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연구과제 상세정보

공간정보기술 기반 모듈의 활용과 교실수업의 변화
Implementing Geospatial Technologies in the Classroom
  • 연구자가 한국연구재단 연구지원시스템에 직접 입력한 정보입니다.
사업명 중견연구자지원사업 [지원년도 신청 요강 보기 지원년도 신청요강 한글파일 지원년도 신청요강 PDF파일 ]
연구과제번호 2012S1A5A2A01016349
선정년도 2012 년
연구기간 1 년 (2012년 05월 01일 ~ 2013년 04월 30일)
연구책임자 이종원
연구수행기관 이화여자대학교
과제진행현황 종료
과제신청시 연구개요
  • 연구목표
  • 지난 20년 동안 공간정보기술(geospatial technologies)의 활용이 지리교육 및 과학교육의 질을 획기적으로 향상시킬 것이라는 수많은 연구와 주장이 있었지만, 교실에서 공간정보기술이 활용되는 빈도와 방식은 여전히 만족스럽지 않다. 수업시수의 부족, 개발된 수업자료의 부재, 컴퓨터실 활용의 문제, 연수기회의 부족 등 다양한 이유로 공간정보기술은 교실에서 활용되고 있지 못하며, 설령 활용되는 경우에도 교사 주도의 보여주기식 수업이 대부분이다.

    이러한 문제를 해결하기 위한 방안으로 선행연구를 통해 공간정보기술을 활용한 교수·학습모듈(이하 ‘모듈’)을 개발하였다. 모듈은 단순히 공간정보기술에 대해서 배우기보다는 공간정보기술을 활용해 문제를 해결해 볼 수 있으며, 교사와 학생 모두 사용하기 쉽고, 학교 교육과정과 밀접하게 관련되도록 설계되었다. 모듈은 학생들이 수행할 미션을 설명하는 배경 이야기, 구체적인 미션을 담은 학습자용 워크시트, 수업운영 전략, 예시 답안, 보조 자료 등을 포함한 교수자용 가이드로 구성되었다. 모듈은 50분 단위로 개발되었으며, 별도의 추가적인 자료개발 과정 없이 바로 수업에 사용할 수 있도록 하여 현장적용력을 높였다.

    총 4종류로 개발된 모듈은 각각 구글어스, AEJEE(ArcExplorer Java Edition for Education), GPS, 지오웹 등의 공간정보기술을 활용하여, 풍력발전단지의 입지를 선정하거나(모듈 1), 실시간 지진데이터를 활용한 지진발생 지역을 분석하거나(모듈 2), GPS와 경위도 좌표를 활용해 보물을 찾거나(모듈 3), 지리정보의 수집과 정보의 시각화를 통해 대형마트의 입지를 찾는 문제를 다루고 있다. 각각의 모듈에서 학생들은 신재생에너지 기업의 연구원, 기상청 박사, 고등학생 등의 역할이 되어 제시된 모듈에서 제시하고 있는 미션을 수행하게 된다. 이러한 방식의 모듈 설계를 통해 학습내용이 생활과 밀접하게 관련 있음을 이해하고, 학습 몰입도를 높여줄 것으로 기대하였다.

    모듈은 현장 확산과 평가를 위해 다양한 교사연수에서 활용되었다. 연수에 참여한 교사들은 대체로 모듈이 이해가 쉽고, 학교에서 활용하기에 편리한 방식이며, 학교 교육과정과 관련 있다고 평가하였다. 또한, 실제 수업에서 활용해보고 싶다는 의견도 많이 제시되었다.

    그러나 연수에서 모듈을 경험하고, 모듈을 긍정적으로 평가하였다하더라도 모든 교사들이 실제로 수업에서 모듈을 활용하는 것은 아니다. 또한, 모듈을 활용한다하더라도 어떤 방식으로 모듈을 소개하고, 실행할 것인지 알 수 없으며, 과연 모듈의 활용이 기대했던 교실수업의 변화(예, 학습자간 활발한 상호작용, 조력자로서의 교사 역할 등)를 가져올 것인지도 여전히 베일에 싸여있다.

