초등 수학 디지털교과서 활용에서의 학습성과에 대한 학습자 특성과 인지적 실재감의 예측력 규명

Abstract

With the rapid changes in society and the abrupt increase in the quantity of information, there has arisen a need to introduce a new instructional media in the pedagogical environment of elementary and middle schools, a media that will continue to carry out the fundamental functions performed by pre-existing printed textbook publications while additionally providing means for promptly reflecting new knowledge and presenting a broad variety of learning materials. Digital textbooks are capable of speedily reflecting new updated information, and provide various multimedia functions which support self-directed, creative learning on the part of the learner. Hence digital textbooks are rising in importance as an instructional media that replaces printed textbooks. Hitherto, the most active area of research conducted in relation to digital textbooks is the study regarding their effectiveness. However, compared to groups who use printed textbooks, those using digital textbooks have failed to demonstrate consistency in effectiveness and have revealed discrepancies according to the applied region, subject matter, and other variables. Accordingly, the direction for research in the future needs to focus on illuminating the variables that influence the learning outcome of students in their studies using digital textbooks in order to stimulate their learning and to improve their performance, rather than limiting the research to simply verifying the effectiveness of digital textbooks. Therefore, in this present research, the author has assigned the two factors of information literacy and academic self-efficacy, which previous studies have identified as affecting the learning outcomes of students in studies using mathematics subject material and ICT, as the learner characteristic variables, and also assigned cognitive presence as the learning process variable. The following research seeks to elucidate whether these variables can significantly predict learning outcomes in learning using mathematics digital textbooks. The purpose of this research is to identify the significant variables that impact learning outcomes in learning using mathematics digital textbooks, and thereby to improve the efficacy in the use of digital textbooks on-site in schools. In accordance with this objective, this research addresses the following specific problems. 1. Is there significant relationship between information literacy, academic self-efficacy, achievement and satisfaction in using mathematics digital textbooks? 2. Does cognitive presence mediate the effect of information literacy and academic self-efficacy on achievement in using mathematics digital textbooks? 3. Does cognitive presence mediate the effect of information literacy and academic self-efficacy on satisfaction in using mathematics digital textbooks? To implement this research, convenience sampling was used to select 87 students in the fifth grade who were studying using digital textbooks while attending D elementary school in Incheon, an institution that has been designated as a research school for digital textbooks. Among these, a total of 8 students were excluded due to their failure to respond to all measurements or for responding in bad faith, leaving a total of 79 students (38 males and 41 females) as final participants in the research. The learners began studying the '5th grade - B' mathematics subject with digital textbooks beginning in September, 2009. They received 4 sessions of mathematics classes per week over a course of 12 weeks. While learning via digital textbooks was being conducted, measurements