사회과 서책형교과서 활용 수업과 디지털교과서 활용 수업에 따른 학습효과 비교 = Comparison of learning effect between digital textbook and paper textbook in class

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

A new educational paradigm "ubiquitous learning" has been introduced in recent years, providing students with access to digital learning content without limitation upon either time or place. This trend seems to be further accelerated by the fact that paper textbooks have their own limits in terms of the number of the text and images they can carry in a volume, while digital textbooks can provide a wide variety of learning resources and personalized interaction. To facilitate student learning progress, researchers and in-service teachers are working together on the construction of digital textbooks; consequently, the number of digital textbooks is increasing steadily.
The research on digital textbooks was initiated in Korea in the late 1990s, and digital textbooks have been adopted at pilot schools since 2000 to investigate the possibility of commercialization in the Korean educational context. As the expectation toward digital textbook increases, so does the concern about whether or not digital textbooks are better media in real classroom settings for raising student academic achievement than the conventional paper textbooks are. As such, there is an urgent need for research to identify the more effective medium in teaching and learning, to compare the level of academic achievement between paper textbook students group and digital textbook students group, and to examine the relationship among factors affecting students' academic achievement. Since the textbooks―other than other teaching tools―have been used as the dominant instructional medium in school classrooms over a long period of time, it is necessary to examine the long-term effectiveness of digital textbooks and to predict the approximate amount of time students need to adapt themselves to the new learning environment.
Hence, the purpose of this study is to compare the difference in learning effectiveness between paper textbooks and digital textbooks according to the different duration of time spent on a specific type of textbook. To this end, this study compared differences in the level of academic achievement between paper textbook group and digital textbook group after utilizing the textbook for one year and for two years, respectively. This study also explored the relationships among the variables related to academic achievement in paper textbook group and in digital textbook group. This study, therefore, tried to address the following research questions:
1. Are there differences in the level of academic achievement between paper textbook group and digital textbook group after utilizing the textbook for one year and for two years?
2. Are there differences in the structural relationships among gender, prior knowledge, self-directed learning ability, learning attitude, and academic achievement between digital textbook group and paper textbook group after utilizing the textbook for one year?
3. Are there differences in the structural relationships among gender, prior knowledge, self-directed learning ability, learning attitude, and academic achievement between digital textbook group and paper textbook group after utilizing the textbook for two years?
For this study, a survey was conducted on fifth and sixth graders in the years of 2008 and 2009 at ten research schools. Out of the total of 505 learners, 231 of them were placed in the experimental group using the digital textbook for their social studies class, and the remaining 271 were placed in the control group using the paper textbook for the same subject. To answer the first research question, descriptive statistics and repeated measures analysis of covariance were conducted; for the second and third research questions, descriptive statistics, correlation analysis, and multiple group analysis were applied.
The major findings of the current study were as follows: First, the academic achievement level of digital textbook group after one year was not higher than that of paper textbook group. However, the academic achievement level of digital textbook group after two years was significantly higher than that of paper textbook group, indicating that long-term use of digital textbook might positively affect student academic achievement.
Second, there were differences in the structural relationships among gender, prior knowledge, self-directed learning ability, learning attitude, and academic achievement between digital textbook group and paper textbook group after utilizing the textbook for one year. Prior knowledge had a significant influence on self-directed learning ability and academic achievement in both paper and digital textbook groups. However, learning attitude had an influence on academic achievement only in digital textbook group. There were no significant differences in the structural path coefficients and the level of academic achievement between the groups.
Third, there were differences in the structural relationships among gender, prior knowledge, self-directed learning ability, learning attitude, and academic achievement between digital textbook group and paper textbook group after utilizing the textbook for two years. Prior knowledge had a significant influence on self-directed learning ability and academic achievement in both paper and digital textbook groups. Self-directed learning ability also had significant influence on learning attitude in both groups. In digital textbook group, learning attitude had a significant influence on academic achievement, but not in paper textbook group. These results were consistent with those obtained after using the textbook for one year. Gender played a significant influence on academic achievement in digital textbook group, but not in paper textbook group. This result, however, was valid only when digital textbook group used the digital textbook for two years; that is, there was no gender difference with respect to the level of academic achievement when the students used the digital textbook for a relatively short period of time―one year. Among these structural path coefficients, the path values of prior knowledge and the academic achievement were significantly different by the groups. The academic achievement level of digital textbook group who used it for two years was significantly higher than that of paper textbook group. To be specific, the academic achievement level of low prior knowledge learners in digital textbook group was significantly higher than that of paper textbook group, which indicates that digital textbook can be more effective than the paper textbook in enhancing the level of academic achievement of low prior knowledge learners.
The significance of the findings of this study is as follows: First, this study would provide implications for future research and development of textbook as it assessed the differences in the learning effectiveness of groups of students between paper textbooks and digital textbooks. Second, the analyzed relationships among factors that affect academic achievement could be used as a basis for the development of digital textbooks and for the improvement of teaching and learning strategies to obtain maximal effectiveness.

