기고잔초등학교, 2경인교육대학교
The Effects of ALP Model-Applied Science Class on Elementary Students’ Scientific Communication Skills
Ji-hoon Ha
1, Young-joon Shin
2*1Gyeonggi Kojan Elementary School, 2Gyeongin National University of Education A R T I C L E I N F O A B S T R A C T
Article history:
Received 21 November 2017 Received in revised form 1 December 2017 8 December 2017
Accepted 12 December 2017
The purposes of this study are to analyze the merits and limits of flipped learning by suggesting the ALP model for efficient application and to test the effects of the new ALP model. The process of new model and program development is based on ADDIE in this study. This study consists of two steps.
First through literature research on the difficulties of the flipped learning, the elements are extracted to develop new model. Second, these elements were placed according to the teaching and learning flow, which resulted in the procedures. As a result, the ALP model was developed. The ALP model is a new model for applying teaching and learning methods for efficient application of the flipped learning.
This model was applied to elementary science classes to test its effects in scientific communication skill.
Interviews and cognitive survey were also conducted to collect additional information.
The results of this study are as follows: There were various difficulties in flipped learning. Based on literature research results, the ALP model and the science programs for elementary students have been developed. The experimental group showed statistically meaningful improvement in scientific communication skill. The scientific communication skill has two subcategories: the forms and the types.
According to the form analysis results, the experimental group showed a statistically meaningful improvement in the form of Table and Picture, but not in the form of Writing and Number. With the same reason given previously, this study confirmed that the application of ALP model improves the students’ visual form communication skills such as Table and Picture better than reading form communication skills such as Writing and Number. According to the type analysis results, the experimental group showed a statistically meaningful improvement in “the scientific insistence” type, and “the justification” which is the sub element of “the scientific insistence” type. With this reason, this study suggests that the class applied ALP model gives students more time and opportunities to learn. Though the survey and interviews about the student’s awareness of the class with applied the ALP model, this study showed that students actively exchanged their opinions in the class with applied ALP model.
Keywords:
ALP model, flipped learning, flipped classroom, key competencies, scientific communication skill, science class, elementary school, development of instructional model
* 교신저자 : 신영준 ([email protected])
** 본 논문은 하지훈의 2017년도 박사 학위논문에서 발췌 정리하였으며, 2017년 대한민국 교육부와 한국연구재단의 지원을 받아 수행된 연구임 (NRF-2015S1A5A2A01009560).
http://dx.doi.org/10.14697/jkase.2017.37.6.1025
Journal of the Korean Association for Science Education
Journal homepage: www.koreascience.org
나로 구체적으로 제시되었지만, 이전 과학과의 목표에서도 의사소통 능력에 대한 필요성과 중요성을 내포하고 있었던 셈이다.
일반적으로 교육과정을 제시할 때에 교육목표를 달성하기 위한 다양한 교육 방법도 함께 교사들에게 안내된다. 우리나라에서는 국가 수준 교육과정의 목표와 수업 방법이 교사용 지도서를 통해 구체적으 로 제시된다(Ministry of Education, 2016). 2015개정 교육과정에서와 같이 의사소통능력 등의 새로운 교육목표가 등장할 경우, 이를 효과 적으로 달성하기 위한 교육 방법이 제시될 수 있다. 교육 방법을 제시 할 때에는 일련의 절차를 가지고 있어야 한다(Gunter et al., 2005).
그 까닭은 새로운 교육방법을 적용한 수업의 적용 목적 등을 반영한 하위 요소들을 상세히 보여주고, 기존 방법이나 전략과의 차이를 분 명하게 드러내기 때문이다. 수업 모형은 실제 수업현상을 그 특징적 사태를 중심으로 단순화시켜 설명하기 위한 형태를 의미하는 것으로 수업을 이해시키는 목적을 가진다(Korean Educational Psychology Association, 2000). 따라서 새로운 수업 방법을 개발할 때에 수업 모형의 형태로 제시하는 것이 교사들의 수업 방법과 이를 적용한 교 실의 사태 등에 대해 정확한 이해를 돕고, 결국 수업 방법을 적용한 프로그램들의 일관성을 확보할 수 있을 것이다.
Ahn & Shin(2015)은 협동학습을 통해 수업 중 학생 간의 의사소통 빈도를 높이고 이를 통해 과학적 의사소통능력의 일부 요소에서 그 효과를 확인하였다. 과학적 의사소통능력에 대한 효과의 검증은 없었 지만, 협동학습 이외에도 토론 학습이나 프로젝트 학습 그리고 글쓰 기와 같이 의사소통 경험을 학생들에게 보다 많이 제공하는 형태의 수업이 이미 교실에 적용되었다(Kim & Lee, 2014; Lee & Lee, 2013;
Shin, 2004). 여러 연구 결과에 보여주듯이 토론이나 글쓰기 등의 다 양한 교육 방법을 도입하는 것이 학생들의 의사소통능력 향상에 도움 을 줄 것이다. 그러나 토론이나 글쓰기 등의 활동을 수행하기 위해 필요한 시간에 비해 수업 시간은 부족하다. 따라서 의사소통을 위한 수업 시간 부족을 해결함으로써 과학적 의사소통능력을 향상시키기 위한 충분한 시간을 확보하여 탐구 활동 속에서 학생들이 충분한 의 사소통의 기회와 시간을 가질 수 있도록 해야 한다. 이러한 문제의식 속에서 기존 수업에 대한 대안적인 수업 방법 중 하나로 등장한 것이 거꾸로 수업이다. 이 수업에 대한 교사들의 관심이 점점 높아지는 추세이다. 거꾸로 수업에 대한 교사의 인식을 연구한 Shin &
Ha(2016)에 따르면 교사들에게 인식되는 거꾸로 수업의 일반적인 형 태는 온라인 수업 형태와 면대면 수업 형태의 두 개의 큰 구조를 지닌 수업 형태이다. 교사들은 거꾸로 수업에서의 온라인 수업이 기존 강 의식 수업을 대체하기 위해 사용되며, 이를 통해 한정된 수업 시간을 보다 학생 중심 활동을 위한 시간으로 채울 수 있다고 생각한다. 이러 한 거꾸로 수업의 학생 중심 활동 시간의 증대는 의사소통능력에 효 과가 있을 것으로 예상되는 수업 형태를 도입할 수 있는 시간적 여유 를 제공하는 수단이 된다. 또 거꾸로 수업의 활동이 학생 중심적으로 이루어진다는 점에서 거꾸로 수업의 경우 학생 간 의사소통의 기회가 기존 수업에 비해 늘어나 학생들의 의사소통능력을 신장시킬 수 있는 가능성이 높다. 실제로 Bergmann & Sams(2012)의 저서에서도 거꾸 로 수업의 효과 중 하나로 의사소통 측면의 효과를 제시하고 있으며, Lage et al.(2000)도 전통적인 수업 방식에 비해 거꾸로 수업이 가지는 장점 중 하나로 교사와 학생 간의 대화 기회 제공을 언급하면서 거꾸 로 수업에서의 의사소통 측면의 효과를 강조하고 있다. 그러나 이러
한 장점에도 불구하고 거꾸로 수업을 적용하는데 어려움이 있을 것이 라는 연구도 있다. Shin & Ha(2016)는 교사들이 거꾸로 수업의 도입 을 통해 얻는 긍정적인 영향에 대한 기대에 비해 실제 적용에 대한 인식이 다소 낮음을 언급하면서 교사들이 거꾸로 수업을 적용하는데 어려움의 요소가 있음을 예상하였다. 이외에도 Shin et al.(2016a)은 거꾸로 수업을 경험한 교사를 대상으로 거꾸로 수업과 관련된 어려움 을 분석함으로써 어려움의 사례를 구체적으로 제시하였다. 거꾸로 수업을 지원하기 위한 과학교과서 모형 개발 연구에서는 거꾸로 수업 에 대한 학생들의 부정적인 인식도 확인할 수 있다(Shin et al., 2016b).
