프로젝트 기반 학습(Project-Based Learning) 소집단 활동에서 나타난 상호작용 유형과 학습동기에 관한 사례 연구

Abstract

현대 사회의 복잡한 문제들은 개인이 혼자서 해결해 나갈 수 없으며 단편적인 지식보다는 다양한 지식들을 재구성하고 적용해야 해결되는 것이므로, 수학 교육에서도 협력적으로 실세계 문제를 해결해 나가는 능력을 함양하기 위해 다양한 방법들이 시도되고 있다. 이러한 시대적 요구에 부합하는 교수 방법 중 하나가 프로젝트 기반 학습(Project-Based Learning)이라고 할 수 있는데, 학생들이 협력을 통해 실세계 문제를 해결하고 최종 산출물을 구성하는데 목적이 있으며 문제를 해결하기 위해 학생들이 스스로 계획하고 지식을 종합하여 구성하며 적용하는 과정이 포함되어 있기 때문이다. 특히 수학 교과에서‘자료와 가능성’영역은 이러한 프로젝트 기반 학습 과정과 유사한 면이 있다. 따라서 수학 교과에서 프로젝트 기반 학습을 적용할 때 수학적 지식과 개념을 활용하여 실생활 문제를 해결하는 내용으로 적합하다. 그러나 프로젝트 기반 학습에서 문제를 해결할 때 모둠에 따라 협력이 이루어지지 않기도 하며 최종 산출물의 질에도 차이가 있음을 보게 된다. 이러한 차이를 이해하기 위하여 먼저 프로젝트 기반 학습에서 나타나는 학생 간 상호작용과 학습 동기에 대한 이해가 요구된다. 이에 본 연구에서는 초등수학 자료와 가능성 영역을 내용으로 하는 프로젝트 기반 학습에서 문제 해결 과정에 차이를 보이는 두 모둠 사례를 비교하였다. 먼저 각 모둠에서 나타난 학생들의 참여 형태를 중심으로 상호작용을 유형화하고, 각 모둠의 문제 해결 과정과 비교하며 그 특징을 살펴보았다. 그리고 학습 동기 요인(Attention, Relevance, Confidence, Satisfaction; 이하 ARCS)을 탐구하기 위하여 프로젝트 기반 학습 전반에 걸쳐 학습 동기를 측정하고 그 변화 양상과 특징을 분석하였다. 그리고 이를 종합하여 프로젝트 기반 학습에서 나타난 학생 간 상호작용 유형과 학습 동기와의 관련성을 탐색하였다. 이를 위하여 본 연구에서는 다음과 같이 연구 문제를 설정하였다. 연구 문제 1. 프로젝트 기반 학습에서 소집단 활동에 나타난 상호작용 유형은 무엇인 가? 연구 문제 2. 프로젝트 기반 학습에서 학생들의 학습 동기는 어떠하였는가? 연구 문제 3. 프로젝트 기반 학습에서 나타난 상호작용 유형과 학습 동기는 어떠한 관련이 있는가? 위의 연구 문제를 해결하기 위하여 연구의 선정 기준에 부합된 초등학교 6학년 학생 8명을 선정하였으며 성별을 고려하여 4명씩 묶어 총 2모둠으로 구성하였다. 본 연구에 적용된 프로젝트 기반 학습 과정은 선행 연구들을 참고로 단계를 나누고 자료와 가능성 영역을 중심으로 구체적인 내용을 개발하였다. 연구자는 프로젝트 기반 학습에서 강의식 수업을 하고 모둠의 문제 해결 과정에서 조력자가 되었으며 문제 해결 과정을 관찰하였다. 문제 해결 전 과정은 녹화 후 전사 자료로 전환하였으며 사전 인터뷰를 포함하여 프로젝트 기반 학습 단계가 끝날 때 마다 개별 인터뷰를 하고 녹화하여 총 5회에 해당하는 인터뷰 자료를 수집하였다. 각 모둠은 활동을 하면서 활동지와 성찰 저널을 작성하였으므로 이 자료를 학생들의 활동 과정 평가에 활용하였고 연구 결과를 도출하기 위하여 먼저 두 모둠의 문제 해결 과정에서 나타난 차이를 분석하고 각 모둠의 특성을 살펴보았다. 그리고 두 모둠에서 나타난 학생 간 상호작용과 학습 동기에 초점을 두고 각각에 대하여 분석하였다. 먼저 소집단 활동에 나타난 상호작용을 탐색하기 위하여 문제 해결 과정의 녹화 자료와 전사 자료를 활용하여 문제 해결 관련 발화의 방향과 빈도를 분석하고 상호작용 유형을 도출하였다. 또한 학습 동기를 분석하기 위하여 문제 해결 과정 녹화자료, 활동 전사 자료, 인터뷰 자료를 종합하고 각 모둠의 구성원들이 나타낸 학습 동기수준의 변화 양상을 비교하였다. 그리고 이러한 결과들을 종합하여 두 모둠의 상호작용 유형과 학습 동기의 차이를 비교․분석하여 상호작용 유형과 학습 동기의 관련성을 탐구하였다. 연구 문제에 따른 결과는 다음과 같다. 연구 문제 1에서는 프로젝트 기반 학습에 나타난 학생 간 상호작용 유형과 특징을 살펴보았다. 그 결과, 참여 학생 수와 상호 교류 정도에 따라 균등형, 중심형Ⅰ(모두 교류), 중심형Ⅱ(부분 교류), 중심형Ⅲ(일자형 교류), 소외형Ⅰ(부분 교류), 소외형Ⅱ(일자형 교류), 소외형Ⅲ(최소 교류)의 7가지 유형이 도출되었으며, 과제의 구조화 정도와 프로젝트 기반 학습 단계의 특성에 영향을 받는 것으로 나타났다. 도출된 상호작용 유형은 균등형, 중심형Ⅰ(모두 교류), 중심형Ⅱ(부분 교류), 중심형Ⅲ(일자형 교류), 소외형Ⅰ(부분 교류), 소외형Ⅱ(일자형 교류), 소외형Ⅲ(최소 교류)의 순으로 상호작용 정도가 낮아졌다. 논의가 활발하였던 모둠일수록 상호작용이 활발한 유형을 보였으며 프로젝트가 진행되어도 상호작용이 활발한 유형이 반복하여 나타났고, 개념 확인 과제와 프로젝트 수행 과제를 해결할 때 큰 차이가 없었다. 그러나 부분적인 논의가 이루어지거나 1인 주도로 문제 해결을 한 모둠에서는 상호작용이 낮은 유형이 도출되었으며 프로젝트가 진행될수록 상호작용이 점점 더 침체되는 유형이 나타났다. 또한 개념 확인 과제를 해결할 때 보다 프로젝트 수행 과제를 해결 할 때 상호작용 정도가 활발하였으며 주제 선정 및 자료 수집 단계에서 가장 높은 상호작용 정도를 보였다. 연구 문제 2에서는 두 모둠이 학습 동기 요인(ARCS)의 수준에서 차이를 보였으며 변화 양상도 다른 것으로 나타났다. 논의가 활발한 모둠의 경우 적정 범위에 속한 학습 동기 요인이 많았고 프로젝트가 진행될수록 적정 범위의 요인 수가 증가하였다. 그러나 논의가 거의 이루어지지 않는 모둠은 과잉 또는 과소 수준을 보인 학습 동기요인이 많았으며 프로젝트가 진행 될수록 과잉 또는 과소 요인 수가 증가하는 것으로 나타났다. 연구 문제 3에서는 이를 종합하여 도출된 상호작용 유형과 학습 동기의 연관성에 대해 분석하였다. 그 결과 협력 수준이 높은 상호작용 유형이 나타날수록 학습 동기 수준에서 적정 범위에 속하고 있으며 협력 수준이 낮은 상호작용 유형이 나타날수록 학습 동기가 과잉 또는 과소 수준을 나타내어 서로 연관성 있음을 확인할 수 있었다. 본 연구에서 나타난 결과를 종합하여 다음과 같은 논의점을 도출하였다. 첫째, 프로젝트 기반 학습 과정에서 학생 간 상호작용은 참여 학생 수와 상호 교류 정도에 따라 상호작용 유형을 구분할 수 있으며 이러한 유형의 구조는 과제의 구조성, 프로젝트 기반 학습의 특정 단계 특성에 영향을 받는 것으로 보인다. 둘째, 프로젝트 기반 학습에서 상호작용 유형과 학습 동기 수준은 서로 영향을 주고 받는 순환적 관계가 있는 것으로 추론할 수 있다. 셋째, 학습 동기를 개인적 특성 뿐 아니라 사회적 상호작용을 통해 형성되고 변화된다는 관점으로 확장되어야 한다. 넷째, 학습 동기 수준을 파악하기 위하여 여러 가지 방법을 활용하여 다각도로 접근해야 하며 학생들의 학습 동기 증진과 유지를 위해 학습 과정 전반에서 동기를 측정하여 변화를 탐구해야 한다. 