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학습자의 시각적 학습 양식에 따른 정화상 또는 애니메이션을 이용한 CAI의 효과

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Daegu University
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학습자의 시각적 학습 양식에 따른 정화상 또는 애니메이션을 이용한 CAI의 효과 차정호 ․ 김경순 ․ 노태희

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학습자의 시각적 학습 양식에 따른 학습자의 시각적 학습 양식에 따른 정화상 또는 애니메이션을 이용한 CAI의 효과 정화상 애니메이션을 CAI의 효과 차정호 ․ 김경순 ․ 노태희 서울대학교
Ⅰ 서론 ▣ 연구의 필요성 • 과학 교과는 사물이나 현상의 시간에 따른 변화와 인과 관계 등을 강조하고 미시 적인 세계를 표현해야 하는 경우가 많음(ChanLin & Chan, 1996; Williamson & Abraham, 1995). 따라서, 그래픽, 비디오, 애니메이션 등 다양한 시각자료의 교수 효과에 관한 연구들이 시도되고 있음(Mayer & Anderson, 1992). • 애니메이션은 과학적인 개념이나 현상에 관한 구체적이고 직접적인 경험과 추상 적인 표현 사이를 연결해 주는 다리 역할을 하기 때문에 정화상보다 효과적이라 고 알려져 있음(이수경, 1998; Reiber, 1998). • 그러나 애니메이션의 교육적인 효과가 정화상보다 항상 높게 나타나지는 않음 (Park & Hopkins, 1993).
• 시각자료의 교수 효과는 학습할 정보의 내용, 시각매체의 종류뿐만 아니라, 학습 자의 개별적인 특성 등의 요인에 따라 달라짐(ChanLin & Chan, 1996; Park & Hopkins, 1993; Wilson & Dwyer, 2000). • 특히, 학습자 특성 중의 하나인 시각적 학습양식에 따라 정화상이나 애니메이션 의 정보 처리에 필요한 정신적인 노력과 시간이 달라진다는 결과가 보고됨 (Koroghlanian & Klein, 2000; Wilson & Dwyer, 2000). ▣ 연구 문제 1) ‘분자 운동’ 단원의 입자 개념 학습에서 정화상(Static) 및 동영상(Animation) CAI가 학생들의 개념 이해도, 개념 응용력, 학습 동기에 미치는 효과에 대하여 조사한다. 2) 정화상(Static) 및 동영상(Animation) CAI를 활용한 ‘분자 운동’ 단원의 입자 개 념 학습에서 학생들의 시각적 학습 선호도가 개념 이해도, 개념 응용력, 학습 동기에 미치는 상호작용 효과에 대하여 조사한다.
Ⅱ 연구 내용 및 방법 ▣ 연구 대상 • 서울시 소재 남자 중학교 1학년 학생 59명. 시각적 학습 선호수준 정화상 CAI 동영상 CAI 상 위 14 15 하 위 16 14 계 30 29 ▣ 연구 단원 • 중학교 1학년 ‘분자 운동’ 단원 분자의 운동 움직이는 분자 기체의 압력과 부피 기체의 온도와 부피 <1차시> 확산과 증발 <2차시> 압력의 정의, 기체의 압력 <4차시> 기체의 온도와 부피의 관계 <3차시> 기체의 압력과 부피의 관계
▣ 연구 절차 선행 연구 고찰 검사 도구 개발 및 선정 프로그램 개발 및 수정 ∙ 보완 • 개념 이해도 검사지 개발 정화상 ∙ 동영상 프로그램 • 개념 응용력 검사지 개발 • 과학 학습 동기 검사지(Keller & Subhiyah, 1993) 학습 자료 개발 • 시각적 학습양식 검사지(Kirby et al., 1988) 오리엔테이션 자료, 지도안 및 활동지 사전 검사 실시 및 오리엔테이션 사전 학습 동기 검사(10분), 시각적 학습양식 검사(5분) CAI 수업 실시( 정화상, 동영상 ) 사후 검사 실시 사후 학습 동기 검사(10분) 개념 이해도 검사(20분), 개념 응용력 검사(20분) 통계 처리 및 결과 분석
