1. 서론
교수학습 과정에서의 상호작용은 교수, 학생, 교수 자료 등의 관계들 속에서 다양한 방식들로 일어날 수 있다. 과학 기술의 비약적인 발전과 함께, 교육 현장의 필요성과 맞물려 온라인 환경 수업에서의 상호작용 역시 다양하게 다루어져 왔다(이동주, 2020). 특히, 비대면 수업의 경우 대면 수업에서 일어나는 상호작용 외에도 온라인 기반의 교육용 테크놀로지를 토대로 전개되는 추가적인 상호작용들을 기대하게 했다. 그러나, 최근의 코로나 팬데믹으로 인해 시행된 비대면 수업에 관한 성찰적 연구들에 의하면 비대면 수업에서의 상호작용은 기대만큼 활성화되어 있지 않은 것으로 나타났다. 또한, 대면 수업의 단순한 대체로서의 비대면 수업 운영은 수업 운영 자체도 쉽지 않았으며, 비대면 수업에서의 상호작용이 해당 교과목의 특성과 학습자의 특성에 따라 다르게 발생하였다는 점에서, 비대면 수업에서의 학습성과를 높이기 위해서는 교수학습 과정에서의 상호작용 강화가 무엇보다도 중요한 요소로 제시되고 있다(도재우, 2020; 민혜리, 2020; 이영희, 2020; 홍성연, 2020). 그러나 비대면 수업 환경에서의 구체적인 상호작용을 설계하고, 수행하며, 학습자의 학습 성취에 미치는 영향을 확인하는 과정을 통해 상호작용의 질적인 향상을 위한 실제적인 방안들을 공유하는 사례연구들은 많지 않은 것으로 보인다(임정훈, 1998; 정혜선, 최성희, 1998). 아울러, 사회 전반의 혁신적인 변화의 흐름과 더불어 대학 교육에서도 교수학습 과정과 성과에 대한 변화가 요구되고 있다. 이는 고등 교육 기관에서의 교육이 단순히 지식의 양적 변화 중심에서 교육 현장에서의 지식 활용 경험을 통해 태도, 자질, 능력과 같은 역량을 함양하는 질적 확장의 책무를 수행해야 한다는 것을 의미한다.
한편, 대학에서 이루어지는 교양 기초과학, 특히 대학 1학년 학생들을 대상으로 진행되는 기초과학 및 수학 과목(Basic Science and mathematics, 이하 BSM) 수업에서도 학습 효과성을 높이기 위한 상호작용은 매우 중요하다. 보통 BSM 교과목들은 교육적 질 관리 측면에서 표준 및 공동 강의계획서를 통해 대규모 분반 형태로 강의가 진행된다. 그동안 BSM 교과목 수업에서는 전통적인 교수 주도의 강의식 수업이 오랫동안 중요한 교수학습 방식으로 활용되어왔다. 특히, 강의식 수업은 한정된 시간 안에 과학의 중요한 개념들을 가능한 많은 학생에게 전달할 수 있는 효율성이 가장 큰 장점으로 받아들여지고 있다. 그러나 이 과정에서 학생들에게 파편화된 개념 인식과 과학을 단순 지식으로 접근하는 편향된 인식을 형성하게 하고. 교수자는 단순히 지식의 전달자로서 머물게 만드는 부작용이 있었다. 특히, 최근에는 학생들의 기초 학력 하락 현상과 학생 수준 다양화에 따라 기존의 개념 설명 중심의 강의식 수업만으로는 기초과학 교과목의 교육목표를 달성할 수 없다는 측면에서 교육 방법에 대한 변화 요구가 증가하고 있다. 그동안 대학의 기초과학 수업에서 주로 이루어지는 개념 체계와 구조 전달 중심의 전통적인 강의식 교육방식에서 탈피하여 지식의 습득과 동시에 종합적인 사고력을 함양할 수 있도록 상호작용 중심의 혁신적인 교수학습 방법들이 시도되어야 한다. 학습자는 의사소통하는 과정에서 과학적 개념과 지식을 구성할 수 있으며, 또 문제를 해결하는 능력도 함께 신장할 수 있기 때문에(Lemke, 1990) 과학교육에서의 상호작용은 매우 중요하다. 그리고 학습자는 언어를 통해 탐구 문제를 진술하고, 문제 해결을 위한 관련 증거와 논리적 설명을 찾는 의사소통 과정에서 비판적이고 논리적인 사고력을 학습하게 되어 과학적 소양이 길러지게 된다(Keys et al., 1999). 이러한 측면에서 상호작용을 강화한 수업 설계와 운영은 대학 기초과학 교과목의 수업목표를 달성하기 위하여 매우 중요하다.
이에 본 연구는 대학 비대면 기초과학 수업에서 교수와 학생, 학생과 학생, 학생과 콘텐츠, 시스템과 학생 간의 상호작용이 활발히 이루어질 수 있는 수업을 설계하고 운영하여 그 성과를 분석하고자 하였다. 구체적으로 교과목의 개념 지식의 습득과 더불어 고강도 상호작용을 통해 사고력 등 역량을 향상하기 위한 목적으로 플립드 러닝(flipped learning) 교수 방법을 기본으로 기초과학 수업목표에 맞추어 수업을 설계하고 운영하여 그 결과를 바탕으로 기초과학 수업에서의 효과적인 교수학습 방법을 탐색하고자 하였다.
이를 위해 선정한 연구 문제는 다음과 같다.
첫째, 고강도 상호작용을 위하여 플립드 러닝을 적용한 비대면 기초과학 수업에서의 상호작용에 대한 학습자들의 인식은 어떠한가?
둘째, 고강도 상호작용을 위하여 플립드 러닝을 적용한 비대면 기초과학 수업의 학생 학습성과는 어떠한가?
셋째, 고강도 상호작용을 위하여 플립드 러닝을 적용한 비대면 기초과학 수업에 대한 학생들의 인식은 어떠한가?
