초등학교 과학과 전자석 단원 학습을 위한 웹 코스웨어 설계 및 구현 = Design and Implementation of a Web-based Courseware for Learning 'The Electric magnet' in Elementary School

국문 초록 (Abstract)

다른 모든 교과가 그러하듯 과학과 학습은 학습활동이 교사 중심의 입장에서 이루어지느냐 학습자 중심에서 이루어지느냐에 따라 학습 과정의 줄거움이 감소되고 증가되기도 한다. 교사 중심의 학습이 이루어지게 되면 학습의 흥미는 감소되고, 학습자 중심의 조작적 활동을 통한 수업이 이루어지게 되면, 학습에 대한 관심은 증가되며, 활동적인 수업이 이루어지게 한다.
학습내용의 인지는 아동이 스스로 활동하는 과정에서 얻어지며, 이는 강제로 주어질 수 없다. 그러나 아동 스스로의 학습 활동을 한다할 지라도 본 차시 학습 내용과 연관된 사전 지식의 습득정도와 활동 과정에서 나타나는 결과의 명확한 도출은 아동의 성취감과 학습 의욕 고취에 지대한 영향을 주게 된다.
특히 본 연구에서처럼 자석과 나침반에 대한 사전 지식이 부족하고 또한 실험기구의 불량으로 인한 명확한 결과 도출이 안될 가능성이 있는 단원에서는 이를 보충하고 확인할 수 있는 매체의 개발은 교사나 아동모두에게 는 꼭 필요하다 할 수 있다.
이를 위하여 본 웹 코스웨어에서는 형식적, 추상적 사고가 가능한 6학년 아동을 대상으로 본 단원 학습과 관련된 다양한 가상 실험 활동 자료를 제공하여 차시 목표를 스스로 도출할 수 있도록 구성주의적 과학 학습 모형과 실천형 웹 기반 학습 설계 모델을 이용하여 설계 구현하였다.
본 연구를 통하여 얻은 결과를 정리하면 다음과 같다.
첫째, 본 단원은 아동이 갖고 있는 자석과 나침반에 대한 사전 지식이 차시별 학습 활동에 꼭 필요한 요소이며, 차시별 목표 도달 방법으로 직접적인 학습목표를 제시(하나의 실험을 통한 결과 제시)해 주는 것보다 다양한 경험을 할 수 있는 활동 요소의 제공이 필요하다는 것이다. 따라서 코스웨어의 설계 및 구현 또한 이를 반영하기 위하여 구성주의적 과학과 학습 모형을 기반으로 하는 것이 적절하다는 생각을 갖게 되었다.
둘째, 코스웨어 구현 설계시 차시별 학습 내용 설계도 중요하지만 학습자의 발달단계와 사전 지식의 습득 정도 등 학습자의 특성을 고려한 학습 내용의 재구성과 통합이 필요다는 생각을 갖게 되었다. 본 단원의 1차시 학습 내용은 막대 자석 주변의 나침반 바늘의 움직임 관찰과 전선 주변의 나침반 바늘의 움직임 관찰로 2가지 실험 영역으로 구성되어졌으며, 2차시 학습 내용은 고리모양의 에나멜 전선에서의 나침반 바늘의 움직임 관찰로 이루어 졌다. 1차시와 2차시는 학습 내용이 연결되어져 있으며, 내용 구성상으로 보았을때 막대자석 주변의 나침반 바늘의 관찰영역의 비중보다는 에나멜선 주변에서의 나침반 바늘의 움직임 관찰의 비중이 더 높다고 볼 수 있다. 이를 바탕으로 1-2차시의 학습 내용을 1차시로 통합화했으며, 학습 활동 진행시 시간 활용 면과 학습 내용의 연계성 면에서 더 효과적이었다.
셋째, 학습내용 분석을 통한 시나리오 작성은 꼭 필요하며, 시나리오 작성시 체계적인 학습 흐름도 중요하지만 학습에 대한 흥미 부여와 지속성 유지를 위한 설계가 무엇보다 중요하다는 점이다.
본 단원과는 별도이지만 기존 개발된 자료를 학습활동에 투여했을 때, 사진 및 텍스트 제시 수준의 학습 전개는 아동의 학습에 대한 흥미를 유지하기에는 부족한 점이 많으며, 또한 에니메이션이 부여된 자료 제시의 방법이나, 실험 활동을 위한 조작 활동 영역도 학습의 지속성과 흥미 유지에는 부족한 점이 많았다. 이에 본 연구에서는 동기 유발 단계에서는 Flash를 이용하여 개발된 동기 유발 만화를 2개의 영역에 2개 영역은 동영상으로 제작된 파일을 투입하여 학습 동기를 유발시켰다. 짧게 구성된 만화와 영화라는 동기 유발 자료의 투입은 학습에 대한 집중과 흥미 유발에 매우 효과적이었다.
