중학교 식물의 구조와 기능 단원의 오개념 교정을 위한 멀티미디어 학습 효과

Abstract

The purpose of this study was to develop effective multimedia-based instruction that emphasizes misconception correction and find out the effectiveness of it for middle school students. Also, this study examined the correlation between gender & the logical thinking power and instruction method. The researcher developed multimedia-based instruction for misconception correction of unit 「Structures and Functions of Plants」. Then, the program was applied to science classes. The participants were 4 classes; both male and female students consisting of 137 second grade's who attend middle school in Kyung-gi Do. They were divided into two groups; the classes provided multimedia-based instruction that emphasizes misconception correction(the Treatment Group - 2 classes) and the traditional lecture-centered classes(the Control Group - 2 classes). Then, a pre-test was administered to estimate their science achievement and a GALT test also was done to measure of logical thinking power to both groups. The teacher taught a unit on the「Structures and Functions of Plants」for 3 periods. After multimedia-based instruction for the Treatment Group and traditional lecture-centered treatment for the Control Group, a post-test was administerd to all the students to estimate how misconception correction was achieved. The results of pre-test, post-test and GALT test were analyzed by ANCOVA and two-way ANCOVA. A SPSS Win 12.0 program was used. The findings were as follows: The multimedia-based instruction was effective to correct students' misconception(p< .01). The correlation between treatment of multimedia programs(p< .01) and gender(p< .05) was not shown in two-way ANCOVA. However, the multimedia-based instruction for misconception correction was more effective to both boys and girls than the traditional lecture-centered classes(p < .01). The correlation between the treatment of the multimedia program(p < .01) and the logical thinking power levels(p< .05) were not shown to be related to gender. Even so, the multimedia-based instruction for misconception correction was also more effective to all logical thinking power levels - inferior, intermediate, and superior level - than the Control Group(p< .01). According to this study, multimedia-based instruction that emphasizes misconception correction of students showed positive effectiveness. Class achievement will be improved if multimedia instruction is effectively utilized. However, it is not easy to find imperial programs which are systematically developed for particular units. There are many difficulties; instruments for multimedia classes in school are not properly made out, and teachers have little experience on how to handle various instruments. Well-organized programs provided continuously in the field will be a great help to teachers and students. We need to survey what effective teaching-learning instruction is according to subjects, units, and characteristic of students.;오개념(misconception)은 학생이 주변과의 인지적 상호작용을 통해 스스로 체득한 경험적 지식이기 때문에 쉽게 고쳐지지 않고, 매우 견고하여 과학개념으로 변화되어도 곧 원래의 자기 지식으로 되돌아간다는 특성을 가지고 있다. 