교수-학습 지원 시스템에서 교수자와 학습자의 참여 활동 데이터를 활용하여 성공적으로 과정을 이수할 수 있도록 지원하기 위해 학습 분석이 활용되고 있다. 즉, 학습 분석은 학습자의 학습활동을 이해하기 위한 방법이다. 교수-학습 활동 데이터를 보다 유용하게 활용하기 위해서는 데이터 모델이 필요하다. 이에 본 연구에서는 사용자 중심의 학습양식과 학습객체 데이터모델(LSLODM)을 제안한다. 이는 사용자, 학습양식, 학습객체, 학습활동을 결합하여 표현한 것이다. LSLODM은 이를 기반으로 교수-학습 데이터를 수집하고, 교수-학습 활동 요소의 속성들을 최근성, 빈도성, 지속성을 정량적으로 파악할 수 있도록 한 것이다. 즉, 단위 과목에서 학습자의 교수-학습 활동을 분석할 수 있는 토대를 마련한 것이다.
이 논문에서는 프로그래밍 언어 교육을 위한 교수 학습 모델을 설계한다. 다양한 학문을 다루는 대학에서 다양한 컴퓨터 프로그래밍 언어 관련 교과목이 개설되어 운영되고 있다. 그 동안 다양한 프로그래밍 언어가 개발되었고, 개발환경도 사용자가 보다 쉽게 접근할 수 있도록 개발되었으나 여전히 많은 초보 학습자들은 프로그래밍 언어 학습을 어려워하고 있으며, 마찬가지로 교수자도 효과적인 프로그래밍 언어 교육을 위한 적합한 교수 학습 방법을 마련하지 못하고 있는 실정이다. 본 논문에서 학업성취 기반의 블렌디드 교육인 프로그래밍 언어 교육을 위한 교수 학습 모델을 설계하였다. 본 연구에서 설계한 교수 학습 모델을 2011년 2학기 강좌에 적용한 결과 학습자의 프로그래밍 언어 교육에 효과적인 것으로 나타났다.
교수자와 학습자 활동에 대한 정보를 피드백하여 사용자 스스로 동기부여와 참여를 증대시키기 위해 학습분석이 활용되고 있다. 이는 교수-학습 지원 시스템(LMS, LCSM 등)에서 교수자와 학습자 상호작용에서 발생한 데이터를 기반으로 한다. 이러한 데이터를 보다 유용하게 활용하기 위해서는 데이터 모델이 필요하다. 이에 본 연구에서는 사용자 중심의 교수-학습 활동 데이터를 표현하기 위한 데이터 모델을 제안한다. 이는 사용자와 교수-학습 활동을 결합하여 표현한 것이다.
본 연구에서는 전통적인 입자모델 교수 전략의 문제점을 분석하여, 잘 변화하지 않는 학습자의 신념체계인 연속적인 물질관을 입자적인 물질관으로 변화시킬 수 있는 새로운 입자모델 교수 전략으로 반성적 사고를 촉진시키는 입자모델 교수 전략을 고안하였다. 고안된 반성적 사고를 촉진시키는 입자모델 교수 전략을 초등학교 예비교사를 대상으로 처치한 후, 반성적 사고를 촉진시키는 입자모델 교수 전략의 효과를 전통적인 입자모델 교수전략과 비교 분석하였다. 전통적인 입자모델 교수전략의 문제점으로는 1) 입자모델을 실제물과 연결시켜 생각하지 못하는 문제점, 2) 입자모델을 학습할 때 무조건 암기하는 학습전략을 사용하는 경향이 높은점, 3) 입자모델을 수없이 학습한 후에도 연속적 물질관을 입자적 물질관으로 변화시키지 못하는 학생의 비율이 매우 놓은점, 4) 물질을 학습할 때 과학적 상황으로 학습하므로 물질에 대한 사고가 과학적 상황에 제한되어 있어 일상적 상황으로 연관시키지 못하는 문제점 등이 있다. 전통적인 과학적 상황의 입자모델 교수전략과 반성적 사고를 촉진시키는 일상적 상황의 입자모델 교수전략의 효과를 비교한 결과 일상적 상황의 입자모델 교수전략이 개념이해측면, 흥미측면, 입자적 물질관 형성정도, 기억측면에서 더 효과적인 것으로 나타났다. 본 연구결과로부터 얻을 수 있는 과학교육에의 중요한 시사점은 일상적 상황의 입자모델 교수전략 방법이 과학을 과학적 상황(실험실 상황)에서만 국한되어 사고하는 것이 아니라, 학교 과학 수업시간에 학습한 과학을 일상 상황과 연관시켜 사고할 수 있도록 해 준다는 것이다.