넷째, 웹 코스웨어 개발뿐만 아니라 학교 정보화 업무 처리 및 학내전산망 유지를 위하여 본 연구에서 개발도구로 설정한 Flash, Photoshop, Html, Windows 2000 Server와 IIS 5.0 등에 대한 기본적 소양 함양이 중요하다는 생각을 갖게 되었다. 웹 코스웨어 하나를 구현하기 위해서는 많은 시간과 노력, 비용이 투여된다는 것은 부인할 수 없는 사실이다. 이러한 문제로 교사가 차시 수업에 효과적으로 활용할 수 있는 웹 코스웨어를 개발한다는 것은 쉬운 일이 아니며, 본 연구에서 또한 겪는 어려움이었다. 그래서 본 연구에서는 Edunet에서 개발 보급하고 있는 본 단원과 연관있는 개발적 요소들을 수집, 변형작업을 통하여 웹 코스웨어를 개발하였으며, 부족한 영역에 대해서만 자체 제작하여 코스웨어를 구현하였다. 이를 위해 Flash의 Action에 대한 기본적 지식이 절대적으로 요구되었으며, 웹에서의 상호작용 구현과 흥미 부여를 위해서 다른 개발도구들도 필요하지만 Flash의 활용 빈도가 제일 많고 또한 효과적이었다.
다섯째, 학교 웹서버 상에 본 웹 코스웨어를 탑재 활용함으로써 교사 및 아동 모두가 손쉽게 사용하고 관리할 수 있었으며, 부족한 학습 내용을 가정에서 스스로 학습할 수 있는 학습의 연장선을 구축할 수 있었다. 인터넷상의 업체에서 제공되는 홈페이지 공간은 Html 및 Flash로 구현된 코스웨어 활용에는 별 문제가 없지만 Asp와 Cgi를 활용하는데 많은 제약점이 따랐다. 이에 본 연구에서는 학교 웹서버를 이용하여 Asp와 Cgi 가 운용될 수 있는 웹 코스웨어 환경을 구축하였으며, 이를 통하여 문제은행 및 대화 마당, 질문마당 구성을 손쉽게 할 수 있었다.
본 연구를 통하여 나타난 결론을 보다 발전시키기 위한 제언은 다음과 같다.
첫째, 웹을 이용한 학습 활동을 전개하기 위하여 웹 코스웨어를 개발하여 활용하는 것도 중요하지만, 기존에 개발되어진 코스웨어들에 대한 체계적인 관리와 홍보, 코스웨어 개발을 위해 만들어진 다양한 자료들과 소스에 대한 공개와 체계적인 Database 구축이 필요하다는 점이다. 교사가 한차시의 학습 내용을 코스웨어로 구현한다고 하였을 때, 어떤한 관점을 갖고 어떤 방법을 이용하여 학습목표에 도달할 것인가는 목표 도달 방법은 무수히 많을 것이다. 따라서 이를 만족시키기 위한 웹 코스웨어의 개발도 중요하지만 학습 활동과 관련된 다양한 자료를 Database화하여 코스웨어 개발시 활용 할 수 있도록 하는 것이 더 중요하다는 생각을 갖게 되었다.
둘째, 인터넷에 친숙한 아동들에게 웹 코스웨어를 이용한 학습 욕구를 갖게 하기 위해서는 아동들이 인터넷에서 무엇을 이용하고, 무엇을 찾고 있는지를 연구하고 또한 자주 방문하는 웹사이트들의 특징을 분석, 연구하여 이를 웹 코스웨어 개발에 반영하도록 하는 연구가 필요하다.
셋째, 교사들이 손쉽게 구현할 수 있는 웹 코스웨어 구현을 위한 매뉴얼 개발이 필요하다. 학습내용을 효과적으로 구성하고 흥미를 유발시키기 위해서는 차시학습을 안내하고 진행하는 교사의 수업 설계 내용이 코스웨어로 손쉽게 표현될 수 있어야 한다. 이를 위해 구현도구인 Flash 및 Html 등에 대한 상세하고 구체적인 안내 매뉴얼의 개발과 보급이 꼭 필요하다.
넷째, 아동은 새롭고, 신기한 것에 시선을 자꾸 옮겨가게 되며, 나만의 것을 소중히 여기고 자꾸 이용하게 된다. 인터넷 애완동물 기르기나, 아바타처럼 학습용 웹 코스웨어 또한 학습 활동에 중심을 두고 설계되어야 한다는 관점에서 벗어나 게임적 요소, 나만의 사용할 수 있는 요소, 컴퓨터와의 대화를 통한 학습 진행 등 다양한 변화를 모색하여 코스웨어에 투입, 학습 활동을 전개한다면 아동은 웹 코스웨어 사이트에서 벗어나지 않고 즐기며 공부하는 습관을 형성할 수 있을 것이다. 따라서 발달된 정보 통신의 기술을 교육에 반영하고자 하는 노력과 연구가 좀더 필요한 것 같다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

