미술과와 과학과의 통합적 접근에서 PBL모형의 적용이 문제해결력에 미치는 영향

Abstract

Even if the modern society is changing very rapidly, there are somethings of human nature that cannot be changed by a machine. It seems that high technology may encroach the world, print media still exists and direct communication between people and people continues. In addition, an education system called the 'school' will continue to exist. The true goal of education in such multi-faceted modern society lies in bringing out the ability to resolve the issues on their proactive decision-making while responding to social needs in the rapidly changing socio-cultural environment. One of the roles of school education that cannot be replaced by digital media is helping the learners to adapt to the various changes they encounter when they encounter a different society away from the social system called the school. Raising the subjective consciousness in order to adapt to various stimulus given from the outside and providing teaching and learning opportunities in order to develop the problem-solving skills are needed. Therefore, educational studies and methods that can raise the ability to solve various problems that learners face during actual situation are required. In this study, 'the needs of active learner that forms the culture as the cultural organizer' emphasized in the 2009 revised educational process was interpreted in two perspectives called 'the learner as the cultural organizer' and 'the learner as the active being.' First, when viewed from the perspective of 'cultural organizer', the fact is that they are not actively producing the visual media but staying as the audiences who are enjoying. Therefore in this study, a lesson study of subjective position was devised for learners on the culture formed based on the visual and digital media. However as mentioned earlier, it is true that lessons utilizing the digital media has various difficulties due to lack of self-regulating skills of learners, budgets and school class environment. Including the commercialization of multimedia textbooks in 2007, they claim to introduce the e-book for school education successively but it comes without reviews on learning effect and side-effects which are directly related to the essence of education thus when viewed through this, one machine per person in the classrooms seems distant. Accordingly in this study, although the learners do not directly use the machines, a 'story board' lesson was designed where they can indirectly experience the visual media production as a cultural organizer. Secondly, this study in terms of 'learner as an active being' has applied the PBL(Problem Based Learning) model among the educational environment of constructivist which expects such learner type. And through such PBL, it has tried to see an active problem solving ability of learners. For reviewing the PBL environmental design, it puts emphasis on the problems as the subject having the interdisciplinary nature and in this study, it was integrated centered on the subject of art and science department based on the spider-web-type model of Fogarty R. Integration of art and science department can find its basis from 2009 revised educational process revision background and basic direction and 2011 business plan of 'creative fusion and talent fostering.' Therefore in this study according to the demands of times, a teaching and learning program of 'story board making' for producing the 'science documentary' was developed by applying the PBL model to the curriculum integration approach of art and science department. The study was performed based on the assumption that