디지털 스토리텔링 수학 수업이 중학교 2학년 학생들의 의사소통 능력, 문제해결 능력, 정의적 태도에 미치는 영향

Abstract

디지털 기술의 발전으로 우리는 일상에서 태블릿, 스마트폰 등 디지털 기기를 사용하는 것이 익숙해졌다. 이러한 변화와 함께 교육 분야에서의 변화도 필요한데, 2022년 개정 교육과정에서는 디지털 소양을 갖출 수 있는 수업을 운영하는 것을 강조하였고, 학생들에게 ‘디벗(디지털+벗)’을 보급하여 교실에서 디지털 도구를 활용하여 수업을 할 수 있게 되었다. 또한, 미래 사회에서는 다양한 관점을 포함한 문제가 발생하는데 2022 개정 수학과 교육과정에서는 의사소통 능력과 문제해결 능력을 핵심역량으로 포함하여 타인과 소통하고 다양한 분야의 지식을 활용하여 문제를 해결하는 것을 강조하였다. 이처럼 학습자들이 디지털 기반 사회에 잘 적응하고, 문제해결 능력 및 의사소통 능력을 향상하는 것도 중요하지만, Trends in International Mathematics and Science Study 2019(TIMSS 2019)의 국제 비교 결과에 따르면 우리나라 중학교 2학년 학생들의 수학에 대한 정의적 태도가 최하위권으로 나타났다. 정의적 영역은 학습에 적극적인 참여를 하도록 유도하고, 학습을 지속하는 동력원으로 매우 중요한데(한국교육개발원, 2015), 2022 개정 수학과 교육과정에서는 가치·태도에 대한 관심을 강화하고 실생활에서의 유용성 인식, 학생들의 흥미와 관심을 강조하였다. 이에 따라 의사소통 능력, 문제해결 능력, 정의적 태도를 향상시키고 디지털 기술과 교육 분야를 융합할 수 있는 수업이 요구되는데 본 연구에서는 디지털 스토리텔링 수학 수업을 제안하고자 한다. 본 연구에서는 디지털 스토리텔링 수학 수업을 “학습자가 수학적 원리, 개념에 관한 스토리를 생성하고 이를 공유하도록 지원하기 위하여 멀티미디어를 활용하는 수업활동”이라 정의하고자 한다. 디지털 스토리텔링은 디지털 기술을 기반으로 스토리텔링을 21세기로 전환하는 방식으로, 디지털 기기를 활용하여 상호 교환적으로 이야기를 만들 수 있다는 개방성과 공유성이 특징이라고 할 수 있다(HRD 용어사전, 2010). 디지털 스토리텔링을 수학 수업에 적용하면 협력과 소통, 문제해결 능력 등 다양한 역량을 향상시키는 기회를 제공할 뿐만 아니라(Niemi, H., & Multisilta, J., 2016), 수학 불안에 긍정적 영향을 미치고(Nabilah, 2021), 수학 내용을 이해할 수 있다는 자신감이 향상된다(Niemi et al., 2021). 하지만, 지금까지 디지털 스토리텔링 수학 수업에 대한 연구는 디지털 스토리텔링 수학 수업이 미치는 긍정적 효과에 대해 단편적인 분석을 하였다. 이에 따라 본 연구에서는 혼합 연구를 통해 디지털 스토리텔링 수학 수업이 의사소통 능력, 문제해결 능력, 정의적 태도에 미치는 영향을 다각적으로 분석하고자 한다. 또한, 청소년 역량을 함양을 위한 자유학기제가 중학교 1학년까지만 도입되는데(교육부, 2015), 이로 인해 중학교 2학년부터는 활동식 수업보다는 일반 강의식 수업이 주로 운영된다. 하지만, Nabilah(2021)에 따르면 교육 수준이 높아짐에 따라 해결책이 더 복잡해져 수학 불안이 생길 수 있다. 뿐만아니라 TIMSS 2019의 국제 비교 결과, 우리나라 중학교 2학년 학생들의 수학에 대한 정의적 태도가 최하위권으로 나타났다. 따라서 본 연구는 중학교 2학년 학생들을 대상으로 하여 디지털 스토리텔링 수학 수업이 의사소통 능력, 문제해결 능력, 정의적 태도에 미치는 영향을 종합적으로 알아보고자 다음과 같은 연구 문제를 설정하였다. <연구 문제 1> 중학교 2학년을 대상으로 디지털 스토리텔링 수학 수업을 적용한 학급과 강의식 수학 수업을 적용한 학급 간 학생들의 정의적 태도, 의사소통 능력, 문제해결 능력에서 유의미한 차이가 있는가? <연구 문제 2> 디지털 스토리텔링 수학 수업은 의사소통 능력, 문제해결 능력, 정의적 태도에 어떠한 영향을 미치는가? <연구 문제1>을 해결하기 위해 본 연구는 실험집단에 디지털 스토리텔링 수학 수업을, 통제반에는 일반 강의식 수학 수업을 8차시 동안 적용하였고, 의사소통 능력 및 문제해결 능력을 평가할 수 있도록 개발한 사전·사후 동형 검사지와 TIMSS 2019의 수학에 대한 정의적 태도 검사지를 통해 수업 전과 수업 후에 평가를 실시하여 의사소통 능력, 문제해결 능력, 흥미, 자신감, 가치 인식에 대한 두 집단 간 차이를 정량적으로 분석하였다. 이러한 정량적 연구 결과를 바탕으로 수업 후 실시한 설문조사와 인터뷰 결과를 정성적으로 분석하여 디지털 스토리텔링 수학 수업이 학생들의 의사소통 능력, 문제해결 능력, 정의적 태도에 어떠한 영향을 미쳤는지 심층적으로 파악하였다. 이러한 연구 절차를 통한 연구 결과는 다음과 같다. 의사소통 능력 및 문제해결 능력에 대한 사전·사후 검사 결과와 TIMSS 2019의 수학에 대한 정의적 태도 검사 결과를 정량적으로 분석한 결과, 실험집단과 비교집단에서 의사소통 능력, 흥미, 가치 인식에 대한 유의미한 차이가 나타났고 문제해결 능력, 자신감은 비교집단에 비해 실험집단이 좀 더 향상되었지만 이 차이가 유의미하지 않다고 나타났다. 이러한 정량적 연구 결과를 바탕으로 학생들의 설문조사와 인터뷰 답변에 대한 정성적 분석을 한 결과는 다음과 같다. 디지털 스토리텔링을 통해 학생들은 수학적 표현을 이해하고 자연스럽게 표현할 수 있게 되었으며, 자신의 생각을 타인이 이해할 수 있도록 자세하게 표현하게 되었고 더 나아가 타인의 생각도 수용할 수 있게 되었다. 또한, 스토리 보드 및 대본을 작성하고 디지털 기기를 활용하여 영상을 제작하는 활동은 학생들의 흥미를 유발하였고, 자신의 경험을 바탕으로 활동을 하는 과정을 통해 학생들은 수학이 실생활에 유용하게 사용된다고 인식하게 되었다. 이러한 정성적 연구 결과는 디지털 스토리텔링 수학 수업이 의사소통 능력, 흥미, 가치 인식에 유의미한 영향을 미쳤다는 정량적 연구 결과를 뒷받침한다. 또한, 단순히 개념을 암기하는 것이 아니라 학습한 개념을 활용하여 문제 및 영상을 제작하는 활동은 문제해결 전략을 탐색하고 실생활 문제를 해결하는데 도움이 된 것으로 보인다. 하지만, 어떤 학생들은 친구들과 상호작용을 하는 과정에서 대화가 학습 주제를 벗어나 수업에 집중하는 것이 힘들었고, 일반 강의식 수업이 개념 이해를 하는데 더 도움이 되었다고 하였는데, 이는 디지털 스토리텔링 수학 수업을 통해 학생들의 문제해결 능력이 다소 향상되었어도 일반 강의식 수학 수업과 비교했을때 유의미한 차이가 나타나지 않는다는 정량적 연구 결과를 뒷받침하는 결과이다. 