2. 이론적 배경
2.1. 기초과학 수업에서의 상호작용 강화를 위한 온라인 실시간 플립드 러닝 수업 적용
플립드 러닝은 학습자는 교수자가 제공하는 학습 콘텐츠를 통해 사전에 기초 개념을 학습하고, 실제 수업 시간에는 본인이 학습한 내용 및 수준을 바탕으로, 동료 학습자 및 교수자와의 상호작용을 통해 다양한 협력 활동을 경험하며 심화 학습을 진행하도록 구성되는 학습자 중심의 교수법 중 하나이다(이동엽, 2013; Bergmann & Sams, 2012; Bishop & Verleger, 2013). 대학 교육 현장에서도 플립드 러닝 적용 시도가 지속되고 있으며, 플립드 러닝을 적용한 수업에서의 학생들의 수업 참여도, 만족도, 학업성취도가 향상되었다는 긍정적인 연구 결과들이 선행연구를 통해 제시되었다(김남익, 2014; 신정숙, 2014; 임철일, 2014). 대학교육에서 기대되는 플립드 러닝의 교육적 효과 중 하나는 오프라인 수업을 통하여 학습자 간, 학습자와 교수자 간 상호작용과 피드백을 증진시킬 수 있다는 점이다. 즉, 온⋅오프라인 학습 활동의 질의⋅응답, 토론, 협업 등의 과정에서 학습자 간, 교수자와 학습자 간 다양하고 심도가 있는 피드백과 상호작용이 일어나게 되며 이는 고차원적인 학습과 학업성취로 이어질 수 있다(이승민, 이지연. 2017). 아울러, 과학기술의 발달로 구축된 인터넷 기반의 비대면 멀티미디어 교육환경 보급으로 학습자가 단순히 지식을 전달받고 암기하는 전통적인 수업에서보다 학습자의 능동적인 수업 참여가 가능하고, 교수자와 학습자 간 상호작용과 더불어 학습자 간 상호작용을 촉진할 수 있는 교수학습 방법으로서 그 가능성이 주목을 받게 되면서 수업에서의 상호작용을 강화할 수 있는 방법론 측면에서 플립드 러닝 관련 연구 및 활용에 관한 논의가 증가하고 있다(이종연, 박상훈, 강혜진, 박성열, 2014; Love, Hodge, Grandgenett, & Swift, 2014). 특히, 플립드 러닝의 본 수업 단계에서 이루어지는 학생들의 협력 학습은 학습자가 혼자 학습하고 과제를 수행하기보다는 동료 학습자와의 상호작용을 통해 궁금하거나 몰랐던 내용을 이해하고 실험, 토론, 문제 풀이 등과 같은 다양한 활동을 진행하여 공동으로 문제를 해결해나가는 과정을 유도하여, 학습의 중심이 개인에서 학습자 공동으로 이동하고, 협력을 통해 전반적인 학습이 이루어진다는 것이 플립드 러닝의 주요한 특징으로 다루어지고 있다. 최근, 고등교육의 목적이 단순히 지식의 확장을 넘어 학생들이 교육과정에 참여하여 다양한 상호작용을 통해 학습을 경험하고 그 과정이 완료된 후 최종적으로 얻게 되는 인지적, 정의적 변화와 성취가 함께 고려되어야 한다는 요구와 맞물려 역량 함양적 측면에서도 주목받고 있다(최정윤, 이병식, 2009).
코로나 팬데믹과 같이 오프라인 수업이 이루어질 수 없는 환경에서의 플립드 러닝을 수업에 적용할 때는 학습관리시스템(LMS)를 비롯한 줌(Zoom)과 같은 실시간 화상 시스템을 활용하여 기존 오프라인에서 진행되는 교수학습이 이루어질 수 있다. 그러나 대부분의 교수자들은 온라인 수업 상황에서 어떤 유형의 상호작용이 가능하고, 어떤 방식으로 상호작용 활동을 수행해야 하는지에 대한 경험이 거의 없기 때문에, 수업의 유형이나 학습 상황 등을 고려한 상호작용 활동을 제대로 수행하고 있지 못하고 있는 것이 현실이다(임정훈, 김미화, 이세현, 2021). 따라서, 비대면 환경 하에서의 플립드 러닝 적용 수업의 질을 제고하고, 효과적으로 수업을 운영하기 위해서는 비대면 수업 상황을 고려하여 여러 가지 다양한 형태의 상호작용 전략을 적절하게 적용할 수 있도록 온라인 수업 상호작용 전략을 개발하여 운영할 필요가 있다.
한편 현재 대학은 중⋅고등학교 수업과 대학 강의의 연계 미흡 및 기초학력 부진으로 인하여 수학⋅과학 등 기초학문 강의를 제대로 따라가지 못하는 학생들이 늘어 중도 탈락, 수업의 질 저하 등 많은 어려움을 겪고 있는 실정이다. 온라인 사전 학습과 교실 수업을 결합하여 수업의 효율성과 상호작용을 높이고 다양한 학습활동을 시도해볼 수 있는 플립드 러닝은 기존 수업방식의 문제점을 해결하고 학습자중심의 수업으로 이끌 수 있는 혁신적인 교수-학습 방법으로 주목받고 있다(이승민, 이지연, 2017: 398). 그러나 해외 연구에 비하여 다양한 전공 특성과 학습자를 대상으로 차별화된 수업 설계를 적용하고 구체적인 수업 운영전략을 제시한 연구는 부족한 상황이다(김은영, 이영주, 2015). 특히, 과학 영역에서 플립드 러닝을 적용한 수업사례와 연구들이 많이 제시되고 있지만 주로 초⋅중⋅고 영역에서 많이 활용되고 있으며(서미옥, 2016), 대학 과학 교육 영역은 많지 않다(임희주, 2022). 이러한 측면에서 대학 기초과학 수업에서 개념 지식의 습득과 더불어 사고력 등 역량 향상을 위하여 활발한 상호작용을 촉진할 수 있도록 비대면 수업 환경 하에서 차별화된 플립드 러닝 기반의 수업 설계와 운영을 목적으로 하는 본 연구는 매우 의미있는 시도라 할 수 있다.
2.2. 온라인 교육에서의 상호작용
교수학습 활동 과정 전반에서 상호작용의 필요성과 중요성은 지속적으로 강조되어 왔으며(김은주, 2014:18-19; Kuh & Shouping, 2001:316-330), 온라인 수업에서도 상호작용은 학습의 질 관리와 수업의 효과성 측면에서 중요한 요소로서 연구되어 왔다(권선희, 2021: 92-95; 김미은, 2020:536; 최정임,1999:129-149). 특히 온라인 수업은 시간과 공간의 제약이 없고, 보다 확대되고 수평적인 상호작용이 가능할 뿐만 아니라 비용이 적게 들며, 상호작용의 기록과 관리 등이 가능하기 때문에(이지은, 김유경, 2020), 온라인 수업 상호작용은 대면수업에 비해 오히려 학습자의 상호작용을 더욱 활성화시키는데 용이하다는 장점을 갖고 있다는 지적도 있다(송해덕, 김규식, 2010). 그러나 이러한 기대에 비추어 실제로는 양질의 상호작용을 충족시켜주지 못하기도 하였으며(이인숙 1999), 특히, 코로나 이전의 대면 교육환경과 코로나 이후의 비대면 교육환경의 비교연구(홍성연, 2020:980)에 의하면 오히려 비대면 교육환경이 교수학습에서의 상호작용을 감소시키는 것으로 보고하기도 하였다. 아울러, 비대면 온라인 교육환경에서의 중도탈락 학생의 비율이 면대면 환경에 비해 더 증가하는 연구 결과(Harker, 2005)와 온라인 수업에서의 수강 포기자 증가에 대한 원인을 학습에서의 고립감으로 해석하는 임정훈(1998)의 연구 결과는 비대면 수업에서의 상호작용의 감소 현상에 비추어 시사하는 바가 크다고 볼 수 있다.
온라인 수업의 상호작용 유형은 상호작용 주체에 따라 구분될 수 있다. 상호작용 주체에 따른 온라인 수업 상호작용의 대표적인 유형은 학습자-학습자간 상호작용, 학습자-교수자간 상호작용, 학습자-학습내용간 상호작용이라고 볼 수 있으며, 이후 사람-사람간 상호작용, 사람-기계간 상호작용, 사람-메세지간 상호작용이나 학습자-학습자간 상호작용, 학습자-교수자간 상호작용, 학습자-학습내용간(콘텐츠) 상호작용, 학습자-시스템(인터페이스)상호작용, 학습자 대리 상호작용 등이 제시되었다(임정훈, 김미화, 신진주, 2021:1519). 본 연구에서는 비대면 교수학습 과정에서 학생이 경험할 수 있는 상호작용들을 온라인 수업에서의 교육적 질 관리 차원에서 주요한 상호작용으로 다루고 있는(전영미, 2017:132-134) 교수, 동료 학생의 관계와 교과목에서 다루는 교수 자료로서의 컨텐츠, 시스템과의 관계 속에서 살펴보고자 한다.
