Journal of the Korean Society of Earth Science Education (대한지구과학교육학회지)

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Action Research to Improve Experimental Activities and Interactions in Online Science Class

온라인 과학 수업에서 실험 활동과 상호작용의 개선을 위한 실행연구

  • Received : 2021.07.30
  • Accepted : 2021.08.18
  • Published : 2021.08.30
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Abstract

This study is an action study that plans a instructional strategy for improving experimental activities and interactions in online science classes and suggests improvement plans based on the results. To this end, from July 7 to September 9, 2020, the 'Earth and the Moon' unit class was conducted for 20 6th grade elementary school students located in G Metropolitan City. For the class, smart devices and alternative experiments were planned in the experimental activity category, and an online chat room and Q&A strategy were planned in the interaction category. Among the collected data, class activity papers, homework assignments, reflection journals, online conversation contents, and Q&A contents were input into the matrix and analyzed by writing analytical texts. As a result of the implementation, smart devices and alternative experiments provided opportunities for exploration, but there was a risk of misconception formation and hindered experimental activities. The online chat room and Q&A provided opportunities for communication and examination and feedback on scientific concepts. Through this action study, the researcher was able to reflect on the class while writing class reflection notes, and suggested the role of smart devices in terms of the effectiveness and efficiency of science classes.

이 연구는 온라인 과학 수업에서 실험 활동과 상호작용의 개선을 위한 수업 전략을 계획하고 그 결과를 바탕으로 개선 방안을 제시한 실행연구이다. 이를 위해 2020년 7월7일부터 9월 9일까지 G광역시에 위치한 초등학교 6학년 학생 20명을 대상으로 '지구와 달' 단원 수업을 실행하였다. 수업을 위해 실험 활동 범주에서 스마트 기기와 대체 실험, 상호작용 범주에서 온라인 대화방과 질의응답 전략을 계획하였다. 수집한 자료 중 수업 활동지, 과제물, 성찰 일지, 온라인 대화 내용, 질의응답 내용을 주요 자료로 하여 매트릭스에 입력하고 분석적 텍스트를 작성하여 그 의미를 분석하였다. 실행 결과 스마트 기기와 대체 실험은 탐구의 기회를 제공하였으나 오개념 형성에 대한 위험이 있었고 실험 활동을 방해하기도 하였다. 온라인 대화방과 질의응답은 소통의 기회와 과학 개념의 점검과 피드백 기회를 제공하였다. 본 실행연구를 통해 연구자는 수업 반성 노트를 작성하며 수업을 반성할 수 있었고, 과학 수업의 효과성과 효율성 측면에서 스마트 기기의 역할을 제안하였다.