위의 내용을 종합하여 프로젝트 기반 학습의 설계와 개발과 관련하여 다음과 같이 제언하고자 한다. 첫째, 프로젝트 기반 학습 과정에서 학생 간 상호작용에 영향을 주는 요인에 대한 다각적인 연구가 필요하다. 둘째, 학습 동기 수준을 다양한 방법으로 측정할 수 있는 분석틀과 준거가 개발되어야 하며 수업 설계자 또는 교사들에게 안내하여 활용을 돕도록 해야 한다. 셋째, 프로젝트 기반 학습에서 동기를 증진시키기 위한 전략을 개발할 때 협력 상황에 의해 변화되는 동기 특성을 이해하고, 개개인의 동기 증진 뿐 아니라 협력 상황을 고려한 동기 설계가 요구된다. 본 연구는 프로젝트 기반 학습에서 나타난 학생 간 상호작용 유형과 학습 동기를 분석하여 7가지 상호작용 유형을 도출하고 특성을 나타내었으며, 학습 동기의 수준과 수업 단계에서의 변화 양상을 질적으로 분석하여 다양한 관점에서 살펴봄으로써 동기 설계에 실마리를 제공하였다는 점에서 의미가 있다. 또한 프로젝트 기반 학습에서 학생 간의 상호작용과 학습 동기가 서로 연관이 있음을 밝혀 타인과의 상호작용을 통해 형성되거나 변화되는 동기의 특성을 탐구해야 함을 제안함으로써 향후 학습 동기 증진을 위한 프로젝트 기반 학습을 설계하는 데 도움이 될 것으로 기대하는 바이다.;This paper presents a case study on interaction types and learning motivations in small group activities of Project-Based Learning based on the content of the “Data and Possibilities” content in elementary math. The study set forth the following research questions: Research Question 1: What interaction types are found in small group activities of Project-Based Learning? Research Question 2: What learning motivations do students have in Project-Based Learning? Research Question 3: What kind of relationship is there between interaction types and learning motivations in Project-Based Learning? The subjects included eight sixth graders in elementary school and they were divided into two groups of four with gender taken into consideration. The entire problem-solving process was videotaped and the video was later transcribed. An interview was conducted after each stage of the Project-Based Learning including a pre-interview, A total of five individual interviews were conducted and recorded. In each group, the students kept an activity sheet and reflective journal of their activities, and this data was used to assess their activity process and figure out the differences in the discussion process between the groups. The recorded and transcribed materials of the groups' problem-solving processes were used to analyze the direction and frequency of their problem-solving discourse to identify their interaction types. The changing patterns of the students' motivation level were also analyzed by putting together the recorded materials of the process to solve problems, transcribed materials and interview materials. Their learning motivation was sorted into four categories of Keller's ARCS (attention, relevance, confidence, and satisfaction) model, and each categories was measured as under, optimal-under, optimal, optimal-over, and over. In addition, the two groups were compared and analyzed in the differences of interaction types and learning motivation. The study had the following results and content of discussions according to the research questions: As for Research Question 1, seven types of types were identified according to the number of participating students and degree of mutual exchanges: the equal type, central typeⅠ (all exchanges), central type II (partial exchanges), central type III (straight exchanges), isolated type I (partial exchanges), isolated type II (straight exchanges), and isolated type III (minimum exchanges). Each of these types was compared with the problem-solving processes and examined for their characteristics. The degree of interaction decreased in descending order of the equal type, central typeⅠ(all exchanges), central type II (partial exchanges), central type III (straight exchanges), isolated type I (partial exchanges), isolated type II (straight exchanges), and isolated type III (minimum exchanges). The