    본 연구는 모듈의 개발(1단계), 확산(2단계), 교실적용 및 관찰(3단계)로 이어지는 일련의 단계에서 3단계에 해당한다. 본 연구는 모듈을 활용하는 교사와 교실수업을 관찰함으로써 모듈 활용의 동기, 모듈 활용 전략 및 교사 특성(경력, 전공, 테크놀로지 활용 능력, 평소 수업방식 등)과의 관련성, 모듈의 활용이 가져오는 교실수업의 변화를 밝히는 것이 목적이다. 본 연구를 통해 해답을 찾고자 하는 질문은 아래와 같다.

    질문 1. 모듈을 교실에서 실행하는 교사들은 누구이며, 어떤 동기를 갖고 있는가?
    질문 2. 교사들은 연수에서 배운 방식대로 모듈을 실행하는가? 아니면 자신의 상황(학년, 학생 수, 가르치는 단원, 컴퓨터 활용 능력 등)에 맞춰 모듈의 내용, 활용방식 등을 바꾸는가?
    질문 3. 모듈의 내용이나 활용방식을 바꾼다면, 이는 교사의 경력, 전공, 테크놀로지 활용 능력, 평소 수업진행 방식과 어떤 관련성이 있는가?
    질문 4. 모듈의 활용은 교실수업의 변화(예, 학습자의 수업 참여, 학습자간 상호작용, 교사의 역할 등)를 가져오는가? 공간정보기술이 없었다면 불가능했을 고차적인 인지적 경험을 학생들에게 제공하는가?
  • 기대효과
  • 본 연구는 테크놀로지(공간정보기술) 기반 교육을 이해하고, 연구하는데 기여할 수 있다. 공간정보기술의 교육적 활용을 분석한 기존의 연구들이 공간정보기술의 통합 정도를 분석하고, 공간정보기술을 활용하는 수업에서 교사의 역할을 관찰하거나, 공간정보기술 연수 후 교사에게 나타난 교수전략의 변화를 파악하였다면, 본 연구는 테크놀로지 통합 정도, 교사의 역할, 교실수업의 변화를 체계적이고 통합적인 방법으로 연구하는 차이가 있다. 특히, 공간정보기술의 활용이 학생들에게 고차적인 인지적 경험을 제공하고 있는지를 실증적으로 밝히는 연구가 드물어, 연구결과는 테크놀로지 기반 교육의 효과를 실증하는데 기여할 것으로 기대된다.

    연수를 통해 보급하고, 현장에 적용하는 모듈은 사회과 교실수업의 질을 향상시키는데 직접적으로 도움이 될 수 있다. 현재 정부가 추진하고 있는 교육개혁의 핵심은 창의성을 갖춘 글로벌 인재 양성이며, 이를 위한 실천방안으로 주입 위주의 학습량을 20% 줄이고, 수학·과학과목은 실용적인 탐구를 통해 학습할 것을 제시하였다. 동시대의 테크놀로지를 활용하고, 단편적인 지식보다는 테크놀로지를 통한 탐구를 강조하는 측면에서 본 연구가 개발하고, 보급하는 모듈은 사회적 요구에 대한 적합한 방안이 된다. 또한, 학습자의 참여나 체험을 강조하는 교육 콘텐츠에 대한 수요가 증가하고 있는 시점에서 본 연구의 모듈은 정규수업 외에 특별활동, 창의적 체험활동 등의 콘텐츠로도 활용이 가능하다.
  • 연구요약
  • 선행연구를 통해 공간정보기술(GIS, GPS, 위성영상 활용, 지오웹 등의 기술) 기반 교수학습 모듈(이하 모듈)을 개발하였으며, 본 연구를 통해 모듈을 활용하는 교사와 교실수업을 관찰함으로써 교사의 모듈 활용의 동기, 모듈 활용 전략 및 교사 특성(경력, 전공, 테크놀로지 활용 능력, 평소 수업방식 등)과의 관련성, 모듈의 활용이 가져오는 교실수업의 변화를 밝히는 것이 목적이다. 본 연구를 통해 해답을 찾고자 하는 질문은 아래와 같다.