2.2.1. 교수-학생 상호작용
교수학습 전반의 상호작용 중 가장 많은 상호작용이 일어나는 수업 과정에서 교수-학생 상호작용은 전통적으로 중요한 요소로 인식되어왔다. 특히, 서로 다른 물리적 공간에서 이루어지는 수업 환경인 온라인 원격 학습에서 교수-학생 상호작용은 더욱 중요한 역할을 한다. 이러한 교수-학생 상호작용은 학생이 수업에 참여 및 집중하도록 독려하는 등의 사회적 상호작용과 학습 내용에 대한 질의응답과 같은 직접적인 학습 내용을 포함하는 교수적 상호작용을 모두 포함한다(Gilbert & Moore, 1998). 전영미(2017)에 따르면, 온라인 환경에서 교수-학생의 상호작용은 교수자가 학습자의 동기를 자극하거나 피드백을 제공하여 적극적으로 학습을 수행하도록 지원하는 것으로서, 교수학습 과정에서의 다른 상호작용들에도 유의한 영향을 미쳤다고 보고하였다. 또한, 온라인 교육 환경에서의 교수-학생 상호작용은 학습성과에 직접적인 영향을 주고, 학습 만족도에도 큰 영향을 미치는 것으로 보고되었다(권선희, 2021, 89-90).
2.2.2. 학생-학생 상호작용
학생-학생 상호작용은 학습 과정 중에 일어나는 사회적인 의사소통에서부터 학습 과제 해결을 위한 의사소통에 이르기까지 다양한 형태로 나타날 수 있다(Oliver, 2001). Herrington (1998)은 상호작용을 다음의 네 가지 유형으로 분류하고 이들이 학습 성과에 중요한 영향을 미친다는 점을 강조하였다. 그 유형은 첫째, 학습자 간의 친밀감을 형성하거나 사교적인 대화가 오고 가는 것을 의미하는 사회적 유형, 둘째, 학습하는데 필요한 소프트웨어 사용 방법이나 학습 순서 등의 학습하는 과정에서의 방법에 관한 대화를 의미하는 절차적 유형, 셋째, 내용 및 자료에 대한 이해를 위한 대화를 의미하는 설명적 유형, 넷째, 과제나 내용에 대한 분석을 통해 재구성해보는 비판적 사고 및 반추적 사고를 위한 학습자 간 대화를 포함하는 인지적 유형이 그것이다. 특히, 교육 경험으로서의 활동을 중심으로 역량 함양을 고려하는 팀 활동에서 이러한 학생-학생 간 상호작용은 더 중요한 요소로 여겨지며, 이와 관련한 상호작용 강화를 위한 운영 방식과 전략 활용에 관한 연구들이 지속되고 있다(김은경, 2020; 이은철, 2017; 황윤자, 2021; Garrison, 2010).
2.2.3. 컨텐츠-학생 상호작용
온라인 환경에서의 컨텐츠는 학습 자료실, 온라인 교재, 디지털 자료 등 여러 가지 형태로 구조화 될 수 있으며, 학습 성과를 위한 가장 기본이 되는 학습할 내용이기도 하다. 전영미(2017)는 온라인 학습에서 컨텐츠-학생의 상호작용과 관련한 컨텐츠를 강의계획서, 강의자료, 과제, 퀴즈, 시험 등으로 그 범위를 확장하여 설명하였다. 그리고 이러한 학습자-콘텐츠 상호작용은 온라인 수업 형태 전반에서 수업 만족도와 학업 성취도에 중요한 영향력을 미치며, 비실시간 강의 형태에서는 가장 큰 영향을 미치는 상호작용으로 보고하였다. 이는 대면 수업에서 학습 보조 자료로 사용되던 수업자료들이 비대면 온라인 수업에서는 교수자의 저작물 자체가 강의를 대신하는 경우도 있으며, 녹화 및 제작된 영상의 자율적이고 반복적 접근 가능성을 비롯한 학생의 학업 주도성과 자율성 확대와 같은 온라인 교육의 장점과 밀접한 관련이 있기 때문에 온라인 환경에서의 컨텐츠-학생 상호작용은 더욱 중요해지는 것으로 볼 수 있다(오정숙, 2021), 또한, 교수 목표를 고려한 적절한 컨텐츠의 제공에 있어 학생들의 컨텐츠 활용에 관한 상황 이해를 토대로 하는 교수자의 역할이 컨텐츠-학생 상호작용에 중요하기에(임정훈, 1998: 117-121), 교수-학생 상호작용과 학생-학생 상호작용의 설계와 통합적으로 제시되는 컨텐츠-학생 상호작용을 위한 설계는 학습의 효과를 증진시키는 데 중요한 역할을 할 것으로 보인다.
2.2.4. 시스템-학생 상호작용
학생들의 학습 진행과 평가는 교수학습 과정에서 중요한 요소들이며, 평가는 교수자가 계획한 학습 목표를 분명히 해주고, 학습 과정을 점검하여 학습 목표의 달성과 관련한 피드백을 할 수 있도록 한다(최병순, 2013: 391). 이와 관련하여 시스템은 학습 진행 및 운영 전반, 평가 및 결과 공유를 포함하는 수업 진행과 관련한 도구적 측면으로 다룰 수 있으며. 온라인 기반 수업에서는 시스템 자체가 조언자, 정보 제공자, 학습 과정 분석 평가자, 조교 그리고 동기 유발자 등의 다양한 기능을 수행기도 한다(Cornelius, 1996). 임정훈(1998)은 온라인 수업이라는 것 자체가 공개된 정보 교환과 상호작용의 장으로서의 성격이 강하기 때문에 향후 시스템을 적절히 관리 및 운영하는 역할이 과학 기술의 발달과 그 교육적 활용적 측면에서 매우 중요하게 부각 될 것으로 예측하였다. 최근 들어 과학 기술의 발달은 온라인 학습자의 학습 자료 분석을 통해 제공하는 데이터 기반 맞춤형 학습 시스템을 활용한 교수 활동 전략의 새로운 가능성을 제시하고 있다(이은주: 2020:85-86). 아울러, 최근의 교육용 테크놀로지의 발달은 비대면 교육환경에서 학습자-컨텐츠 간의 상호작용을 촉진하기에 좋은 환경으로서 시스템-학생 상호작용 설계를 함께 다루기도 한다(손찬희, 2019).
3. 연구 방법
3.1. 연구 대상
본 연구는 대학 기초과학 교과목 중 화학 1에 적용하였다. 화학 1은 일반화학 전 분야를 2학기로 나누어 이수할 때 그 첫 학기에 진행되는 과목이다. 연구 대상은 수도권 A 대학의 화학을 전공으로 하지 않는 공학계열 1학년 학생 31명으로 하였다. 본 연구에 적용된 수업은 2020년 1학기에 16주 동안 하나의 주제를 한 주당 75분씩 2차시로 구성하여 총 3시간씩 진행하였다.