뿐만아니라 디지털 스토리텔링을 하는 과정에서 평소에 잘 사용하지 않던 수학 용어를 사용하여 의사소통을 하는 것은 수학을 잘 할 수 있을 것이라는 자신감을 가지는데 도움이 되었고, 실생활을 바탕으로 문제와 영상을 만드는 과정에서 수학을 실생활에 적용할 수 있을 것이라는 자신감이 높아지게 되었으며, 다른 사람과 활동 비교를 통해 자신감이 상승하기도 하였다. 하지만, 수학 학원에서 선행학습을 한 경우에는 디지털 스토리텔링 수업이 실력을 키우는데 큰 도움을 주지 않아 자신감 상승에 도움이 되지 않았고, 내성적인 학생들은 활동에 참여하기 위해 친구들과 대화를 하고 목소리를 변조하여 녹음을 하는데 어려움을 겪기도 하였는데 이러한 과정을 통해 학생들이 심적 부담감을 느끼게 되어 자신감 향상에 긍정적인 영향을 주지 못한 것으로 보인다. 이는 디지털 스토리텔링 수학 수업을 통해 학생들의 자신감이 다소 상승되었어도 일반 강의식 수학 수업과 비교했을때 유의미한 차이가 나타나지 않는다는 정량적 연구 결과를 뒷받침하는 결과이다. 이러한 결과를 바탕으로 본 연구의 결론을 도출하면 디지털 스토리텔링 수학 수업은 의사소통 능력, 흥미, 가치 인식에 긍정적인 영향을 미치는 것으로 드러났는데, 의사소통 능력은 21세기에서 요구되는 핵심 역량으로 이를 향상시킬 수 있는 것은 시사하는 바가 크며, 우리나라 정의적 태도 영역이 최하위권이라는 것에 비추어 볼 때, 흥미와 자신감이 향상된 것은 의미있는 결과라는 것을 알 수 있다. 또한, 디지털 기술이 급격하게 발전하고 있는 시대에 디지털 스토리텔링은 디지털 기기를 활용한 수업을 진행하여 학생들이 디지털 기술에 대해 잘 적응할 수 있도록 도와주는 데 이는 디지털 스토리텔링 수학 수업의 가치에 대한 시사점을 제공한다. 본 연구 결과를 토대로 다음과 같은 제언을 하고자 한다. 첫째, 의사소통 능력 및 문제해결 능력에 대한 사전·사후 검사에 대한 타당도를 높인 검사지를 통해 연구를 진행할 필요가 있다. 둘째, 디지털 도구 사용에 대한 흥미가 일시적인 흥미에서 그치는 것이 아니라 지속적인 흥미로 이어지기 위한 방안을 연구할 필요가 있다. 셋째, 디지털 스토리텔링 활동을 통해 나타난 한계를 극복할 수 있는 방안을 연구하고 적용하였을 때 어떠한 긍정적인 효과가 나타나는지에 대한 연구할 필요가 있다. 넷째, 학생들을 특징에 따라 구분하고 각 집단에서 나타나는 디지털 스토리텔링 수학 수업의 영향에 대해 알아보는 연구가 필요하다. 다섯째, 디지털 스토리텔링 수학 수업에 대한 교수법 개발을 하여 교사들이 수업에 용이하게 적용할 수 있도록 해야 한다. 본 연구는 중학교 2학년을 대상으로 디지털 스토리텔링 수학 수업의 영향에 대하여 살펴보아 연구 결과를 일반화하는 것은 제한이 있다. 하지만, 혼합연구를 통해 디지털 스토리텔링 수학 수업을 다각적으로 파악하였고, 국제 비교 결과에 따르면 중학교 2학년 학생들의 정의적 태도가 최하위권 수준이라는 사실에 비추어 볼 때 디지털 스토리텔링 수학 수업이 흥미와 가치인식에 긍정적인 영향을 미쳤다는 것을 밝힌 것은 의의가 있다. 이에 따라 본 연구가 디지털 스토리텔링 수학 수업의 발전을 위한 중요한 기초 자료로 활용될 수 있기를 희망한다.;With the advancement of digital technology, we have become accustomed to using digital devices such as tablets and smartphones in our daily lives. Along with these changes, there is a need for transformation in the field of education as well. In the revised curriculum of 2022, emphasis was placed on conducting classes that allow students to acquire digital literacy. Students were provided with "D-벗" (a combination of "digital" and "벗") to promote the use of digital tools in the classroom for learning. In the revised mathematics curriculum of 2022, it emphasized the inclusion of communication skills and problem-solving abilities as key competencies. This is because in the future society, various issues arise that require perspectives from multiple angles. The curriculum aimed to promote the ability to communicate with others and solve problems by utilizing knowledge from various fields. In addition to adapting well to a digitally-based society and enhancing problem-solving and communication skills, it is also important to address students' attitudinal aspects towards mathematics. According to the results of the Trends in International Mathematics and Science Study 2019 (TIMSS 2019), Korean 8th-grade students' attitudinal disposition towards mathematics ranked lowest among participating countries. The attitudinal domain serves as a driving force for sustained learning and is an essential element for utilizing mathematical knowledge (Korea Educational Development Institute, 2015). Therefore, in the revised mathematics curriculum of 2022, there was an emphasis on strengthening the interest and relevance