Keywords

References

  1. 교육부 보도자료(2020. 3. 27). 체계적인 원격수업을 위한 운영 기준안 마련.
  2. 권난주(2014). 과학 영상매체를 활용한 초등 융합형 교수학습 전략 개발 및 적용. 과학교육연구지, 38(1), 29-40.
  3. 권용주(1999). 과학 교수.학습 과정에서 실험활동 중심수업의 효율성에 대한 신경학적 설명. 한국과학교육학회지, 19(1), 29-40.
  4. 김미숙(2006). 양적 방법과 질적 방법의 통합에 대하여. 교육사회학연구, 16(3), 43-64.
  5. 김성운, 양일호, 임성만(2020). COVID-19 상황에서 초등과학 전담 교사의 수업 운영 실태 및 인식. 대한지구과학교육학회지, 13(3), 317-329. https://doi.org/10.15523/JKSESE.2020.13.3.317
  6. 김영천(2016). 질적연구방법론I: Bricoleur. 파주: 아카데미프레스.
  7. 김영천, 정상원(2017). 질적연구방법론V: Data analysis. 파주: 아카데미프레스.
  8. 김혜란, 최선영(2020). 초등 과학 온라인 수업 운영에 대한 교사들의 인식과 운영실태. 초등과학교육, 39(4), 522-532.
  9. 박세영, 신동희, 김태양, 신재은(2015). 스마트 기기를 활용한 온라인 토론학습에서 모달리티가 학습자의 상호작용경험에 미치는 영향. 한국콘텐츠학회논문지, 15(2), 507-519. https://doi.org/10.5392/JKCA.2015.15.02.507
  10. 시지현, 박대건, 채아름, 김동식(2011). 사이버대학 강의에서 스마트폰을 활용한 토론학습 인터페이스 설계연구. 컴퓨터교육학회 논문지, 14(5), 81-96.
  11. 양찬호, 조민진, 노태희(2015). 스마트 기기를 활용한 과학 교사의 교수 실행과 과학교육에서 스마트교육적용 방안에 대한 의견 조사. 한국과학교육학회지, 35(5), 829-840. https://doi.org/10.14697/jkase.2015.35.5.0829
  12. 오현석(2020). 스마트 기기를 활용한 지구과학 수업 사례 연구: 예비 교사들의 중학교 대기와 천문 단원수업 사례를 중심으로. 현장과학교육, 14(4), 423-440. https://doi.org/10.15737/SSJ.14.4.202011.423
  13. 우동석, 정재학, 이재덕, 김길송, 김경진, 홍승권(2006). 가상 e-learning 시스템에서의 의사소통에 대한 연구. 대한인간공학회 학술대회논문집, 398-401.
  14. 유기웅, 정종원, 김영석, 김한별(2019). 질적 연구방법의 이해. 서울: 박영스토리.
  15. 유미현(2010). SSC(Small-Scale Chemistry) 실험이 과학영재의 과학적 태도, 창의적 성격 특성 및 과학탐구 능력에 미치는 효과. 영재교육연구, 20(2), 487-502.
  16. 윤정현, 강석진, 노태희(2016). 과학 수업에서 스마트 기기를 활용한 소집단 학습의 효과. 한국과학교육학회지, 36(4), 519-526. https://doi.org/10.14697/jkase.2016.36.4.0519
  17. 윤혜경(2004). 초등 예비교사들이 과학 수업에서 겪는 어려움. 초등과학교육, 23(1), 74-84.
  18. 이상권, 김선영(2011). '생각하는 과학'활동이 중학생들의 기체 분자 운동 개념의 이해에 미치는 영향과 그 활동에 대한 인식. 과학교육연구지, 35(1), 68-79.
  19. 이성혜, 채유정(2016). 온라인 과학탐구수업에서 학습자의 수업에 대한 인식이 자기조절전략 활용, 수강지속의사, 학업성취도에 미치는 영향. 영재교육연구, 26(2), 365-387. https://doi.org/10.9722/JGTE.2016.26.2.365
  20. 이성희, 신영준, 하지훈(2016). 거꾸로 수업(Flipped Learning)에서 과학 교사들이 겪는 인식과 어려움 분석. 한국과학교육학회지, 36(1), 159-166. https://doi.org/10.14697/jkase.2016.36.1.0159
  21. 이쌍철, 정광희, 박상완, 박종선, 변호승, 이명희, 장미은(2017). 교과선택권 확대를 위한 온라인수업 운영현황 분석 및 개선 방향. 서울: 한국교육개발원.
  22. 이용상, 신동광(2020). 원격교육 시대의 인공지능 활용 온라인 평가. 학습자중심교과교육연구, 20(14), 389-407.
  23. 이용숙(2002). 현장 연구의 새로운 방향에 대한 고찰. 교육인류학연구, 5(2), 83-113.
  24. 이용숙, 김영미, 김영천, 이혁규, 조덕주(2004). 실행연구(action research)를 통한 연구와 교육실천의 연계성 강화. 열린교육연구, 12(1), 363-402.
  25. 이준희(2020). 과학과 온라인 수업에 대한 초등학생의 인식 조사. 부산교육대학교 교육대학원 석사학위논문.
  26. 장은진, 김찬종, 최승언(2017). 과학적 모형의 사회적 구성에서 스마트기기의 역할 모색. 한국과학교육학회지, 37(5), 813-824. https://doi.org/10.14697/jkase.2017.37.5.813
  27. 장진아, 정용재(2017). 스마트 기기 도입이 과학탐구 활동을 어떻게 변화시킬 것인가?-교육대학원 초등과학 전공 교사의 인식 사례를 중심으로. 한국과학교육학회지, 37(2), 359-370. https://doi.org/10.14697/jkase.2017.37.2.0359
  28. 정숙진, 신영준(2020). COVID-19 로 인한 온라인과 대면수업 병행 운영에서 초등교사가 겪는 과학 수업의 어려움 분석. 교육논총, 40(3), 93-112.
  29. 정영란, 이은파(2003). 고등학생들의 생물학습에서 개념도와 순환학습을 통합한 수업의 효과. 한국과학교육학회지, 23(6), 617-626.