▣ 수업 내용 도입 활동지 배포, 학습 문제 확인 전개 활동지와 프로그램을 이용하여 개별학습 CAI 프로그램 정화상(Static)으로 동영상(Animation)으로 ‘예측-관찰-설명’ 활동 중심으로 구성된 CAI 구성된 CAI 학습 내용을 계열화 함 정리 프로그램에 포함된 학습내용으로 정리하고 활동지 회수 개별 퀴즈
▣ 검사 도구 • 개념 이해도 검사 기체의 확산(1), 기체의 압력과 부피 관계(1), 기체의 온도와 부피 관계(2) • 개념 응용력 검사 Bloom의 목표 분류에서 적용 영역에 근거 8문항, Cronbach α=0.75 • 과학 학습 동기 검사 Course Interest Survey(Keller & Subhiyah, 1993) 34문항, 사전 검사 Cronbach α=0.88, 사후 검사 Cronbach α=0.92 • 시각적 학습 양식 검사 Learning Style Questionnare(Kirby et al, 1988) 중에서 ‘시각적 학습 양식 (Visual learning style)’ 범주에 해당하는 10문항, Cronbach α=0.46
▣ 분석 방법 • SPSS 통계 패키지를 사용하여 이원 공변량 분석(two-way ANCOVA) • 독립 변인 1) 정화상(Static) CAI 2) 동영상(Animation) CAI • 구획 변인 시각적 학습 선호 수준 • 종속 변인 (공변인) 1) 개념 이해도 ( 중간고사 과학 성적 ) 2) 개념 응용력 ( 중간고사 과학 성적 ) 3) 과학 학습 동기 ( 사전 과학 학습 동기 )
Ⅲ 연구 결과 ▣ 개념 이해도에 미치는 효과 시각적 학습 정화상 CAI 동영상 CAI 분석결과 p 선호 수준 M(SD) Adj. M M(SD) Adj. M 상위 6.29(2.23) 6.20 7.47(1.06) 7.45 * 주효과 .010 하위 7.00(2.10) 7.02 7.93(1.82) 8.00 Total 6.67(2.16) 6.64 7.69(1.90) 7.72 상호작용 .748 • 개념 이해도 검사 결과에서 동영상 CAI의 주효과는 있으나 두 가지 형태 의 CAI 수업과 시각적 학습 선호 수준 사이의 상호작용 효과는 없음. 애니메이션이 개념에 대한 추상적인 수준을 감소시켜 물질의 입자적 특성에 관 한 개념 이해에 도움을 준 것으로 해석됨.
▣ 개념 응용력에 미치는 효과 시각적 학습 정화상 CAI 동영상 CAI 분석결과 p 선호 수준 M(SD) Adj. M M(SD) Adj. M 상위 12.86(2.88) 12.69 13.67(2.19) 13.64 주효과 .514 하위 12.19(2.95) 12.23 11.93(4.20) 12.09 Total 12.50(2.89) 12.44 12.83(3.37) 12.89 상호작용 .373 • 개념 응용력 검사 결과에서 주효과와 상호작용 효과는 없음. ▣ 과학 학습 동기에 미치는 효과 시각적 학습 정화상 CAI 동영상 CAI 분석결과 p 선호 수준 M(SD) Adj. M M(SD) Adj. M 상위 3.90(0.40) 3.70 3.63(0.56) 3.55 주효과 .088 하위 3.57(0.50) 3.70 3.31(0.47) 3.48 Total 3.72(0.48) 3.69 3.48(0.54) 3.51 상호작용 .737 • 과학 학습 동기 검사 결과에서 주효과와 상호작용 효과는 없음.
Ⅳ 결론 및 제언 • 동영상(Animation)을 이용한 CAI는 정화상을 이용한 CAI에 비해 학습자 의 시각적 학습 선호 수준에 관계없이 분자 운동에 관한 개념의 이해를 증진시키는데 효과적으로 나타남. 학습자의 개념 이해를 향상시킬 수 있는 다양한 형태의 시각 자료를 이용한 CAI의 교수 효과에 대한 지속적인 연구가 필요함. • 동영상(Animation)을 이용한 CAI는 정화상(Static)을 이용한 CAI에 비해 개 념 응용력에서는 학습자의 시각적 학습 양식에 관계없이 유의미한 차이를 보이지 않음. 학습한 개념을 새로운 상황에 적용시킬 수 있는 더 많은 기회를 제공하는 등, 개념 응용력을 향상 시킬 수 있는 방안에 대한 추후 연구가 필요함.
