어쩌다 SW AI 교사(3)

온라인 콘텐츠 교과서를 활용한 고1 통합과학 수업 운영 및 효과성 분석

서론 : 코로나 시대, 온라인 교육이 학교 수업에서 큰 변곡점이 되었다. 그렇게 코로나를 겪은 지 3년이 되었고 학교 수업에는 큰 변화가 생겼을까? 그리고 온라인 교육의 단점인 학력격차는 어떻게 해결해야 할까? 이런 부분에 대해 고민하던 중 2020 온라인 콘텐츠 교과서 선도학교에 선정되어 온라인 교과서를 통해 고1 통합과학 수업을 진행하였다. 그리고 온라인 콘텐츠 교과서를 활용한 고1 통합과학 수업 운영에 대한 효과성을 분석해보았다. 결과보고서로 제출했는데 그냥 묵혀두기 아까워(?) 함께 공유하고자 한다. 그리고 이 내용은 '어쩌다 SW AI 교사(1)' 수업 내용에 대한 결과이기도 하다. ㅎ (못 보신 분들은 한번 참고하시길 ㅋ) 

1. 운영 배경 및 필요성

4차산업 혁명시대에 디지털 기술의 혁신으로 학생들은 사이버 공간속에서 실시간으로 정보를 탐색하고 SNS와 유튜브를 통해 가치를 창출해내는 디지털 네이티브 세대가 되었다(Ha & Kim, 2012). 또한 학교에서도 디지털 기술을 자유롭게 사용하고 인터넷을 통해 원하는 정보를 찾고 친구들과 자유롭게 소통하며 배우는 이른바 학습자 중심의 교육환경으로 전환되고 있다(Frederick & Milton, 2014). 2011년 6월에 스마트교육 추진 전략이 발표되면서 서책형 교과서를 디지털교과서로 전환하여 보급하기로 했고, 이후 디지털교과서 개발 및 적용 추진 계획(교육과학기술부, 2012. 2)이 수립되어 2014년부터는 사회, 과학, 영어 과목을 대상으로 디지털교과서가 전면적으로 보급되었다. 그리고 2019년에 발발한 코로나19 사태가 전세계적으로 확대되면서 교육부(2020)와 보건복지부(2020)는 바이러스의 감염 및 확산을 방지하기 위해 개학을 미루어졌다(YTN, 2020). 이와 같은 학습 공백과 학사 운영의 혼돈 상황을 해결하기 위한 방법으로 온라인 콘텐츠 활동이 주목받았다. 따라서 전염병 확산 등에 따른 등교수업과 원격수업 병행 운영 장기화에 대비하여 온라인 콘텐츠 활용을 통한 온·오프라인 연계 혼합수업 방안과 효율적인 디지털 기기 활용 방안 등 표준 수업모델 개발이 필요해졌다. 이에 온라인 콘텐츠 교과서를 활용한 수업 사례를 분석하여 온라인 콘텐츠 교과서 활용이 과학과 교육에 갖는 의미를 찾아 향후 온라인 콘텐츠 교과서 정책의 추진 방향에 대한 시사점을 얻는 것을 목적으로 하였다.    

2. 운영 추진 일정  

먼저, 2020년 12월 – 2021년 1월의 약 2개월에 걸쳐 교원학습공동체 활동을 통해 선행 연구조사와 온라인 콘텐츠 교과서를 활용한 고등학교 통합과학 수업설계를 하였다. 둘째, 수업 모형에 맞게 수업 자료를 개발했고 수업 모형 타당성을 대학 교수 등 전문가 패널들을 통해 검증받았다. 셋째, 온라인 콘텐츠 교과서를 통합과학 수업에 적용하여 그 효과성을 분석하고 그 결과를 근거로 온라인 콘텐츠 교과서를 활용한 고등학교 과학수업의 시사점을 도출한다. 운영기간은 2021학년도 1학기(3월 – 7월)로 1-7주차 수업에는 기존의 강의식 수업(7주, 28시수)으로 진행하고 중간고사 시험 이후에 강의식 수업에 온라인 교과서와 크롬북을 활용한 수업(7주, 28시수)를 진행하여 기말고사 시험을 보고 학습만족도, 학업성취도, 학력격차 정도를 평가한다. 통합과학 수업에 물리, 화학, 생물, 지구과학 총 7명의 과학선생님이 함께 반을 나누어 수업을 진행하였다.

3. 분석방법

중간고사때는 기존 강의식 수업 위주로 진행하고 기말고사때 강의식 수업 + 온라인 콘텐츠 교과서 활용 수업을 병행하였다. 이를 통해 중간고사 성적과 기말고사 성적을 비교하여 학업성취, 학습만족도, 학력격차 등을 분석하였다. 또한 강의식 수업 + 적극적 피드백 반과 강의식 수업 위주로 진행된 반에 대한 학력격차, 학습만족도 등을 비교 분석하였다.