the development of such teaching and learning program can increase the problem solving ability required by the modern society. In the theoretical background of this study, the possibility of applying the PBL model based on the understanding of PLB and problem solving ability, curriculum integration and curriculum integration of art and science department was examined. PBL having a positive impact on the problem solving ability was known through the theoretical study and previous studies but in this study, it has aimed to examine the type of impact it has on the problem solving ability of high school freshmen when PBL model was applied to the integrated approach of art and science department. Therefore, after re-defining the key concept through a theoretical background study, a pre-test was performed targeting the four freshmen classes of E high school located in Gangnam-Gu Seoul, the experimental group of 76 people and control group of 72 people were composed respectively. For pre-test, homogeneity between groups was tested by performing academic achievement assessment diagnostics of arts and sciences. In addition, in order to find out the level of enhancement of problem solving ability, the problem solving tests were conducted in advance. The test on problem solving ability has targeted the college students using the Personal-Problem Solving Inventory devised by Heppner & Peterson in 1982 which was adapted and revised by Yoon Hee Song(2007) and adapted in the level of high school students by Min Jin Cho(2014) and used equally for pre and post test. At such time, in order to minimize the impact of the extra variables of students' memory, the test interval was selected as approximately 80 days. For the experimental group, a teaching and learning program applied with PBL model was applied based on the curriculum integration approach of arts and sciences for a total of 10 periods, and for the control group, a general expression lesson was applied based on the curriculum integration of arts and sciences. In order to verify the effect of experimental studies, SPSS(Statistical Package for the Social Science) Ver. 21.0 statistical package program was used on the pre and post tests of each group for their problem solving abilities and the results of two groups were compared. In addition, the level of satisfaction on teaching and learning program was evaluated based on the responses of learners on self-evaluation, and the effects of this study was verified and concluded through a qualitative assessment of the practical results. When summarizing the results of this study, it is as follows. First, it was shown that applying the PBL model based on the curriculum integration of arts and sciences was shown to be effective for improving the problem solving abilities of learners. The post scores of all items of the experimental group was significantly increased compared to before and for the control group, except for the 'confidence' which is the sub item of problem solving ability, the post-test had a higher score than the pre-test. Here, when seeing the increase rate of the score, the control group had a lower increase rate than the experimental group showing a statistically insignificant difference. Therefore, when seeing that the level of improvement of the experimental group's problem solving ability was higher than the control group, it was statistically verified that applying the PBL affects the improvement of problem solving ability. Secondly, when seeing the level of satisfaction of students on this study lesson based on the information collected through the assessment of level of satisfaction