• 애니메이션은 학습자의 주의를 끌 수 있으므로 학습자의 정의적인 측면에 긍정적인 효과를 미칠 것으로 기대했으나, 동영상(animation)을 이용한 CAI와 정화상(stactic)을 이용한 CAI 간에 유의미한 차이가 없었음. CAI 프로그램을 구성하고 있는 요소들이 학습자의 과학 학습에 대한 동기 및 태도 등의 정의적인 측면에 미치는 영향에 대한 심도 깊은 연구가 필요함. 본 연구에서는 시각적 학습 양식에 따른 효과만을 조사하였으나 시공간적 정보 처리 능력과 관련된 학습 양식, 인지 양식(Cognitive style), 공간 지각 능력 (Spatial ability), 심상 수준(Mental imagery levels) 등과 같은 학습자 특성에 관한 연구가 이루어져야 할 필요가 있음. 애니메이션이, 음향 또는 나래이션, 2차원∙3차원의 그래픽 등이 교수 효과에 미 치는 영향에 대한 교수 효과를 알아보는 연구가 필요함.
Ⅴ 참고 문헌 노태희, 차정호, 박혜영, 김경은(2002). 협동적 CAI에서 소집단 구성 방법의 효과. 한국과학교육학회지, 22(3), 508-516. 이수경(1998). 애니메이션과 인지양식이 과학적 이해와 파지에 미치는 영향. 교육공학연구, 14(2), 69-102. 조희형, 박승재(1999). 과학 교수-학습. 교육과학사: 서울. Baek, Y. K. & Layne, B. H.(1988). Color, graphics, and animation in a computer-assisted learning Tutorial Lesson. J ournal of Computer-Based Instruction, 15(4), 131-135. ChanLin, L. & Chan, K.(1996). Computer graphics and metaphorical elaboration for learning science concepts. The Annual Meeting of the Association for Editorial Communication and Technology, IN. Kini, A. S.(1994). Effects of cognitive style and verbal and visual presentation modes on concept learning in CBI . The Annual Meeting of the American Educational Research Association, New Orleans, LA. Kirby, J. R., Moore, P. J., & Schofield, N. J.(1988). Verbal and visual learning style. Contemporary Educational P sychology, 13, 169-184. Koroghlanian, C. & Klein, J. D.(2000). The use of audio and animation in computer based instruction. The Annual Proceedings of selected research and development papers presented at the national convention of the association for educational communications and technology, Denver. Mayer, R. E. & Anderson, R. B.(1992). The instructive animation: helping students build connections between words and pictures in multimedia learning. J ournal of Educational P sychology, 84, 444-452. Noh, T. & Scharmann, L. C.(1997). Instructional influence of a molecular-level pictorial presentation of matter on students’ conceptions and problem-solving ability. J ournal of Research in Science Teaching , 34(2), 199-217. Park, O. C. & Hopkins, R.(1993). Instructional conditions for using visual displays: a review. I nstructional Science , 21, 427-449. Reiber, L. P.(1990). Effects of animated visuals on incidental learning and motivation. Proceedings of Selected Paper Presentations at the Convention of the Association for Educational Communications and Technology, In. Williamson, V. M. & Abraham, M. R.(1995). The effects of computer animation on the particulate mental models of college chemistry students. J ournal of Research in Science Teaching , 32(5), 521-534. Wilson, F. & Dwyer, F.(2000). Effect of time and level of visual enhancement in facilitating student achievement of different educational objectives. The Annual Proceedings of Selected Research and Development Papers Presented at the National Convention of the Association for Educational Communications and Technology, Denver, CO.