이러한 문제점은 의사소통능력을 향상시켜줄 것으로 기대하는 거꾸 로 수업의 교실 적용을 방해하는 요소로 작용할 것이다.
본 연구에서는 거꾸로 수업의 문제점을 다룬 연구들을 살펴보고 이를 통해 새로운 모형을 구성할 요소를 추출하였다. 추출된 요소는 수업 절차에 따라 배치하여 거꾸로 수업이 가지는 의사소통 측면의 효과를 유지하면서 교실에서의 적용 가능성을 높일 수 있는 모형과 프로그램을 개발하였다. 이후 과학적 의사소통능력 검사와 면담 등을 통해 개발된 모형이 과학적 의사소통능력 향상에 도움이 되는지를 초등학교 과학 수업에 적용하여 확인하고자 하였다.
Ⅱ. 연구 방법 1. 연구 대상
ALP1) 모형 적용 초등 과학 프로그램을 개발⋅적용하여 초등학생 들의 과학적 의사소통능력에 대한 효과를 확인하기 위해 <Table 1>과 같이 연구 대상을 선정하였다. 수도권 소재 K초등학교 6학년 6개 학 급을 대상으로 실험집단과 비교집단을 무작위로 각 3개 학급씩 나누 었다. 분석의 정확성을 높이고자 수집된 자료 중 불성실한 응답을 제외하였고, 성실하게 응답된 검사지 중 사전 검사와 사후 검사를 모두 응답한 학생의 자료만 분석에 사용하였다. 추가적인 정보를 얻 고 통계 결과에 대한 보다 정확한 해석을 위해 수업에 대한 인식 조사 와 면담을 추가로 실시하였다. 면담 대상은 총 8명으로 ALP 모형에 대한 경험이 있는 실험집단만으로 하였다. 인식 조사에서 학생들은 요약강의, 추가 학습, 학생 중심 활동에 대한 다양한 태도를 보이는데, 각 구성요소별 태도를 긍정과 부정으로 구분하여 여러 패턴으로 정리 하였다. 그 후 각 패턴별로 1∼2명의 학생을 대표로 선정하여 총 8명 의 학생을 면담 대상으로 정하였다.
Grade Group Number of
classes
Number of students
Total Boys Girls
6th
Experimental
group 3 30 30 60
Comparative
group 3 35 38 73
Total 6 65 68 133
Table 1. Subjects
1) ALP(Attending a Short Lecture / Learning More in a Gap / Performing Student-centered Learning)
2. 연구 절차
가. 수업 모형 및 프로그램 개발 절차
프로그램의 개발 과정은 초등 과학 프로그램 개발에 보편적으로 사용되어온 ADDIE 모형에 따라 분석(Analysis), 설계(Design), 개발 (Development), 실행(Implementation), 평가(Evaluation)의 5단계에 따라 이루어졌으며, 개발을 위한 단원 선정이나 ALP 모형의 적용 과정 등에 대한 논의 및 결정은 과학교육전문가 1인과 초등과학 전공 박사과정 4인으로 구성된 전문가집단을 통해 이루어졌다. ALP 모형 개발은 거꾸로 수업의 구조 및 적용의 어려움과 관련된 기존 연구들 을 분석하여 얻은 시사점을 바탕으로 모형의 구성 요소를 수업 절차 에 따라 제시하는 과정으로 이루어졌다. 개발된 ALP 모형의 절차에 따라 기존 과학 지도서 내용의 분석을 통해 6학년 2개 단원에 적용할 수 있는 수업 프로그램을 개발하였다. 최종적으로 개발된 ALP 모형 적용 초등 과학 프로그램은 실험집단에 투입하여 과학적 의사소통능 력 측면의 효과를 확인하는 과정을 거쳤다. 세부적인 연구 절차 및 연구 내용은 <Figure 1>과 같다.
Analysis Analyzing previous researches for extraction of new components
▼
Design Designing ALP model on basis of analysis results
▼
Development Developing of elementary science programs applied ALP model
▼
Implementation Implementing the programs applied ALP model in science classes
▼
Evaluation Evaluating the effects of the programs on scientific communication skills Figure 1. The research process
나. 수업처치
비교집단과 실험집단의 수업처치는 <Figure 2>와 같이 수업 절차 와 구성에 차이를 두었다. 비교집단의 경우 과학지도서에서 제시하는
‘들어가기’, ‘활동하기’, ‘마무리하기’의 세 단계로 수업을 진행하였으 며, 각 단계가 40분 또는 80분의 시간동안 연속적으로 이루어졌다.
실험집단의 경우 ALP 모형을 적용하여 ‘들어가기’와 ‘활동하기’의 교사 설명 부분이 이루어진 후에 교실 밖에서 추가적인 학습을 할 수 있는 시간을 하루 이상 학생들에게 제공하였다. 이를 위해서 적용 될 차시의 앞 차시 수업 시간 중 5∼10분 정도의 마지막 일부 시간을 첫 단계를 위한 시간으로 활용하여 차시 내용에 대한 소개와 교사 설명을 진행하였다. 다음 단계는 교실에서 ‘활동하기’에 있는 실험 등의 활동을 진행하게 되는데, 교사의 설명 없이 학생들이 스스로 탐구 활동을 진행한다. 이전 교사의 설명을 다시 볼 수 있는 자료를 모둠별로 제공하였지만, 자료의 내용, 전달형태와 노출 시간은 동일
하게 통제하였다. 또한 수업 내용은 과학과 교육과정에서 제시한 내 용을 바탕으로 두 집단 모두 동일하게 구성하였다. 수업의 마무리 단계는 비교집단의 경우 동일한 실험을 실시하였기 때문에 탐구 결과 가 맞는지 확인하는 과정으로 이루어진 반면에 실험집단의 경우 학생 들의 추가 학습 내용이 반영될 수 있기 때문에 탐구 결과가 서로 상이 할 수 있다. 따라서 서로 간의 탐구 내용과 결과를 공유하는 목적으로 마무리 활동이 이루어졌다.
Figure 2. The class treatment of between-group design
3. 검사도구
가. 과학적 의사소통능력 검사지
2015개정 교육과정에서 핵심역량 중 하나로 의사소통능력이 제시 되었고, 과학에서는 과학적 의사소통능력을 교과역량으로 제시하였 다(Ministry of Education, 2015). 연구에서 사용된 검사 도구는 초등 학교 3-6학년을 대상으로 적용 가능한 Jeon(2013)의 과학적 의사소통 능력 검사도구이다. 이 과학적 의사소통능력 검사는 16개의 선다형과 8개의 서답형 문항으로 구성되어 있으며, 지필검사 형태를 가진다.
각 문항은 과학적 의사소통의 유형과 형태에 따라 구분되며, 유형은 크게 과학적 설명(Scientific explanation)과 과학적 주장(Scientific claim)으로 나뉘며 다시 하위 유형으로 과학적 설명형은 서술형 (Description)과 설명형(Explanation)으로, 과학적 주장형은 근거 (Ground)와 정당화(Justification)로 나뉜다. 형태는 글(Letter), 수(Number), 표(Table), 그림(Illustration)의 4종으로 구분된다.
Jeon(2014)이 제시한 과학적 의사소통능력 검사지의 신뢰도는 .74이 었으며, 본 연구에서 분석한 자료를 바탕으로 얻은 신뢰도의 Cronbach’s α값은 .78이었다.
나. 수업 인식 조사 및 면담
모형의 개발 목적이 거꾸로 수업의 강점인 의사소통능력에 대한 신장을 유지하면서 그 단점을 보완하는 형태의 새로운 방법을 제시하 는 것에 있다. 따라서 인식 조사와 면담 분석을 통해 탐구 활동을 위한 충분한 시간 확보와 Shin et al.(2016b)이 거꾸로 수업의 문제로 제시한 사전 학습에 대해 학생들이 어떻게 인식하는지를 살펴볼 수 있도록 노력하였다. 이를 위해 전반적인 과학 수업에 대한 인식 조사 의 대상 범위는 비교집단과 실험집단 모두에 적용하였고, ALP 모형
의 구성 요소에 대한 인식은 실험집단만을 대상으로 확인하였다.