그만큼 수업을 통해 학습자들의 오개념을 교정하는 일은 올바른 개념을 인지하는 데에 꼭 필요한 단계이며, 후속학습을 위해서도 필요하다. 오개념 교정을 위해서는 먼저 학생들이 일반적으로 갖고 있는 오개념을 파악하는 일이 선행되어야 하고 이후 오개념 극복을 위한 수업모형 및 모델 연구가 계속적으로 이루어져야 한다. 본 연구에서는 중학교 2학년「식물의 구조와 기능」 단원에서 나타난 학생들의 오개념을 조사하여 이를 교정하는 수업지도안과 프로그램을 개발하였다. 이후 고안된 프로그램을 실제 수업에 적용시켜 오개념 교정의 효과가 어느 정도인지 알아보고 더불어 성별, 논리적 사고력 수준별로 수업처치의 결과가 오개념 교정과 어떠한 상관관계를 갖는지도 알아보았다. 프로그램의 개발은 주로 멀티미디어를 활용하여 구성하였다. 멀티미디어를 사용하는 과학 수업은 전통적인 수업과는 달리 과학의 이론이나 법칙 등 추상적인 부분들을 명시화하여 구체적으로 보여줄 수 있기 때문에 학생들의 개념 발달과 과학의 이해와 태도 능력 배양에 효과적이다. 이에 따라 최근에는 더욱 다양한 멀티미디이어 학습 프로그램과 CD 타이틀이 개발되고 있는 추세이고, 그 방법도 자기 주도 학습이나 수준별 학습 등 여러 가지로 확대되고 있다. 그렇기 때문에 개념 변화 측면에서 긍정적인 효과를 갖고 있는 멀티미디어 프로그램 수업이 학습자의 오개념 교정과는 어떠한 관계를 갖고 있는지, 그 효과가 있는 지 없는 지를 알아보기 위해 본 연구에서 수행하였다. 본 연구는 경기도 광명시에 위치하고 있는 공립중학교에 재학 중인 남·여학생 4학급, 137명을 대상으로 실시되었다. 2학급은 통제집단으로 전통적인 강의를 하였고, 2학급은 실험집단으로 오개념 교정을 위한 멀티미디어 프로그램을 사용하여 각각 총 3차시에 걸쳐 수업을 하였다. 멀티미디어 수업지도안 뿐만 아니라 전통적 수업 학습지도안도 함께 연구자에 의해 제시되었는데, 이는 교과서를 기본으로 하지만 멀티미디어 프로그램을 개발하면서 기존 교과서와 다르게 구성된 내용을 전통적 수업의 학습지도안에도 가감함으로써 내용이 같도록 통제하기 위함이다. 연구 단원은 중학교 2학년 과학「식물의 구조와 기능」중 특히, ‘뿌리의 구조와 기능’, ‘줄기의 구조와 기능’, ‘삼투와 확산’에 관한 내용을 중심으로 프로그램을 개발하여 수업에 사용하였다. 수업 처치 전에는 학생들의 오개념 검사지를 통한 개념 검사와 논리적 사고력 검사지를 통한 인지수준 검사를 실시했고, 총 3차시의 수업 처치 후에는 사전검사와 동일한 오개념 검사지를 이용해 개념의 변화를 살펴보았다. 검사 결과는 SPSS 12.0 프로그램을 사용하여 연구문제에 따라 공변량 분석(ANCOVA), 이원 공변량 분석(two-way ANCOVA)을 하였다. 본 연구의 분석결과를 요약하면 다음과 같다. 멀티미디어를 활용한 수업은 전통적 수업에 비하여 중학생의 「식물의 구조와 기능」단원에서의 오개념 교정에 유의미한 효과를 보였다(p< .01). 수업 처치(p< .01)와 성별(p< .05)에 따라서 사전 사후 검사 결과를 이원 공변량 분석한 결과 유의미한 차이는 없었고, 수업 처치와 성별간의 상호작용이 나타나지 않았다. 하지만, 남·여학생 모두에게 오개념 교정을 위한 멀티미디어 프로그램 수업 모형의 적용은 전통적인 수업에 비해서 오개념 교정에 유의미한 효과를 보였다(p< .01). 수업 처치(p< .01)와 논리적 사고력 수준(p< .05)에 따라서 사전 사후 검사 결과를 이원 공변량 분석한 결과, 성별과의 관계에서와 같이 유의미한 차이는 나타나지 않았고 수업 처치와 논리적 사고력 수준과의 상호작용도 없었다. 하지만 논리적 사고력 수준인 구체적 조작기, 과도기, 형식적 조작기 집단 모두에서 오개념 교정을 위한 멀티미디어 수업의 적용이 전통적 수업의 적용보다 효과적으로 나타났다(p< .01). 본 연구를 통해 멀티미디어를 활용한 오개념 교정 수업은 학생들의 오개념 교정에 긍정적인 효과를 주었음을 알 수 있었다. 따라서 실제 수업 현장에서 구체적이고 명시적인 부분을 강조하는 멀티미디어 프로그램을 적절히 활용하여 수업의 효과를 높일 필요가 있다. 현재 다양한 프로그램이 개발되어 인터넷 등 경로를 통해 공유될 수 있지만 여전히 각 단원마다 쓰임새가 좋고 유용한 멀티미디어 프로그램을 찾아 손쉽게 적용시키기가 쉽지 않다. 학교 현장의 기기 미비나 교사의 조작 미숙, 프로그램 소스를 구하거나 제작하는 일의 번거로움 등의 문제가 있다. 하지만, 앞으로 더욱 체계화된 교수-학습 자료로서의 과학교과 오개념 교정 프로그램이 다양하게 제공된다면 일선 학교 현장에서 교사와 학생 모두에게 도움이 될 것이다. 앞으로 어떠한 프로그램이 더욱 효과적일 수 있는지 전체 과학교과 단원으로 범위를 넓혀 교과 영역별로, 단원별로, 학생의 특성별로도 연구해 볼 필요가 있다.