were made of the information literacy, academic self-efficacy, cognitive presence, and level of satisfaction among the sampled learners, and evaluations of academic achievement were made at the end of the semester.After all the data was collected, the data was input to perform statistical processing and analyses, with the criterion of significance level set at .05. The results of this research are summarized in the following. First, as the result of correlation analysis on information literacy, academic self-efficacy, cognitive presence, achievement, and satisfaction,had meaningful relationship with statistical significance .05. There were significant, positive correlations of cognitive presence(r=.303, p<.05), academic self-efficacy(r=.292, p<.05), and information literacy(r=.239, p<.05) for achievement. Satisfaction had a significant, positive correlation with cognitive presence(r=.689, p<.05), information literacy(r=.515, p<.05), and academic self-efficacy(r=.368, p<.05). Secondly, cognitive presence did not mediate the effect of information literacy and academic self-efficacy on achievement in learning using mathematics digital textbooks. Testing the mediation using Judd and Kenny steps(1981), information literacy significantly predicted achievement(β=.239, p<.05) and cognitive presence(β=.745, p<.05). However, when both information literacy and cognitive presence were put into regression equation to predict achievement, cognitive presence did not predict achievement(β=.282, p>.05). Thus, concluded that cognitive presence did not mediate the effect of information literacy on achievement. Next, academic self-efficacy significantly predicted achievement(β=.292, p<.05), and cognitive presence(β=.646, p<.05). However, when both academic self-efficacy and cognitive presence were put into regression equation to predict achievement, cognitive presence did not predict achievement(β=.197, p>.05). Therefore, concluded that cognitive presence did not mediate the effect of academic self-efficacy on achievement. Thirdly, cognitive presence significantly mediated the effect of information literacy and academic self-efficacy on satisfaction in learning using mathematics digital textbooks. Testing the mediation, information literacy significantly predicted satisfaction(β=.515, p<.05), and when both information literacy and cognitive presence were put into regression equation, cognitive presence significantly predicted satisfaction(β=.686, p<.05). Thus, concluded that cognitive presence mediated the effect of information literacy on satisfaction. Next, academic self-efficacy significantly predicted satisfaction(β=.368, p<.05), and when both academic self-efficacy and cognitive presence were put into regression equation, cognitive presence significantly predicted satisfaction(β=.775, p<.05). Therefore, the researcher concluded that cognitive presence mediated the effect of academic self-efficacy on satisfaction. The significance of this research is that it provides the fundamental data for promoting the effective use of digital textbooks, by means of identifying the learner variables that affect learning outcomes in learning using mathematics digital textbooks. This research has analyzed that information literacy, academic self-efficacy, and cognitive presence do indeed significantly predict learning outcomes in learning using mathematics digital textbooks. Therefore, in order to stimulate the learning of students and moreover to enhance their performance, preceding steps need to be taken to prepare strategies for elevating the level of information literacy and academic self-efficacy among learners beforehand. Meanwhile, this