수업 인식 조사와 면담에 사용할 질문의 개발은 5인의 전문가 집단 을 통해 이루어졌다. 총 3차에 걸친 수정 과정을 거쳐 최종 설문 문항 이 확정되었다. 설문 문항은 1∼4점의 리커트 척도 형식으로 개발되 었으며, 문항의 타당도를 확보하기 위해 개발 과정에서 두 차례의 안면타당도 검사를 실시하였다. 안면타당도 검토자로 전문가 집단의 3인이 참여하였으며 두 차례 실시된 안면타당도 검사에서는 3인의 검토자 간의 완전한 일치를 확인한 뒤, 최종적으로 적용될 조사 문항 의 영역과 항목을 정하였다(Table 2).
수업 인식에 대한 정확한 분석을 위해 필요에 따라 실험집단의 학생들 중 일부를 대상으로 면담을 진행하였으며, 1회당 20분 내외의 시간 동안 이루어졌다. ALP 모형을 적용한 수업에서의 학생들의 세 부적인 정보를 얻기 위해 면담을 진행하였기 때문에 이에 맞게 요약 강의, 추가 학습, 학생 중심 학습 등 주요 구성 요소에 대한 내용으로 질문을 구성하였다. 요약 강의와 관련된 질문은 요약강의가 학생 자 신에게 도움이 되는지와 이전 수업의 교사 설명과 비교하는 등의 질 문으로 구성하였다. 추가 학습과 관련한 질문에서는 추가 학습 수행 과 관련한 학생 의지나 학습 형태 등에 대한 구체적인 사례를 물었다. 학생 중심 학습과 관련된 질문은 탐구 활동 중 의사소통과 관련된 학생의 행동 모습을 구체적으로 언급할 수 있도록 구성하였다.
Ⅲ. 연구 결과 및 논의
1. ALP 모형 및 프로그램 개발 가. ALP 모형
거꾸로 수업의 구조는 관련 연구에서 크게 Outside class와 Inside class라는 두 부분으로 구성된다(Bishop & Verleger, 2013; Lage et al., 2000; Bergmann & Sams, 2012). 두 개의 구조에 따라 거꾸로 수업의 어려움에 대한 연구들에서 제시하는 문제점들을 분석한 결과 는 다음과 같다(Shin & Ha, 2016; Shin et al., 2016a&b).
Outside class에서 교사들은 수업 준비가 가장 큰 걸림돌로 걱정하 고 있었다(Shin & Ha, 2016). 실제 거꾸로 수업을 적용한 경험이 있는 교사의 면담 내용에서는 이전 수업보다 많은 시간과 노력이 필요함을 확인할 수 있다(Shin et al., 2016a). 따라서 교사 입장에서는 동영상 등의 자료를 활용해서 얻는 이점이 크지 않다면 수업에 거꾸로 수업 을 굳이 도입할 필요성을 느끼지 못할 것이다. 학생들의 경우 교실에 서 듣던 교사의 강의식 설명을 동영상을 통해 듣게 되는데, 학습 환경 의 미비로 인한 동영상 강의에 대한 접근 불가와 학생들의 흥미나 의지 부족 등의 여러 이유로 수업 결손이 발생한다. 그리고 교실에서 직접적이고 즉각적으로 교사의 피드백을 제공 받았던 것과 달리 Outside class 상황에서는 신속한 피드백이 불가능하다는 점에서 어려 움을 겪고 있었다(Shin et al., 2016a&b).
Inside class에서는 사전 학습에 대한 결손으로 인해 교실 활동에 제대로 참여하지 못하는 경우와 강의 방식을 선호하는 학생들에 대한 불만이나 학생 중심 수업이 익숙하지 않은 학생들의 어려움, 그리고 다양한 학습 결과에 대한 정리 활동을 어떻게 할지에 대한 문제점이 제시된다(Shin & Ha, 2016; Shin et al., 2016a&b).
거꾸로 수업의 주요 목적은 학생중심학습 시간 확보를 통한 다양한 유의미한 학습 활동을 구성하는 것이다(Bergmann & Sams, 2012;
Jeong, 2014; Park & Cha, 2015; Shin et al., 2016c; Strayer, 2012).
이를 위해 거꾸로 수업에서는 사전학습을 탐구 시간 확보를 위한 수 단으로 활용하기 위해 가지고 왔다. 하지만 분석 결과 교사와 학생들 로부터 언급되는 문제는 대부분 사전학습과 관련이 있었다. 따라서 사전학습의 짧은 동영상을 이용한 탐구 시간 확보와 학생들에게 주어 지는 Outside class 상황에서의 자율적이고 개별적인 추가 학습의 기 회가 유지되면서 학습 결손 등을 예방할 수 있는 방안에 대한 모색이 필요하다. 먼저 거꾸로 수업의 어려움과 관련된 기존 연구의 분석하 여 새로운 모형에 반영해야 할 사항들을 정리한 결과는 <Table 3>과 같다.
No. Categories Item
1
Characteristics
Interest in science
2 Confidence of academic achievement
3 Preparation habits
4 Method Concentration in activities 5
Using tools
Preference about tools
6 Support by tools
7 Difficulties about using tools 8 Thinking skills Thinking in experimental design 9 Inquiry skills Time for inquiry
10 Activeness in inquiry
11 Communication skills
Interactions between students 12 Interactions with teacher
13 Participation Investigation into invisible contents in textbook 14 Applying to social phenomena
15 Effects of ALP Model (Only Ex.)
Effects of preparation
16 The activity guidance of ALP Model 17 Effects of short lectures
Table 2. The categories and items in a survey
Difficulties in flipped learning Considerations for new model
[Outside class ]
⋅Difficulties in class design
⋅Difficulties in making video clips for lectures
⋅Difficulties from insufficient learning environment
⋅Lack of students’ participation
[Lecture]
⋅High attendances
⋅Short running time
[Additional Learning]
⋅Autonomous
⋅In outside class
[Inside class ]
⋅Lack of students’ participation
⋅Lack of learning skills for student-centered learning
⋅Difficulties from various learning outcomes
[Student-centered learning]
⋅Learner-centered ⋅Autonomous inquiry Table 3. Difficulties in flipped learning and Considerations for new model
앞선 분석을 통해 <Table 4>와 같이 3단계로 구분되는 ALP 모형 을 제안하였다. ALP 모형은 요약 강의 참여 단계(Attending a Short Lecture), 갭(gap) 이용 추가 학습 단계(Learning More in a Gap), 학생 중심 학습 수행 단계(Performing Student-centered Learning)의 3단계 로 구성된다. 요약 강의는 거꾸로 수업에서 사용되는 디딤 영상과 같이 5-10분 정도의 짧은 강의를 의미하며 원격으로 진행되는 것이 아닌 면대면으로 이루어진다는 차이점을 가진다. 따라서 학생은 교사 의 직접적인 강의를 들을 수 있고, 학생의 참여 의지 등의 문제로 인한 수업 결손은 일어나지 않는다. 거꾸로 수업은 Outside class를 활용한다는 특징을 가지고 있으며 이를 통해 학생의 자율적인 학습을 가능하게 한다. ALP 모형도 Outside class 상황을 가지는데, 이는 교 사의 강의가 이루어지는 시간과 학생 중심 수업이 이루어지는 시간이 다르기 때문에 가능하다. 이 두 시간적 차이를 갭(Gap)으로 칭하며, 갭은 학생들이 교사로부터 배운 강의 내용을 바탕으로 학생 중심 학 습 이전에 스스로 추가 학습을 할 수 있는 기회로 활용될 수 있다.
