대학수업에 활용된 플립러닝의 효과 분석

Abstract

As the importance of college education grows as a way to enhance national competitiveness, colleges in Korea are paying attention to the improvement of the quality of college education under the policy support such as‘Advancement College of Education(ACE)’, and 'Initiative for College of Humanities' Research and Education(CORE)' by the government(Korea Educational Development Institute[KEDI], 2014). The college education should reflect the learners’ individual demand by the learners’ learning needs and choice unlike the elementary, middle level which is the national common curriculum in Korea, and it is aimed at fostering the competent talents having the core ability such as the creativity and the problem solving skill the society needs today(Kang & Ju, 2009; Baeten at al., 2010). It is difficult to achieve by the traditional lecture which is aimed at the delivery knowledge and it can be achieved in the process that learners plan the learning by themselves and build the knowledge as the subject of the learning(Froyd & Simpson, 2008). In this way, the class enabling learners to have access to the learning intensively is the learner-centered instruction. However learner-centered instruction has not been introduced effectively in college education(Kwon et al., 2011). The reason why the learner-centered instruction is not introduced effectively in colleges is because of the passive attitude of the learners who got accustomed to learning by focusing on the entrance exam due to the nature of the Korean education, lack of certainty about the effect of learner-centered instruction, and absence of the proper teaching-learning methods(Kang & Ju, 2009; Kwon et al., 2011). Therefore it is necessary to explore the appropriate teaching-learning methods for the effective learner-centered instruction to be conducted in the college education. In this regard, there is a flipped learning class that has recently been attracted attention as one of the learner-centered teaching-learning methods. Flipped learning class consists of advance and main-learning level. In advance learning level, learners should watch videos to learn basic concepts. After that, they participate in project activities based on the acquired basic concepts(Bergmann & Sams, 2012). The flipped learning class is being introduced recently by several colleges due to various advantages such as the easy adjustment of the learning time, flexible learning environment, and practical task performance(Kim, 2017). In regard of it, the study exploring the effects of class is increasing. Most studies analyzed the educational effects of the flipped learning class focusing on the academic achievement, level of satisfaction, level of interest, and level of participation(Kim et al., 2014, Kim, 2015). However, this may be limited in part to the full understanding of the educational effects of the flipped learning class that meets the goals of the learner-centered instruction, and it is necessary to analyze the additional variables that are related to the goals of the learner-centered instruction. Therefore, this study was aimed at selecting the ‘Academic self-efficacy’ which was the