3.2. 측정 도구
본 연구에서는 고강도 상호작용 중심의 플립드 러닝 적용 수업의 효과를 확인하기 위하여 수업 운영에서의 상호작용에 관한 학생들의 인식, 학생들의 학습 성과, 수업에 대한 학생들의 인식으로서 강의 만족도를 분석하였다.
3.2.1. 수업에서의 상호작용에 대한 학생 인식
본 연구에서는 고강도 상호작용 중심의 플립드 러닝 적용 수업에서 경험한 상호작용에 대한 학생들의 인식을 알아보기 위해 선행연구(Chang & Smith, 2008; Picciano, 2002; Swan, 2002)에서 활용된 측정 도구를 활용하였다. 측정 도구는 비대면 실시간 수업에서 중점을 둔 교수-학생, 학생-학생 상호작용과 다른 상호작용의 구조적 토대가 되는 컨텐츠-학생, 시스템-학생 상호작용을 학습자가 느낀 상호작용 정도에 관한 문항으로 구성되었으며 모두 5점 Likert 척도로 측정되었다. 설문 문항은 교수-학생 상호작용 2문항, 학생과 학생 상호작용 2문항, 컨텐츠와 학생 상호작용은 사전 학습으로서의 동영상 강의 3문항과 사전 학습으로서의 과제 3문항 등 총 6문항, 시스템과 학생 상호작용의 경우 실시간 수업에서의 조별 활동 3문항과 평가 및 피드백 3문항 등 총 6문항, 수업과정 전체 2문항 등 통 18문항으로 구성하였다. 설문 문항은 설계한 수업 모형에서 강화하고자 했던 상호 작용을 기반으로 플립드 러닝 맥락에 맞게 작성한 후 교육공학 전문가 2인과 내용 전문가 1인의 내용 검토를 거쳐 최종 확정된 문항을 활용하였다.
3.2.2. 학습 성과
본 연구에서 학습 성과는 정기고사 결과를 토대로 한 학습 성취와 역량 기반 학습 성취로 살펴보았다.
① 학습 성취도
학습 성취도의 측정은 정기고사를 활용하였다. 문제 은행 방식의 동일 문항 유형, 동일 문항 수, 동일 배점과 동일 시험 시간으로 구성된 최근 3년간의 정기고사 결과를 활용하였으며, 코로나 팬데믹으로 인하여 기말고사는 비대면으로 진행되었다. 또한, 상위 그룹과 하위그룹의 분류하여 수업 운영 효과에서의 상위⋅하위 그룹의 비교에 활용하였다.
② 역량 기반 학업 성취도
본 연구에서는 학습 성취도를 <표 1>과 같이 교과목의 수업 목표를 토대로 A 대학의 핵심 역량과 하위 역량을 연계한 역량기반의 학습 성취를 사전-사후로 비교하여 보았다. 문항은 ‘전혀 그렇지 않다’ 1점에서 ‘매우 그렇다’ 5점의 Likert 5점 척도로 점수가 높을수록 관련 역량이 높음을 의미한다.
<표 1>
A대학 핵심역량과 사례 교과목 연계 역량
3.3. 고강도 상호작용 플립드 러닝 수업 설계 및 적용
화학 1 교과목은 교과목과 연계된 역량 기반 학생 활동을 고려하여 고강도 상호작용 교과목으로 운영하여, 교과목의 지식 습득과 더불어 학습 과정에서 이루어지는 활동을 통해 지식 활용과 역량을 함께 향상시키고자 하였다. 따라서 이에 적합한 교수-학습 방법을 적용하고 이를 평가할 수 있도록 평가 방법을 함께 고려하였다. 또한, 비대면 환경에서 수업의 상호작용 증진을 위한 종합적 설계 전략을 탐색하고자 다음의 <표 1>과 같은 주요 사항을 구체적인 수업 설계에서 고려하였다.
먼저, 수업 설계를 위해, A 대학에서 수립한 핵심역량을 토대로 교과목의 역량을 매칭한 교육 목표의 재설정 및 검토를 교수학습개발센터의 교육공학 전문가 2인과 화학과 교수 5인의 지원을 받아 진행하였다. 아울러 지식 이해/활용 및 역량 향상을 측정할 수 있는 평가 방법을 함께 고려하여 <표 2>와 같이 설정하였다. 고강도 상호작용 교과목의 교수학습 방법은 교과목의 교육 목표와의 연계성을 고려하여 플립드 러닝을 그 기본 모형으로 하였다. 사전학습으로서 학생들의 자율적인 지식의 습득 과정을 위한 동영상 강의자료와 학습 진단과 평가에 필요한 문제 은행들을 수업 자료로 개발하고, 학기 시작 전 학습관리시스템(LMS)에 업로드하였다. 아울러 화상 강의 시스템(Zoom)을 통해 진행된 실시간 수업에서의 조별 협력 활동을 통해 지식 활용과 역량 향상을 도모할 수 있는 소주제별 활동지를 제작하였다.
<표 2>
수업 설계의 주요 고려 사항
본 연구에서의 수업 적용은 16주 동안 이루어졌으며, 한 주제를 한 주당 75분씩 2차시로 총 3시간 진행하였다. 교과목 운영을 위한 플립드 러닝 적용 비대면 수업의 기본 구성은 <표 3>과 같다. 수업 전(前)에는 LMS를 통해 각 주차별로 30분 분량의 동영상을 수강하고 이해도 점검을 위한 퀴즈(온라인 사전 학습 진단 퀴즈)를 진행하였다. 그리고 퀴즈 결과를 토대로 실시간 수업에서 필요한 그룹을 편성하였으며 이때 그룹편성은 문제특성과 퀴즈결과 데이터를 분석하여 프로그램을 통한 자동 구성하였다. 실시간 온라인 수업은 핵심 개념의 심화, 적용 및 응용에 관련한 상/중/하 문제들을 그룹별 협력 학습을 통해 풀고, 교수자는 그 과정 중에서 조교와 협력하여 그룹별 피드백을 진행하였다. 각 주제별로 온라인 실시간 수업을 종료하기 전에 해당 주제의 전체적인 학습 이해도를 평가하기 위한 형성평가를 진행하였다. 그리고 형성 평가의 결과에 따라 각 주제에 대하여 학생들에게 수준별 과제를 부여하였다.
<표 3>
역량 기반 교육 목표 설정 관련 기본 사항
3.4. 고강도 상호작용 중심 플립드 러닝 수업 운영
3.4.1. 수업 전 사전 학습 단계: 컨텐츠-학생 및 시스템-학생 상호작용 중심으로
① 컨텐츠 - 학생 상호작용
학생들은 수업 전 사전활동으로 해당 학기 전체에서 다루는 주제별 중심 개념에 대해 15분 내외 분량으로 내용을 나누어 제작한 교수자의 동영상 강의를 수강하고, 문제 풀이 학습 형태의 진단 퀴즈를 통해, 전 지식을 획득하고, 학습 준비를 할 수 있도록 하여 수업 내용으로서의 컨텐츠와 학생 사이의 상호 작용을 높이도록 설계하였다. 이는 학습 과정에서의 학생들의 인식과 적용이 이전의 학습 경험 및 결과와 같은 선행 배경지식에 많은 영향을 받기 때문이다(Van den Broek, Paul:, 2010; 453-454). 또 이후의 실시간 수업에서 이루어지는 협력학습의 경우에도, 다루고자 하는 내용에 대한 참여자의 이해가 선행되어야 조별 활동에서의 유의미한 상호작용을 통한 창의적인 지적 활동으로 연결될 수 있기 때문이다(임정훈, 1998:114).
