디지털교과서를 활용한 수업이 학생들의 수학성취도와 수학적 태도에 미치는 효과 분석

국문 초록 (Abstract)

종전의 수학 수업이 서책형 교과서를 활용한 암기와 기능 위주의 주입식 수업이었다면 지금의 수학 수업은 학생들의 수학적 힘을 기르기 위해 다양한 교구와 매체 등을 활용한 학생 중심의 수업이 되어야 한다. 그리고 학생 중심의 수업을 위해서는 종전의 서책형 교과서를 이용한 수업보다는 다양한 내용과 역동적인 학습 내용 제시가 가능한 매체의 이용이 필요하다.
듀이는 학습자의 경험을 중시하여 아동 중심의 구체적 활동을 통한 지식의 구성을 강조하였고, 삐아제도 초등학생들이 속해 있는 구체적 조작기에는 조작물을 통해 구체적인 경험을 할 수 있는 환경을 제공해 주는 것이 중요하다고 하였다. 디엔에스는 조작 가능한 대상물이나 수학적인 게임을 통해서 수학적 경험이 이루어져야 한다고 주장하였다. 이러한 사회적 변화와 교육자들의 이론을 살펴 볼 때, 정보화 시대에 적합한 구체적 조작물을 이용한 학습 방법이 학습자에게 제공되어야 한다. 이런 면에서 학생들이 직접 만지고 조작을 하면서 흥미를 느낄 수 있도록 도와줄 수 있는 획기적인 수업 매체가 바로 디지털교과서이다.
이에 본 연구는 디지털교과서를 활용한 초등학교 수학 수업이 학생들의 수학성취도와 수학적 태도에 미치는 효과에 대해 분석하였다. 이를 위해 광주광역시 T초등학교 5학년을 대상으로 사전 검사를 통해 수학성취도와 수학적 태도에서 동일한 실험반 31명과 비교반 32명을 선정하였다. 학습 내용으로는 5-나 단계 1. 소수의 곱셈 단원부터 4. 소수의 나눗셈으로, 디지털교과서를 활용한 실험반과 서책형 교과서를 활용한 비교반의 수업을 전개하였다.
본 검사에 이용된 수학성취도 검사지는 사전 검사 시에는 한국교육학술정보원에서 개발한 수학성취도 평가지를 사용하였고, 사후 검사 시에는 T초등학교에서 개발한 수학성취도 평가지를 사용하였다. 수학적 태도 검사는 한국교육개발원(1992)에서 개발한 수학적 태도 검사지를 사전·사후 동형으로 사용하였다.
사전·사후 수학성취도 검사의 평균 점수를 집단 간 평균 비교(t-test) 방법을 사용하여 수학성취도에 변화가 있는지 분석하였다. 그리고 학습 능력 수준이 높은 집단과 낮은 집단에 대한 디지털교과서 활용 수업의 효과를 검증하기 위하여 집단 간 평균 비교(t-test) 방법을 사용하였다.
또한, 사전·사후 수학적 태도 검사 점수를 활용하여 집단 간 평균 비교(t-test) 방법을 사용하여 디지털교과서를 활용한 수학 수업이 수학적 태도에 미치는 효과를 비교·분석하였다. 또한 디지털교과서 활용 수업이 수학적 태도의 3개의 하위 영역 ‘교과에 대한 자아개념’, ‘교과에 대한 태도’, ‘교과에 대한 학습습관’에 대해 어떤 영향을 미치는지 알아보기 위하여 평균 비교(t-test)방법을 사용하여 비교·분석하였다.
이 연구 결과, 디지털교과서를 활용하여 수학 수업을 하였을 때 학생들의 수학성취도에는 유의미한 차이가 없었으나, 하위권 학생들의 수학성취도는 향상 되었다는 것을 알 수 있었다. 또한, 디지털교과서를 활용한 수업은 학생들의 수학적 태도에 긍정적인 변화를 가져왔다.
이 결과는 디지털교과서 내에 포함되어 있는 다양한 콘텐츠들이 학업 성취가 낮은 집단 학생들의 수학성취도에 유의미한 결과를 주었기 때문으로 판단된다. 그러나 상위권 학생들은 선행 학습을 한 경우가 많았고, 디지털교과서의 다양한 콘텐츠에 흥미를 갖지 않았기 때문에 이 학생들에게 유의미한 결과가 나타나지 않았다. 또한, 디지털교과서를 활용하여 학생 중심의 수업이 이루어졌기 때문에 실험반 학생들의 수학적 태도에 긍정적인 결과를 가져왔고, 특히 수학 교과에 대한 자아개념이 많은 향상되었다.
마지막으로 이상의 연구를 토대로 다음과 같은 후속 연구를 제언한다.
첫째, 본 연구는 5-나 단계 1～4단원을 중심으로 디지털교과서를 활용한 수업을 전개하였다. 따라서 본 연구 결과를 바탕으로 5학년 전 영역에 대한 디지털교과서의 효과를 분석할 필요가 있다.
둘째, 본 연구는 디지털교과서를 활용한 수업에서 수학성취도와 수학적 태도에 대한 양적 연구를 주로 시행하였다. 따라서 디지털교과서를 활용한 수업에서 학생들의 지식의 내면화 과정이나 지식의 구성 과정에 대한 질적 연구가 필요하다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