belief that learners could perform the learning by themselves(Kim & Park, 2001), ‘Learning presence’ that learners took part in the knowledge building process and recognized it(Kang et al., 2008), and ‘Problem solving skill’ that learners solved the questions by applying the contents they learned to the actual task(Heppner & Peterson, 1982), and at analyzing their effects. They were the variables which showed a low level in the results of the college education that learners recognized for recent 5 years(KEDI, 2015). Although they were not dealt with generally in the flipped learning class yet, this study considered these variables importantly in connection with the feature and goal of the flipped learning class, one of the learner-centered instructions. The purpose of this study was to seek for the effective flipped learning class strategy through the literature review and apply it to the actual college class to analyze the educational effects of the flipped learning in terms of the learner’s academic self-efficacy, learning presence, and problem solving skill and to verify if the flipped learning class had a potential as a new possibility of the learner-centered instruction in the college education in the future. The study questions of this study are as follows. First, does the flipped learning improve the academic self-efficacy(self-confidence, task level preference, and self-regulation efficacy)? Second, does the flipped learning improve the learning presence(cognitive presence, social presence, and emotional presence)? Third, does the flipped learning improve the problem solving skill(problem solving confidence, approach-avoidance style, and personal control)? In order to achieve the study questions above, precedent studies were analyzed to explore the concept, design model, and strategy of the flipped learning class. The flipped learning class was designed based on the FLIPPED design model suggested by Chen et al.(2014) and the 9 design strategies of the flipped learning suggested by Kim et al.(2014). Afterwards the video materials for the advance learning and the materials of team project learning activity for the main learning were made based on the designed frame. The developed flipped learning class was conducted for 90 minutes twice a week for about 2 months targeting 54 college students taking ‘C’ class, the education-related major subject, in E University in Seoul. The learners learned basic concepts in advance as watching the developed videos, and in the main class, they fulfilled the team project of designing the learning program while participating in the relevant learning activities. The educational effects of the applied flipped learning class was measured before and after the flipped learning class each, and was analyzed through the paired t-test. This study conducted the individual learner interview after the flipped learning class ended to raise the internal validity, and the interview responses were analyzed by using the qualitative analysis software 'NVIVO 10' program. As a result, it was revealed there was the statistically significant effects in all variables: academic self-efficacy, learning presence, and problem solving