  30. 정현철, 윤현수(2020). 코로나 19 펜데믹 상황에서 중등학교 온라인 체육수업 사례 및 과제 연구. Asian Journal of Physical Education of Sport Science(AJPESS), 8(3), 159-175. https://doi.org/10.24007/AJPESS.2020.8.3.014
  31. 조영환, 허선영, 최효선, 김정연, 이현경(2015). 고등교육분야 온라인 학습 연구의 동향. 교육공학연구, 31(4), 725-755.
  32. 조용환(2015). 현장연구와 실행연구. 교육인류학연구, 18(4), 1-49.
  33. 진수영(2019). 고등학교 전자기 단원 수업과 연계한 온라인 질의응답 활동에서 지식의 공동 구성 분석. 서울대학교 박사학위논문.
  34. 최미경(2018). 스마트폰 이용자의 시간관과 미디어 멀티태스킹이용행태 간의 관계 탐색: 20-50 대 스마트폰 이용자를 중심으로. 커뮤니케이션학연구, 26(3), 259-290.
  35. 하동수, 김대근, 정윤영, 정현욱, 박종근(2010). 제 9 장 실험수업을 사고실험으로 대체할 경우 학업성취도에 미치는 영향-중학교 7, 8 및 9 학년 과학교과서 화학단원에서-. 현대교육연구, 22, 163-185.
  36. 한국교육과정평가원(2020). COVID-19 대응 온라인 개학에 따른 초, 중, 고등학교 원격 수업 실태 및 개선방향 탐색. 진천: 한국교육과정평가원.
  37. Adesope, O. O., & Rud, A. G. (2018). Contemporary technologies in education: Maximizing student engagement, motivation, and learning. Springer.
  38. Al Darayseh, A. (2020). The impact of COVID-19 pandemic on modes of teaching science in UAE schools. Journal of Education and Practice, 11(20), 110.
  39. Chiang, T. H., Yang, S. J., & Hwang, G. J. (2014). Students' online interactive patterns in augmented reality-based inquiry activities. Computers & Education, 78, 97-108. https://doi.org/10.1016/j.compedu.2014.05.006
  40. Clark, R. C., & Mayer, R. E. (2016). E-learning and the science of instruction: Proven guidelines for consumers and designers of multimedia learning. New Jersey: John Wiley & Sons.
  41. Coates, D., Humphreys, B. R., Kane, J., & Vachris, M. A. (2004). "No significant distance" between face-to-face and online instruction: Evidence from principles of economics. Economics of Education Review, 23(5), 533-546. https://doi.org/10.1016/j.econedurev.2004.02.002
  42. Ferrance, E. (2000). Action research. Providence: LAB at Brown University.
  43. Haury, D. L., & Rillero, P. (1994). Perspectives of hands-on science teaching. ERIC Publications, pp. 11-16.
  44. Huang, Y. M., Lin, Y. T., & Cheng, S. C. (2010). Effectiveness of a mobile plant learning system in a science curriculum in Taiwanese elementary education. Computers & Education, 54(1), 47-58. https://doi.org/10.1016/j.compedu.2009.07.006
  45. Kennepohl, D. K. (2016). Teaching science online: Practical guidance for effective instruction and lab work. Sterling, Virginia: Stylus Publishing; Chapter 5. Science Online Bringing the Laboratory Home.
  46. Korres, K. (2019). Multivariable analysis methods on identifying factors and groups of students in the environment of the discovery learning/constructivistic approach using cognitive tools. European Journal of Engineering and Technology Research, 7-12.
  47. Lamb, R. L., & Annetta, L. (2013). The use of online modules and the effect on student outcomes in a high school chemistry class. Journal of Science Education and Technology, 22(5), 603-613. https://doi.org/10.1007/s10956-012-9417-5
  48. Larson, D. K., & Sung, C. H. (2009). Comparing student performance: Online versus blended versus face-to-face. Journal of Asynchronous Learning Networks, 13(1), 31-42.
