초등학교 6학년 수학 수업에서의 디지털 스토리텔링 적용 효과 : 수학적 성향?태도 및 학업성취도에 미치는 영향 분석 = An Effect of Digital Storytelling on Mathematical Disposition, Attitude, and Achievement in Mathematics Instruction for Sixth Graders

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

This study aims to analyze the effects of mathematics education in digital storytelling classrooms for sixth graders in elementary school. To this end, classes were divided into three categories: a digital storytelling classroom (DSC), a normal storytelling classroom (NSC), and a normal classroom (NC). Differences in mathematical disposition, attitudes, and achievement were identified among the students in these three classes. In particular, this study investigated comprehension and attitudinal changes among students in the DSC and sought to determine the effects of digital storytelling in mathematics education. To this end, the following research questions were established.

1. What differences exist between the DSC, NSC, and NC in terms of the mathematical disposition, attitudes, and achievement they produce?

2. What differences exist between the DSC, NSC, and NC in terms of mathematical disposition, attitudes, and achievement according to academic achievement level?
1) What differences do students with excellent academic achievement in mathematics show in terms of their mathematical disposition and attitudes?
2) What differences do students with poor achievement in mathematics show in terms of their mathematical disposition and attitudes?

3. How do students in the DSC perform in terms of their comprehension of mathematics classes and attitudes?
1) What differences do students in the DSC show in terms of their comprehension of mathematics classes?
2) What changes do students in the DSC show in terms of their attitudes during class?
3) What changes do students in the DSC show in terms of mathematical affect?

To answer research questions 1 and 2, randomized experiments were conducted. Randomly selected students took tests in the first semester to allow assessment of mathematics achievement, disposition, and attitudes (preliminary tests). Three classes were selected as homogenous groups: a DSC (the experimental group), an NSC (the first comparison group), and an NC (the second comparison group). After classes ended, differences in the academic achievement of students in these three groups were analyzed in terms of mathematical disposition, attitudes, and achievement, as well as differences in mathematical disposition and attitudes according to achievement level.
In addition, to answer research question 3, case studies were conducted in the DSC, the experimental group. A class environment for digital storytelling was created (providing tools for digital teaching and storytelling, creating a homepage for interactive participation by students, and setting up a wireless Internet network in the classroom), and students’ comprehension of classes and affect as well as their attitudes during class were analyzed through filmed classes, face-to-face interviews, and class reviews.
The results of this study lead to the following conclusions. First, students in the DSC showed better mathematical dispositions and attitudes compared to those in the NSC and NC. One reason is that, although students nowadays belong to the digital generation and actively use digital devices, it is difficult to find classroom activities or themes where smart-phones are required. This study found that the use of digital devices was one factor that contributed to improving students’ mathematical dispositions and attitudes; considering that more than 70% of elementary school students in upper grades possess smart-phones, this finding indicates that measures to use smart-phones in the classroom must be considered.
Second, the DSC, NSC, and NC resulted in differences in students’ mathematical flexibility, one of the sub-categories of mathematical disposition. There was a gap between the storytelling classes—DSC and NSC—and the NC, implying that the teaching technique of storytelling helped students to develop mathematical flexibility through seeking various solutions or creating stories. These findings indicate that students’ mathematical flexibility can be improved by offering them opportunities to create various stories with mathematical content instead of simply focusing on solving mathematical problems in class.
Third, the three groups showed statistically significant differences in academic interest in mathematics, one of the sub-categories of attitude. For the DSC and NSC, statistically significant differences arose from the usage of digital devices. These results suggest that teachers can better enhance 6th graders’ interest in mathematics in NSCs compared to NCs, but an NSC cannot produce as wide a range of results or stimulate as much interest among students as a DSC can. Therefore, in light of the current trends of the information age, measures to promote students’ interest in classes through the use of digital devices should be considered.
Fourth, in terms of the comprehension of content in the DSC, it was confirmed that students understood mathematical content at each stage of the class as well as structured and created stories through conversations with other students. In particular, during the stage at which students searched for solutions, they explored and understood mathematical content through various methods such as surfing the Internet on smart-phones, using digital-teaching tools, engaging in group activities, and doing operational activities. In addition, while structuring stories, students created stories with mathematical content that they had learned through spontaneous communication. In addition, students created various kinds of content, such as recordings, songs, scripts, comics, photos, writings, and UCC with stories, and the mathematical content included in the stories was confirmed.
Fifth, changes in students’ mathematical dispositions and attitudes were confirmed through class reviews that they submitted after class. Although mathematical dispositions and attitudes are not things that can change within a short span of time, this study showed that regular and steady DSC classes have the potential to reduce the number of students who find mathematics boring or hate it.
Sixth, the results of a mathematics test on the lesson units taught for this research showed that students with low preliminary test scores had a statistically significant difference depending on whether they participated in the DSC or the NSC. In particular, the DSC was more effective than the NSC for learning how to calculate the surface areas and volumes of cylinders. Thus, an effective strategy for teachers is to emphasize mathematical principles and help students conduct calculations accurately, in addition to asking students to practice often.
Seventh, this research proved that using digital devices during mathematics classes is feasible in ordinary classrooms. In particular, as the DSC in this research was designed for students to use their smart-phones for class activities, the DSC can be applicable for students in grades where digital devices can be used. Using smart-phones for class activities can be useful for boosting interest in mathematics among fifth and sixth graders when learning through storytelling textbooks released in 2013.