skill. Therefore, it was possible to verify the educational effects of the flipped learning class in the college education. However, it was confirmed that some sub-factors were not statistically significant although the score was improved. In the meantime, as a result of analyzing the interview, the types which learners experienced in the process of the flipped learning class were drawn as total 9 categories(self-directed learning plan, advanced learning, flexible learning environment, positive emotion, constant interaction, difficulties of pre-learning activity, problem solving, feedback, difficulties of main learning activity). To interpret the result, the drawn categories were classified into the learning experience types deeply associated with the learning result variables(academic self-efficacy, learning presence, and problem solving skill). The discussion about the result of the academic self-efficacy, learning presence, and problem solving skill based on the interview result is as follows. First, it was revealed the flipped learning had a significant effect on the improvement of the academic self-efficacy. As a result of analyzing the interview, it was deeply associated with the ‘self-directed learning plan’ and ‘positive emotion’. It shows that experiences learners plan the schedule of watching videos in advance class and set the goal related to the project activity in main class help to improve the academic self-efficacy. In other words, through this process, their self-confidence on the learning was improved with the sense of responsibility for their role within the team. In the meantime, it was revealed the 'task level preference' among the sub-factors of the academic self-efficacy was not statistically significant in this study. It shows that as a result of the interview, some learners could not recognize the core contents of the lecture while watching the learning video in the advance learning and they felt pressure due to the learning schedule of carrying out the team project activity and the individual task activity. Second, it was revealed the flipped learning class had a significant effect on the improvement of the learning presence, and as a result of analyzing the interview, it was confirmed to be deeply associated with the learning experience types such as ‘advanced learning’, ‘flexible environment’, and ‘constant interaction’. It is maybe because most learners recognized the difference between the flipped learning class and the general lecture class and built the knowledge as suggesting their opinions freely through the continuous interaction with the fellow learners. However, the 'cognitive presence' was not statistically significant among the three sub-factors of the learning presence in this study. It is confirmed that some learners had difficulty understanding the core contents while watching the videos and recognizing the association between the videos and the project activities. In other words, the most of the learners were freshman, they felt hard to apply the acquired concepts directly to the project activity in main class. Third, it was revealed the flipped learning class had a significant effect on improving the problem