of the lesson, self-assessment and reflection journal targeting the experimental group applied with PBL, it was shown that most of the experimental group was satisfied with the teaching and learning program. Especially, "we did not define the subject and creating the work autonomously based on this without the restriction of the teacher was really good." Although the course was hard, when seeing the responses of the students that "they have learned the ability of thinking and enjoyed expressing with the subject and methods of their choice" it was found that PBL not only has a cognitive ability called the problem solving ability but effective for positive sense of challenge, confidence as an independent learner and raising the emotional and social aspects of autonomous decision making. The fact that PBL provides autonomous choices and decisions of learners and make them to feel the sense of responsibility during the lesson, PBL advocates the learner-centered lessons required by the constructivism and this was well implemented in this study lesson. Third, based on the results of analysis on the work results and processes based on the assessment tools, it was shown that the problem solving process of the experimental group was better than the control group. For the experimental group, it has shown the behavior of repeating the review for subject selection while discussing with teams on given problems, but the control group, without having to review the subject after the selection basing only on the science curriculum, the subject was selected having to lack creativity and devoid of problem awareness. Even for the results and not just the process, the experiment group has shown the results of scientific camera techniques and conversion of scenes with careful consideration of the connection but for the control group, the work was produced in a simple listed style. When seeing this, it was shown that the experimental group had better problem solving ability than the control group. Conclusively, the lesson of integrated approach for arts and sciences applied with PBL was effective for improving the problem solving ability of high school freshmen and it was seen that the problem solving ability of the experimental group was significantly improved than the control group. In addition, by responding to the needs of learners as an active cultural organizer proposed in the necessity of this study, it has shown the possibility of positive change in learning attitude through this study lesson. The significance of this study lies in the fact the lesson of integrated approach for arts and sciences applied with PBL was found to be effective for improving the problem solving ability of high school freshmen. It is expected that the teaching and learning program of this study can contribute to the fostering of creative talents as an active cultural organizer required by the modern era and furthermore, more sophisticated teaching and learning program is expected.; 현대사회가 정보화에 따라 매우 빠르게 변화한다고 하여도 기계가 대체할 수 없는 인간 본연의 것들이 존재한다. 마치 하이테크놀로지가 세상을 잠식할 것처럼 보이지만 여전히 인쇄매체는 존재하고 사람과 사람과의 직접적 커뮤니케이션은 계속 이어져가고 있다. 이와 더불어 ‘학교’라는 교육제도는 계속해서 존속할 것이라 생각한다. 이러한 다면적 속성을 지닌 현대사회에서 학교교육의 진정한 목표는 급변하는 사회문화적 환경에서 학습자가 사회적 요구에 응하며 자신의 능동적인 의사결정에 따라 문제를 해결해나가는 능력을 기르는 데에 있다. 디지털 매체가 대체할 수 없는 학교교육의 역할 중 하나는 학습자들이 학교라는 사회제도에서 나아가 다른 사회를 접할 때 그들이 접하는 다양한 변화에 적응하도록 도와주는 것이다. 외부에서 주어지는 여러 자극에 대해 적응할 수 있도록 주체적 의식을 길러주고 문제해결능력을 신장시킬 수 있도록 여러 교수․학습기회를 제공해주어야 한다. 따라서 학습자가 실제 상황에서 겪을 다양한 문제를 해결할 수 있는 능력을 길러주는 교육적 연구, 방안이 필요하다. 본 연구는 2009개정 교육과정에서 강조하는 ‘문화주체자로서 문화를 형성해가는 능동적인 학습자 존재의 요구’를 ‘문화주체로서의 학습자’, ‘능동적 존재로서의 학습자’라는 두 가지 관점으로 해석하였다. 