    질문 1. 모듈을 교실에서 실행하는 교사들은 누구이며, 어떤 동기를 갖고 있는가?
    질문 2. 교사들은 연수에서 배운 방식대로 모듈을 실행하는가? 아니면 자신의 상황(학년, 학생 수, 가르치는 단원, 컴퓨터 활용 능력 등)에 맞춰 모듈의 내용, 활용방식 등을 바꾸는가?
    질문 3. 모듈의 내용이나 활용방식을 바꾼다면, 이는 교사의 경력, 전공, 테크놀로지 활용 능력, 평소 수업진행 방식과 어떤 관련성이 있는가?
    질문 4. 모듈의 활용은 교실수업의 변화(예, 학습자의 수업 참여, 학습자간 상호작용, 교사의 역할 등)를 가져오는가? 공간정보기술이 없었다면 불가능했을 고차적인 인지적 경험을 학생들에게 제공하는가?

    공간정보기술 활용 연수를 받고, 자신의 수업에 모듈을 활용하는 중, 고등학교 교사들이 연구대상이 된다. 연수는 방학 동안 4차례 진행될 예정이며, 약 100여 명의 교사들이 연수에 참여하게 된다. 교사연수 외에도 현장교사들이 참여하는 교육대학원 수업, 웹사이트 홍보 등을 통해 모듈을 활용할 교사들을 모집할 예정이다. 연구에 참여하는 교사들에게는 모듈을 실행하는데 필요한 다양한 지원과 더불어 일정 금액의 장려금을 지급할 예정이다. 본 연구에서 관찰하고자 목표로 하는 교실수업(계발활동, 창의적 체험활동 포함)은 총 15편 내외이다.

    앞서 제시된 연구 질문에 답하기 위해 수업 관찰, 교사인터뷰, 학생설문, 학생인터뷰를 진행할 것이다. 교사의 수업은 전체가 녹화되며, 테크놀로지 통합 단계와 교사 역할 측면에서 분석된다(질문 2). 더불어 모듈을 활용하면서 나타나는 교사들의 수업 전략(예, 모듈 내용 및 활용방식 변화 등)이 그들의 성별, 교직경력, 배경(전공), 학교특성(인문계, 전문계 등), 선호하는 수업방법, 테크놀로지 활용 능력과의 관련 있는지 분석될 것이다(질문 3).

    수업을 마친 교사들을 대상으로 심층 인터뷰를 진행할 예정이다. 인터뷰를 통해 모듈을 활용하게 된 동기(질문 1)와 자신이 경험한 교수·학습과정의 변화를 조사하게 된다(질문 4). 수업에 참여한 전체 학생들을 대상으로 설문조사가 진행된다. 설문은 모듈 활동과 관련된 사전 경험, 수준 적합성, 학교 교육과정과의 연계성, 실생활 적합성, 문제해결에서 협력의 유용성, 지식·기능의 이해, 자기효능감, 흥미·동기유발 등을 조사하게 된다. 마지막으로 수업 후 학업성취 수준별(상, 중, 하)로 학생들을 1­2명씩 선별하여, 모듈 활용수업에 대한 소감(몰입도, 선호도, 어려움 등)을 조사할 계획이다.