본 연구에서는 실질적 학습자가 교수자로 착각을 한 상태에서 아바타를 학습시키는 과정을 통해 학습이 되게 하는 구조를 설계하고 제안하였다. 시스템 관리자와 교육자료 형성자를 제외하면, 교수자로 착각하고 있는 '학습자'와 학습자의 공부를 위해 노력하는 학습 가이드 역할을 '학습 관찰자', 학습이 되는 아바타로 구성된다. '학습 관찰자'는 학습 방향을 제시하여 아바타가 활동하는 방향을 지시하게 되며, 아바타는 지시된 방향에서 1:1 학습과 같은 형태로 교수자 입장 학습자에게 공부도움을 요청하게 된다. 아바타의 학습은 인공지능 지도 학습 방법을 이용하여 학습되도록 하며, 교수자로 착각하는 학습자는 아바타 학습 시 아바타에 의해 슬며시 제공되는 학습 자료를 참고하며 아바타를 공부시키게 되는 데 아바타를 공부시킨다고 노력하는 과정이 교수자로 착각된 학습자가 공부가 되는 것이다. 또한 이렇게 학습하는 과정을 거쳐 지식이 성장한 아바타는 아바타들이 경쟁하는 경진 대회에 참가하게 되며 교육자로 착각하는 학습자는 관전 또는 코치를 하며 학습을 하게 된다. 이러한 방법을 통해 교육자로 착각하는 학습자는 부모의 마음으로 적극적으로 공부를 하게 유도하며, 흥미를 갖고 공부를 하게 할 뿐 아니라, 가르치는 사람에 준하는 깊이 있는 지식을 갖도록 유도하며, 본 시스템과 온라인 오프라인을 통해 연결 되게 한 운동 기구 및 운동 환경을 이용하여 운동 하도록 유도하고 파워가 되도록 하여 운동 활동을 유도하며, 단계 마다 적당한 보상 점수들이 제공되도록 하여 지덕체가 성장되도록 하는 설계이다.
본 연구는 대학생들의 SW 교육 핵심역량 중 컴퓨팅 사고력을 신장시키기 위해 역량 교수 학습 모델을 설계하였다. 사전에 소프트웨어 코딩 경험이 없는 학습자의 역량을 분석하고 기존의 SW 중심 교수 학습 5가지 모델 중 시연 중심 모델(DMM)과 개발 중심 모델(DDD) 그리고 CT 요소 중심 모델(DPAA) 등을 재구성하고 실생활 문제를 해결 및 컴퓨팅 사고력을 키우기 위한 Unplugged 활동과 Bebras Challenge 컴퓨팅 사고력 평가 도구 등을 면밀히 분석하여 역량 교수 학습 모델인 UDDPAAP (Unplugged-Demonstration-Decomposition-Pattern Recognition-Abstraction-Algorithm-Progrmming)을 설계하였다. Unplugged 활동 중 일부분을 대학생들 수업에 적합하게 변형하고, Bebras Challenge 컴퓨팅 사고력 평가 도구에서 제시하는 문제를 선별한 후 기존의 교수 학습 모델에 적용하였다. 연구의 효과를 검증하기 위해 코딩 경험이 없는 대학교 1학년 학생들에게 SW 교육 및 컴퓨터 정보 소양 교육 경험에 따른 컴퓨팅 사고력과 자신감 등의 사전 검사를 하고 UDDPAAP 교수 학습 모델을 적용하여 수업을 진행한 후 사후 검사를 하였다. 연구 결과 UDDPAAP 교수 학습 모델을 통해 SW 교육을 경험한 학생들의 컴퓨팅 사고력 관련 역량이 향상됨을 알 수 있었다.