4. 온라인 콘텐츠 활용 교과서 수업 방식의 효과성 분석

 ◦ 분석과제1 : 온라인 콘텐츠 교과서를 활용한 수업방식이 기존 강의식 수업보다 학생의 학습만족도와 학업성취도에 미치는 영향은 어떠한가?

 ◦ 분석과제2 : 온라인 콘텐츠 교과서를 활용한 수업방식이 기존 강의식 수업보다 학습자간 학력격차를 줄일 수 있는가?

 ◦ 분석과제3 : 온라인 콘텐츠 교과서 활용 수업과 온라인 콘텐츠 교과서 활용 수업에 교사 피드백을 더한 수업 사이에 학습 만족도와 학업성취도의 차이가 있을까?

5. 운영 결과

 A. 교육과정 재구성 과정

 ◦ 온라인 수업때는 학교 자체 스튜디어에서 제작한 수업영상과 학생들의 질문에 대한 피드백 위주의 수업을 진행하였다. 그리고 오프라인 수업때는 온라인 교과서와 패들렛을 활용한 학생참여형 수업으로 진행하였다.  

 B. 온라인 콘텐츠 활용 교과서 제작 과정

 ◦ 협의 과정 : 2020년 2학기에 과학과 협의회를 통해 노션 플랫폼과 패들렛 플랫폼을 이용하여 온라인 교과서를 제작하기로 결정하였다. 그리고 2020년 겨울방학때 과학과 선생님들과 함께 관련 연수를 진행하고 교원학습공동체를 따로 운영하며 2021년 1학기 수업계획서를 작성하였다.  

 ◦ 콘텐츠 선정 방식 : 과학과 협의회를 통해 콘텐츠 선정 방식에 대해 논의하였다. 그래서 노션으로 온라인 교과서를 제작하고 학교 자체 스튜디오에서 제작한 수업영상을 탑재하고 관련 동영상과 탐구활동때 사용할 패들렛을 함께 탑재하였다.   

 ◦ 저작 도구 선정 이유 : 여러 콘텐츠 플랫폼에 대해 논의하다가 가장 쉽고 직관적으로 사용할 수 있는 플랫폼을 이용하기로 결정하였다.      

 C. 온라인 콘텐츠 활용 교과서 적용 단원 및 수업 방식의 효과성 분석

  고1 통합과학 I. 물질과 규칙성부터 II. 시스템과 상호작용 단원까지 적용하였다.

 ◦ 분석과제1의 결과

  - 고1 통합과학 중간고사 전체 학급 평균은 52.2점이고 기말고사 전체 학급 평균은 54.6점으로, 강의식 수업위주로 하는 것보다 강의식 수업 + 온라인 교과서 활용때 더 학업성취도가 상승하였다.     

  - 학습만족도 설문조사 사전(중간고사), 사후(기말고사) 검사 변화

   설문조사 결과 온라인 교과서 활용 수업 만족도가 87.8%로 높게 나왔다. 나머지 12.2%의  중립 및 부정적 반응이 긍정이 될 수 있도록 수업설계를 재구성하고 운영해야 할 필요가 있다. 그리고 수업자료 활용여부, 수업방법, 교과내용 이해, 교사의 적절한 피드백, 수업흥미도 모두 온라인 교과서 활용 수업을 실시할 때 전에 비해 상승하였다. 특히 온라인 교과서와 크롬북 활용 수업때 강의식 수업에 비해 수업 흥미도가 13.7%로 가장 많이 상승되었다. 이는 학생들에게 온라인 교과서와 크롬북을 활용한 수업때 학생의 관심과 흥미가 높아지고 집중하는 모습을 볼 수 있었다. 학생들의 주관식 평가를 통해 전반적으로 수업 집중이 잘 되고 크롬북을 활용하여 수업에 대해 모르는 내용에 대해 즉각적으로 정보탐색을 할 수 있어서 좋다는 의견이 많았다.  

◦ 분석과제2의 결과

  - 고1 통합과학 중간고사 상위권 학생수(100-75점)가 76명, 하위권 학생수 (25-0점)가 60명이고 기말고사 상위권 학생수가 83명, 하위권 학생수가 39명으로 온라인 교과서 활용 수업시 학력격차가 줄었음을 확인할 수 있었다.   