solving skill, and as a result of analyzing the interview, it was confirmed to be deeply concerned with the learning experience types: ‘problem solving’, ‘feedback’, and ‘constant interaction’. In flipped learning class, the learners perform the practical task in the main class based on the concept they acquired before. They may be faced with the unexpected problem during this process. It seems like they could find an effective solution as recognizing the problem quickly, using the technology to solve it, and receiving the instant feedback by the instructor while interacting with the fellow learners based on the knowledge they acquired in advance class. However, in the case of the 'approach-avoidance style' among the sub-factors of the problem solving skill, its improvement degree was not significant in this study. As a result of interview, some learners answered they took a passive attitude to solve the problem relying on the guidelines provided at the early stage of the class or participated in the project activities without watching the videos. Therefore, it is confirmed this result was caused because they did not use the systematic methods or not participate actively to resolve the occurring problem. This study is significant in having examined the possibility of the flipped learning class in the college education in depth by mixing the quantitative and qualitative analysis methods. However, this study has following limitations. First, this study cannot generalize the result because it was conducted targeting 52 female university students at E University. This number is not enough to generalize the result and the study was conducted only targeting female students. Second, this study applied the flipped learning class in the college education and verified its effect for about 2 months; this period is too short to apprehend the educational effects of the flipped learning class completely. Third, since this study was carried out targeting the single group without the comparative group and may lead to problem of validity due to the time flow and memory effects on the same questionnaire. Fourth, it may be difficult to generalize the study result because this study did not consider the effect of the courses or the contents of the unit applying the flipped learning class. Therefore, the suggestions on the follow-up study are as follows. First, although the flipped learning class is an educational method that can create a new value while improving the ability such as the academic self-efficacy, learning presence, and problem solving skill, there are still few studies which measured the educational effects of the flipped learning class in the college education. Therefore, it is necessary to verify the effects of various core ability variables besides the variables analyzed in this study for the spread of the flipped learning class in the college education. Second, it is possible to conduct the study in the future, considering subjects, periods, courses, and contents in advance. In particular based on the precedent study which reported the effects of the flipped learning class could be different depending on the kinds of the course or content(Park & Park, 