of mathematics in students' daily lives, as well as enhancing their perception of its usefulness and fostering their curiosity and engagement. In line with this, there is a demand for classes that enhance communication skills, problem-solving abilities, and attitudinal disposition while integrating digital technology and education. This study aims to propose a digital storytelling mathematics class. In this study, we define digital storytelling mathematics class as "class activities that utilize multimedia to support learners in creating and sharing stories related to mathematical principles and concepts." Digital storytelling is a way of transitioning storytelling into the 21st century by leveraging digital technology. It is characterized by openness and shareability, allowing for interactive storytelling using digital devices (HRD Glossary, 2010). By applying digital storytelling in mathematics classes, it not only provides opportunities to enhance collaboration, communication, and problem-solving skills (Niemi, H., & Multisilta, J., 2016) but also has a positive impact on reducing math anxiety (Nabilah, 2021) and improving confidence in understanding mathematical content (Niemi et al., 2021). However, previous research on digital storytelling mathematics classes has conducted fragmented analyses on the positive effects of such classes. Therefore, in this study, we aim to conduct a mixed-method research to comprehensively analyze the impact of digital storytelling mathematics classes on communication skills, problem-solving abilities, and attitudinal disposition. Furthermore, the flexible semester system, which is designed to foster the capacities of adolescents, is only introduced until the first year of middle school (Ministry of Education, 2015). As a result, starting from the second year of middle school, traditional lecture-style classes are predominantly conducted rather than active learning classes. However, according to Nabilah (2021), as educational levels increase, the solutions to problems become more complex, leading to the development of math anxiety. Moreover, according to the international comparison results of TIMSS 2019, Korean 8th-grade students' attitudinal disposition towards mathematics ranked lowest among participating countries. Therefore, this study aimed to comprehensively investigate the impact of digital storytelling math lessons on communication skills, problem-solving abilities, and attitudes towards mathematics among 8th-grade students. The following research problems were formulated: <Research Problem 1> Is there a significant difference in the attitudes towards mathematics, communication skills, and problem-solving abilities between the class that received digital storytelling math lessons and the class that received traditional lecture-style math lessons among 8th-grade students? <Research Problem 2> What is the influence of digital storytelling math lessons on communication skills, problem-solving abilities, and attitudes towards mathematics? To address Research Problem 1, this study applied digital storytelling math lessons to the experimental group and traditional lecture-style math lessons to the control group for a duration of 8 