Steps Common contents
Attending a Short Lecture
⋅Introducing contents
⋅Presenting keyword for next step Learning
more in a Gap
⋅Reviewing the lecture
⋅Performing additional learning Performing
Student-centered Learning
⋅Performing inquiry
⋅Sharing inquiry results Table 4. Steps and Common contents in ALP model
위의 구성요소를 <Figure 3>과 같이 반영함으로써 기존 수업과는 다른 형태의 수업 구조를 가지게 된다. 일반 수업이 교사의 강의식 설명과 학생의 탐구 활동이 혼재되어 교실 안에서 이루어지는 I 형태 라면, 거꾸로 수업은 ‘Outside class’라는 요소를 구조에 넣음으로써 교사의 강의식 설명을 교실 수업 밖으로 뺀다. 수업의 구조는 O-I 형태를 띠며, 학생들이 사전 학습을 해오기 때문에 교실 수업에서는 학생 중심 수업을 위한 시간을 상대적으로 많이 확보하게 된다. 그러 나 사전 학습을 위한 자료 제작에 대한 교사의 부담감이나 학생들의
사전 학습 결손 등 많은 문제점이 새롭게 생기게 된다(Shin & Ha, 2016; Shin et al., 2016a). 거꾸로 수업에서 이루어지던 강의 동영상과 학습자의 추가 학습으로 구성된 Outside class의 활동을 나누어 강의 요소를 Inside class로 가지고 오고, 추가 학습 요소는 그대로 Outside class에 남기는 방법으로 거꾸로 수업의 문제들을 해결하고자 하였다.
일반적인 수업의 강의처럼 교실에서 이루어지나 학생 중심 학습과 분리되어 학습자가 강의 후 추가적인 학습을 스스로 할 수 있는 기회 를 부여한 거꾸로 수업의 장점은 유지하였다.
나. ALP 모형 적용 초등 과학 프로그램
ALP 모형의 절차를 초등학교 6학년 두 개의 단원에 적용하여 초등 과학 프로그램을 개발하였다. 단원별로 9차시 분량의 프로그램이 개 발되었으며, 각 차시의 수업 절차는 ALP 모형에서 제시한 3단계의 절차에 따라 구성하였다. 개발된 초등 과학 프로그램의 ‘요약 강의 참여’ 단계는 선정된 단원의 학습 내용에 기반을 하여 동기유발과 학생 중심 수업을 수행하기 위한 지식을 전달하는 강의를 주요 목적 으로 하여 개발이 이루어졌다. ALP 모형의 요약 강의는 일반 강의보 다 짧은 시간 안에 이루어져야하기 때문에 개발된 프로그램의 강의 시간도 5∼10분 정도로 구성하여 짧은 시간 동안 교사의 설명이 끝날 수 있도록 강의의 내용과 양을 고려하였다. 또한 요약 강의의 궁극적 인 목적이 학생 중심 학습을 위한 시간 확보와 수행 지원에 있기 때문 에 학생 중심 학습에서 학생들이 수행해야 할 내용을 토대로 필요한 개념 학습이나 탐구 방법을 익히는데 개발 방향의 초점을 맞추었다.
두 번째 단계인 ‘갭 이용 추가 학습’ 단계를 프로그램에 구현하기 위해 수업 구조를 ALP 모형에 따라 쪼개었다. 요약 강의를 학생 중심 학습이 이루어지기 이전 차시 활동의 말미에 적용하여 요약 강의와 학생 중심 학습 단계 사이의 시간적 분리가 있도록 하였다. 또한 학생 들의 추가 학습이 용이하게 이루어질 수 있도록 요약 강의에 대한 복습 활동 독려나 학생 중심 학습 단계에서 다룰 주제 또는 내용에 대해 안내하였다. 마지막 단계인 ‘학생 중심 학습 수행’ 단계는 실험 이나 조사 등의 탐구활동 중심으로 구성하였다. 요약 강의가 이루어
Figure 3. The structure and type by class
진 상태이기 때문에 간단한 안내 후 바로 학생들이 스스로 탐구 활동 을 시작할 수 있도록 수업을 구성하였으며, 요약 강의 참여 단계에서 배운 내용에 대한 자료를 모둠별로 제공하여 탐구 방법이나 개념에 대한 복습을 함으로써 학생들이 스스로 탐구하는데 어려움이 없도록 하였다. 학생들에는 탐구를 위한 시간이 늘어난 만큼 학생들 간의 의견 교환이나 추가적인 실험을 권장하여 ALP 모형의 적용 취지를 최대한 살릴 수 있도록 하였다. 학생 중심 학습 후 탐구 결과를 다른 모둠과 공유하는 요소를 넣어 서로의 다양한 학습 결과를 공유할 수 있는 기회를 제공하도록 프로그램을 구성하였다.
이처럼 각 단원별로 학습 내용은 다르나, 공통적인 단계별 과업은 존재한다(Table 5). 요약 강의 참여 단계에서는 각 차시마다 차시 내 용 소개와 추가 학습을 위한 키워드를 제공하였다. 갭 이용 추가 학습 단계에서는 강의 내용에 대한 복습이나 추가적인 조사 활동 등이 지 속적으로 이루어져야 한다. 학생 중심 학습 단계는 탐구 활동 수행이 주요 과정이며, 이후 각 모둠별 또는 개인별로 수행한 활동을 서로 공유하게 하도록 하여 개인별로 다르게 이루어질 수 있는 학습 결과 를 교사가 확인하고 조정할 수 있도록 하였다.
각 단원별로 제시된 프로그램의 내용은 다음과 같다. 3단원 렌즈의 이용은 총 9차시로 제시되었으며, 주요 활동 주제는 [1]색깔 렌즈, [2-3]볼록 렌즈와 오목 렌즈, [4-5]원시경과 근시경, [6]렌즈를 통과하 는 빛의 경로, [7]볼록 렌즈로 햇빛 모으기, [8]간이사진기, [9]재미있 는 사진 찍기 등이다. [1], [7], [8]과 [9]는 교구 제작과 만든 교구를 이용한 탐구 활동으로 나머지 차시는 실험 형태로 구성하였다. 4단원 은 여러 가지 기체 단원으로 주요 활동 주제는 [1]공기대포 놀이, [2]헬 륨 풍선 실험과 공무풍선 게임, [3]압력에 따른 기체 부피 변화, [4-5]산 소 발생 장치 실험, [6-7]이산화 탄소 발생장치 실험, [8-9]나만의 탄산 수 만들기 등이다. [1], [2]와 [8-9]는 만들기와 체험 활동 위주로 구성 되었고, [3], [4-5]와 [6-7]은 실험 형태로 제시되었다. 두 집단 모두 프로그램의 주제는 2017개정 교육과정에서 제시하고 있는 내용으로
동일하며, 실험집단의 경우 ALP 모형 절차에 따라 진행되도록 하나의 연속된 차시(들) 안에서 단계별 제시될 내용과 활동을 구분하였다.
수업에서 사용한 자료는 동일하며, 주요 개념에 대한 학습과 탐구 활동에 필요한 정보 전달 및 습득에 필요한 정보를 학생들에게 전달 하는 목적으로 사용되었다. 자료의 형태는 동영상이나 이미지, 텍스 트 등의 다양한 정보 유형을 담고 있는 프레젠테이션 형식으로 제작 되었다. 주로 교사의 설명 시 전체 학생들이 볼 수 있도록 교실 모니터 로 보여주었으며, 탐구 중에는 개별적으로 볼 수 있도록 모둠별로 유인물이나 태블릿PC 등의 형태로 제공하였다.
2. 과학적 의사소통능력 검사 결과
각 3개 학급으로 구성된 두 집단 중 한 집단에 ALP 모형을 적용한 후 이에 대한 과학적 의사소통능력에 대한 효과를 분석한 결과는
<Table 6>과 같다. 사전검사의 평균은 실험집단이 22.38점이고, 비교 집단이 21.57점으로 실험집단이 약 0.8점 높았고, 사후검사 평균은 실험집단이 26.16점이고 비교집단이 22.32점으로 실험집단이 약 2.8 점 높았다. 두 집단의 검사 간 변화 차이를 분석하기 위해 공변량 분석을 실시하였고 그 결과 집단 간 통계적으로 유의한 차이(F=7.04, p<.01)가 있었다. 이는 ALP 모형을 적용한 실험집단의 과학적 의사소 통능력 향상이 상대적으로 많았음을 의미하는 것으로 과학적 의사소 통능력 향상에 대한 ALP 모형의 적용 효과를 확인하였다.