② 시스템-학생 상호작용
컨텐츠와 학생의 상호작용은 학기 개설 전 수업 설계 단계에서부터 준비된 시스템의 효과적 상호작용을 전제로 한다. 즉, 이러한 사전학습 단계를 위하여 해당 학기 교과 운영 전체에서 다루는 주제별 중심 개념에 대한 사전 동영상을 15분 내외 분량으로 편집하여, 해당 주제의 실시간 강의가 시작되기 한 주 전 교내 LMS를 통해 공개하고, 실시간 화상 강의 플랫폼이 제공하는 동영상 강의 수강현황을 분석하여 피드백에 활용하였다. 다음으로 사전학습에 관한 진단평가를 위하여 한 개념 당 2개의 복수 문항으로 구성된 객관식 문제를 개발하고, 개별 학생에게 독립적으로 총 9개의 개념 18문항으로 랜덤 배포할 수 있는 시스템을 LMS에 구축하여 진단평가를 진행하였다. 그리고 수업에서 다루고자 하는 주제와 내용 체계에 대한 온라인 개별학습으로의 선행 학습을 학생 개인별로 진행하도록 하였다.
또한, 비대면 수업의 출석 및 활동에서의 평가의 공정성을 확보하기 위해, 성적에 반영되는 활동에 대한 평가 기준을 구체화하고, LMS 내 공지사항 기능을 통해 공유되도록 하였다. 동영상 강의의 경우 50% 이상 완료한 경우는 온라인 출석으로 인정하여, 학점으로 반영하여 개별 학습 독려에 활용하였다. 선행 학습 진단으로서의 진단퀴즈 참여 역시 성적에 반영되기 때문에 함께 제공하는 영상 시청을 통한 개별적 사전학습의 참여도를 높이는 역할을 하였으며 이는 시스템을 통해 산출한 <표 4>의 결과에서도 확인할 수 있었다. 동영상 강의 수강은 교과 구성상 제외한 10단원을 제외한 전제에 대하여 평균 79% 정도 참여하였고, 사전 진단 퀴즈의 경우 평균 84% 완료율을 보였다. 교수자는 이 사전학습 단계에서 학생들의 학습 기한과 진행 상황을 LMS 상에서 공지 및 공유함으로써 학습 독려를 하였다.
<표 4>
플립드 러닝 활용 수업의 기본 구성
3.4.2. 실시간 수업 단계: 학생-교수자 상호작용 및 학생-학생 간 상호작용 중심으로
① 학생-교수자 상호작용
학생들의 사전 학습단계에서 내용 학습으로 제공된 진단 퀴즈 문항은 객관식과 주관식의 형태로 진행되고 이 결과는 학생들의 학습 상황 및 수준에 대한 진단 자료로 사용하였다. 객관식 문항의 결과는 각 개별 문항당 정답률을 통해 전체적인 학생들의 전체적인 이해 수준을 파악할 수 있도록 하며, 오답률이 높은 주제의 문항 분석을 통해 취약한 주제를 파악하여 학생들의 개념 학습에 있어 공통적 필요를 파악할 수 있도록 하였다. 이러한 전체적인 학습 이해도의 파악은 수업에 참여하는 학생들의 공통적인 필요를 맞추며. 수업 동기가 공유되도록 하여 수업 중 교수-학생 상호작용의 토대를 마련해 줄 것으로 기대하였다. 온라인 화상 강의로 이루어지는 실시간 수업은 앞 서의 사전 학습 진단 자료 중 객관식 문항 답변에서 오답율이 가장 높았던 문제 해결에 필요한 개념을 요약 강의로 시작하였다. 또 주관식 문항의 경우 개별 학생에게 개념 학습 과정에서 가장 어려운 주제와 깊이 있게 다루고자 하는 부분을 기술하도록 하는 학습에 관한 자기 보고식 주관식 문항을 작성하도록 하고, 제출된 답안 검토 및 분석을 통해 개념 학습 과정에서 학생 개인별 필요를 파악하는 데 활용하였다.
다음의 <표 5>는 학생들의 개별적 필요를 파악하여, 내용적 측면에서의 교수-학생 상호작용을 강화하도록 하는 주관식 문항에 대한 결과를 활용한 진단 분석의 일부이다. 학생들은 사전 진단 퀴즈의 주관식 문항으로 구성된 질의에 평균 80% 정도 답변을 하였는데, 개념에 해당하는 질문을 한 학생의 수가 문제 적용에 관한 질문을 한 학생의 수보다 많았다. 교수자는 가장 많은 질문을 받은 개념에 관한 내용의 문제 적용을 표본 문제로 다루고, 관련한 개념들을 확장하여 개념의 구조화를 하였다.
<표 5>
사전 학습 현황 평가
아울러, 특정 학생의 질의에 대한 교수자의 답변 상황에서 질문자가 아닌 다른 학생들이 실시간으로 참여하였으며, 부가적인 설명을 전개함으로써 학생-학생 간 상호 협조가 이루어지기도 하였다. 또한, 개인별 질의응답의 전개 과정 중에, 새로운 추가 질의응답이 좀 더 구체적으로 함께 이루어지기도 하였다.
② 학생-학생 간 상호작용
실시간 강의의 후반부에는 사전학습 진단 결과에 따라 개념 이해를 기준으로 수준별 협력학습으로서 조별 활동이 진행되도록 하였다. 이를 위해, 학습 내용 전개에 필요한, 일정 학습 수준을 맞추어 조절하기 위해 사전학습 진단퀴즈의 객관식 문항의 결과를 소제목 별 이해도를 토대로 상⋅중⋅하의 세 개의 군집으로 자동 구성하여 조를 편성하였다. 조별 활동은 주로 토의방식으로 핵심 개념의 심화, 적용 및 응용에 관련한 상⋅중⋅하 문제들을 수준별로 구성하여 그룹별 협력학습을 통해 풀고, 교수자는 그 과정 중에서 각 그룹별 피드백을 진행하였다.
다음의 <표 6>은 각 장을 2차시 수업으로 운영한 실시간 수업에서의 조별 협력 활동 출석률과 조별 활동에서 사용한 활동지 평가 결과를 세부 기준에 따른 분포를 함께 보여준다. 조별 상호작용에 참여한 학생들은 평균 95%의 높은 참여율을 보여주었으며, 92% 이상의 학생들이 상⋅중⋅하 분류에서 ‘상’에 속하는 충실한 활동지 작성으로 조별 협력 활동의 결과물을 제출하였다. 이러한 수업 운영은 각 조의 구성원이 협력 학습 과정에서 다루는 개념에 대한 비슷한 이해도를 토대로 새로운 개념들을 인식하고 활용하는 유의미학습 과정에서 비교적 균등한 의사 진행을 하는 학생-학생 간 상호작용을 경험하도록 하는 사전 학습 수준으로 고려한 적응형 수업을 실재감 있게 유도하는 유용한 전략이 될 수 있을 것으로 보인다.