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  • 4. Ⅱ 연구 내용 및 방법 ▣ 연구 대상 • 서울시 소재 남자 중학교 1학년 학생 59명. 시각적 학습 선호수준 정화상 CAI 동영상 CAI 상 위 14 15 하 위 16 14 계 30 29 ▣ 연구 단원 • 중학교 1학년 ‘분자 운동’ 단원 분자의 운동 움직이는 분자 기체의 압력과 부피 기체의 온도와 부피 <1차시> 확산과 증발 <2차시> 압력의 정의, 기체의 압력 <4차시> 기체의 온도와 부피의 관계 <3차시> 기체의 압력과 부피의 관계
  • 5. ▣ 연구 절차 선행 연구 고찰 검사 도구 개발 및 선정 프로그램 개발 및 수정 ∙ 보완 • 개념 이해도 검사지 개발 정화상 ∙ 동영상 프로그램 • 개념 응용력 검사지 개발 • 과학 학습 동기 검사지(Keller & Subhiyah, 1993) 학습 자료 개발 • 시각적 학습양식 검사지(Kirby et al., 1988) 오리엔테이션 자료, 지도안 및 활동지 사전 검사 실시 및 오리엔테이션 사전 학습 동기 검사(10분), 시각적 학습양식 검사(5분) CAI 수업 실시( 정화상, 동영상 ) 사후 검사 실시 사후 학습 동기 검사(10분) 개념 이해도 검사(20분), 개념 응용력 검사(20분) 통계 처리 및 결과 분석
  • 6. ▣ 수업 내용 도입 활동지 배포, 학습 문제 확인 전개 활동지와 프로그램을 이용하여 개별학습 CAI 프로그램 정화상(Static)으로 동영상(Animation)으로 ‘예측-관찰-설명’ 활동 중심으로 구성된 CAI 구성된 CAI 학습 내용을 계열화 함 정리 프로그램에 포함된 학습내용으로 정리하고 활동지 회수 개별 퀴즈
  • 7. ▣ 검사 도구 • 개념 이해도 검사 기체의 확산(1), 기체의 압력과 부피 관계(1), 기체의 온도와 부피 관계(2) • 개념 응용력 검사 Bloom의 목표 분류에서 적용 영역에 근거 8문항, Cronbach α=0.75 • 과학 학습 동기 검사 Course Interest Survey(Keller & Subhiyah, 1993) 34문항, 사전 검사 Cronbach α=0.88, 사후 검사 Cronbach α=0.92 • 시각적 학습 양식 검사 Learning Style Questionnare(Kirby et al, 1988) 중에서 ‘시각적 학습 양식 (Visual learning style)’ 범주에 해당하는 10문항, Cronbach α=0.46
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  • 10. ▣ 개념 응용력에 미치는 효과 시각적 학습 정화상 CAI 동영상 CAI 분석결과 p 선호 수준 M(SD) Adj. M M(SD) Adj. M 상위 12.86(2.88) 12.69 13.67(2.19) 13.64 주효과 .514 하위 12.19(2.95) 12.23 11.93(4.20) 12.09 Total 12.50(2.89) 12.44 12.83(3.37) 12.89 상호작용 .373 • 개념 응용력 검사 결과에서 주효과와 상호작용 효과는 없음. ▣ 과학 학습 동기에 미치는 효과 시각적 학습 정화상 CAI 동영상 CAI 분석결과 p 선호 수준 M(SD) Adj. M M(SD) Adj. M 상위 3.90(0.40) 3.70 3.63(0.56) 3.55 주효과 .088 하위 3.57(0.50) 3.70 3.31(0.47) 3.48 Total 3.72(0.48) 3.69 3.48(0.54) 3.51 상호작용 .737 • 과학 학습 동기 검사 결과에서 주효과와 상호작용 효과는 없음.