group that engaged in active discussions showed types of active interactions. As the project proceeded, the types of active interactions appeared in the group repeatedly. In the group of partial discussions or a problem-solving process led by a student, however, types of low interactions were found. As the project proceeded, there was a shift to the types whose degree of interactions gradually decreased. As for Research Question 2, there were differences in the learning motivation level and its changing types between the two groups. In the group of active discussions, there were many learning motivation categories in the optimal level. As the project proceeded, the number of categories in the optimal level increased. In the group of few discussions, however, there were many learning motivation factors (ARCS) in the over or under level. As the project proceeded, the number of factors in the non-optimal level increased. As for Research Question 3, the students were in the optimal level of learning motivation according to more active interaction types and in the over or under level according to lower interaction types. These findings confirm connections between interaction types and learning motivation. These findings were put together and led to the following conclusions: first, interaction types among students in the process of Project-Based Learning are influenced by the tasks with different degrees of structure and the characteristics of stages in Project-Based Learning; second, it is inferred that there is a cyclical relation of exchanging influences between interaction types and learning motivation levels in Project-Based Learning; third, the perspective of learning motivation should be expanded to suggest that learning motivation is formed and changed by social interactions as well as individual characteristics; and fourth, there should be a multi-angular approach to learning motivation levels using various methods, and motivation should be measured and examined for changes throughout the learning process to promote and maintain the learning motivation of students. The study made the following proposals for the design and development of Project-Based Learning: first, there is a need for multilateral research on factors that influence interactions among students in the process of Project-Based Learning; secondly, analysis framework and criteria should be developed to measure the learning motivation levels in various ways and given to curriculum designers or teachers so that they can make use of them; and finally, it is critical to understand the characteristics of motivation changing according to collaborative situations and take into account both individual motivations and collaborative situations in the development of a strategy to promote motivation in Project-Based Learning. The present study analyzed interaction types and learning motivation among students in Project-Based Learning identified seven interaction types and examined their features, and conducted qualitative analysis of students' learning motivation levels and their changing types at the lesson stages, thus holding its significance. The study also demonstrated connections between students' interactions and learning motivation in Project-Based Learning and proposed to investigate the characteristics of motivation that was formed or changed according to interactions with others, thus contributing hopefully to the design of Project-Based Learning to promote learning motivation.