국문 초록 (Abstract)

본 연구는 디지털 스토리텔링의 수학교육 측면에서 초등학교 6학년 학생들의 수학학습에 대한 효과를 검증하는 연구를 하고자 하는 목적을 갖고 있다. 그러한 측면에서 본 연구는 디지털 스토리텔링을 적용한 학급(Digital Storytelling Classroom, DSC), 일반 스토리텔링을 적용한 학급(Normal Storytelling Classroom, NSC), 일반적인 수학수업을 적용한 학급(Normal Classroom, NC)으로 구분하여 수업을 적용하였을 때 세 집단의 수학적 성향, 태도, 수학 학업성취도에 어떤 차이가 있는지를 알아보고, 디지털 스토리텔링을 적용한 학생들은 수업의 내용 이해와 태도 측면의 변화가 어떠한지를 살펴봄으로서 수학교육에 있어서 디지털 스토리텔링의 교육적 효과를 찾아보고자 한다. 이를 위해 다음과 같은 연구문제를 설정하였다.

가. 디지털 스토리텔링을 적용한 학급, 일반 스토리텔링을 적용한 학급, 일반적인 수업을 적용한 학급은 수학적 성향, 태도, 수학 학업성취도에서 어떤 차이가 있는가?
나. 디지털 스토리텔링을 적용한 학급, 일반 스토리텔링을 적용한 학급, 일반적인 수업을 적용한 학급은 학업성취수준에 따라 수학적 성향과 태도, 수학 학업성취도에서 어떤 차이가 있는가?
1) 수학 학업성취도가 상 수준인 학생들은 수학적 성향과 태도에 어떤 차이가 있는가?
2) 수학 학업성취도가 하 수준인 학생들은 수학적 성향과 태도에 어떤 차이가 있는가?

다. 디지털 스토리텔링을 적용한 학급의 학생들은 수학수업 내용의 이해와 태도 측면에서 어떠한가?
1) 디지털 스토리텔링을 적용한 학생들의 수학수업 내용의 이해 측면은 어떠한가?
2) 디지털 스토리텔링을 적용한 학생들의 수업태도의 변화는 어떠한가?
3) 디지털 스토리텔링을 적용한 학생들의 수학적 정의적 측면의 변화는 어떠한가?

연구 문제 가와 나를 해결하기 위해 실험연구를 실시하였으며 실험을 수행할 집단을 임의 선정하여 1학기 수학 학업성취도 검사, 수학적 성향 및 태도 검사(사전검사)를 실시하였다. 최종적으로 동질집단인 세 학급을 선정하였으며, 실험집단은 디지털 스토리텔링을 적용한 학급(DSC), 비교집단1은 일반 스토리텔링을 적용한 학급(NSC), 비교집단2는 일반적인 수업을 적용한 학급(NC)이다. 수업 적용 후 세 집단 간의 수학적 성향 및 태도와 수학 학업성취도의 차이를 분석하였고, 수학학업성취수준에 따라 수학적 성향과 태도의 차이를 분석하였다.
또한 연구문제 다를 해결하기 위해 실험집단인 디지털 스토리텔링을 적용한 학급에 사례 연구를 수행하였다. 먼저 디지털 스토리텔링을 적용할 수 있는 수학수업환경(디지털 교구, 디지털 스토리텔링 제작, 학생들의 상호작용을 위한 홈페이지제작, 일반 교실의 무선 인터넷 환경 설정)을 설계하였으며 수업촬영, 면담, 소감문 작성 등을 통해 학생들의 수학수업 내용 이해 측면, 수업태도 측면과 수학적 정의적 측면으로 분석하였다.