sessions. pre-test and post-test were developed to assess communication skills and problem-solving abilities, along with the TIMSS 2019 Mathematics Attitude Survey, to quantitatively analyze the differences between the two groups in terms of communication skills, problem-solving abilities, interest, confidence, and value perception. Based on these quantitative research findings, a qualitative analysis was conducted on the post-class surveys and interviews to deeply understand the impact of digital storytelling math lessons on students' communication skills, problem-solving abilities, and attitudes towards mathematics. The research findings obtained through this research process are as follows. Based on the quantitative analysis of the pre-test and post-test results for communication skills and problem-solving abilities, as well as the Mathematics Attitude Survey from TIMSS 2019, significant differences were found between the experimental and control groups in terms of communication skills, interest, and value perception. However, there was no significant difference observed in problem-solving abilities and confidence, with the experimental group showing slightly greater improvement compared to the control group. The qualitative analysis of student surveys and interview responses, based on these quantitative research findings, yielded the following results. Through digital storytelling, students were able to understand mathematical expressions and naturally express them. They became more adept at articulating their thoughts in a detailed manner, allowing others to understand their ideas. Furthermore, they developed the ability to accept and incorporate the thoughts of others. The activities of creating storyboards, scripts, and producing videos using digital devices stimulated students' interest. Through engaging in these activities based on their own experiences, students recognized the practical utility of mathematics in real life. These qualitative research findings support the quantitative research results, indicating that digital storytelling math lessons had a significant impact on communication skills, interest, and value perception. Additionally, the activities of problem-solving and video production, where students utilized learned concepts, appeared to help them explore problem-solving strategies and tackle real-life problems. However, some students found it challenging to stay focused on the lesson while interacting with their peers, as conversations deviated from the learning topic. They expressed that traditional lecture-style math lessons were more helpful in understanding the concepts. This supports the quantitative research findings that, although digital storytelling math lessons led to some improvement in students' problem-solving abilities, there was no significant difference compared to traditional lecture-style math lessons. Moreover, engaging in digital storytelling allowed students to communicate using mathematical terminology that they wouldn't typically use, which helped them gain confidence in their ability to excel in mathematics. The process of creating problems and videos based on real-life situations also increased their confidence in applying mathematics to