3.4.3. 수업 후 활동 단계: 학생-컨텐츠 및 학생- 시스템 상호작용 중심으로
마지막으로 개별 장의 2차시 수업 후에는 전체적인 학습 이해도를 평가하기 위한 형성평가를 진행하고, 형성평가의 결과에 따라 학생들에게 주요 개념을 복습할 수 있는 과제를 역시 웹과제 시스템으로 부여하였다. 형성평가는 7점 만점 기준 평균 이상시 웹 과제 면제로 10점/평균 미 도달시- 웹 과제 참여 후 출력하여 틀린 문제에 대하여 손으로 풀어서 스캔 후 제출 5점/ 미 제출 시 0점으로 전체 성적에서 10 % 비율로 반영하였다. 사용되는 문제 은행들은 각 중심 주제 당 3~4문항의 형태로 구성하여, 교내 LMS에 학기 시작 전에 개발 및 업로드하였다. 또 정답을 맞추지 못한 문항의 경우 관련 문제 풀이 학습에 활용할 수 있는 관련 개념과 풀이를 웹 기반 시스템에서 함께 제공하였다. 다음의 <표 7>은 수업 후 학습에 관한 자료이다. 학생들은 사전학습에 비해 높은 난이도의 형성 평가 문제에 93% 참여하였고, 1개의 문제당 1점이 부여 된 7개의 문항에서 3.5 정도의 전체 평균으로 보였다. 매 장별 전체 평균에 도달하지 못한 학생들의 경우 개별 웹과제에 참여하였고, 참여율은 대상자 기준 90% 참여하였다.
<표 7>
조별 활동 결과 자료 일부
4. 연구 결과
4.1. 고강도 상호작용 중심 비대면 플립드 러닝 수업 에서의 상호작용에 대한 학생 인식
4.1.1. 교수-학생 및 학생-학생 상호작용
교수학습 과정에서 주요한 상호작용이 되는 교수-학생, 학생-학생 상호작용에 관한 인식을 분석하였다<표 8>. 분석 결과 학생들은 수업 모형 운영 결과 교수-학생, 학생-학생 상호작용 관련한 문항에서 대체적으로 긍정적인(3.83) 평가를 하였다. 또한, 전반적으로 교수-학생 상호작용이 학생-학생 상호작용 보다 높은 평점을 받았다. 특히, 교수-학생 사이의 상호작용 관련한 문항에서 ‘이 수업은 다른 수업에 비해 교수-학생 간 상호작용이 활발한 편이었다.’는 4.34, ‘본 교과목의 전체적인 수업 방식은 교수-학생 간의 상호작용에 도움이 되었다.’는 4.28의 높은 점수를 보였다. 본 결과는 교수-학생 간의 상호작용보다 학생-학생 상호작용에 대하여 학생들의 인식이 더 낮음을 나타낸다. 이러한 결과는 교수-학생 간의 상호작용보다 학생-학생 상호작용 강화를 위한 설계의 보완과 조별 협력 활동 과정에서의 조치가 필요함을 의미한다고 할 수 있다.
4.1.2. 컨텐츠-학생 및 시스템-학생 상호작용
교과목 운영 측면에서의 컨텐츠-학생, 시스템-학생에 관한 상호작용 인식은 수업 과정과 연계하여 <표 9>와 같이 살펴보았다. 분석결과 학생들은 대체적으로 긍정적인 답변을 하였고, 컨텐츠-학생 상호작용(3.80)에 비해 시스템-학생 상호작용(3.86)이 다소 높은 만족도를 보였다. 컨텐츠-학생 상호작용에서는 ‘동영상 강의 등의 사전 학습 내용은 실시간 수업과 적절히 연계 되었다.’의 문항이 4.14로 가장 높은 만족도를 나타내었다. 이를 통해 사전학습 과정에서 학생들이 사용한 컨텐츠들이 실시간 수업에서도 잘 활용된 것으로 보인다. 비슷한 측면에서 4.07의 만족도를 보인 ‘개별, 그룹 활동을 포함한 사전 학습 과제는 실시간 수업과 적절히 연계 되었다.’에서 볼 수 있듯이 실시간 수업에서의 조별 활동에서도 학습 과정에서 다룬 컨텐츠들이 비교적 잘 연계된 것으로 해석할 수 있다. 한편, 결과 중 사전학습의 동영상 강의 내용 분량의 적절성에 관한 ‘동영상 강의 등의 사전 학습의 양은 적절하였다.’항목이 3.34로 다소 낮은 만족도를 보였다. 이는 본 수업 모형의 추후 시스템 운영 시 학습 부담감 측면에서 학생들의 학습 수준을 고려한 조치가 필요한 것으로 보이며, 시스템 운영 시 컨텐츠와 학생 사이의 상호작용을 더욱 강화하기 위해 추가 점검되어야 할 부분으로 보인다.
<표 9>
적용한 수업 모형에서의 교수-학생 및 학생-학생 상호작용에 관한 인식
시스템-학생 상호작용에서는 평가 및 피드백 영역이 실시간 화상에서의 조별 활동보다 더 높은 만족도를 보였다. 특히, ‘교수님은 평가에 대한 기준이나 방법에 대해 구체적으로 제시해 주셨다.’에서 볼 수 있듯이 시스템을 활용한 진단과 피드백이 가장 높은 만족도(4.07)를 보였다. 이는 사전 학습 진단 결과에 대한 교수자의 해석과 활용이 적절하게 이루어진 것으로 교수-학생 상호작용 강화에도 긍정적인 영향을 미친 것으로 보인다. 실시간 화상에서 진행된 조별 활동은 학습 내용 이해에는 도움(3.93)이 되었으나, 흥미와 참여를 유도(3.69)하는 데는 부족한 것으로 보인다. 이러한 현상은 학습의 효과는 인지적 측면의 성과뿐 아니라 정의적 측면에서의 성과 또한 탐색할 필요가 있기 때문에 이후 관련하여 다각적인 탐구가 필요한 것으로 보인다(안미리, 2016; 임규연, 2016).
마지막으로 수업 과정 전체에서, 상호작용 강화를 위해 설계한 수업 운영은 학생들에게 있어 학습 내용의 이해와 (3.97)과 역량 향상(３.83)에 도움을 준 것으로 보이나, 그 중에서도 학습 내용을 이해하는 데 더 도움이 된 것으로 볼 수 있다. 이와 관련하여 향후 역량 향상에 관한 교육적 성과를 위한 실제적 연구가 면밀하게 다루어져야 할 필요가 있다.
4.2. 학습 성과
학습 성과는 먼저 기본 지식의 이해가 필수적으로 요구되는 BSM 교과목의 특성을 고려하여 정기고사를 토대로 학습 성취도를 분석하였고 다음으로 역량 함양 측면에서의 역량 성취 수준과 사전 사후 설문을 분석하였다.
4.2.1. 학습 성취도
학생들의 학습 성취도 부분에서의 영향을 살펴보기 위하여 수업에 참여한 학생들의 정기고사 성적을 본 연구가 수행된 2020년을 포함한 3년간의 성적(동일 교수와 동일 학과 학생이 참여한 수업)을 <표 10>과 같이 비교하여 분석하였다. 정기고사는 시험의 질 관리 차원에서 매학기 필수 개념에 대한 동일 유형 문제 은행 방식의 관리를 진행하고 있다. 분석이 이루어진 2018-2020년의 정기고사의 경우에도 문제 은행 방식의 동일 문항 유형, 동일 문항 수, 동일 배점과 동일 시험 시간을 할당함으로써 최대한 동질성을 확보하고자 하였다. 분석 결과 대면 수업으로 진행된 2018년, 2019년과 달리 급작스러운 비대면 수업의 전환으로 인한 학력 저하 현상의 우려와 달리 평균의 급격한 하락은 보이지 않았으며, 전체 평균의 경우 소폭 증가한 것을 볼 수 있었다.