study also recognizes the following areas of limitation and presents proposals for respectively addressing these limitations. First, it should be noted that this research targeted a pool of students attending the fifth grade in D elementary school in Incheon, an institution that has been designated as a digital textbooks research school, and measured the relations between each respective variable within the mathematics subject, which indicates that there may be limitations to generalizing the results of this research. The effectiveness of digital textbooks has exhibited degrees of discrepancy according to region and subject matter, and hence the relations between the respective variables in learning utilizing digital textbooks and the predictive capacity of these variables may also differ according to the subject matter or the region where the learner resides. Therefore, there is a need to conduct continued studies encompassing other subjects or students from other regions in order to generalize the research model presented herein. Secondly, the tools of examination used in the present research, with the exception of the academic achievement evaluation, all collected measurements by means of self-reporting by the students and are hence liable to subjectivity. Therefore, this research need to be supplemented by a variety of measurement techniques including observations, interviews and analyses of video records in an effort to obtain more objective and multifaceted data and in-depth research. Thirdly, studies need to be made examine a greater variety of learner variables other than information literacy, academic self-efficacy, and cognitive presence in order to identify their capacity for predicting learning outcomes. Although this research limited itself to designating information literacy and academic self-efficacy as the learner characteristic variables and cognitive presence as the learning process variable, there remains the need to verify whether other variables such as ICT utilization skills, prior knowledge, or flow - factors that have been found to affect learning outcomes in studies using ICT - also have a significant impact on learning outcomes in learning using digital textbooks. Continued research to illuminate which variables have the most meaningful effect on learning outcomes in learning using digital textbooks must seek to enhance the effectiveness of digital textbooks and moreover to enable the preparation of strategies for improving the learning outcomes of students.;사회가 빠르게 변화하고 정보의 양이 급격히 증가함에 따라, 초, 중등학교의 교수·학습 환경에서 기존의 서책형교과서가 가지고 있는 기능은 그대로 수행하면서 새로운 지식을 신속하게 반영하고 폭넓은 학습 자료를 제공하는 교수·학습 매체의 도입이 필요하게 되었다. 디지털교과서(digital textbook)는 서책형교과서를 전자화한 교수·학습 매체로, 새로운 정보의 신속한 반영이 가능하고 다양한 멀티미디어 기능을 제공하여 학습자의 자기주도적, 창의적 학습을 지원하기 때문에 서책형교과서를 대치하는 중요한 교수·학습 매체로 부각되고 있다. 이에 따라 디지털교과서의 효과성 관련 연구가 현재 활발히 진행 중에 있으나, 디지털교과서의 활용이 서책형교과서 활용 집단과 비교하여 일관성 있게 효과성을 나타내지 못하고 적용 지역별, 과목별, 변인별로 차이를 나타내고 있다(변호승, 서정희, 류지헌 외, 2008; 정문성, 이종연, 서정희, 2008 ; 최선영, 서정희, 2009). 따라서 앞으로의 연구방향은 디지털교과서의 일반적인 효과성을 검증하기보다 효과성을 증진시키기 위해, 디지털교과서 활용 학습에서의 성과, 즉 학습자의 학습과 수행 향상에 영향을 미치는 변인들을 규명할 필요성이 제기된다. 이에 본 연구에서는 선행연구 고찰을 통해, 수학교과 및 ICT를 활용한 학습에서 학습자의 학습성과에 영향을 준다고 밝혀진 정보리터러시와 학업적 자기효능감을 학습자 특성변인, 그리고 인지적 실재감을 학습과정 변인으로 선정하고, 이러한 변인들이 수학 디지털교과서를 활용한 학습에서 학습성과를 유의하게 예측하는지를 검증해보고자 한다. 본 연구의 목적은 디지털교과서를 활용한 학습에서 학습성과에 유의한 영향을 미치는 변인들을 규명하여 학교 현장에서 디지털교과서 활용의 증진을 위해 적용하는데 있으며, 이러한 목적에 따른 구체적인 연구문제는 다음과 같다. 1. 수학 디지털교과서 활용 학습에서 학습자의 정보리터러시, 학업적 자기효능감, 인지적 실재감과 학습성과인 학업성취도, 만족도 간에 유의한 상관관계가 나타나는가? 2. 수학 디지털교과서 활용 학습에서 학습자의 정보리터러시, 학업적 자기효능감이 학업성취도를 예측하는데 있어 인지적 실재감이 매개변인으로 작용하는가? 3. 수학 디지털교과서 활용 학습에서 학습자의 정보리터러시, 학업적 자기효능감이 만족도를 예측하는데 있어 인지적 실재감이 매개변인으로 작용하는가? 