Group N Pre-Test Post-Test
df F p
M SD M SD
Ex. 73 22.38 7.06 26.16 9.31
1 7.04** .009 Com. 60 21.57 8.55 22.32 11.11
**p<.01
Table 6. The results of scientific communication skills test
Steps Title : < 3. The Use of Lens > Title : < 4. various gases >
[The number of class] Topic of contents per class [The number of class] Topic of contents per class
A
[1] How to make color lens and color pattern [2-3] Design of experiments(the lens) [4-5] Design of experiments(the glasses) [6] Design the experiment(the path of light)
[7] How to check effects of light and draw something by a magnifying glass [8] How to make a simple Photographic Camera
[9] How to take funny pictures
[1] How to make an air cannon
[2] Design of experiments(the helium-filled balloon) and How to play balloon game
[3] Design of experiments(the piston) [4-5] Design the oxygen generating experiment [6-7] Design the carbon dioxide generating experiment [8-9] How to make my own carbonated water
L
[1] What is Lens?
[2-3] Lens and images [4-5] The kinds of Glasses
[6] Lens features and nature of light
[7] The changes of brightness and temperature and the subject of drawing [8] A simple Photographic Camera
[9] Replacements for lens and ideas about funny pictures
[1] Principal of an air cannon and gases in air [2] Properties of Helium
[3] Pressure and Properties of liquid and gas
[4-5] Principal of a gas generator, Properties of oxygen [6-7] Principal of a gas generator, Properties of carbon dioxide [8-9] Various carbonated drink and recipes for my own carbonated water
P
[1] Making color lens [2-3] The lens experiments [4-5] The Glasses experiments
[6] The path of light passes through lens [7] The activities using magnifying glass [8] Making a simple Photographic Camera [9] Taking funny pictures with friends
[1] Making an air cannon and extinguishing a candle [2] The helium-filled balloon experiments and balloon game [3] The piston experiments
[4-5] The oxygen generating experiment [6-7] The carbon dioxide generating experiment [8-9] Making my own carbonated water Table 5. Contents of class applied ALP model in each chapter
영역은 의사소통 형태와 유형의 두 가지 범주로 나누어 분석을 한 결과는 <Table 7>과 같다. 먼저, 의사소통 형태의 분석에서는 표 (F=5.26, p<.05)와 그림(F=9.59, p<.01)에서 두 집단 간 유의한 차이가 나타났다. 표 영역에 대한 사전검사와 사후검사의 비교 결과, 실험집 단이 5.40점에서 6.55점으로 1.15점의 상승이 있었고, 비교집단은 5.30점에서 5.40점으로 0.10점 상승하였다. 그림 영역에서 실험집단 은 사전검사 5.86점에서 사후검사 6.74점으로 0.88점 향상되었고, 비 교집단은 사전검사 5.72점에서 사후검사 5.25점으로 0.47점 하락하였 다. 이를 통해 ALP 모형의 적용이 표와 그림 형태의 과학적 의사소통 능력을 향상시키는 효과가 있음을 알 수 있다.
이는 글이나 수와 같이 인지양식의 읽기 형태 중심의 의사소통능력 보다는 표와 그림과 같은 시각적 형태 중심의 의사소통능력 향상에 효과가 있음 보여준다. 표와 그림에서 특히 향상을 보인 이유에 대해 서는 다양한 해석이 가능하다. 학생들 간의 의사소통 모습에서 학생 들은 주로 실험관찰 교과서에 실험 결과를 정리할 때 주로 표나 그림 을 사용했고, 다른 친구들과 이에 대한 의견을 교환할 때에 표나 그림 을 기본적인 자료로 활용하였다. 또한 거꾸로 수업이나 ALP 모형 적용 수업에서 교사는 짧은 시간 동안 학생들에게 효과적인 설명을 위해 동영상이나 프레젠테이션 자료를 사용한다. 그 자료 속 정보는 주로 그림이나 사진과 같은 시각적 형태이다. 따라서 학생들은 시각
적 정보를 통해 수업에 필요한 정보를 얻는 과정에서 이와 관련된 의사소통능력이 향상되었을 가능성이 있다.
의사소통 유형에 따라 나누어 분석한 결과(Table 8), 주장형 영역에 서 두 집단 간의 차이(F=10.66, p<.01)를 확인할 수 있었다. 주장형의 하위 영역 중 정당화에서도 집단 간 유의한 차이(F=19.91, p<.01)를 보였다. 주장형 영역에서 실험집단은 사전검사 10.37점에서 사후검사 13.27점으로 2.90점 상승하였고, 비교집단은 사전검사 10.93점에서 사후검사 11.05점으로 0.13점 상승하였다. 주장형 하위 영역인 정당 화의 경우 실험집단이 사전검사 2.14점에서 사후검사 4.90점으로 2.76점 상승하였고, 비교집단은 사전검사 3.13점에서 사후검사 3.52 점으로 0.39점 상승하였다. 이를 통해 ALP 모형의 적용이 의사소통 유형 중 주장형과 그 하위 영역인 정당화와 관련된 과학적 의사소통 능력에 효과가 있음을 확인하였다.
주장형의 정당화에 대한 향상과 관련하여 Bak & Kim(2014)은 STEAM 프로그램 속 학생들이 스스로 문제를 해결하는 방법을 탐구 했기 때문이라고 그 이유를 밝혔다. 본 연구에서는 실험집단과 비교 집단이 동일한 내용을 다루었고, 단지 실험집단에게는 ALP 모형을 통해 자기주도적인 학습 기회인 갭이나 학생중심학습 기회를 보다 더 주는 노력을 하였다. 결국 학생들에게 자기주도적인 기회를 주는 것이 학생들로 하여금 자신의 탐구 과제에 보다 몰입하게 하고, 탐구 과정에서 학생 간 의사소통의 기회를 보다 증가시켜 이로 인해 학생 들의 의사소통능력이 신장된 것으로 보인다.
3. 프로그램에 대한 학생 인식 조사 및 면담 결과
ALP 모형의 첫 번째 구성요소인 요약 강의에 대한 학생들의 인식 을 살펴본 결과, 학생들은 요약 강의가 추가 학습 때 스스로 공부하는 데 도움을 주는지에 대한 질문에는 평균 2.92의 응답 수준을 보였다 (Figure 4). 이는 ‘그렇다’ 수준의 응답으로 비율을 보면, 요약 강의가 탐구 활동에 대한 사전 학습에 긍정적인 영향을 준다고 응답한 학생 이 80% 이상이다. 이는 교사의 설명에 할당된 시간이 기존에 비해 줄어들더라도 추가 학습을 하는데 충분한 도움을 주고 있음을 보여준 다. 거꾸로 수업의 사전학습에서와 달리 필수적으로 요구되는 것은 Forms Group N Pre-Test Post-Test
df F p
M SD M SD
Letter Ex. 73 5.23 2.72 6.15 3.06
1 .93 .337 Com. 60 5.13 2.75 5.70 2.91
Number Ex. 73 5.89 2.57 6.73 2.91
1 .85 .358 Com. 60 5.42 2.99 5.97 3.70
Table Ex. 73 5.40 2.41 6.55 2.90
1 5.26* .023 Com. 60 5.30 2.54 5.40 3.11
Illustration Ex. 73 5.86 2.00 6.74 2.91
1 9.59** .002 Com. 60 5.72 2.75 5.25 3.27
*p<.05, **p<.01
Table 7. The results by “Forms”
Types Group N Pre-Test Post-Test
df F p
M SD M SD
Scientific Explanations
Description Ex. 73 6.82 3.49 7.67 3.95
1 1.88 .173
Com. 60 6.38 3.04 6.63 3.76
Explanation Ex. 73 5.19 1.83 5.22 2.32
1 .21 .647
Com. 60 4.25 2.18 4.63 2.41
Total Ex. 73 12.01 4.39 12.89 5.50
1 .35 .558
Com. 60 10.63 4.29 11.27 5.39
Scientific Claim
Ground Ex. 73 8.23 3.64 8.37 3.69
1 .91 .342
Com. 60 7.80 3.78 7.53 4.56
Justification Ex. 73 2.14 2.32 4.90 2.45
1 19.91** .000
Com. 60 3.13 2.20 3.52 2.49
Total Ex. 73 10.37 4.43 13.27 5.27
1 10.66** .001
Com. 60 10.93 5.18 11.05 6.40
**p<.01
Table 8. The results by “Types”
아니나, 연구 결과를 비추어 볼 때에 강제성이 배제되더라도 자발적 인 탐색 의지가 있는 학생들은 과학에 대한 관심을 교실 밖에서도 유지하고 있음을 알 수 있다.