연구 결과 다음과 같은 결론을 얻을 수 있었다. 첫째, DSC학생들의 수학적 성향과 태도는 NSC학생들과 NC학생들에 비해 높게 나타났다. 이러한 원인은 현재 학생들이 영상세대인 까닭에 디지털 기기를 적극 활용할 수 있었기 때문이다. 하지만 실제 학교현장에서는 스마트 기기를 활용한 수업활동내용이나 수업제재를 찾기가 어렵다. 초등학교 고학년 학생들의 스마트폰 보유율이 70%를 넘는다는 것을 감안한다면 디지털 기기의 활용이 학생들의 수학수업에 대한 성향과 태도를 높이는데 하나의 요인으로 작용하였다는 본 연구 결과를 통해 스마트 기기를 활용한 수업활용 방안을 생각해 볼 필요가 있다는 것을 시사한다.
둘째, DSC, NSC는 NC와 수학적 성향 요인 중 수학적 융통성에서 차이가 있었다. 스토리텔링을 적용한 두 학급이 NC와 차이가 났는데 이는 스토리텔링이라는 수업기법이 학생들의 여러 가지 해결방법을 모색하는 과정이나 이야기로 구성하는 과정에서 일반적인 수업을 적용한 학급에 비해 융통성을 기르는데 도움을 주었다는 것을 의미한다. 따라서 학생들에게 단순한 문제풀이 형태의 수업보다는 수학적 내용요소가 포함된 다양한 이야기를 만들 수 있는 기회제공을 통한 수업이 학생들의 수학적 융통성 향상에 도움이 된다는 것을 시사한다.
셋째, 수학적 태도에서 수학교과에 대한 태도의 흥미요인은 세 집단 각각 유의미한 차이를 보였다. DSC가 NSC와 유의미한 차이가 났던 원인은 디지털 기기의 활용 때문이라고 할 수 있다. 이는 초등학교 6학년 학생들에게 스토리의 구성과 스토리텔링 수업기법만으로는 일반 수학수업에 비해 흥미를 제공할 수는 있지만 일반 스토리텔링에 비해 다양한 결과물을 만들어내기에는 디지털 스토리텔링보다 적을 수밖에 없고 학생들의 흥미 측면에서도 떨어진다는 것을 의미한다. 따라서 정보화시대의 흐름에 비추어본다면 디지털 기기의 활용을 통해 학생들이 더 수업에 흥미를 가질 수 있는 방안을 모색해 볼 필요가 있다.
넷째, DSC의 수업내용이해 측면에서 학생들은 수업의 단계에 따라 수학적 내용요소를 이해하고 학생들간의 의사소통을 통해 이야기를 조직하고 만들어낸다는 것을 확인할 수 있었다. 특히 해결방법탐색 단계에서는 스마트폰을 활용한 인터넷 검색, 디지털 교구 활용, 모둠활동, 조작활동 등 다양한 방법으로 수학적 내용요소를 탐색하고 이해하였고, 이야기 조직단계에서는 학습한 수학적 내용요소를 학생들의 자연스러운 의사소통을 통해 이야기로 만들었다. 또한 학생들이 만들어낸 이야기의 결과물은 이야기 녹음, 노래, 대본, 만화, 사진, 줄글, UCC 등의 다양한 형태로 제작하여 수학적 내용요소가 포함되도록 구성한 것을 확인할 수 있었다.
다섯째, 수업 후 학생들이 작성한 소감문을 통해 수학적 성향과 태도의 변화가 일어나고 있음을 확인할 수 있었다. 수학적 성향과 태도가 짧은 시간 내에 변화가 되는 것은 아니지만 꾸준히 지속적으로 이루어진다면 수학을 재미없다고 생각하고 싫어하는 학생들이 많이 줄어들 것이라는 기대를 해 볼 수 있게 되었다.
여섯째, 본 연구에 적용한 학습단원에 대한 수학 학업성취도 평가 결과 DSC의 하 수준의 학생들은 측정영역에서 NSC와 유의미한 차이가 있었다. 특히 원기둥의 겉넓이와 부피 계산을 해야 하는 과정에 대한 학습이 일반 스토리텔링보다 디지털 기기를 활용한 스토리텔링의 수업에서 더 효과가 있었다는 것을 의미하는 것이므로 학생들의 많은 연습이 필요하기도 하지만 무엇보다 수학적 원리를 강조한 후 정확히 계산할 수 있도록 지도하는 것이 효과적이라는 것을 알 수 있다.
일곱째, 수학수업에서 디지털 기기의 활용이 일반 교실에서도 가능하다는 것을 보여주었다. 특히 본 연구를 위한 디지털 스토리텔링 수업 설계는 일반학급에서 학생들이 사용하는 스마트폰을 활용할 수 있도록 하였다. 따라서 디지털 기기의 활용이 가능한 학년이라면 충분히 디지털 스토리텔링 수업을 적용할 수 있다는 것을 의미하며 2013년부터 도입된 스토리텔링 교과서의 적용에서 5, 6학년 학생들의 수학적 흥미를 이끌어주는데 도움이 되기 위해서는 스마트폰을 활용하는 방안을 마련하는 것도 의미 있다는 것을 시사한다.