The purpose of this study is correcting misconceptions derived from the various experiments in the classroom occuring while students are learning the chapter.7 "Electromagnet" of sixth grade in elementary school through the information and communication techonology, and implementation of WEB courseware leading students to the goal spontaneously through the various operational activities. For this purpose, I not only designed WEB courseware with Web design tools and implemented it in the classroom but also testified the effectiveness and something reformed later of it by putting it into class activity. For the operation of the courseware, I used windows 2000 server for OS, Iis 5.0 for web server, and Asp and Cgi for database.
The target of this study was 18 students living in small village(Myon). Most of them made good use of internet with computer for one hour average time in a day. Whil I am making progress of my study, I found students preferred 1st and 2nd periods' materials for warm-up to 3rd and 4th's, and it lacked guidance of how to use it in the development section of the class. In the adaptation section, the last part of the class, students tried to think over the questions given by teacher and confirmed it with materials.

목차 (Table of Contents)

• 목차
• Ⅰ. 서론 = 1
• l. 연구의 필요성 및 목적 = 1
• 2. 연구의 내용 = 2
• 3. 연구의 제한점 = 3
• Ⅱ. 이론적 배경 = 4
• 1. 웹 코스웨어 구현을 위한 과학과 교수 학습 이론 = 4
• 1) 웹 코스웨어 = 4
• 2) 초등학교 학생의 인지발달 특성 = 7
• 3) 피아제의 교육론 = 8
• 4) 과학과 교수·학습 이론 = 11
• 2. 웹 코스웨어 구현을 위한 설계 모델 = 13
• 1) 하이퍼미디어 모델 = 13
• 2) 체제적 수업 설계 모델 = 13
• 3) 실천형 웹기반 학습 설계 모델 = 13
• 3. 구현기술 = 15
• 1) HTML = 15
• 2) FLASH = 15
• 3) ASP 와 CGI = 15
• 4) WINDOWS 2000 SERVER 와 IIS 5.0 = 16
• 4. 선행 연구의 고찰 = 16
• Ⅲ. 설계 및 구현 = 20
• 1. 코스웨어의 설계 = 20
• 1) 학습 내용 선정 = 20
• 2) 학습 목표 설정 = 21
• 3) 내용 설계 = 22
• 4) 학습 구조 설계 = 24
• 5) 사용자 설계 = 25
• 6) 학습 관리 설계 = 26
• 2. 구현 = 26
• 1) 학습자 환경 = 26
• 2) 개발 환경 = 27
• 3) 코스웨어 구현의 실제 = 27
• 3. 웹 코스웨어의 평가 = 41
• Ⅳ.결론 및 제언 = 48
• 1. 결론 = 48
• 2. 제언 = 50
• 참고문헌 = 52
• ABSTRACT = 54