갭을 이용한 추가 학습의 수행 여부에 따라 요약 강의의 역할이 다르게 나타난다. 갭을 활용하여 스스로 추가적인 학습을 이어간 학 생의 경우 아래와 같이 요약 강의가 자신의 사전 학습에 실제로 도움 을 주고 있다고 하였다. 학생들은 기존 수업에서 사용하는 예습이라 는 용어로 요약 강의를 바탕으로 추가로 자료 수집하는 활동을 표현 하였고, 자신이 수행하는 예습 활동에 교사의 요약 강의가 도움이 된다고 언급하였다. 학생들은 간결하게 압축된 형태의 설명을 통해 다음 차시에 본인이 수행하게 될 활동에 대해 미리 정보를 얻을 수 있고, 자신의 필요나 흥미에 의해 따로 학생 중심 학습 이전에 갭을 이용한 추가 학습 단계에서 추가적인 학습을 실시할 수 있다.
학생 A: “인터넷이나 EBS로 예습을 하고 있어요. 선생님이 미리 다음 시간에 배울 내용을 가르쳐주는 것은 학습 내용을 미리 알 수 있어 예습에 도움이 된다고 생각해요.(후략)”
학생 B: “예습을 미리 하는 편이에요. 선생님이 미리 배울 내용을 가르쳐 주는 것이 예습에 많은 도움이 되었어요.(후략)”
학생 E: “문제집 같은 것을 미리 풀 때가 있는 데, 미리 선생님께 배우면 푸는 데 도움이 되었어요.”
Figure 4. Survey results about core elements
두 번째 구성요소인 추가 학습에 대한 인식을 분석한 결과, 학생들 은 추가 학습을 통해 자신이 스스로 공부한 내용이 수업 내용 이해에 도움을 주었는지에 대한 질문에 평균 2.66으로 ‘보통’ 이상의 수준을 보였다. 이는 다른 응답 결과에 비해 상대적으로 낮은 수준의 응답이 며, 기존 거꾸로 수업에 대한 연구와 비교할 경우 거꾸로 수업의 사전 학습에 대해 부정적인 인식과 유사한 현상으로 볼 수 있다. 하지만, 긍정적인 응답을 한 학생의 비율이 약 62%로 추가 학습에 대한 필요
성을 느끼는 학생이 더 많은 비율을 차지하고 있음을 보여준다. 따라 서 ALP 모형을 적용한 수업의 경우 이것이 다소 완화되었음을 알 수 있다. 과학적 참여활동과 관련된 문항들은 학생들이 수업에서 배 운 내용과 관련하여 관심을 가지고 자신의 삶에서 이를 활용하는지 등을 확인하는 문항이다. 이에 대한 비교집단과 실험집단에 대한 조 사 결과(Table 9), 실험집단이 비교집단에 비해 상대적으로 높은 관심 을 가지고 자신의 생활 속에서 과학과 관련된 활동에 참여하고 있음 을 알 수 있었다(t=2.03, p<.05). 추가 학습에 관련한 면담 내용을 분석 한 결과 자율적인 학습 습관 형성, 학생 중심 활동을 위한 추가 자료 수집과 요약 강의에 대한 반성을 기회를 제공하는 것으로 나타났다.
학생 A의 면담을 통해 갭을 이용한 추가 학습 단계에서 학생들이 다른 매체를 통해 교과 내용과 관련하여 추가적인 정보를 수집할 수 있음을 확인하였다. 학생 B의 면담에서 갭 이용 추가 학습이 학생의 자율적 학습 습관 형성에 긍정적인 영향을 줄 수 있음을 알 수 있다.
학생 A: “인터넷이나 EBS로 예습을 하고 있어요. (중략) 이렇게 하면 앞으로 배울 내용에 대한 공부를 할 수 있어요.”
학생 B: “예습을 미리 하는 편이에요. (중략) 이렇게 예습을 하다가 보니 스스로 공부하는 습관을 가지게 되었어요.”
세 번째 주요 요소인 학생중심수업과 관련된 탐구 활동과 의사소통 에 대한 학생들의 인식 조사 결과, ALP 모형은 요약 강의를 통해 기존 수업에 비해 학생 중심 탐구 활동을 위한 시간을 보다 확보하고 자 한다. 따라서 이에 대한 직접 수업을 경험한 학생의 생각을 확인할 필요가 있다. 면담에서 탐구 시간과 관련한 언급이 있었는데, 학생 E는 선생님의 설명을 듣고 실험을 하던 기존 과학 수업의 형태와 ALP 모형을 적용한 과학 수업을 비교하면서 기존 수업에 비해 교사 의 설명이 줄어들고, 자신이 알고 있는 내용에 대한 설명을 다시 듣지 않아도 된다는 점에서 ALP 모형이 적용된 과학 수업의 실험 시간이 더 길었다고 말하였다. 학생 A도 충분한 시간으로 추가적인 실험을 할 수 있다는 점을 언급하면서 만족감을 표시하였다. <Table 9>와 같이 실제 수업에 대한 인식 조사 결과에서도 탐구 활동에 대한 학생 만족도와 적극적 참여와 관련된 탐구활동 영역에서 실험집단이 비교 집단에 비해 높은 만족감을 보였다(t=2.27, p<.05). 최근에 조사한 PISA의 과학 관련 지표를 보면 성취 수준은 상위 수준이나 과학의 즐거움 지수는 다소 부정적이며, 다른 국가에 비해 낮은 것으로 확인 된다(OECD, 2016). 이는 ALP 모형을 적용한 과학 수업이 초등학생 의 탐구활동에 정의적 측면에서 긍정적인 영향을 줄 수 가능성이 높 음을 보여준다.
학생 E: “선생님의 설명을 들으면 실험 시간이 많이 줄어드는 데, 이것 (요약 강의)을 보면 알고 있는 내용을 넘겨도 되어서 시간을 벌 수 있잖아요.”
학생 A: “실험에 적극적으로 참여했어요. 스스로 탐구하는 활동은 학습 속도를 나에게 맞출 수 있어서 좋고, 실험을 할 때 내가 알고 싶은 것 하고 싶은 것을 더 할 수 있어서 좋아요.”