 ◦ 분석과제3의 결과

  - 강의식+적극적 피드백 수업을 했던 반(1-4반)의 경우 온라인 교과서 활용시 학력격차 줄이는 데 큰 효과가 없었다(중간고사 상위권 25명, 하위권 16명/기말고사 상위권 25명, 하위권 14명). 그러나 강의식 위주 수업을 했던 반(9-12반)의 경우 온라인 교과서 활용시 학력격차 줄이는데 오히려 더 큰 효과가 나타났다(중간고사 상위권 14명, 하위권 21명/기말고사 상위권 17명, 하위권 13명). 이는 보통 강의식 수업을 하는 일반 학교 수업에 온라인 콘텐츠 교과서를 활용한 수업을 더할 때 큰 효과가 있음을 알 수 있었다. 또한 강의식 위주 수업보다는 강의식+적극적 피드백 수업에서 더 큰 학업성취도를 볼 수 있었다.      

  - 1-4반과 9-12반의 학습만족도 설문조사 사전, 사후 검사 변화

설문조사 결과 강의식+적극적 피드백한 수업(1-4반)은 온라인 교과서 활용한 수업에서도 모든 설문문항에서 상승하였음을 볼 수 있었고 전통적인 강의식 수업(9-12반)에서는 설문문항에서 비슷하거나 수업방법 사용여부 정도만 상승했다. 따라서 온라인 교과서 활용 수업 설계시 학생들이 교사 피드백을 원한다는 것을 알 수 있다. 그리고 온라인 교과서를 활용하지 않았을 때는 강의식 수업이 강의식+피드백 수업보다 수업만족도가 높았지만 온라인 교과서를 활용할 때 강의식 수업은 별 차이가 없는 것에 비해 강의식+피드백 수업의 학습만족도가 12.1% 상승함을 알 수 있었다.  

6. 운영 성과 및 개선점

 A. 운영 성과

◦ 코로나로 인해 온라인 수업을 해야 하는 교사들에게 온라인 교과서와 크롬북 활용 수업이 처음에는 준비해야 할 부분이 많아서 힘들어했지만 교사 연수를 통해 온라인 교과서 제작과정과 크롬북 사용법에 대해 배우면서 나중에는 교사들의 수업만족도가 높아졌다. 특히 교원학습공동체를 운영하여 함께 관련 논문을 조사하고 수업 관련 콘텐츠 개발 및 분석 도구를 할 수 있어서 유익했다.

◦학생들이 스스로 크롬북을 사용하고 온라인 교과서에 접속하여 확인하고 수업내용에 대해 궁금한 부분을 인터넷으로 즉시 찾아보면서 수업내용에 집중하였다. 또한 자신이 생각한 내용을 패들렛에 정리하며 업로드시키는 과정에서 흥미를 느끼게 되었고 자는 학생 없이 활기찬 수업을 할 수 있었다. 그리고 온라인 교과서 내용을 구글클래스룸에 링크로 올렸을 때 학생들은 시험기간에 온라인 교과서를 통해 복습하여 학습효과가 높아졌다.

◦온라인 교과서와 크롬북을 활용한 수업이 강의식 위주 수업을 할 때보다 학업성취도, 수업만족도가 높았고 학력격차도 줄이는 효과를 보였다. 또한 온라인 교과서 활용시 교사 피드백이 동반될 때 더 큰 효과가 있음을 알 수 있었다.

 B. 개선점

◦온라인 교과서 활용수업을 위한 ICT 장비 지원 및 온라인 환경 구축이 필요하다. 특히 수업 만족도 설문조사를 통해 크롬북을 사용하면서 속도가 느리거나 끊기는 현상이 발생했을 때 학생들의 불만이 높았다.  

◦ 수업 만족도 설문조사를 통해 온라인 교과서 활용 수업보다 강의식+피드백 수업을 더 원하는 학생들도 많았다. 따라서 모든 수업 시간에 온라인 교과서 활용 수업을 하는 것이 아니라 강의식+ 피드백 수업 위주로 하면서 탐구활동, 모둠활동이 필요할 때 온라인 교과서를 통한 활용수업이 효과적이라 생각된다.

C. 수업용 스마트기기 운용 및 관리 방식 제안

◦(기기 운용 및 관리) 4개 과학실에 크롬북과 충전함을 설치하여 실별 담당자가 과학 수업시만 대여하여 활용하였다. 그리고 과학동아리 시간에 과학실별로 동아리 활동때 크롬북을 사용하여 활동과 연계시 효과적이였다.

◦(제안) 각 크롬북 노트북에 번호스티커를 붙이고 반 학생들의 번호에 맞게 크롬북을 대여할 때 학생들의 책임감을 높이고 분실 및 파손의 위험성이 낮아지기 때문에 꼭 크롬북 노트북에 번호를 붙이고 학생 번호에 맞게 대여하는 것이 관리에 수월하다.