2016), it is necessary in the future study to conduct the flipped learning class in various courses beyond the educational field. Third, it is necessary to examine the environment and support to apply effective flipped learning class in the college. In order for the flipped learning class to be introduced effectively to the college education, it should be examined if the university is equipped with the environment for operating the flipped learning class. Therefore, the future study needs to analyze the institutional support for applying the flipped learning class and obtain the useful implications.;오늘날 국가 경쟁력을 높이기 위한 하나의 방안으로 대학교육의 중요성이 커짐에 따라, 국내 대학은 정부의‘학부교육 선도대학 육성사업(ACE)’, ‘대학인문교육역량강화사업(CORE)’등의 정책적 지원 아래 대학교육의 질을 높이기 위한 노력을 보이고 있다(한국교육개발원, 2014). 대학교육은 학습자의 학습욕구 및 선택에 의한 과정으로 학습자의 개별요구를 반영해야 하며, 오늘날 사회가 필요로 하는 창의력, 문제해결력 등의 핵심역량을 갖춘 유능한 인재를 길러내야 하는 목표를 가진다(강인애, 주현재, 2009; Baeten, Struyyena, & Dochya, 2010). 이는 기존 강의 중심의 주입식 교육으로는 달성하기 어려우며 학습자가 학습의 주체가 되어 스스로 학습을 계획하고 지식을 구성하는 학습자 중심 수업에서 달성할 수 있다(Baeten et al., 2010; Froyd & Simpson, 2008). 그러나 아직까지 대학교육에서 학습자 중심 수업은 효과적으로 도입되지 못하고 있는 실정이다(권성연, 신소영, 김지심, 2011). 국내 대학교육에서 학습자 중심 수업이 효과적으로 도입되지 못하는 점은 우리나라 교육의 특성 상 입시 위주의 주입식 강의에 익숙해진 학습자의 수동적인 태도, 학습자 중심 수업의 효과에 대한 교수자의 불확실성, 적절한 교수·학습방법의 부재 등에 기인한다(강인애, 주현재, 2009; 권성연 외, 2011). 이에 대학교육에서 효과적인 학습자 중심 수업이 이루어지기 위해 적절한 교수학습방법을 탐색하는 것이 필요하며 이와 관련하여 최근 학습자 중심 수업 방식의 하나로 관심을 받고 있는 플립러닝(flipped learning) 수업을 주목 할 수 있다. 플립러닝은 학습자가 스스로 학습의 주인이 되어 자기 주도적인 개별 학습과 참여 기반 협력 학습을 복합적으로 유도하기 위한 목적을 가지고 도입된 교수·학습방법이다(Bergmann & Sams, 2012). 플립러닝 수업은 학습시간 조절의 용이성, 자유로운 학습 분위기, 실제적인 과제 수행 등의 다양한 이점에 따라 최근 국내의 여러 대학에서 도입하기 시작했으며, 이와 관련하여 수업의 효과를 탐색하는 연구도 증가되고 있다(김세영, 2017). 이들 대부분의 연구는 주로 학업성취도, 만족도, 흥미도, 참여도에 초점을 맞추어 플립러닝 수업의 효과성을 분석하였다(김남익 외, 2014; 김용석, 2015). 그러나 이는 학습자 중심 수업의 목표에 부합하는 수업의 효과를 완전히 파악했다고 보기에 일부 제한적일 수 있으며, 보다 학습자 중심 수업이 지향하는 목표와 관련이 있는 변인을 추가하여 분석할 필요가 있다. 따라서 본 연구는 플립러닝의 성과 변인으로 학습자가 스스로 학습을 수행할 수 있다는 믿음인 ‘학업적 자기효능감’, 지식 구성 과정에 참여하고 이를 인지하는 ‘학습실재감’그리고 배운 내용을 실제 과제에 적용하여 문제를 해결해가는‘문제해결력’을 선정하고 그 효과를 분석하고자 하였다(김아영, 박인영, 2001; 송윤희, 2007; Kang, Kim, & Park, 2008). 이는 최근 5년간 학습자가 인지하는 대학 교육의 성과에서 낮은 수준으로 측정된 변인으로 아직 플립러닝 수업에서 일반적으로 다뤄지지는 않았지만(한국교육개발원, 2015), 본 연구는 학습자 중심 수업의 하나인 플립러닝 수업이 갖는 특징 및 목적과 연계하여 이들 변인을 중요하게 고려할 필요가 있다고 보았다. 이를 종합하면 본 연구는 문헌 분석을 통해 효과적인 플립러닝 수업 전략을 모색하여 실제 대학 수업에 적용해 봄으로써 플립러닝 학습의 효과를 학습자의 학업적 자기효능감, 학습실재감, 문제해결력 측면에서 분석하고, 향후 대학교육에서 플립러닝 수업이 학습자 중심 수업의 새로운 가능성으로 잠재력을 갖고 있는가를 검증해보고자 하였다. 본 연구의 연구문제는 다음과 같다. 첫째, 플립러닝은 학업적 자기효능감(자신감, 과제 난이도 선호, 자기조절효능감)을 향상시키는가? 둘째, 플립러닝은 학습실재감(인지실재감, 사회실재감, 감성실재감)을 향상시키는가? 셋째, 플립러닝은 문제해결력(문제해결자신감, 접근-회피스타일, 개인적 통제)을 향상시키는가? 위와 같은 연구문제를 달성하기 위하여, 먼저 플립러닝 관련 선행연구를 분석하여 플립러닝 수업의 개념, 설계 모형 및 전략 등을 탐색하였다. 이에 Chen, Wang, Chen(2014)이 제시한 FLIPPED 설계모형과 Kim, Kim Khera, Geman(2014)가 제시한 플립러닝의 9가지 설계 전략에 기반 하여 플립러닝 수업을 설계하였다. 이후 설계된 틀을 기반으로 플립러닝 수업의 사전 학습을 위한 동영상 자료와 오프라인 학습을 위한 팀 프로젝트 학습 활동 자료를 제작하였다. 개발된 플립러닝 수업은 서울 소재 E 대학의 교육 관련 전공 교과목인‘C'강의를 수강하는 대학생 54명을 대상으로 약 2달 동안 주 2회 90분의 수업으로 실시되었다. 본 수업에서 학습자는 개발된 동영상을 시청하며 사전학습을 하고, 교실수업에서는 이와 관련된 학습 활동에 참여하며 학습 프로그램을 디자인하는 팀 프로젝트를 수행하였다. 적용된 플립러닝 수업의 효과는 플립러닝 수업 시작 전과 후에 각각 측정되었으며 대응 표본 t검정을 통해 분석되었다. 