웹을 이용한 가상실험의 효과 연구 : 중학교 과학교과를 중심으로

Abstract

최근 들어 인터넷 사용이 보편화됨에 따라서 이를 교육에 활용하기 위한 시도들이 이루어지고 있고 그 중 웹을 이용한 가상 실험이 국내외에 많이 개발되어 제공되고 있다. 현행 과학 실험·실습 교육에서는 실험시간의 부족, 실험 기자재 부족, 일회성 실험, 학습자 수준을 고려하지 않은 획일적 실험 등 여러 문제점들을 가지고 있다. 본 연구에서는 과학 실험의 이러한 문제점을 해결하기 위한 대안으로 제시되는 웹을 이용한 가상 실험의 학업성취도와 과학에 대한 태도, 컴퓨터에 대한 태도에서 효과를 연구하였다. 이 연구를 통해 가상 실험의 학교 도입과 다양한 과학 실험의 가능성을 제시하고 제7차 교육과정에서 수준별 수업 운영에 따른 실험부분의 기초자료를 제공하고자 한다. 본 연구는 중학교 1학년 2학급, 남녀 학생 65명을 연구대상으로 선정하여 1학급은 실험집단으로, 1학급은 통제집단으로 하여 과학과목 IV. 힘과 운동 단원 중 힘의 크기 측정 과 진자의 운동 실험을 하였다. 실험집단은 컴퓨터실에서 웹을 이용한 가상 실험을 실시하고 통제집단은 과학실험실에서 전통적인 실제실험을 실시하였다. 수업처치 이전에 실험집단과 통제집단 모두에 학업성취도 사전 검사를 실시하여 사전 지식을 측정하였고, 과학에 대한 태도 사전 검사를 실시하였으며, 실험집단에만 컴퓨터에 대한 태도 사전 검사를 실시하였다. 수업처치 이후 각 집단에 대하여 학업성취도와 과학에 대한 태도 사후 검사를 실시하였고 실험 집단에만 컴퓨터에 대한 태도 사후 검사를 실시하였다. 실험방법에 따라 학업성취도와 과학에 관한 태도에서 유의미한 차이가 있는지, 성별에 따라 유의미한 차이가 있는지를 알아보고 또 성별과 실험방법 사이의 상호작용 효과가 있는지를 알아보기 위해 사전검사를 공변인으로 이원공변량 분석(two way ANCOVA)을 하였다. 그리고 실험 집단에만 컴퓨터에 대한 태도 검사를 실시하였는데 종속표본 t검정(paired sample t-test)으로 실험 전,후의 컴퓨터에 대한 태도에 차이가 있는지를 분석하였고 독립표본t-검정(independent sample t-test)으로 남녀 성별에 따라 차이가 있는지를 분석하였다. 이상의 자료분석에 유의도 a = .05로 검정하였고 통계 처리에는 SPSSWIN 10.0을 사용하였다 본 연구에서 나타난 연구 결과는 다음과 같다. 첫째, 실험방법에 따른 학업성취도면에서 차이는 통계적으로 유의미한 것으로 나타나 웹을 이용한 가상 실험이 전통적인 실제 실험보다 학업성취도 향상에 긍정적인 영향을 미친다고 할 수 있다. 그러나 성별에 따른 학업성취도에서 통계적으로 유의미한 차이는 없는 것으로 나타났고 성별과 실험방법 사이에 상호작용 효과 또한 없는 것으로 나타났다. 둘째, 실험방법에 따른 과학에 대한 태도면에서 차이는 통계적으로 유의미한 것으로 나타나 웹을 이용한 가상 실험이 전통적인 실제 실험보다 과학에 대한 태도 향상에 긍정적인 영향을 미친다고 할 수 있다. 그러나 성별에 따른 과학에 대한 태도에서 통계적으로 유의미한 차이는 없는 것으로 나타났고 성별과 실험방법 사이에 상호작용 효과 또한 없는 것으로 나타났다. 셋째, 가상 실험 전,후 남녀의 컴퓨터에 대한 태도에서 차이는 통계적으로 유의미한 것으로 나타나 가상 실험 후에 컴퓨터에 대한 태도가 향상되었다. 그러므로 웹을 이용한 가상 실험은 남녀 모두의 컴퓨터에 대한 태도 향상에 긍정적인 영향을 미친다고 할 수 있다. 또 성별에 따른 컴퓨터에 대한 태도에서 남자와 여자는 사전검사에서 유의미한 차이가 없었으나 사후검사에서 남자와 여자는 유의미한 차이를 나타내었다. 이는 가상 실험 후 남자가 여자보다 컴퓨터에 대한 태도에서 더 많이 향상되었다고 할 수 있다. 그러므로 웹을 이용한 가상 실험은 컴퓨터에 대한 태도 향상에서 특히 남학생에게 더 긍정적인 영향을 미친다고 할 수 있다. ; Recently, there has been a lot of research on the web-based instruction with the proliferation of the Internet. The current science studies and experiments have a few problems such as insufficient time for experiments, a deficiency of scientific instruments, no consideration for students level etc. In this thesis, we have studied the effect of the Cyber Lab using the World Wide Web in terms of the achievement and the attitude toward the science and computers as an alternative to solve problems caused by the actual science experiment. We have intended to introduce the Cyber Lab to school education and suggest the possibility of various science experiments. We have also intended to suggest a basis of science experiments for instruction considering students level in the seventh education curriculum. For the research, we have chosen 65 first-year students who belong to two classes in a middle school. We regard one class as an experimental group and the other as a control group. The experiments Measurement of a Force and Movement of a Pendulum in Chapter IV. Force and Movement are performed to study the effect of the Cyber Lab. The experimental group is instructed with the web-based Cyber Lab and the control group is instructed with the traditional method. Before treatment, pre-tests for the achievement and the attitude toward the science are administered to both groups to find prior knowledge of Force and Movement . A pre-test for the attitude toward computers is administered only to the experimental group. After treatment, post-tests which are the same as pre-tests are administered to both groups to find posterior knowledge of Force and Movement . Two-way ANCOVA is used to find significant differences in the achievement and the attitude toward the science in terms of both the experiment method and the sex. It is also used to find the effect of the interaction between the sex and the experiment method. Then, a paired sample t-test is used to find a significant difference in the attitude toward computers of the experiment group. An independent sample t-test is used to find a significant difference in terms of the sex. A significance level a = .05 is used for the above tests. We use SPSSWIN 10.0 to obtain the following analytical results. The analytical results are summarized as follows: First, the difference in the achievement in terms of the experiment method is statistically meaningful, which means that the Cyber Lab using the World Wide Web is more effective than the traditional method to improve the achievement. However, it does not make a significant difference in terms of the sex. In addition, there is no interaction between the sex and the experiment method. Second, the difference in the attitude toward the science in terms of the experiment method is statistically meaningful, which shows that the Cyber Lab is more effective than the traditional method for improving the attitude toward the science. However, there is no significant difference in terms of the sex. In addition, there is no interaction between the sex and the experiment method. Third, the difference in the attitude toward computers is statistically meaningful, which shows that the attitude toward computers after treatment is improved. Thus, the Cyber Lab has a positive effect on improving the attitude toward computers. There is no significant difference in the attitude toward computers before treatment in terms of the sex. There is, however, a significant difference in terms of the sex after treatment. The average score of boy students is higher than that of girl students, which means that boy students attitude toward computers is improved much more than girl students attitude. Therefore, we can find that the Cyber Lab using the World Wide Web has a positive effect on improving the attitude toward computers and that it is especially much effective to use the Cyber Lab in case of boy students.