본 연구의 수행을 위해 디지털교과서 연구학교로 지정된 인천광역시 D 초등학교의 5학년 학생 87명을 편의표집 하였으며, 이 중 모든 측정에 응시하지 못하거나 불성실하게 응답한 학생 8명을 제외하고 총 79명(남학생 38명, 여학생 41명)의 학생이 최종 연구에 참여하였다. 학생들은 2009년 9월부터 '5학년-나' 수학 디지털교과서로 학습을 시작하였고, 12주 동안 일주일에 4회의 수학 수업을 받았다. 디지털교과서 학습이 시행되는 중 학습자의 정보리터러시, 학업적 자기효능감, 인지적 실재감, 만족도를 측정하였으며, 학기말에 학업성취도 평가를 시행하였다. 모든 자료 수집을 마친 후 데이터 입력과 통계처리 및 상관분석, 회귀분석을 실시하였고, 인지적 실재감의 매개효과를 검증하기 위해 Judd와 Kenny(1981)의 매개분석 방법을 사용하였다. 본 연구에서 유의수준은 .05로 설정하였으며, 연구의 결과를 정리하면 다음과 같다. 첫째, 수학 디지털교과서 활용 학습에서 학습자의 정보리터러시, 학업적 자기효능감과 학습과정 변인인 인지적 실재감, 그리고 학습성과인 학업성취도, 만족도간에 모두 유의한 정적 상관관계가 성립되는 것으로 확인되었다. 학업성취도와 가장 높은 정적 상관을 나타낸 변인은 인지적 실재감(r=.303, p<.05)으로 나타났으며, 그 다음으로 학업적 자기효능감(r=.292, p<.05), 정보리터러시(r=.239, p<.05) 순으로 나타났다. 만족도와 높은 상관관계를 나타낸 변인은 인지적 실재감(r=.689, p<.05)이었으며, 다음으로 정보리터러시(r=.515, p<.05), 학업적 자기효능감(r=.368, p<.05) 순으로 나타났다. 둘째, 수학 디지털교과서 활용 학습에서 학습자의 정보리터러시, 학업적 자기효능감이 학업성취도를 예측하는데 있어 인지적 실재감은 매개변인으로 작용하지 않는 것으로 나타났다. 연구결과에 대해 구체적으로 살펴보면, 우선 정보리터러시는 종속변인인 학업성취도를 유의하게 예측하였으며(β=.239, p<.05), 매개변인인 인지적 실재감 역시 유의하게 예측하였다(β=.745, p<.05). 그러나 정보리터러시와 인지적 실재감이 모두 회귀식에 투입되었을 때 매개변인인 인지적 실재감이 학업성취도를 유의하게 예측하지 않아(β=.282 p>.05), 정보리터러시가 학업성취도를 예측하는데 있어 인지적 실재감이 매개변인으로 작용하지 않는다는 결과가 나타났다. 다음으로 두 번째 학습자 특성변인인 학업적 자기효능감은 학업성취도를 유의하게 예측하였으며(β=.292, p<.05), 매개변인인 인지적 실재감 역시 유의하게 예측하는 것으로 나타났다(β=.646, p<.05). 그러나 학업적 자기효능감과 인지적 실재감이 모두 회귀식에 투입되었을 때 매개변인인 인지적 실재감이 학업성취도를 유의하게 예측하지 않는 것으로 나타나(β=.197 p>.05), 학업적 자기효능감이 학업성취도를 예측하는데 있어 인지적 실재감은 매개변인으로 작용하지 않는 것으로 분석되었다. 이러한 연구결과는 인지적 실재감이 학업성취도 보다는 주로 만족도, 문제해결력, 고차원적 학습 등을 예측한다는 선행연구 결과와 유사한 맥락을 지닌다(강명희, 김지심, 정지윤, 2008; Kanuka & Garrison, 2004). 셋째, 수학 디지털교과서 활용 학습에서 학습자의 정보리터러시, 학업적 자기효능감이 만족도를 예측하는데 있어 인지적 실재감은 매개변인으로 작용하는 것으로 나타났다. 연구결과에 대해 구체적으로 살펴보면, 정보리터러시는 만족도를 유의하게 예측하였으며(β=.515, p<.05), 정보리터러시와 인지적 실재감을 모두 회귀식에 투입하였을 때 매개변인인 인지적 실재감이 만족도를 유의하게 예측하는 것으로 나타나(β=.686, p<.05), 정보리터러시가 만족도를 예측하는데 있어 인지적 실재감의 매개효과가 증명되었다. 다음으로 두 번째 학습자 특성변인인 학업적 자기효능감은 만족도를 유의하게 예측하였으며(β=.368, p<.05), 학업적 자기효능감과 인지적 실재감을 모두 회귀식에 투입하였을 때 매개변인인 인지적 실재감이 만족도를 유의하게 예측하는 것으로 나타나(β=.775, p<.05), 학업적 자기효능감이 만족도를 예측하는데 있어 인지적 실재감이 매개변인으로 작용하는 것으로 분석되었다. 본 연구는 수학 디지털교과서를 활용한 학습에서 학습성과에 영향을 미치는 변인을 규명하여, 디지털교과서의 효과적인 활용을 위한 기초자료를 제공하였다는 점에서 의의를 지닌다. 연구 결과, 정보리터러시, 학업적 자기효능감이 학습과정 중 인지적 실재감과 학습성과를 유의하게 예측하는 것으로 분석되었기 때문에, 학습자의 학습을 촉진시키고 더 나아가 수행을 향상시켜주기 위해서는 사전에 학습자의 정보리터러시와 학업적 자기효능감 수준을 높여주기 위한 전략들이 마련되어야 할 것이다. 특히 정보리터러시는 자기주도성, 창의성 등과 함께 지식기반사회를 살아가는 학습자에게 필수적인 역량으로 강조되고 있기 때문에(Partnership for 21st century skills, 2008), 학습자가 성공적으로 사회생활을 해나가기 위한 기본적인 소양을 함양시켜주기 위해 교육현장에서 학습자의 정보리터러시 수준을 향상시켜줄 수 있어야 할 것이다. 그리고 수학교과에 관한 최근의 선행연구에서 초등학생들에게 수학에 대한 부정적인 태도 및 불안, 기피현상 등이 나타나고 있다고 보고되고 있는데(박동준, 최수영, 2009; 송귀영, 2000), 학습자들이 보다 자신감을 갖고 수학교과를 학습할 수 있도록 학습자의 학업적 자기효능감을 높여주기 위한 전략들이 마련될 필요성이 있다. 한편, 본 연구가 가지고 있는 제한점과 이에 대한 제언은 다음과 같다. 첫째, 본 연구는 디지털교과서 연구학교로 지정된 인천광역시 D 초등학교 5학년 학생들을 연구대상으로 하고, 수학과목에서의 각 변인 간 관계를 측정했기 때문에 연구 결과를 일반화시키는데 있어 제한이 있을 수 있다. 디지털교과서의 효과성은 지역별, 과목별로 다소 차이를 나타내고 있으므로, 디지털교과서 활용 학습에서 각 변인들 간의 관계 및 예측력도 과목에 따라, 혹은 학습자의 지역 등에 따라 다르게 나타날 수 있다. 따라서 타 과목 혹은 다른 지역의 학생들을 대상으로 한 지속적인 연구를 통해 연구 모형의 일반화가 필요하다고 할 수 있겠다. 둘째, 본 연구에서 사용한 검사 도구들은 학업성취도를 제외하고 모두 자기 보고(self-reporting) 방식으로 측정되었기 때문에 주관적일 수 있다. 따라서 관찰, 면담, 비디오 기록 분석 등의 다양한 측정방법을 보완하여 보다 다각도적인 측면에서 객관적인 데이터를 얻기 위한 노력과 심층적인 연구가 필요하다고 할 수 있다. 셋째, 정보리터러시, 학업적 자기효능감, 인지적 실재감 외에 다양한 변인들의 학습성과에 대한 예측력 규명 연구가 필요하다. 본 연구에서 선정한 정보리터러시, 학업적 자기효능감, 인지적 실재감 외에, ICT를 활용한 학습에서 학습성과에 영향을 준다고 밝혀진 ICT 활용 능력, 사전지식, 몰입 등의 학습자 특성 변인과 교사 변인, 가정환경 변인 등의 다양한 외부 환경 변인들이 디지털교과서를 활용한 학습에서 학습성과에 영향을 미치는지를 검증해볼 필요가 있다. 디지털교과서를 활용한 학습에서 학습성과를 유의하게 예측하는 변인 규명에 대한 지속적인 연구를 통해, 디지털교과서의 효과성을 높이고 더불어 학습자의 학습성과도 향상시켜줄 수 있는 전략을 마련할 수 있어야 할 것이다.