국문 초록 (Abstract)

최근에는 언제 어디서나 원하는 교육을 받을 수 있는 유비쿼터스 학습환경에 대한 관심이 점차 증대되면서 학교 현장에서도 새로운 변화가 시도되고 있다. 이러한 교육환경 변화의 일환으로 기존의 한정된 텍스트와 이미지로 구성된 서책형교과서에서 벗어나 다양한 학습자원 활용과 상호작용이 가능한 디지털교과서에 대한 연구 및 개발이 추진되었다. 국내에서도 1990년대 후반부터 디지털교과서 연구를 시작하였고 2000년 이후부터는 연구학교에 디지털교과서를 적용하여 학교교육의 현장 검증을 거침으로 상용화를 추진하고 있다. 이에 새로운 디지털교과서 교육환경이 기존의 서책형교과서 교육환경에 비해 학습효과를 향상시킬 수 있는지에 대한 관심도 증대되고 있다. 따라서 학교 현장에서 디지털교과서 활용과 서책형교과서 활용에 따른 학습효과 차이를 학습자 특성과 학업성취도를 연결시켜 구조적으로 규명하는 심도있는 연구의 필요성이 제기된다.
한편, 학교현장에서 활용되어지는 교과서는 교육과정에 따라 개발된 교재로 학습자들이 장기적으로 활용하며 지속적인 콘텐츠와의 상호작용을 통해 그 효과가 드러나기에, 디지털교과서 활용에 따른 교육적 효과에 대한 연구 또한 장기간 동안 활용하면서 드러나는 학습자의 변화를 살펴볼 필요가 있다. 이러한 시도는 학습자들이 새로운 디지털교과서 환경에 적응하여 안정적으로 활용하면서 드러나는 학업성취도 및 관련 변인들 간의 구조적 관계를 파악할 수 있게 할 것이다.
본 연구의 목적은 활용기간에 따라 사회과 디지털교과서 수업환경과 서책형교과서 수업환경에 따른 학습효과를 비교하는 것이다. 이를 위해 먼저 1년 동안과 2년 동안 디지털교과서를 활용한 집단과 서책형교과서를 활용한 집단의 학업성취도 차이를 비교한 후, 각각의 측정시점에서 디지털교과서와 서책형교과서 활용에 따른 학업성취도와 관련 변인들 간의 관계를 규명하였다.
본 연구의 목적에 따른 구체적인 연구문제는 다음과 같다.
1. 사회과 디지털교과서 활용 집단과 서책형교과서 활용 집단 간에는 활용기간(1년, 2년)에 따라 학업성취도에 차이가 있는가?
2. 1년 동안 사회과 디지털교과서를 활용한 집단과 서책형교과서를 활용한 집단 간에는 성별, 사전지식, 자기주도학습능력, 학습태도, 학업성취도의 구조적 관계에 차이가 있는가?
3. 2년 동안 사회과 디지털교과서를 활용한 집단과 서책형교과서를 활용한 집단 간에는 성별, 사전지식, 자기주도학습능력, 학습태도, 학업성취도의 구조적 관계에 차이가 있는가?
본 연구를 위한 연구대상은 2008년부터 2009년까지 5학년과 6학년 동안 지속적으로 사회과 디지털교과서(윈도우용)를 활용한 학습자와 서책형교과서를 활용한 학습자들이다. 최종 표집된 대상은 디지털교과서 연구학교 9개교와 비교학교 1개교의 505명으로 2년 동안 사회과 디지털교과서 활용 학습자 231명과 서책형교과서 활용 학습자 274명이다.
수집된 자료는 다음과 같이 결과분석을 수행하였다. 첫 번째 연구문제인 1년 후와 2년 후 디지털교과서 집단과 서책형교과서 집단의 학업성취도 차이를 비교하기 위해 기술통계분석, 반복측정공분산분석(repeated measures ANCOVA)을 수행하였다. 그리고 두 번째와 세 번째 연구문제인 서책형교과서 및 디지털교과서 활용에 있어서 학업성취도와 관련된 변인의 구조적 관계 규명을 위해서는 기술통계분석, 상관분석, 그리고 다집단분석(multiple group analysis)을 수행하였다.
이상의 과정을 통한 연구결과는 다음과 같다.
첫째, 교과서 유형에 따른 학업성취도 차이를 비교하기 위해 1년과 2년 후 측정시점을 중심으로 반복측정공분산분석을 실시한 결과, 디지털교과서를 활용한 집단의 학업성취도 수준이 서책형교과서 학업성취도 수준보다 높은 것으로 나타났다. 또한 두 번의 측정시점별로 살펴보면, 1년 동안 디지털교과서를 활용한 집단의 학업성취도는 서책형교과서를 활용한 집단의 학업성취도와 유의미한 차이를 보이지 않았으나 2년 동안 디지털교과서를 활용한 집단의 학업성취도는 서책형교과서를 활용한 집단의 학업성취도보다 유의미하게 높았다.
둘째, 1년 동안 디지털교과서를 활용한 집단과 서책형교과서를 활용한 집단의 성별, 사전지식, 자기주도학습능력, 학습태도, 학업성취도의 구조적 관계에 차이가 있었다. 사전지식이 학업성취도와 자기주도학습능력, 자기주도학습능력이 학습태도에 미치는 직접적인 영향은 디지털교과서 집단과 서책형교과서 집단 모두에서 나타났으나 학습태도가 학업성취도에 미치는 직접적인 영향은 디지털교과서 집단에서만 나타났다. 경로계수들 중 두 집단 간 유의미한 차이가 나타나는 경로계수는 나타나지 않았으며 상기에서 살펴본 바와 같이 두 집단의 학업성취도 평균 차이도 유의미하게 나타나지 않았다.
셋째, 2년 동안 디지털교과서를 활용한 집단과 서책형교과서를 활용한 집단의 성별, 사전지식, 자기주도학습능력, 학습태도, 학업성취도의 구조적 관계에 차이가 있었다. 1년 후의 결과와 같이 사전지식이 학업성취도와 자기주도학습능력, 자기주도학습능력이 학습태도에 미치는 직접적인 영향은 디지털교과서 집단과 서책형교과서 집단 모두에서 나타났으며 학습태도가 학업성취도에 미치는 직접적인 영향은 디지털교과서 집단에서만 나타났다. 그러나 1년 후와 상이하게 2년 후에는 디지털교과서 집단에서 성별이 학업성취도에 직접적인 영향을 미쳤다. 경로계수들 중 사전지식과 학업성취도의 경로계수는 두 집단 간 유의미한 차이가 있었으며 디지털교과서 집단에 비해 서책형교과서 집단에서 상대적으로 높게 나타났고 이는 두 집단 간 학업성취도 차이에도 영향을 주었다. 즉, 디지털교과서 집단의 사전지식 하위학습자의 학업성취도는 서책형교과서 집단의 사전지식 하위학습자의 학업성취도보다 유의미하게 높게 나타났다. 이는 디지털교과서 집단의 사전지식 하위학습자의 학업성취도가 2년 동안 지속적으로 향상되었음을 의미하며 디지털교과서 활용이 학업성취도를 높이는데 긍정적인 역할을 하였다고 볼 수 있다.
본 연구결과에 대한 의의를 살펴보면, 학교현장에서의 교육매체로 활용되어지는 서책형교과서와 디지털교과서의 학습효과를 비교함으로 향후 교과서 연구 및 개발에 시사점과 통찰을 제시하며, 학업성취도와 관련된 변인들을 분석함으로 디지털교과서 설계뿐만 아니라 교수․학습 현장에서의 고려해야할 전략적 우선순위를 설정하는데 기초자료로 활용될 수 있을 것으로 기대된다.