real-life scenarios. Additionally, comparing their work with others' activities boosted their self-confidence. However, for students who had prior supplementary learning in math academies, digital storytelling math lessons did not significantly contribute to improving their skills or boosting their confidence. Furthermore, introverted students faced difficulties participating in the activities, such as engaging in conversations with peers or modulating their voices during recordings. This process created psychological stress and did not positively impact their self-confidence. These findings support the quantitative research results, indicating that although digital storytelling math lessons led to a slight increase in students' confidence, there was no significant difference compared to traditional lecture-style math lessons. Based on these findings, the conclusion of this study is that digital storytelling math lessons have a positive impact on communication skills, interest, and value perception. Communication skills are essential competencies in the 21st century, and enhancing them is of significant importance. Considering that the attitudes towards mathematics in the definitional domain in Korea rank relatively low, the improvement in interest and confidence is a meaningful result. Furthermore, in an era of rapid digital technological advancement, digital storytelling provides valuable insights into conducting lessons using digital devices, helping students adapt well to digital technology. This highlights the value of digital storytelling math lessons and its implications. Based on the findings of this study, the following recommendations are suggested. Firstly, it is necessary to conduct research using assessment tools that enhance the validity of pre-test and post-test for communication skills and problem-solving abilities. Secondly, further research is needed to explore approaches that sustain students' interest in digital tool usage beyond temporary fascination. Thirdly, there is a need to study and implement strategies to overcome the limitations observed in digital storytelling activities and examine the positive effects that can be achieved. Fourthly, research is required to examine the effects of digital storytelling math lessons on different student groups based on their characteristics. Lastly, there is a need to develop teaching methods specifically for digital storytelling math lessons, enabling teachers to apply them more effectively in their classrooms. While this study focused on the impact of digital storytelling math lessons on 8th-grade students, there are limitations to generalizing the research findings. However, through a mixed-methods approach, this study provided a multifaceted understanding of digital storytelling math lessons. Considering the fact that the 8th-grade students' level of definitional attitudes is ranked among the lowest according to international comparisons, it is meaningful to highlight that digital storytelling math lessons had a positive influence on students' interest and value perception. Therefore, it is hoped that this study can serve as valuable foundational material for the advancement of digital storytelling math lessons.