산,염기 적정에 관한 웹 기반 시뮬레이션 학습 프로그램의 개발과 적용

Abstract

The purpose of this study is to research the effect of using web based simulation instruction on the students' achievement and attitude of acid-base titration. In order to use the web based simulation instruction in the class, I constructed the web based simulation program about acid-base titration. In addition, the questionnaires to investigate the effects on the web based simulation instruction and the acid-base titration concepts are constructed. Tests were taken by 54 sophomore students(traditional lecture group : 27, web based simulation group : 27) before and after the class. Six questions were included in the acid-base titration achievement test and their points were calculated to see the achievement. The results of this study are as follows: 1. There was no statistically significant difference between the 'traditional lecture group' and the 'web based simulation group' in the acid-base titration achievement(p >.05). So, the 'traditional lecture group' and the 'web based simulation group's achievement have same effect. 2. Each group showed statistically significant difference(p <.05) in the acid-base titration achievement before and after the class. Each group has achievement, and the 'traditional lecture group' and the 'web based simulation group' have misconception of acid - base titration. 3. The 'web based simulation group' was examined in terms of their learning attitude toward the web based simulation instruction. They turned out to be satisfied in the effectiveness of the class, the class participation, and the application of this technique to another classes. Their satisfaction was intermediate in terms of learning understanding. And they were not satisfied about the learning desire after class, the anticipation of grade improvement, and the confidence in problem solving. 4. According to the opinions about the web based simulation class, most of students like the web based simulation instruction because they can operate the virtual experiment by themselves and the instruction is curious and interesting. Upon the results of the study were couple of suggestions made for a web-based simulation learning program to be organized and delivered properly; the level of achievement, learning styles, and cognitive modes of all students should be taken into consideration through activities to understand them in advance; the students' attention and concentration should also be considered by adopting appropriate multimedia elements(sound, image, graphic, moving pictures, and text); and a detailed orientation on the computer usage must be provided before a web-based simulation class is applied. To consider web based simulation instruction's achievement effect is same traditional lecture instruction's achievement, web based simulation instruction will be used to distance learning of university, teacher training, air and correspondence education and learner in time-space restriction's region.;최근 웹 기술의 발전에 따라 다양한 정보를 쉽고 빠르게 컴퓨터로부터 얻을 수 있다. 이러한 웹 기술을 과학 교육에 활용하기 위한 노력이 계속되고 있다. 현재 교육 환경에서 과학 실험 경험의 부족으로 이해하기 어렵던 과학 지식은 웹 기반 시뮬레이션 가상 실험을 활용하므로서 실제와 유사한 실험 경험을 제공하고 빠른 학습 피드백으로 지식 이해도를 높일 수 있고, 학습자의 흥미와 학습 태도를 고조시킬 수 있다. 또한 직접 과학 실험 수행에서 위험한 시약을 다루거나 실험 수행의 시간과 장소의 경제성을 고려한다면 가상 실험을 활용한 웹 기반 시뮬레이션 학습은 과학 교육에서 강조하는 탐구력과 창의력의 신장 뿐 만 아니라 개별화 학습을 위해 필요하다. 이 연구에서는 일반 화학 '산·염기 적정' 단원에 대한 웹 기반 시뮬레이션 학습이 전통적인 강의 학습을 대체할 수 있는지 알아보기 위하여 학습자의 '산·염기 적정'에 대한 학업 성취도 검사와 웹 기반 시뮬레이션 학습에 대한 태도 검사를 통해 알아보고자 하였다. 서울 지역 대학생 54명을 대상으로 일반 화학 교재의 '산·염기의 평형' 단원 중 '산·염기 적정' 소단원에 대해 전통적인 강의 수업('통제반': 27명)과 웹 기반 시뮬레이션 수업('실험반': 27명)을 실시하였다. 연구를 위하여 '산·염기 적정'에 대한 웹 기반 시뮬레이션 학습 프로그램을 개발하였고 학습자의 학업 성취도 검사와 웹 기반 시뮬레이션 학습 태도 검사를 측정하기 위한 문항지를 제작하였다. '통제반'과 '실험반'의 수업 처치에 따른 수업 전·후의 학업 성취도를 검사하였고, '실험반'에는 웹 기반 시뮬레이션 학습에 대한 수업 후 학습 태도 검사를 실시하였다. 학업 성취도 검사의 총 6개 문항에 대한 수업 전·후의 학업 성취도 검사 결과 '통제반'과 '실험반'에 통계적으로 유의미한 차이가 없는 것으로 나타났다(p > .05). 또한 각 집단에 대해서는 수업 전·후의 학업 성취도 검사 결과 통계적으로 유의미한 차이가 나타났다(p < .05). 그러나 두 집단 모두 객관식 문항에 대한 이유를 기술하는 물음을 분석한 결과 각 집단의 학습자들은 '산·염기 적정'에 관해서 중화 반응에서 당량 개념을 농도 개념으로 파악하고 약산과 약염기의 평형 이동, 짝산과 짝염기의 가수분해, 물의 자동 이온화 개념이 결여되어 사후 검사의 객관식 문항에서 사전 검사보다 높은 점수를 얻더라도 그 이유를 잘 설명하지 못하는 것으로 나타났다. '실험반'을 대상으로 한 웹 기반 시뮬레이션 학습에 대한 태도 검사 결과 수업의 효과성, 수업 참여도, 다른 강의에서 수업 방식 적용 여부에 대해 만족하는 것으로 나타났으며, 학습 이해도 면에서는 보통이며, 수업 후 학습 의욕, 성적 향상 기대, 문제 해결에 대한 자신감은 만족하지 못하는 것으로 나타났다. 웹 기반 시뮬레이션 수업에 대한 학습 태도 검사에서 가상 실험을 할 수 있어서 좋았다는 의견이 가장 많았고, 웹 기반 시뮬레이션 학습을 통해 호기심 유발, 흥미를 가져 좋았다는 의견도 있었다. 웹 기반 시뮬레이션 학습이 전통적인 강의 학습과 학업 성취가 같음을 고려할 때, 웹 기반 시뮬레이션 학습은 대학 강의, 원격 교원 연수나 재연수, 방송 통신 대학, 도서 지방 등의 시·공간적으로 제약을 받는 학습자들을 위해 활용될 수 있다. 또한 웹 기반 시뮬레이션의 학습 내용을 구현할 때 학습 대상의 성취 수준, 학습 스타일, 인지 양식 등에 대한 사전 파악을 고려함과 동시에 적합한 멀티미디어 요소(사운드, 이미지, 그래픽, 동영상, 텍스트)를 채택하여 학습자의 주의 집중을 고려해야 하고 웹 기반 시뮬레이션 수업을 시작하기 전에 반드시 구체적인 컴퓨터 사용 방법에 관한 오리엔테이션이 필요하다.