목차 (Table of Contents)

• Ⅰ. 서론 1
• A. 연구의 필요성 1
• B. 연구문제 6
• C. 용어의 정의 7
• Ⅱ. 이론적 배경 10
• A. 디지털교과서 개념 10
• 1. 교과서 개념의 변화 10
• 2. 디지털교과서의 개념 12
• 3. 사회과 디지털교과서 14
• B. 서책형교과서와 디지털교과서의 비교 19
• 1. 서책형교과서와 디지털교과서의 유사점 19
• 2. 서책형교과서와 디지털교과서의 차이점 22
• 3. 서책형교과서와 디지털교과서의 활용 차이 비교 연구 25
• 4. 서책형교과서와 디지털교과서의 활용에 따른 학업성취도 차이 비교 연구 28
• C. 서책형교과서와 디지털교과서 활용에서의 학업성취도 관련 변인 31
• 1. 성별 31
• 2. 사전지식 41
• 3. 자기주도학습능력 49
• 4. 학습태도 64
• Ⅲ. 연구방법 74
• A. 연구대상 74
• B. 연구도구 75
• C. 연구절차 82
• D. 자료분석 84
• Ⅳ. 연구결과 86
• A. 서책형교과서 집단과 디지털교과서 집단의 학업성취도 비교 86
• B. 1년 후 서책형교과서 집단과 디지털교과서 집단 학업성취도 관련 변인 비교 89
• C. 2년 후 서책형교과서 집단과 디지털교과서 집단 학업성취도 관련 변인 비교 95
• Ⅴ. 결론 및 제언 103
• A. 결론 103
• B. 논의 106
• C. 연구의 제한점 및 후속연구를 위한 제언 112
• 참고문헌 115
• 부록 133
• ABSTRACT 145