<표 10>
컨텐츠-학생 및 시스템-학생 상호작용에 관한 인식
학습 수준별 변화 추이를 세부적으로 확인하기 위하여 <표 11>과 같이 중간고사 성적을 기준으로 상위그룹과 하위그룹으로 나누어 그 효과를 비교하였다. 분석 결과 상위 그룹 학생들의 경우 10%, 20%, 30%에서 평균 및 전체 평균 대비 평균 비율도 증가한 것으로 확인되었다. 하위 10%, 20%, 30%의 경우에는 2018년도 2학기의 하위 10% 학생들의 경우를 제외하고 역시 전체 평균 자체와 자체 평균 대비 비율 또한 증가하였다. 이는 수업 운영의 효과가 상위그룹에 더 영향을 미친 것으로 해석할 수 있다.
4.2.2. 역량 기반 학습 성과
정기고사 성적과는 다른 방식의 학습 성과로서 역량을 연계한 수업목표의 성취 수준 분석자료는 <표 12>와 같다. 역량 성취 수준은 80점 이상~100점, 60점 이상~80점 미만, 60점 미만을 기준으로 상, 중, 하로 나누어, 기대하는 교과 목표에 도달했는지의 여부를 평가하였다. 분석 결과 70 % 이상의 학생들이 중 이상의 성취 수준에 도달한 것으로 나타났다.
<표 12>
중간고사 결과의 상위 그릅과 하위 그룹 비교
또한, 역량적 측면에서의 영향을 확인하기 위하여, 사전 사후 결과를 토대로 분석하였다. 그 결과는 다음의 <표 13>과 같다. 먼저, Likert 척도 5점 기준의 설문 결과를 사전과 사후의 증가/감소로 비교하면, 사전에 비해 증가한 항목은 분석, 추론 비판력의 세부 영역 중 비판, 과학적 탐구 부분이며, 수리력 관련 세부 영역 중 수치 해석/통계자료 해석 및 분석 부분에 있었으며, 사고의 유연성에서 경험과 지식의 확장과 적응성 부분이 증가한 것을 볼 수 있다.
<표 13>
역량 성취 수준
| 구분 | 평가 기준 | 학생 수 (명) | 누적 학생 수 (명) | 비율 (%) | 누적 비율(%) |
|---|---|---|---|---|---|
| 상 | 80 점 이상~100 점 | 9 | 9 | 31.03 | 31.03 |
| 중 | 60점 이상~80점 미만 | 12 | 21 | 41.38 | 72.41 |
| 하 | 60점 미만 | 8 | 29 | 27.59 | 100.00 |
| 합계 | 29 | 29 | 100 | 100.00 |
세부 항목을 살펴보면, 수리적 개념과 정량적 자료를 이해하고 활용할 수 있도록 하는 수리력 관련 항목에서 수업이나 일상생활에서 접한 수치 자료나 통계자료를 읽고 해석할 수 있다는 부분이 3.14에서 3.31로 0.17의 가장 큰 변화를 보였다. 다양한 경험과 폭넓은 사고를 바탕으로 변화하는 상황에 대처할 수 있도록 하는 사고의 유연성 관련 항목에서 ‘상황과 환경의 변화를 인식하고, 효과적으로 대응할 수 있다.’는 적응성 부분에서 0.09 정도의 긍정적인 영향을 확인할 수 있었다. 그러나 반대로 감소 된 역량도 있었다. 특히 논리적이고 과학적인 방법으로 자료와 정보를 분석하고 판단할 수 있도록 하는 분석⋅추론⋅비판력 관련 항목에서 ‘복잡한 현상이나 내용, 자료 등을 세부 요소나 의미로 나눠 관계나 구조 등을 분석할 수 있다.’는 분석 영역에서 0.11, ‘수리적 개념과 정량적 자료를 활용하여 자신의 의견을 효과적으로 전달할 수 있다.’는 수치/통계자료 활용 부분에서 0.09 감소와 같은 감소가 있었다. 사고의 유연성 부분에서는‘ 고정관념, 선입견 등 사고의 틀에 얽매이지 않고 다양한 아이디어와 방법을 제시할 수 있다.’ 부분은 0.07 감소하였다.
이러한 현상을 각 영역별로 비교하여 살펴보면, 분석 추론 비판력 부분에서는 수치 자료나 통계 자료를 읽고 해석하는 수치 통계 자료 해석 부분은 증가한 반면, 복잡한 현상이나 내용, 자료 등을 세부 요소나 의미로 나눠 관계나 구조를 분석하는 부분은 감소한 것을 볼 수 있었다. 이는 조별 협력활동의 과제가 주로 정량적 수치 자료를 해석함으로써 수행되는 방식과 관련있는 것으로 보인다. 한정된 시간 안에 이루어지는 활동 안에서 다루는 핵심 개념을, 보다 명확하게 전달하고자 하고자 논리적 관계가 분명한 1차 가공된 수치자료를 주로 사용한 영향으로 해석할 수 있다. 이러한 결과는 수업 활동지에서 다루는 과제의 구성을 개념 이해 및 확장에서 좀 더 복잡한 현상이나 종합적인 사고를 묻는 영역으로 확장해야 함을 의미한다고 할 수 있다. 유사한 현상을 사고의 유연성 교과 역량에서도 볼 수 있는데, 적응성은 증가한 반면, 열린 사고 부분은 감소하였다. 이는 설계한 수업 과정에서의 다양한 교수 학습 방식을 경험하고 해석하며, 적응하는 경험들을 토대로 사고의 유연성에 긍정적인 영향이 있었던 것으로 보이나, 강의에서 다루는 주제와 협력 활동에서 다루는 논제의 경우 대부분 정답이나 예상되는 결론이 있었기에 한정적인 경험의 확장을 넘어서는 좀 더 다양한 의견과 아이디어가 나올 수 있는 주제 및 논제를 다루는 방안을 고려해야 할 것으로 보인다.
4.3. 고강도 상호작용 중심 플립드 러닝 수업에 대한 학생 인식
고강도 상호작용 중심 플립드 러닝 수업에 대한 학생들의 인식을 살펴보기 위하여 강의평가를 분석하였다<표 14>. 강의평가 설문은 ‘수업 준비’, ‘수업 진행 및 내용’, ‘과제 및 평가 영역’, ‘기타’ 영역에서 13개 문항으로 구성되어 있다. 먼저 전체적인 수업 만족도는 5.0 만점 중 4.35점으로 나타났다<표 15>. 평가 항목 따라 분석한 결과 ‘수업 준비’는 4.39점, ‘수업 진행 및 내용’은 4.47점, ‘과제 및 평가’는 4.30점, ‘기타’는 4.24점으로 나타났다. 해당 모형을 적용한 수업 운영에서의 만족도는 전반적으로 높은 것으로 나타났으며, 특히, 교수자의 강의식 수업 대신 고강도 상호작용 중심의 조별 협력 수업에 대한 평가라고 할 수 있는 ‘수업 진행 및 내용’의 만족도가 가장 높은 것으로 나타났다.