These days there are many things that affect our daily lives. As a direct result from developed informative and communicative skills, our society has inevitably changed.
Today society is now emphasizing that learners should improve their abilities when it comes to studying by themselves using various multimedia equipments instead of the old pen and paper method. In the past, most mathematic lessons were taught by the rote method. Nowadays, this has changed. Because now the students are considered more important, teachers have to offer them more chances to participate during the class and get them involved. It has become necessary to provide the students with diverse materials to improve their power of mathematical thought process.
Dewey who was a scholar of education insisted that children's current experience could be the right step towards a bright future. It is important to study the way of learning that is continually growing and changing. It's also important for the children to learn some knowledge through specific activities. Piaget studied his theory by allowing the elementary students in a concrete operational period which provided the environment for the students to use and experience some of the operational materials. Another scholar, Dienes, thought this type of experience that are based on the mathematics should go along with games that are related to mathematics and operational materials.
We should take example from the changes in our society and what the scholars of education are saying. We should offer students operational materials to suit the need of the growing informative-orientated society. In other words, the innovative class media is going to represented by equipments such as the digital textbooks. When students use these new equipments, it can help them to be interested in learning mathematics.
This study will analyze the effect the digital textbook has on mathematical achievement and attitude. The digital textbook used in this study was developed by Korea Education & Research Information Service in 2008 and is accompanied by a textbook and a workbook. The general image of the digital textbook is similar to that of an ordinary book-type textbook. However, it is different in that it includes supplementary functions such as memo, bookmaker, search and so on. Also it provides the motion pictures, sound, animation, and video clips in order to assist students in understanding the textbook and motivate them with 2D and 3D simulation materials.
This study was conducted with 5th grade elementary school classes. There were no difference between the two groups in the preliminary round when they were tested on the mathematical abilities. The experimental group was then given the digital textbook to study while the control group used their pre-existing book-type textbooks. Two past tests were implemented in order to verify the effect after the experiment.
According to the verification results, class using the digital textbook and improvements to their mathematical abilities were not certain. It was only shown to be that the students who had low abilities improved in their mathematical efficiency when compared with their preliminary test results. Overall, however, it was shown to improve and positively influence students' attitude towards learning mathematics.
In conclusion, it would require further research to find out exactly what effect the digital book has on students mathematical ability. It would also require much more research to find out which unit would the most suitable to teach and beneficial for the students when using the digital textbook as the limited time meant not all the units could be tested.

목차 (Table of Contents)

• Ⅰ. 서론 1
• 1. 연구의 필요성 및 목적 1
• 2. 연구 문제 3
• 3. 용어의 정의 4
• 4. 연구의 제한점 5
• Ⅱ. 이론적 배경 6
• 1. 교과서의 개념과 성격 6
• 2. 교과서 기능 8
• 3. 디지털교과서(Digital Textbook) 11
• 4. TPC(Tablet PC)의 개념과 활용 방법 15
• 5. 수학적 태도 17
• 6. 선행 연구 고찰 20
• Ⅲ. 연구 방법 및 절차 22
• 1. 연구 대상 22
• 2. 연구 설계 및 절차 23
• 3. 검사 도구 25
• 4. 자료 분석 및 통계 처리 방법 27
• 5. 디지털교과서 콘텐츠의 예 28
• Ⅳ. 결과 분석 35
• 1. 디지털교과서 활용 수업이 수학성취도에 미치는 효과 35
• 2. 디지털교과서 활용 수업이 수학적 태도에 미치는 효과 41
• Ⅴ. 요약 및 결론 52
• 참고문헌 55
• ABSTRACT 58
• 부록 61