학생 간 또는 교사와의 의사소통에 대한 시간과 빈도에 대한 인식 을 살펴본 문항에서는 실험집단의 학생들이 비교집단의 학생들에 비 해 의사소통의 빈도에 대해 높게 인식하였다(t=3.64, p<.01). 이는 학
Categories Group N M SD t df p
Participation Ex. 71 5.17 1.24
2.03* 141 .044 Com. 72 4.72 1.39
Inquiry skills Ex. 71 5.58 1.08
2.27* 134.43 .025 Com. 72 5.11 1.37
Communication skills
Ex. 71 5.54 1.13
3.64** 141 .000 Com. 72 4.81 1.26
*p<.05, **p<.01
Table 9. The t-test results of students’ perceptions about the science class
생들이 기존 수업보다 ALP 모형을 적용한 수업에서 친구나 선생님과 의 면대면 상호작용 기회가 늘어났다고 인식하는 것을 해석할 수 있 다. 앞선 과학적 의사소통능력에 대한 검사 결과와 관련지어 보면, ALP 모형과 같이 학생들에게 의사소통의 기회를 많이 있는 수업 형 태가 학생들의 과학적 의사소통능력의 향상에 긍정적인 영향을 줄 가능성이 큼을 보여준다. 탐구 활동에서 설명을 주로 하던 교사의 역할이 학생의 탐구를 개별적인 지원하는 방향으로 쪽으로 바뀌었는 데, 이에 대해 학생들은 이와 같은 교사의 역할 변화가 본인의 탐구 활동이 보다 원활하게 되었다는 질문에 대해 전체 평균 3.10로 ‘그렇 다’ 이상의 응답을 보였다(Figure 4). 비율로는 응답자의 약 89%가 긍정적인 응답을 보였고, 이는 학생 중심 탐구를 수행함에 있어 교사 의 설명보다는 교사의 개별적인 지원이 보다 도움이 된다는 점을 보 여준다. 의사소통 측면의 효과는 면담 분석을 통해서도 확인할 수 있었다. 다음 학생들의 면담 내용에서 확인할 수 있듯이 학생 중심 학습 단계에서 의사소통의 기회가 늘었음을 알 수 있다. 이때 이루어 지는 학생들의 의사소통 주요 목적은 주로 탐구 수행과 관련한 것으 로 학생들은 또래와 의견을 나누며 실험을 수행 위한 역할 분담이나 수행 과정에 대한 논의를 진행하였음을 알 수 있다.
학생 B: “탐구 중에서는 선생님보다는 친구들과 이야기를 더 나눠요.
이전 수업에 비해서 이번 수업(ALP 모형을 적용한 수업)이 친 구들과 이야기를 더 나누게 하는 것 같아요.”
학생 C: “역할은 어떻게 맡을까 등에 대해 친구들과 주로 이야기 모르는 내용은 친구들과 서로 아는 내용을 공유해요.”
학생 E: “서로 실험한 결과를 비교할 때 주로 이야기를 합니다. 친구들과 는 모르는 내용이 있을 때 물어보면서 활동합니다. 교과서에 없던 내용을 친구들과 이야기하면서 알게 되었습니다.”
학생 G: “실험하면서 친구들하고 실험에 대해 이해가 안 되는 부분이나 실험을 어떻게 할지에 대한 이야기를 합니다.”
의사소통의 대상이 교사인 경우도 확인할 수 있었다. 이 경우에는 주로 교사의 개별적 지원 상황에서 나타났다. 강의와 같은 교사 중심 수업 형태가 학생 중심 수업 형태로 전환되면, 교사의 주요 역할은 정보 전달에서 학생에 대한 개별적 학습 지원으로 바뀐다. 수업 활동 의 주체가 학생이기 때문에 교사는 주로 교실 앞에서 서 있어야 하는 강의식 수업과 달리 실험하는 학생의 주변에 직접 가서 학생과 일대 일로 피드백을 줄 수 있다. 이에 대한 만족이 학생 A 등의 면담에서 드러난다. 학생 A는 기존 과학 수업 방식보다 ALP 모형을 적용한 수업에서 교사의 지원을 더 쉽게 받을 수 있다고 생각하였다. 일반적 으로 학생들은 또래에게 이해가 되지 않는 부분에 대해 물어보지만, 학생 간 의사소통으로 해결이 되지 않는 경우, 학생 D와 같이 교사에 게 지원 요청을 하였다. 이는 학생 스스로 교사가 자신과 면대면으로 의견을 나눌 수 있는 상태임을 인식하고 있다는 것으로 해석될 수 있다. 또한 학생의 개인적인 성향에 따라 또래 간 의사소통보다 교사 와의 의사소통을 선호하는 경우가 있다. 학생 H는 면담에서 또래 간 의 의사소통보다 교사와의 의사소통을 통해 학습에 필요한 정보를 얻으려는 경향을 보였다. 이처럼 학생들은 다양한 학습 상황이 이루 어지는 학생 중심 학습 단계에서 도움이 필요한 경우 개별적으로 교 사의 지원을 받을 수 있었다.
학생 A: “(ALP 모형을 적용한 수업에서) 선생님의 도움을 쉽게 받을 수 있었어요.”
학생 D: “주로 역할 분담에 대해 이야기해요. 실험하다가 가끔 궁금한 게 생기는 데, 그러면 친구에게 먼저 물어보고, 그래도 해결이 안 되면 선생님께 물어봐요.”
학생 H: “모르는 것은 선생님께 물어봐요. 선생님에게 이야기하는 게 더 편해요. 선생님 말이 더 이해하기가 쉬워요.”
학생 중심 학습이 이루어지는 동안 학생들은 학생 주도적 탐구, 의사소통, 교사의 개별적 지원을 제공 받을 수 있는 기회를 가지게 되며, 탐구를 위한 충분한 시간을 제공 받는다는 사실을 확인하였다.
학생 중심 수업의 탐구 형태를 선호하는 학생들은 자신이 수업의 주 도권을 가지고 스스로 탐구 활동에 참여하는 것을 좋아한다. 학생 A, 학생 B 등은 스스로 탐구하는 것을 선호한다고 밝혔는데, ALP 모형이 적용된 수업에서 이루어지는 탐구 활동을 만족스러워 하였다.
학생 B: “저는 스스로 공부하는 습관을 가지고 있다고 생각해요. 그래서 수업 시간도 스스로 학습하고 탐구하는 것이 제 학습에 도움이 되고 제가 좋아하는 수업 방식이라고 생각해요.”
학생 E: “스스로 하는 게 흥미가 있고 재미있어요. 직접 해보니깐 이해가 더 잘 되요.”
학생 H: “(수업이 이전 수업에 비해) 좋았어요. 스스로 알아내는 게 좋아요.”
연구에서 참여한 학생들의 수업에 대한 인식 조사와 ALP 모형을 적용한 수업에 참여한 학생들의 면담 결과를 통해 ALP 모형을 적용 한 수업이 거꾸로 수업의 사전 학습에 대한 문제를 완화하고, 탐구 활동에 대한 지원과 의사소통능력의 향상에 기여한다는 점을 확인할 수 있었다. 또한 <Table. 10>과 같이 ALP 모형의 세 가지 구성요소의 역할을 확인할 수 있다.
Essential elements Roles of the element
Short lecture
⋅Supporting to the learning in next step
⋅Giving information about inquiry activities
⋅Giving face-to-face feedback
Additional learning in gap
⋅Forming study habits
⋅Investigation for student-centered learning
⋅Reflection and practice on learning in short lecture
Student-centered learning
⋅Giving the opportunity of self-directed inquiry
⋅Securing inquiry hours
⋅Making open-door
⋅Giving teacher’s individualized support Table 10. The roles of essential elements in ALP model
Ⅳ. 결론 및 제언
의사소통능력의 신장을 위해서는 학생 간의 활발한 의사소통 기회 가 필요하다. 과학 수업에서 의사소통 기회를 확보하기 위해서는 교 사의 설명을 줄이고, 학생들에게 수업의 주도권을 보다 부여하여 수 업이 학생 중심 학습으로 이루어질 수 있도록 해야 한다. 그러나 일반
수업에서 이를 확보하기라는 쉽지 않다. 이에 대한 대안적 방법으로 관심을 끄는 거꾸로 수업의 경우, 사전학습을 도입하여 수업 구조를 바꾸고 이를 통해 시간을 확보하는 전략을 도입하였다. 그러나 거꾸 로 수업의 어려움과 관련된 연구들에서는 학습 결손이나 수업 준비의 어려움 등 거꾸로 수업을 도입함으로써 새롭게 생기는 여러 문제점을 예상하거나 제시하고 있었다. 이러한 분석 결과를 바탕으로 “요약 강의”, “갭 이용 추가 학습”, “학생 중심 학습”이라는 세 가지 구성 요소를 추출하고 이를 배치함으로써 거꾸로 수업이 가진 탐구 시간 확보라는 장점을 유지하고 사전 학습의 문제점을 다소 완화한 ALP 모형을 개발할 수 있었다. 개발된 ALP 모형은 구조적 변화를 통해 교사의 설명 시간을 줄이고, 학생 중심 학습 시간을 늘리려는 시도를 했다는 점에서 거꾸로 수업과 비슷하다. 그러나 사전학습 속에서 이 루어진 동영상 강의와 자율적인 추가 학습이 분리되어 동영상 형태의 강의가 교실에서 교사가 직접 전달한다는 점은 차이가 있다. 이와 같은 차이는 거꾸로 수업이 가진 사전 학습에서 교사와 학생의 부담 을 줄이면서 탐구 속에서 의사소통의 기회를 늘릴 것이라는 기대를 가지게 한다.