    본 연구는 테크놀로지 통합 정도, 교사의 역할, 교실수업의 변화를 체계적이고 통합적인 방법으로 연구한다. 공간정보기술의 활용이 학생들에게 고차적인 인지적 경험을 제공하고 있는지를 실증적으로 밝히는 연구가 드물어 연구결과는 테크놀로지 기반 교육의 효과를 실증하는데 기여할 것으로 기대된다. 또한, 학습자의 참여나 체험을 강조하는 교육 콘텐츠에 대한 수요가 증가하고 있는 시점에서 본 연구의 모듈은 정규수업 외에 특별활동, 창의적 체험활동 등의 콘텐츠로도 활용이 가능하다.
  • 한글키워드
  • 공간정보기술,학습모듈,테크놀로지 기반 학습,구글어스
  • 영문키워드
  • Geospatial Technology,Technology-Based Learning,Learning Module,Google Earth
결과보고시 연구요약문
  • 국문
  • 본 연구의 목적은 공간정보기술을 활용한 교수학습자료의 활용이 교실수업에 가져올 수 있는 변화를 분석하는 것이다. 이를 위해 이전 연구를 통해 구글어스, 지오웹, GPS 등을 활용한 4편의 교수학습자료가 개발되었으며, 이들은 공통적으로 공간정보기술에 대해서 배우기보다는 공간정보기술을 활용해 문제를 해결하는 방식으로 구성되었다. 교수학습자료는 총 26명의 교사들에 의해 34회 현장 적용되었다. 본 연구의 주요 결과는 다음과 같다. 첫째 활용교사들은 대체로 교직경력이 짧고, 여성이며, 중간 이상의 컴퓨터활용능력을 갖고 있었다. 둘째, 교수학습자료는 고등학교에서는 정규수업에서, 초·중학교에서는 창의적체험활동 등 특별활동 등에 많이 활용되었다. 셋째, 교사는 자신들의 수업특성에 맞춰 교수학습자료의 내용을 약간 변경하거나(적용), 상당히 변형해 활용하는 경우(조정)가 대부분이었다(95%). 반면, 새로운 내용을 창조하는 수준의 사례는 적었다. 넷째, 평소 교수자 중심으로 수업을 진행하는 교사들의 경우 학습자 활동중심으로 구성된 교수학습자료를 활용하면서도 평소의 수업 특징이 나타나기도 했다. 다섯째, 학생들의 흥미와 참여정도의 향상은 특히 학업성취가 낮은 학생들에게서 뚜렷하게 관찰되었다. 여섯째, 교수학습자료는 테크놀로지를 활용한 실제적 문제해결을 채택하여 기존의 학습경험과는 차별화되는 문제해결경험, 성취감 등을 제공한다.
  • 영문
  • This study investigated the changes which the lessons utilizing geospatial technologies including GPS, Google Earth, and Geoweb can bring in classroom teaching and learning. The lessons were designed to ask students to solve problems with the technologies rather than to teach students to just use technology and teachers to function more as a facilitator. A total of 26 teachers have used the lesson for their students 34 times. Key findings include: First, many participant teachers were female (88%), less than 5 years of teaching experience (42%), and have an intermediate or high level of computer skills. Second, while the lessons were used mostly for regular classes in high schools (85%), in primary and middle schools they were used mainly for creative activities and other special programs (53%). Third, majority of participants have transformed the lessons so as to fit their specific needs. Fourth, the teachers with a background and interest in learner-centered teaching were more effective in implementing the lessons with their students while