  • 11. Ⅳ 결론 및 제언 • 동영상(Animation)을 이용한 CAI는 정화상을 이용한 CAI에 비해 학습자 의 시각적 학습 선호 수준에 관계없이 분자 운동에 관한 개념의 이해를 증진시키는데 효과적으로 나타남. 학습자의 개념 이해를 향상시킬 수 있는 다양한 형태의 시각 자료를 이용한 CAI의 교수 효과에 대한 지속적인 연구가 필요함. • 동영상(Animation)을 이용한 CAI는 정화상(Static)을 이용한 CAI에 비해 개 념 응용력에서는 학습자의 시각적 학습 양식에 관계없이 유의미한 차이를 보이지 않음. 학습한 개념을 새로운 상황에 적용시킬 수 있는 더 많은 기회를 제공하는 등, 개념 응용력을 향상 시킬 수 있는 방안에 대한 추후 연구가 필요함.
  • 12. • 애니메이션은 학습자의 주의를 끌 수 있으므로 학습자의 정의적인 측면에 긍정적인 효과를 미칠 것으로 기대했으나, 동영상(animation)을 이용한 CAI와 정화상(stactic)을 이용한 CAI 간에 유의미한 차이가 없었음. CAI 프로그램을 구성하고 있는 요소들이 학습자의 과학 학습에 대한 동기 및 태도 등의 정의적인 측면에 미치는 영향에 대한 심도 깊은 연구가 필요함. 본 연구에서는 시각적 학습 양식에 따른 효과만을 조사하였으나 시공간적 정보 처리 능력과 관련된 학습 양식, 인지 양식(Cognitive style), 공간 지각 능력 (Spatial ability), 심상 수준(Mental imagery levels) 등과 같은 학습자 특성에 관한 연구가 이루어져야 할 필요가 있음. 애니메이션이, 음향 또는 나래이션, 2차원∙3차원의 그래픽 등이 교수 효과에 미 치는 영향에 대한 교수 효과를 알아보는 연구가 필요함.
  • 13. Ⅴ 참고 문헌 노태희, 차정호, 박혜영, 김경은(2002). 협동적 CAI에서 소집단 구성 방법의 효과. 한국과학교육학회지, 22(3), 508-516. 이수경(1998). 애니메이션과 인지양식이 과학적 이해와 파지에 미치는 영향. 교육공학연구, 14(2), 69-102. 조희형, 박승재(1999). 과학 교수-학습. 교육과학사: 서울. Baek, Y. K. & Layne, B. H.(1988). Color, graphics, and animation in a computer-assisted learning Tutorial Lesson. J ournal of Computer-Based Instruction, 15(4), 131-135. ChanLin, L. & Chan, K.(1996). Computer graphics and metaphorical elaboration for learning science concepts. The Annual Meeting of the Association for Editorial Communication and Technology, IN. Kini, A. S.(1994). Effects of cognitive style and verbal and visual presentation modes on concept learning in CBI . The Annual Meeting of the American Educational Research Association, New Orleans, LA. Kirby, J. R., Moore, P. J., & Schofield, N. J.(1988). Verbal and visual learning style. Contemporary Educational P sychology, 13, 169-184. Koroghlanian, C. & Klein, J. D.(2000). The use of audio and animation in computer based instruction. The Annual Proceedings of selected research and development papers presented at the national convention of the association for educational communications and technology, Denver. Mayer, R. E. & Anderson, R. B.(1992). The instructive animation: helping students build connections between words and pictures in multimedia learning. J ournal of Educational P sychology, 84, 444-452. Noh, T. & Scharmann, L. C.(1997). Instructional influence of a molecular-level pictorial presentation of matter on students’ conceptions and problem-solving ability. J ournal of Research in Science Teaching , 34(2), 199-217. Park, O. C. & Hopkins, R.(1993). Instructional conditions for using visual displays: a review. I nstructional Science , 21, 427-449. Reiber, L. P.(1990). Effects of animated visuals on incidental learning and motivation. Proceedings of Selected Paper Presentations at the Convention of the Association for Educational Communications and Technology, In. Williamson, V. M. & Abraham, M. R.(1995). The effects of computer animation on the particulate mental models of college chemistry students. J ournal of Research in Science Teaching , 32(5), 521-534. Wilson, F. & Dwyer, F.(2000). Effect of time and level of visual enhancement in facilitating student achievement of different educational objectives. The Annual Proceedings of Selected Research and Development Papers Presented at the National Convention of the Association for Educational Communications and Technology, Denver, CO.