패턴 블록을 활용한 분수학습에서 초등학교 4학년 아동의 학업성취도 및 태도에 관한 연구

Abstract

본 연구는 초등학교 분수 학습에서 패턴 블록 활용을 통한 분수의 이해 증진 학습 방안을 모색하고 이를 적용하여 수학 학업 성취도 향상과 수학 학습에 긍정적인 태도를 갖게 하는데 그 목적을 두었다. 이는 아동들이 일반적으로 수학 학습에 대해 겪고 있는 어려움의 원인을 학습 방법과 내용적인 측면에 기인한 것으로 보고 이를 해결하기 위하여 학습자의 자발적인 학습 동기와 활발한 지적 구성의 기회가 제공되는 학습 방법을 모색하게 되었다. 본 연구에서는 초등학교 수학교육에서 특히 아동들이 어려워하는 분수 학습을 위하여 구체적 조작물로서 패턴 블록을 소개하고, 패턴 블록을 직접 활용한 구체적 조작 활동 중심의 분수 학습 방안을 개발하여 관계적 이해에 근거한 학습 활동이 되도록 하였다. 그리고 이를 적용하여 초등학교 4학년 시기 아동의 수학 학업 성취도 및 관계적 이해도와 학습 태도 향상에 효과적인지 분석하여, 아동의 분수 개념 형성을 촉진하는 유의미한 학습 방법으로서의 그 효과를 검증하였다. 본 연구에서 설정된 연구 문제에서는 분수 학습에 있어서 패턴 블록을 활용한 집단과 일반적인 학습을 한 집단간의 수학 학업 성취도(이해력, 계산력, 문제해결력) 및 관계적 이해도, 수학 학습 태도(교과에 대한 자아개념, 교과에 대한 태도, 교과에 대한 학습습관)에 차이가 있는지 알아보고자 하였다. 위의 문제를 해결하기 위하여 서울특별시 성동구 K초등학교 4학년 중 2개 학급을 연구 대상으로 선택하고 한 반은 실험 집단에 다른 한 반은 비교 집단으로 선정하여 실험을 실시하였다. 3주간 10차시에 걸쳐 실험 집단은 패턴 블록을 활용한 분수 학습을 실시하였고, 비교 집단은 7차 교육과정 및 교과서에 제시된 일반적인 분수 학습이 이루어졌다. 분수 학습 방법에 따른 효과를 검증하기 위하여 두 집단을 대상으로 동질성 검사를 실시한 후 분수 학습 실시 이전과 이후에 수학 학업 성취도 검사, 관계적 이해도 검사, 수학 학습 태도 검사를 실시하였다. 또한 아동의 차시별 분수 학습 일지에 기록된 내용과 실험 집단의 면담을 통하여 관계적 이해 정도의 구체적인 사례를 수집 분석하였다. 패턴 블록을 활용한 분수 학습 실시 결과, 분수 학습에서 패턴 블록을 활용한 실험 집단의 경우 학업 성취도에서는 평균 점수가 높게 나왔으나 유의미한 차이는 없었다. 그러나 수행능력별 학업성취도를 비교해 본 결과 문제 해결력이 높게 나타났음을 알 수 있었으며, 관계적 이해도는 학력 수준별 상위 집단에서 특히 유의미한 차이가 나타났다. 수학 학습 태도는 통계적으로 유의미한 차이는 없으나, 태도란 장기간에 형성된 것이라는 점과 본 연구가 단기간에 이루어짐을 감안할 때, 장기적인 연구를 통한 효과를 기대할 수 있을 것이다. 결론적으로 패턴 블록을 활용한 분수 학습 방법은 인지적 영역에서의 학업 성취도 중 문제 해결력 그리고 관계적 이해를 위한 학습 방법으로서 효과가 나타났으며, 정의적 영역에서 학습에 대한 긍정적인 태도를 갖도록 하는데 그 가능성을 기대할 수 있었다. 그러나 이상의 연구 결과는 한 학급의 아동들을 대상으로 4학년 가 단계에 국한된 분수 학습 방법을 단기간에 실시하여 그 효과를 검증하였으므로 학습 방법의 효과를 일반화시키는데 있어 한계가 있다. 따라서 본 연구의 결과를 일반화하기 위해서는 분수의 다른 내용 영역과 목적에 맞도록 학습 방법을 개발하여 다른 학년의 아동에 대해서도 그 효과를 검증해 보는 후속 연구가 필요하다.; The purpose of this study is to investigate the learning method improving the understanding on fraction by using pattern blocks in elementary school fraction learning, to enhance the achievements in mathematics learning, and to provide students with positive attitude in mathematics learning. Assuming that students are generally facing the difficulties in mathematics learning due to learning method and contents, this study looks for the learning method which motivates students to voluntarily participate in mathematical learning, and provides the opportunity of intellectual construction. This study introduces pattern blocks as manipulative materials for fraction learning, which students think difficult in elementary school mathematics education. Fraction learning method focusing on manipulative materials operating activities using pattern blocks was developed for relational understanding based learning activities. It was applied for elementary school 4th graders to analyze the effects on mathematics learning achievement, relational understanding and learning attitude improvement. The effect as a meaningful learning method which promotes the fraction concept formation was verified. The research questions in this study was designed to look for any differences between the group who studied mathematics with pattern blocks and the other group who studied mathematics with conventional method in (i) mathematical learning achievements (understanding, calculation ability and problem solving ability), (ii) relational understanding, (iii) mathematical learning attitude (self-conception on subject, attitude on subject, learning habits on subject). The above research was implemented with two classes, one class as an experimental group and the other class as a comparative group in 4th grade at K elementary school located in Seoul. Fraction learning using pattern blocks and general fraction learning using the 7th education curriculum were implemented in the experimental group and the comparative group respectively for 10 times during 3 weeks. After identification test of the two groups, achievement test, relational understanding test and attitude test were implemented before and after the learning in order to prove the effects of fraction learning method. The detail cases on relational understanding could be collected by students fraction learning diaries at each lessons and interviews with students in the experimental group, and they were analyzed. Fraction learning experiments using pattern blocks showed that the experimental group was above than average in learning achievement, but there was no significant difference. When learning achievement by performance ability is compared, however, experimental group was good at problem solving ability. There was meaningful difference in relational understanding to the group with superior learning capability. There was no significant statistical difference in mathematical learning attitude. However, considering that the attitude had been formed for long time, and the research was implemented with short period of time, the effects by long term research is to be expected. It is concluded that fraction learning method using pattern blocks was effective in the improvement of problem solving ability and relational understanding. The possibility of giving students positive attitude to the lesson was also expected. However, it is limited to generalize the effects of it, because only one class of 4th graders was tested after short period of implementation of fraction learning method. Therefore, it is required that teaching method be continuously developed to cover the different aspects of fraction, and researches be followed to examine the effects of it at different grades of elementary school students.