the teachers who were familiar with teacher-centered instruction often reduce learners’ roles in the lesson; Firth, generally students expressed huge interests in the lessons. Changes in attitude and participation toward lessons were more clearly observed from low achievers and passive learners; Lastly, the lessons could provide students with more authentic, a great sense of achievement.
연구결과보고서
  • 초록
  • 공간정보기술의 활용이 지리교육 및 과학교육의 질을 획기적으로 향상시킬 것이라는 수많은 연구와 주장이 있었지만, 교실에서 공간정보기술이 활용되는 빈도와 방식은 여전히 만족스럽지 않다. 수업시수의 부족, 개발된 수업자료의 부재, 컴퓨터실 활용의 문제, 연수기회의 부족 등 다양한 이유로 공간정보기술은 교실에서 활용되고 있지 못하며, 설령 활용되는 경우에도 교사 주도의 보여주기식 수업이 대부분이다. 이러한 문제를 해결하기 위한 방안으로 선행연구를 통해 공간정보기술을 활용한 교수·학습모듈(이하 ‘모듈’)이 개발되었다. 모듈의 가장 큰 특징은 공간정보기술에 대해서 배우는 것이 아니라 공간정보기술을 활용해 제시된 과제를 해결하는 방식이라는 점이다. 본 연구는 모듈의 개발(1단계), 확산(2단계), 교실적용·관찰(3단계)의 연속선상에서 3단계에 해당한다. 본 연구는 모듈을 활용하는 교사와 교실수업을 관찰함으로써 모듈을 활용하게 된 동기, 모듈 활용의 전략과 교사 특성(예, 평소 수업방식), 교실수업의 변화를 밝히는 것이 목적이다. 연구기간 동안 모듈은 초·중·고등학교에서 26명의 교사에 의해 총 34회 적용되었다. 연구자는 34회의 수업적용 사례 중 17회 참관했으며 직접 참관하지 못한 경우에도 추후 진행된 전화면담 등의 방법으로 수업의 진행과정에 대한 정보를 수집하였다. 참관은 수업 전 교사의 준비, 학생들의 참여와 반응, 교사의 반응에 초점을 맞추었다. 본 연구의 주요 결과는 다음과 같다. 첫째, 모듈을 활용한 교사들의 특징을 분석해 보면, 여성의 비율(88%)이 훨씬 높게 나타났다. 이는 연수에 여성의 비율이 월등히 높은 교사연수와 관련이 있는 것으로 보인다. 교직경력의 경우 ‘5년 이하(42%)’에 해당하는 비율이 가장 높았다. 최근에 임용된 교사일수록 공간정보기술에 익숙하고, 학습자 중심 학습에 거부감이 적은 것이 영향을 미쳤을 것이다. 연구대상 교사들의 자신들의 컴퓨터 활용 능력을 대체로 3~4단계(5단계 기준)로 평가하였다. 학교급별로 구분해 보면 중·고등학교의 비율이 높지만, 초등학교에서도 5회 적용되었다. 고등학교에서는 정규수업에 활용된 비율이 높은 반면 초·중학교의 경우 창의적체험활동이나 기타 특별활동에서 활용된 비율이 높았다. 둘째, 모듈을 채택하게 된 동기를 살펴보면 ‘학생들에게 유용한 실제적 경험을 제공하기 위해’, ‘학생들이 재미있어할 것 같아서’ 등으로 요약된다. 두 진술 모두 교사 자신이나 교과의 측면보다는 학습자의 입장에서 진술된 특징이 있는데, 이는 해당교사들이 수업 콘텐츠를 선택하거나 구성하는데 있어서 학습자를 위한 가치있는 경험이나 이익에 우선순위를 두고 있음을 알 수 있다. 셋째, 교사들의 대부분은 모듈의 형식과 내용을 약간 변형하거나(‘적용’) 상당히 변형해 활용하는(‘조정’) 경우가 대부분이었다. 반면 창의 수준으로 변형한 사례는 적었다. 적용 수준의 변환이 많았던 가장 큰 요인은 교수자의 추가적인 자료 개발 없이도 현장에서 바로 사용할 수 있도록 설계한 모듈의 디자인 원리와 관련이 깊다. 평소 수업에서도 학생들의 참여나 주도적 학습을 강조하는 교사들의 경우 어렵지 않게 수업자료를 활용하는 모습을 보인 반면, 교사 주도의 수업에 익숙했던 교사들이 진행한 수업에서는 종종 학생활동을 교사활동으로 변경하거나 학생들이 고민해야 할 부분들에 대해 교사가 미리 알려주는 경우도 관찰되었다. 넷째, 공간정보기술 기반 수업자료의 활용은 학생과 교사 모두에게 다양한 변화를 가져왔다. 모듈활동에 참여한 학생들의 대표적인 반응은 ‘재미있다’는 것이다. 