또한 본 연구는 사전·사후검사에서 취약한 내적타당도를 높이기 위해 플립러닝 수업이 완료된 후 학습자 개별 인터뷰를 실시하였으며 질적 분석 소프트웨어 NVIVO 10 프로그램을 활용하여 분석하였다. 사전·사후 검사 결과 학업적 자기효능감, 학습실재감, 문제해결력의 모든 변인에서 통계적으로 유의한 효과가 있는 것으로 나타나 대학교육에서 플립러닝 수업의 효과를 검증할 수 있었다. 그러나 일부 하부요인의 경우 점수는 향상되었으나 통계적으로 유의하지 않은 것으로 확인되었다. 한편 인터뷰 분석 결과 플립러닝 수업 과정에서 학습자가 경험했던 학습유형은 총 9가지의 범주(자기주도적인 학습계획, 지식 응용 심화 학습, 유연한 학습 환경, 긍정적인 정서, 지속적인 상호작용, 사전 학습 활동의 어려움, 능동적인 문제해결, 즉각적인 피드백, 교실 활동의 어려움)로 도출되었다. 도출된 범주는 플립러닝 수업의 학습 성과 변인(학업적 자기효능감, 학습실재감, 문제해결력)과 연관이 높은 학습경험 유형으로 분류하여 결과를 해석하였다. 학업적 자기효능감, 학습실재감, 문제해결력의 성과에 대해 논의해보면 다음과 같다. 첫째, 플립러닝 학습은 학업적 자기효능감의 향상에 유의한 효과가 있는 것으로 나타났으며, 인터뷰 분석 결과‘자기주도적인 학습 계획’과 ‘긍정적인 정서’의 학습경험 유형과 연관이 높은 것으로 확인되었다. 이는 플립러닝 수업에서 학습자가 동영상 시청의 일정 계획, 교실 프로젝트 활동에 관한 목표 설정, 팀원 간의 개인별 업무 분담 등의 학습 활동을 계획하고 이러한 과정을 통해 팀 내 자신의 수행 역할에 대한 책임감과 더불어 학습에 관한 자신감이 향상된 것으로 해석 할 수 있다. 한편 본 연구에서 학업적 자기효능감의 하부요인 중 과제 난이도 선호는 통계적으로 유의하지 않은 것으로 나타났다. 이는 인터뷰 분석 결과 일부 학습자가 사전학습으로 학습 동영상을 시청할 때 강의의 핵심 내용을 인지하기 어려웠다는 점, 팀 프로젝트 활동, 개별과제 활동 등을 병행해야 하는 학습일정으로 인한 학습 부담감에 영향을 받은 것으로 보인다. 둘째, 플립러닝 수업은 학습실재감의 향상에 유의한 효과가 있는 것으로 나타났으며, 인터뷰 분석 결과‘지식 응용 심화 학습’, ‘유연한 환경’, ‘지속적인 상호작용’의 학습경험 유형과 연관이 높은 것으로 확인되었다. 이는 플립러닝 수업에서 대부분의 학습자가 플립러닝 수업과 일반 강의식 수업 간의 차별성을 인지하고 동료학습자와 지속적인 상호작용을 통해 자유롭게 자신의 의견을 제시하며 지식을 구성하였다는 점에 기인하는 것으로 보인다. 그러나 본 연구에서 학습실재감의 세 가지 하부요인 가운데 인지실재감은 통계적으로 유의하지 않았다. 이 점은 학습자 대부분이 1학년임을 감안하였을 때 동영상 강의와 교실 활동 간의 연계성을 인지하거나 습득한 개념을 과제 활동에 바로 적용하는데 있어 어려웠다는 인터뷰 답변을 통해 일부 학습자가 학습 주제와 관련된 내용을 이해하고 새로운 지식으로 구성해 나가는 능력이 다소 힘들었다는 것으로 확인 할 수 있다. 셋째, 플립러닝 수업은 문제해결력의 향상에 유의한 효과가 있는 것으로 나타났으며, 인터뷰 분석 결과‘능동적인 문제해결’, ‘즉각적인 피드백’, ‘지속적인 상호작용’의 학습경험 유형과 연관이 높은 것으로 확인되었다. 플립러닝 수업에서 학습자는 사전에 습득한 개념을 바탕으로 교실 수업에서는 실제적인 과제를 수행한다. 이 과정에서 예상치 못한 문제 상황에 직면할 수 있고, 이는 플립러닝 수업의 특성 상 사전에 습득한 지식을 기반으로 동료학습자와 상호작용을 하며 문제를 빠르게 인지하고 이를 해결하기 위해 테크놀로지를 활용하여 자료를 검색하거나 교수자의 즉각적인 피드백을 제공받으면서 효과적인 해결안을 찾을 수 있었던 것으로 보인다. 그러나 본 연구에서 문제해결력의 하부 요인 가운데 접근·회피 스타일의 경우 통계적으로 유의하지 않았다. 인터뷰 결과 본 연구에서 일부 학습자는 생소한 수업 방식으로 인해 수업 초반 제공된 가이드라인에 의지한 채 문제를 해결하려는 수동적인 자세를 취하거나 동영상 시청을 하지 않고 교실 활동에 참여하였다고 응답하였는데, 이를 통해 발생한 문제를 해결하기 위해 체계적인 방식이나 적극적인 참여를 하지 않았던 점이 이상의 결과를 나타낸 것으로 확인된다. 본 연구는 대학교육에 플립러닝 수업의 가능성을 양적, 질적 분석방법을 혼합하여 심층적으로 살펴보았다는 점에서 의의가 있다고 할 수 있다. 그러나 본 연구는 다음과 같은 몇 가지 제한점을 가지고 있다. 첫째, 본 연구는 A 대학교 여학생 54명을 대상으로 진행되어 대상자 수가 충분하지 않고 여학생만을 대상으로 연구를 수행하였다는 점에서 결과를 일반화하기 어렵다. 둘째, 본 연구는 약 2달 동안 대학교육에서 플립러닝 수업을 적용하고 그 효과를 검증하였는데 이는 플립러닝 수업의 효과를 완전히 파악하기에 짧은 기간으로 볼 수 있다. 셋째, 본 연구는 비교집단 없이 단일집단을 대상으로 연구를 진행하여 시간의 흐름에 따른 효과, 동일 검사지에 대한 기억효과 등으로 인한 타당도 문제가 발생 할 수 있다. 넷째, 본 연구에서는 플립러닝 수업을 적용한 단원의 내용적 특성이 플립러닝 수업의 학습효과에 미칠 수 있는 영향에 대해 고려하지 않았다는 점에서 연구결과를 일반화하기 어려울 수 있다. 본 연구의 결과, 결론 및 제한점을 토대로 후속연구에 대한 제언을 하면 다음과 같다. 첫째, 플립러닝 수업은 학업적 자기효능감, 학습실재감, 문제해결력과 같은 역량을 함양함과 동시에 새로운 가치를 창출할 수 있는 교육 방법이지만 아직까지 대학교육에서 플립러닝 수업의 효과성을 측정한 연구는 미흡한 실정이다. 따라서 대학교육에서 플립러닝 수업의 확산을 위해 본 연구에서 분석한 역량 변인 이외의 다양한 핵심 역량 변인의 효과성을 검증할 필요가 있다. 둘째, 추후 연구에서는 충분한 수의 대상자와 적용 기간을 확보하고, 교과목 특성 등을 고려하여 연구를 진행할 수 있다. 특히 교과목 또는 학습 내용에 담긴 지식의 종류에 따라 플립러닝 수업의 효과가 달라질 수 있다고 보고한 선행연구(박에스더, 박지현, 2016)에 따라 향후 연구에서는 교육 분야에서의 플립러닝 수업을 넘어 다양한 교과목에서 플립러닝 수업을 실시할 필요가 있다. 셋째, 대학교육에서 플립러닝 수업을 도입하는데 필요한 환경 및 지원을 체계적으로 살펴볼 필요가 있다. 대학교육에서 플립러닝 수업이 효과적으로 도입되기 위해서는 먼저 플립러닝 수업을 운영할 수 있는 환경이 갖추어 졌는지 살펴보아야 한다. 따라서 추후 연구에서는 플립러닝 수업을 도입하기 위한 제도적 지원을 분석하고 향후 방향성에 대한 시사점을 얻는 것이 필요할 것이다.