<표 14>
교과 역량의 사전⋅사후 설문 결과
<표 15>
2020년도 2학기 강의평가 결과
5. 결론 및 제언
대학에서의 교육 방법은 개념 지식을 주로 전달하는 교수자 중심의 강의식 수업에서 학습자의 적극적인 학습 참여가 이루어지는 학습자 중심 교육으로 변화하고 있다. 이에 본 연구에서는 대학 비대면 교육 환경에서 기초 과학 교과목을 운영함에 있어 학습자의 학습 참여를 강화할 수 있도록 고강도 상호작용 중심의 플립드 러닝 수업을 설계하여 운영하고 다양한 측면에서의 학습 성과를 분석하여 그 효과성을 검증하고자 하였다. 대학 비대면 기초과학 수업에서 고강도 상호작용 중심 플립드 러닝 수업 운영 결과를 요약하면 다음과 같다.
첫째, 본 연구에서 적용한 고강도 상호작용 중심 플립드 러닝은 비대면 교육 환경에서 상호작용 강화에 효과를 보였으며, 학생-학생 간 상호작용에 비해 교수-학생 간 상호작용에 더 큰 효과가 있는 것으로 보인다. 수업에 참여한 학생들은 수업 과정에서 경험한 상호작용에 대해 전반적으로 높은 만족도를 보였다. 사전 학습 진단과 결과 분석은 학생들의 선행학습 정도를 파악하여 수업에서 다루어질 내용을 학생들의 학습적 필요에 맞추어 적응형 수업으로 활용되어, 교수-학생 상호작용을 강화하는 데 기여하였으며, 학생들의 수준별 군집화는 소집단 활동에서의 학생-학생 상호작용을 통한 유의미학습에 기여하였다. 교과목 운영 측면에서의 컨텐츠-학생, 시스템-학생에 관한 상호작용 인식은 수업 과정과 연계하여 살펴보았고, 시스템-학생 상호작용이 컨텐츠-학생 상호작용 보다 다소 높은 만족도 값을 보였다.
둘째, 고강도 상호작용 중심 플립드 러닝 수업은 학습 성취도, 교과 역량 함양에 긍정적 효과를 보였다. 먼저, 이전의 대면 수업으로 이루어진 동일 유형의 정기고사의 평균 점수를 비교한 결과 더 높은 점수를 보였으며. 학습 성취 상위그룹에서 하위 그룹에서보다 더 높은 효과를 보였다. 이는 컨텐츠 및 시스템의 학생 상호작용을 고려한 사전 학습 진행과 학습 진단 결과를 반영한 수업 운영으로 교수-학생 상호작용 강화를 고려한 수업 운영의 결과 중 하나로 해석할 수 있다. 핵심역량을 토대로 수립한 교과 역량의 경우 70% 이상의 학생들이 교수자가 설정한 목표 성취 수준에 도달하였다. 사전-사후 설문으로 살펴본 각 교과 역량별 결과를 해석하면, 수리력 영역에서 수치/통계 자료 해석 부분은 전체 핵심 키워드 중에 가장 큰 증가를 보였는데, 이는 실험 결과로서의 자료를 토대로 개념 이해를 다루는 개별 학습과 현상을 해석하여 과제를 해석하도록 하는 조별 활동의 효과라고 생각할 수 있다.
셋째, 고강도 상호작용 중심 플립드 러닝 수업은 수업 전체의 만족도에도 전반적으로 긍정적인 영향을 보였다. 세부 영역으로는 ‘수업 진행 및 내용’에서 가장 높은 만족도를 보였다. 이는 효과적인 플립드 러닝의 교수법의 필수요소인 사전 학습과 본 수업에서의 연계가 컨텐츠 및 시스템과 학생 사이의 상호작용 안에서 비교적 잘 이루진 것으로 해석된다.
본 연구에서의 수업 사례는 비대면으로 이루어지는 기초과학을 비롯한 다양한 교양 교과 수업에서 상호작용을 강화하기 위한 수업을 구성하고 운영할 때 도움이 될 것으로 기대된다. 특히, 학생들의 선행학습 수준과 전공 관련도에 맞추어 진행되는 BSM 계열의 수업에서 상호작용 강화를 위하여 활용될 수 있을 것이다. 또한, 고강도 상호작용 중심 플립드 러닝 수업에서 고려한 항목들은 대면 수업 상황에서의 상호작용과 유연한 연계를 통하여 교양 과학 교육의 새로운 교수법적 설계에 도움이 될 것이라 생각된다. 아울러 이러한 상호작용은 기초과학 교과목을 수강하는 학생에게 과학을 정형화된 지식이 아니라 인식된 개념을 해석하고 활용하여 적용하는 경험으로 전환되게 하는 데 필수적인 요소가 될 것이다. 이는 궁극적으로 과학 교육에서의 역량 함양과 같은 성과를 만들어내는 실제적인 방안이 될 것이라 기대할 수 있다. 나아가 이러한 상호작용은 교수자와 학습자 모두에게 과학을 단순한 정보의 제공이 아닌 기초 교육안에서도 학습된 개념을 바탕으로 교수자와의 다양한 상호작용을 통해 학술성이 강화된 학문으로서의 역할을 교수학습 과정에서 시도할 수 있는 토대를 마련할 것으로 보인다.
마지막으로 본 연구의 제한점 및 후속 연구를 위한 제언은 다음과 같다. 첫째. 본 연구는 31명의 학생이 참여한 기초과학 교과목에서의 고강도 상호작용 중심 수업 사례 분석으로서 사례수가 적다는 점과 기술적 통계 분석 결과를 기반으로 사례에 대한 분석과 해석이 이루어졌다는 제한점이 있다. 향후 연구에서는 대단위 표본을 대상으로 대면과 비대면 수업 환경을 비교 분석할 수 있도록 실험 설계에 기반하여 통계적 유의성 검증이 이루어질 필요가 있다. 둘째, 교수 학습적 성과로서 역량 관련 활동 과정에서의 평가를 위한 루브릭의 구체화와 표준화가 필요하다. 뿐만 아니라 기본 지식의 이해가 필수적으로 요구되는 BSM 교과목의 특성을 고려하여, 기초 과학 교육 안에서 다루어져야 하는 내용 체계를 효과적으로 학습하도록 하는 내용학적 연구가 함께 고려되어야 할 것이다. 이는 교양교육으로서 기초과학 교육에서의 교수학습은 일반적이고 기초적인 지식과 관련한 학습 성취가 전제될 때, 학생들의 내재적인 역량의 발현과 함양의 토대가 되어, 보다 협력적이고 다양한 역할을 수행할 수 있기 때문이다. 셋째, 적용한 수업 모형은 교수-학생 상호작용에 비해 학생-학생 간 상호작용의 강화 효과가 높지 않았다, 이는 결과 분석에서도 볼 수 있듯이 조별 협력학습 과정에서 다룬 과제의 주제가 좀 더 복잡하고 복합적인 현상과 내용을 다루도록 하는 논제 보완이 필요하다. 아울러 협력적 수행 활동 조편성에 있어서 학습 성취 이질 집단의 구성과 동질 집단의 구성의 특징과 그 효과를 비교 검토하여 학생-학생 사이의 상호작용을 더욱 강화하는 면밀한 연구가 지속적으로 필요하다.
PDF Links
PubReader
ePub Link
Full text via DOI
Download Citation