특히, 평소 수업시간에 조용하거나 무기력한 모습의 학생들에게서 여러 교사들이 변화를 발견한 점은 주목할 만하다. 교사주도의 수업에 익숙한 교사들일수록 변화된 자신의 역할에 대해 뚜렷하게 진술했다. 요약해보면, 평소 수업과 달리 수업의 관리와 진행에 초점을 조절자 역할을 주로 수행하였다. 반면, 평소 학습자 중심의, 활동을 강조하는 수업에 익숙한 교사들의 경우 체감하는 역할의 변화는 크지 않았다. 다섯째, 공간정보기술을 활용한 수업모듈이 제공할 수 있는 고유한 학습경험은 크게 테크놀로지의 활용에서 기인한 경험과 모듈의 구조에서 기인한 경험으로 구분할 수 있다. 예를 들어, 학생들이 GPS와 좌표를 활용해 목적지를 찾아가는 과정에서 경험하게 되는 경험은 테크놀로지의 활용에 기인한 경험이다. 더불어, 모듈은 학교에서 일반적으로 경험할 수 있는 문제해결과는 성격(강도)이 다른 즉 좌절과 성취감의 정도가 아주 큰 문제해결 경험을 제공할 수 있다는 점에서 중요하다.
  • 연구결과 및 활용방안
  • 연구기간 동안 모듈은 초·중·고등학교에서 26명의 교사에 의해 총 34회 적용되었다. 현장적용을 분석한 주요 결과는 다음과 같다. 첫째, 모듈을 활용한 교사들의 특징을 분석해 보면, 여성(88%), 교직경력 ‘5년 이하’(42%)의 비율이 높고, 상대적으로 평균 이상의 컴퓨터 활용 능력을 갖고 있었다. 학교급별로 보면, 고등학교에서는 정규수업에 활용된 비율이 높은 반면 초·중학교의 경우 창의적체험활동이나 기타 특별활동에서 활용된 비율이 높았다. 둘째, 교사들이 모듈을 채택하게 된 동기는 학습자를 위한 가치있는 경험이나 이익으로 요약된다. 셋째, 교사들의 대부분은 모듈의 형식과 내용을 약간 변형하거나(65%) 상당히 변형해 활용하는 경우(30%)가 대부분이었다. 반면 창의 수준으로 새로운 것을 창조해낸 사례는 적었다. 창의수준으로 모듈을 변형한 교사의 경우 평소 수업에서도 학습자 중심의 활동 비중이 많고, 필요한 자료를 스스로 개발해 활용하는 빈도가 높은 교사였다. 넷째, 공간정보기술 기반 수업자료의 활용은 학생과 교사 모두에게 다양한 변화를 가져왔다. 대체로 학생들의 참여정도는 증가하였으며, 교사들의 경우 교사주도의 수업에서 학습자 중심의 수업(혹은 조절자로서의 교사)으로의 변화를 경험했다. 다섯째, 공간정보기술을 활용한 수업은 실제적 성격에 근접한 문제로 인해 기존의 수업에서는 경험할 수 없었던 고유한 문제해결, 좌절, 성취감 등을 제공했다. 마지막으로, 모듈은 연구기간(1년) 동안 260명이 넘는 교사들을 대상으로 확산되었으며, 다수의 교사들에 의해 현장 적용되었다. 특히, 지리, 사회과목뿐 아니라 수학, 과학 등의 과목과 동아리활동, 영재교육 프로그램의 콘텐츠 등 다양한 방식으로 활용되었으며, 이러한 결과는 모듈의 질과 더불어 높은 현장적용 가능성을 증명하는 것이다. 본 연구의 결과는 크게 두 가지 방향으로 활용이 가능하다. 첫째는 정부가 추진 중인 공간정보 기반 교육 콘텐츠의 개발 및 활용에 적극적으로 활용하는 방안이다. 최근 국토교통부는 고용노동부, 교육부 등과 협력하여 공간정보 창의인재 및 맞춤형 인력 양성 추진하고 있다. 계획에 따르면, 공간정보 교육은 초등학교로 확대되며, 초·중·고 교육과정에 융합할 수 있는 공간정보 기반 교육 콘텐츠를 개발, 적용할 계획이다. 기술 활용과 체험캠프, 공간정보 올림피아드 등을 개최해 참여 개방형 융합교육을 활성화할 뿐 아니라 초·중·고 교사 대상 공간정보 융합교육 집중연수 또한 계획 중에 있다. 본 연구 결과는 정부가 추진 중인 사업의 목표 및 내용과 일치하여 쉽게 활용이 가능한 장점이 있다. 특히, 초, 중, 고등학교 현장의 특성을 반영한 콘텐츠 개발을 주도할 수 있을 것이다. 둘째는 교사연수를 통한 확산이다. 본 연구가 종료된 시점 이후에도 모듈의 활용에 대한 문의가 끊이지 않고 있다. 필요한 기기를 빌리는 것에서부터 모듈 내용의 변환, 적용 시 주의사항 등 다양한 방면에서 질문과 요구가 지속되고 있다. 더불어 최근 융합인재교육(STEAM)의 유행과 함께 모듈에 대한 관심이 확대되고 있다. 앞으로 교사연수를 진행하거나 블로그 등에 현장적용 사례를 지속적으로 업데이트 하는 방식을 통해 연구결과를 확산해 나갈 것이다.
  • 색인어
  • 공간정보기술, 교수학습자료, 확산, 교사연수, 학습자 중심, GPS, 지오웹, 구글어스
  • 연구성과물 목록
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