첫째, ‘문화 주체자’ 관점에서 보았을 때 학습자가 많이 접하는 영상매체에 대해 그들은 능동적으로 제작해 나가는 입장이 아니라 즐기는 수용자로서의 위치에 머물러 있는 것이 사실이다. 따라서 본 연구에서는 학습자가 영상․디지털 매체 기반으로 형성된 문화에 대해 주체적인 위치를 가질 수 있는 수업연구를 고안하였다. 그러나 앞서 언급했듯이 디지털 매체를 활용한 수업은 학교교실환경과 예산측면, 또한 학습자의 자기조절능력부족 등으로 여러 어려움이 있는 것이 사실이다. 2007년에 교과서의 멀티미디어 사업화를 비롯하여 학교교육에 전자책을 순차적으로 도입하겠다고 하나 이는 교육의 본질과 직결된 학습효과와 부작용에 대한 검토 없이 나온 것으로 이를 통해 볼 때 학교교실에서 1인 1기기 멀티미디어사용은 요원한 일로 보인다. 이에 따라 본 연구에서는 학습자가 직접적으로 기기 사용은 하지 않으나 문화의 주체자로서 영상매체 제작을 간접적으로 체험할 수 있는 ‘스토리보드’수업을 고안하였다. 둘째, ‘능동적 존재로서의 학습자’라는 측면에서 본 연구는 이러한 학습자 유형을 기대하는 구성주의 교육환경 중 PBL(Problem Based Learning)모형을 적용하였다. 그리고 이러한 PBL을 통해 학습자의 능동적인 문제해결력을 보고자 하였다. PBL환경 설계를 위한 검토사항으로는 통합교과적 성격을 지니고 있는 과제로서 문제의 성격을 중요시하는데 본 연구에서는 포가티(Fogarty, R.)의 거미줄형 모형에 기초하여 미술과와 과학과를 주제 중심으로 통합하였다. 미술과와 과학과의 통합은 2009개정교육과정 개정배경 및 기본방향과 2011년 업무계획 ‘창의적 융합인재 양성’에서 그 근거를 찾아볼 수 있다. 따라서 본 연구에서는 시대적 요구에 따라 미술과와 과학과의 교과통합접근에 PBL모형의 수업 적용으로 “과학 다큐멘터리 제작을 위한 스토리보드 만들기”교수․학습 프로그램을 개발하였다. 이와 같은 교수․학습 프로그램의 개발과 적용이 현대사회에서 요구하는 문제해결력 신장을 할 수 있을 것이라는 가정 하에 연구를 시행하였다. 이를 위한 연구의 이론적 배경에는 PBL과 문제해결력, 교과 통합에 대한 이해를 바탕으로 문제해결력 향상을 위한 미술과와 과학과의 통합적 접근에 PBL모형 적용의 가능성을 살펴보았다. PBL이 문제해결력에 긍정적인 영향을 준다는 것은 이론적 고찰과 선행 연구 조사를 통해 알 수 있었으며, 본 연구에서는 미술과와 과학과의 통합적 접근에 PBL모형을 적용 시 고등학교 1학년의 문제해결력에 어떠한 영향을 미치는지 알아보고자 하였다. 따라서 이론적 배경 연구를 통해 주요개념에 대해 재 정의를 한 뒤 서울시 강남구에 소재한 E고등학교 1학년 4개 학급, 총 148명을 대상으로 사전 검사를 실시한 뒤 실험집단 76명, 통제집단 72명씩 구성하였다. 사전 검사는 미술과 과학과의 학업 성취도 진단평가 실시로 집단 간의 동질성을 검증하였다. 또한 문제해결력의 증진 정도를 알아보기 위해 문제해결력 검사를 사전에 실시하였다. 문제해결력 검사지는 헤프너와 피터슨(Heppner & Peterson, 1982)이 고안한 문제해결력 인식검사(Personal-Problem Solving Inventory)를 대학생을 대상으로 하여 번안, 수정한 송윤희(2007)의 검사지와 이를 고등학생으로 수준으로 번안한 조민진(2014)의 검사지를 참조하여 작성한 검사지로 이를 사전과 사후 모두 동일하게 사용하였다. 이때 학생들의 기억력이라는 가외변인의 영향력을 최소화하기 위해 검사기간 간격을 80여일 가량으로 설정하였다. 실험집단에는 총 10차시의 미술과․과학과의 교과통합 접근을 기반으로 PBL모형을 적용한 교수․학습 프로그램을 적용하였고, 통제집단에는 미술과․과학과의 교과통합을 기반으로 한 일반표현수업을 적용하였다. 실험연구의 효과를 검증하기 위하여 문제해결력에 대한 각 집단의 사전, 사후 검사를 SPSS(Statistical Package for the Social Science) Ver. 21.0 통계패키지 프로그램을 사용하여 두 집단의 결과를 비교분석하였다. 또한 학습자가 자기평가지에서 응답한 내용을 토대로 교수․학습 프로그램에 대한 만족도를 분석하고, 실기 결과물에 대한 질적 평가를 통하여 본 연구의 효과를 검증하고 결론을 도출하였다. 본 연구의 결과를 요약하면 다음과 같다. 첫째, 미술과와 과학과의 교과통합을 기반으로 한 PBL모형의 적용이 학습자의 문제해결력을 향상시키는데 효과가 있는 것으로 나타났다. 실험집단은 사전에 비해 모든 항목의 사후 점수가 크게 상승되었고, 통제집단의 경우 문제해결력의 하위 항목인 ‘자신감’을 제외하고는 사후 검사 점수가 사전 검사보다 높게 나왔다. 여기서 점수 상승률을 놓고 볼 때, 통제집단은 상승률이 실험집단보다 낮아 통계적으로 무의미한 차이를 보임을 알 수 있다. 따라서 실험집단의 문제해결력 향상정도가 통제집단보다 높은 것을 볼 때, PBL의 적용이 문제해결력의 향상에 영향을 미친다는 것을 통계적으로 검증하였다. 둘째, PBL을 적용한 실험집단을 대상으로 수업 만족도 평가, 자기평가, 성찰저널을 통해 수집한 정보를 바탕으로 본 연구수업에 대한 학생들의 만족도를 보면 실험집단 대부분 교수․학습 프로그램에 대해 만족하는 것으로 나타났다. 특히, “우리가 스스로 주제를 정하고 이를 바탕으로 자율적으로 작품을 만들어 가면서 선생님의 표현제약이 있지 않아 좋았다. 과정이 힘들었지만 사고하는 능력이 길러지는 것을 느꼈고 원하는 주제, 방법으로 표현할 수 있어 좋았다.”라는 학생들의 응답을 볼 때, PBL은 문제해결력이라는 인지적 능력뿐만 아니라 긍정적인 도전감, 독립적 학습자로서의 자신감, 자율적 의사결정력 등의 감성적, 사회적 측면을 길러주는 수업에 효과적임을 알 수 있다. 학습자의 자율적 선택과 결정, 그리고 그에 따른 책임의식을 수업 동안에 느끼도록 만든다는 점에서 PBL은 구성주의에서 요구하는 학습자 중심의 수업을 표방하며 이는 본 연구수업에서 잘 구현되었다. 셋째, 평가도구를 바탕으로 작품 과정과 결과를 분석한 결과 실험집단이 통제집단에 비해 문제해결과정이 우수함을 알 수 있었다. 실험집단의 경우 주어진 문제에 대해 모둠별로 토의하면서 주제선정에 있어 검토를 반복하는 행동을 보였으나, 통제집단의 경우 주제를 선정한 후에 다시 검토하는 과정 없이 과학교과서 내용에만 근거하여 창의성이 부족한, 문제의식이 결여된 주제를 선정하였다. 과정뿐만 아니라 결과 면에 있어서도 실험집단의 경우 토의를 통해 효과적인 카메라 기법과 장면의 전환, 연결을 고려하여 신중을 기한 결과물이 나온 반면 통제집단의 경우 단순나열식 작품을 제작하였다. 이를 볼 때 실험집단이 통제집단보다 문제해결력이 뛰어남을 알 수 있다. 종합하면 미술과와 과학과의 통합적 접근에 PBL을 적용한 수업은 고등학교 1학년의 문제해결력 향상에 효과적이며, 실험집단이 통제집단보다 문제해결력이 크게 향상되었음을 알 수 있다. 또한 연구의 필요성에서 제시한 능동적 문화 주체자로서의 학습자요구에 부응하여 학습태도의 긍정적인 변화 가능성을 본 연구수업을 통해 엿볼 수 있었다. 본 연구는 미술과와 과학과의 통합적 접근에 PBL모형을 적용한 수업이 고등학교 1학년 학생의 문제해결력 향상에 효과적임을 검증하였다는데 의의가 있다. 본 연구의 교수․학습 프로그램이 현 시대가 요구하는 능동적인 문화주체자로서의 창의적인 인재 양성에 기여하길 바라며 더 나아가 더욱 정교화 된 교수․학습 프로그램을 기대해본다.