본 논문에서는 모델 구성을 통한 교수-학습 활동을 지구과학 수업을 위한 유용한 방법의 하나로 제안하였다. 모델 구성은 지구과학자들이 직접적으로 경험하기 어려운 지구과학적 현상이나 과정을 연구하기 위하여 동원하는 방법으로서, 지구과학의 본질적 속성을 반영한 수업을 개발하는 데 이용할 수 있다. 모델 구성을 통한 지구과학 수업은 학생들이 지구과학적인 현상이나 과정에 대한 모델을 창안하고 학생들이 서로 모델에 대한 의견을 교환하며 지속적으로 모델을 수정해 나가는 순환적인 과정(creation-communication-change cycle)으로 진행될 수 있으며, 학습자들의 사고 과정을 촉진시켜 여러 가지 학습 효과를 가져올 수 있다. 따라서, 지구과학 교육 현장에서 학생들이 능동적으로 참여하는 지구과학 수업을 위하여 모델 구성을 통한 교수-학습 활동이 적극적으로 실천되고 그 효과를 자세히 검토하는 일이 필요하다.
프로그래밍 언어 수업은 학습자들 간의 학습 수준의 차이가 크게 나타나고 수업 내용의 연관성이 높은 특성을 가지고 있다. 이로 인해 다른 어떠한 수업보다 학습자들의 학습동기를 향상시켜 지속적으로 학습에 적극적으로 참여할 수 있는 외재적 동기 부여를 통한 학습효과 증진 방법이 필요하다. 본 연구에서는 프로그래밍 교육에서 성찰일지를 활용한 학습동기 증진 교수 학습 모델을 제시하고, 실제 수업에 적용 후 학습동기에 대한 사전 사후 설문을 실시하여 제시한 교수 학습 모델이 학습동기 증진에 효과 있었음을 조사 분석하였다.
교수학습에서 발생하는 다양한 데이터를 분석하고 이를 바탕으로 학습자를 이해하기 위한 학습 분석에 대한 연구가 증가하고 있다. 그러나 교수학습지원시스템에서 생성되는 데이터는 다양한 형식으로 이를 결합하고 통합하기 위해서는 표준화된 사용 메타데이터가 필요하다. 이에 본 논문에서는 학습자 관점에서 교수학습 활동 중심의 데이터 모델을 제안한다. 이는 학습자의 학습양식을 바탕으로 학습 이벤트가 발생할 때 참여 활동한 데이터를 표현하기 위한 것이다. 이를 통해 학습자의 특성을 식별하고 학습활동에 참여 정도를 파악하여 학습자를 지원하기 위한 것이다.
본 논문에서는 ICT활용 교육에 적합한 문제 중심 학습을 위한 교육용 컨텐츠 모델을 설계하였다. 모델 설계를 위해 먼저, ICT를 활용한 문제 중심 학습의 교수학습 과정안을 작성하였다. 그리고 문제 중심 학습에서 ICT를 활용해 학생들에게 제공하기 적절한 교육용 컨텐츠의 요건을 파악하고 그 요건에 적절한 모델을 설계하였다. 또한, 설계한 모델을 운영하기에 적절한 시스템의 모델도 설계하여 본 논문에서 작성한 교수학습 과정안의 현장 적용을 보다 쉽게 할 수 있도록 하였다. 문제 중심 학습은 실세계를 반영한 비구조화된 문제를 다루고 학습자 참여 비율이 높아 ICT를 활용할 경우 교수 학습에 효과가 클 것으로 기대된다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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