학생들의 의사소통 향상에 ALP 모형의 적용이 효과가 있는지를 살펴보기 위해 ALP 모형을 적용한 초등학교 과학 수업 프로그램을 개발하고, 이를 적용함으로써 과학적 의사소통능력 향상에 대한 효과 를 살펴보았다. 그 결과 과학적 의사소통능력의 하위 요소인 표와 그림에서 관련 능력이 향상된 것을 확인하였다. 이는 ALP 모형의 적용이 학생들에게 기존 수업보다 많은 의사소통 기회를 제공했기 때문이라고 볼 수 있으며, 학생들의 인식 조사와 면담을 통해서 ALP 모형을 적용할 경우 학생들이 과학 수업에서 기존보다 더 많은 의사소 통 기회를 가지게 된다는 점을 확인하였다. 특히 표와 그림과 같이 시각형 정보 형태에서 효과가 두드러졌는데, 학생 간 의사소통이 표나 그림으로 정리된 실험 결과를 기반으로 이루어진 것이 영향을 주었을 것으로 추정된다. 또한 교사로부터 학생이 정보를 전달 받을 때에 주로 시각적 형태의 자료를 통해 이루어졌는데, 이것도 향상에 긍정적 인 영향을 주었을 가능성이 있다. 실험집단과 동일한 교과서와 수업 자료를 사용한 비교집단에서는 의사소통능력의 향상이 실험 집단에 비해 두드러지지 않았다는 점은 ALP 모형을 적용한 수업에 비해 충분 한 의사소통 기회가 주어지지 않았다는 것을 의미한다. 결국 의사소통 능력 향상은 요약 강의를 통한 충분한 학생 중심 활동을 위한 시간 확보와 확보된 시간 동안 학생들의 자발적이고 적극적인 의사소통의 선순환 과정을 가지는 ALP 모형의 특징에서 오는 것으로 볼 수 있다.
거꾸로 수업이 가진 장점 중 하나인 의사소통 기회의 확대가 ALP 모형이 적용된 수업에서도 학생들이 인식할 만큼 충분히 제공되었음 을 보여주는 것으로 이는 핵심역량 중 교사들이 중요하게 인식하는 의사소통능력 향상에 대한 ALP 모형의 효과를 기대하게 한다.
추가적으로 인식 조사와 면담을 통해 ALP 모형의 구성 요소인
“요약 강의”, “갭 이용 추가 학습”, “학생 중심 학습”의 역할도 확인할 수 있었다. 각 구성 요소에 대한 학생의 인식이나 면담 결과, ALP 모형의 주요 구성요소에 대해 학생들이 긍정적인 태도를 보이고 있음 을 확인할 수 있었다. 특히 거꾸로 수업의 사전 학습과 달리 추가 학습이라는 기회가 자발적인 형태로 제공될 경우, 이에 대한 불만이 학생들로부터 도출되지 않았으며 학습 내용에 대해 스스로 관심을 가지고 참여하려는 의지를 보이는 사례가 관찰되었다. 이는 PISA가
과학에 대한 신념에 대한 조사 영역 중 과학에 대한 활동 빈도에 대한 문항과 밀접한 관련이 있는데(OECD, 2016), 우리나라의 경우 과학에 대한 활동 빈도는 주로 학교에서 실시하는 동아리 활동을 제외하고는 다른 나라에 비해 낮은 빈도 지수를 보인다. 이러한 문제를 개선하는 데 ALP 모형을 적용한 수업이 하나의 대안으로 제시될 수 있을 것이다.
연구 결과 거꾸로 수업을 보다 효율적으로 교실에 적용하기 위해 설계된 ALP 모형의 특징과 효과를 분명하게 확인할 수 있었다. 연구 를 통해 개발된 ALP 모형이 기존 수업 방법에 비해 학생들의 의사소 통 시간과 빈도를 높여주는 것을 볼 수 있으며, 거꾸로 수업이 가지는 주요 효과 중 하나인 의사소통 측면의 효과를 ALP 모형이 그대로 유지하고 있음을 보여주었다. 따라서 교사가 가장 중요한 핵심역량으 로 인식하는 의사소통능력의 향상 기여하면서도 기존 수업을 준비하 는 시간과 노력의 수준으로 수업이 가능해 교사의 수업 준비에 대한 부담을 줄인 점은 ALP 모형의 실제 수업 적용 가능성을 높일 수 있을 것이다. 이는 학생들의 의사소통능력 향상에 도움이 되는 다양한 수 업 전략의 도입과 학생들의 의사소통 기회 증대로 이어질 것이다.
국문요약
본 연구의 목적은 거꾸로 수업의 이점과 한계를 분석하여 실제 수업 적용에 효율적인 ALP 모형을 개발하고, 그 효과를 확인하는 데 있다. 새로운 모형과 프로그램 개발 과정은 ADDIE 모형을 기초로 하였다. 먼저 거꾸로 수업의 어려움 분석과 관련된 연구들을 분석하 여 새 모형의 주요 구성 요소를 추출하였고, 이 요소들을 수업의 흐름 에 따라 재배치함으로써 ALP 모형을 개발하였다. 모형은 요약 강의 참여 단계(Attending a Short Lecture), 갭(gap) 이용 추가 학습 단계 (Learning More in a Gap), 학생 중심 학습 수행 단계(Performing Student-centered Learning)의 3단계로 구성된다. 과학적 의사소통능 력에 대한 모형의 효과를 살펴보기 위해 ALP 모형을 적용한 초등 과학 프로그램을 개발하였다. 추가적인 정보를 얻기 위해서 수업에 대한 인식 조사와 실험집단 학생들 중 일부를 대상으로 면담을 진행 하였다. 연구결과는 다음과 같다. 거꾸로 수업의 어려움을 분석한 논 문을 살펴본 결과 수업의 흐름에 따라 다양한 종류의 어려움을 확인 할 수 있었으나, 주로 사전학습과 관련된 것이었다. 이를 바탕으로 수업 구조적인 변화를 주어 사전학습의 동영상 강의 부분을 다시 교 실로 가지고 오고, 자율적인 추가 학습 부분을 교실 밖에 유지하였다.
이를 통해 거꾸로 수업에서 의사소통능력 향상에 도움을 주는 학생중 심학습 시간의 증대를 꾀하고, 거꾸로 수업의 사전학습에서 교사의 준비 부담과 학생의 참여 관련 어려움을 줄이고자 하였다. ALP 모형 을 적용한 초등 과학 프로그램을 적용한 뒤에 과학적 의사소통능력 측면의 효과를 살펴본 결과, 실험집단에서 유의한 향상이 있음을 확 인하였다. 세부 결과에서는 표와 그림 형태와 주장형과 정당화 유형 에서 유의한 효과를 확인하였다. 이는 학생들에게 학생중심학습의 시간과 기회를 보다 많이 제공한 결과로 볼 수 있으며, 이는 수업에 대한 인식조사나 면담에서도 확인할 수 있었다.
주제어 : ALP 모형, 거꾸로 수업, 거꾸로 교실, 핵심역량, 과학적 의사소통능력, 과학 수업, 초등학교, 교수학습 모형개발
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