  49. Lau, W. W., Lui, V., & Chu, S. K. (2017). The use of wikis in a science inquiry-based project in a primary school. Educational Technology Research and Development, 65(3), 533-553. https://doi.org/10.1007/s11423-016-9479-9
  50. Lee, J., & Martin, L. (2017). Investigating students' perceptions of motivating factors of online class discussions. International Review of Research in Open and Distributed Learning: IRRODL, 18(5), 148-172.
  51. Lsu Online. (2020). How instructional technology can improve the learning process. https://online.lsu.edu/newsroom/articles/how-instructional-technology-can-improvelearning-process/ (accessed June 30, 2021)
  52. Merriam, S. B. (2009). Qualitative research: A guide to design and implementation. San Francisco: Jossey-Bass.
  53. Pakdaman-Savoji, A., Nesbit, J., & Gajdamaschko, N. (2019). The conceptualisation of cognitive tools in learning and technology: A review. Australasian Journal of Educational Technology, 35(2).
  54. Palloff, R. M., & Pratt, K. (2008). Assessing the online learner: Resources and strategies for faculty (Vol. 7). John Wiley & Sons.
  55. Reeves, J., & Kimbrough, D. (2004). Solving the laboratory dilemma in distance learning general chemistry. Journal of Asynchronous Learning Networks, 8(3), 47-51.
  56. Reuter, R. (2009). Online versus in the classroom: Student success in a hands-on lab class. The Amer. Jrnl. of Distance Education, 23(3), 151-162. https://doi.org/10.1080/08923640903080620
  57. Satterthwait, D. (2010). Why are 'hands-on' science activities so effective for student learning? Teaching Science, 56(2), 7-10.
  58. Sintema, E. J. (2020). Effect of COVID-19 on the performance of grade 12 students: Implications for STEM education. Eurasia Journal of Mathematics, Science and Technology Education, 16(7), em1851.
  59. Supasorn, S., Kamsai, L., & Promarak, V. (2014). Enhancement of learning achievement of organic chemistry using inquiry-based semi-small scale experiments(SSSEs). Procedia-Social and Behavioral Sciences, 116, 769-774. https://doi.org/10.1016/j.sbspro.2014.01.295
  60. Sussman, S., & Dutter, L. (2010). Comparing student learning outcomes in face-to-face and online course delivery. Online Journal of Distance Learning Administration, 13(4), 6-11.
  61. Vieyra, R., Vieyra, C., Jeanjacquot, P., Marti, A., & Monteiro, M. (2015). Turn your smartphone into a science laboratory. The Science Teacher, 82(9), 32-40.
  62. Whittaker, A. L., Howarth, G. S., & Lymn, K. A. (2014). Evaluation of Facebook© to create an online learning community in an undergraduate animal science class. Educational Media International, 51(2), 135-145. https://doi.org/10.1080/09523987.2014.924664
  63. Zhang, J., & Patel, V. L. (2006). Distributed cognition, representation, and affordance. Pragmatics & Cognition, 14(2), 333-341. https://doi.org/10.1075/pc.14.2.12zha