목차 (Table of Contents)

• 논문요약 ⅸ
• Ⅰ. 서론 1
• 1. 연구의 필요성 및 목적 1
• 2. 연구문제 5
• 3. 용어의 정의 6
• 가. 디지털 스토리텔링을 적용한 수업 6
• 나. 일반 스토리텔링을 적용한 수업 6
• 다. 일반적인 수학수업 7
• 라. 수학의 정의적 측면 7
• 마. 수학 학업성취도 7
• 4. 연구의 제한점 8
• 5. 기대되는 효과 8
• Ⅱ. 이론적 배경 9
• 1. 스토리 9
• 가. 스토리의 의미 9
• 나. 스토리의 구성요소 10
• 다. 스토리의 유형 12
• 2. 스토리텔링 21
• 가. 스토리텔링의 의미 21
• 나. 스토리텔링의 교육적 효과 22
• 3. 디지털 스토리텔링 23
• 가. 디지털 스토리텔링의 의미와 특징 23
• 나. 디지털 스토리텔링의 교육적 효과 25
• 다. 디지털 스토리텔링의 요소 26
• 4. 디지털 스토리텔링을 적용한 수업모형 27
• 가. 선행연구에서 사용한 스토리텔링 관련 수업모형 27
• 나. 수학 교수․학습에서 디지털 스토리텔링 수업 모형 31
• 5. 스토리텔링 및 디지털 스토리텔링과 관련한 선행연구 35
• Ⅲ. 연구 방법 및 절차 38
• 1. 디지털 스토리텔링 수업을 위한 수업환경 설계 40
• 가. 디지털 교구 40
• 나. 디지털 스토리텔링 제작 42
• 다. 디지털 스토리텔링 활용을 위한 홈페이지 제작 46
• 2. 수학적 성향 및 태도, 학업 성취도 분석을 위한 실험 연구 48
• 가. 연구방법 및 절차 48
• 나. 연구대상 50
• 다. 연구설계 52
• 라. 검사도구 52
• 마. 자료수집 및 분석 58
• 3. 디지털 스토리텔링을 적용한 수업의 사례 연구 방법 59
• 가. 연구방법 및 절차 59
• 나. 연구대상 60
• 다. 교수․학습 과정안 구안 61
• 라. 자료 수집 및 분석 64
• Ⅳ. 연구결과 및 논의 69
• 1. 세 집단의 수학적 성향, 태도, 수학 학업성취도의 차이 69
• 가. 수학적 성향의 차이 69
• 나. 수학적 태도의 차이 73
• 다. 수학 학업성취도 차이 84
• 2. 학업성취수준에 따른 수학적 성향과 태도의 차이 88
• 가. 수학학업성취 수준에 따른 학생들의 수학적 성향의 차이 88
• 나. 수학학업성취 수준에 따른 학생들의 수학적 태도의 차이 91
• 3. 디지털 스토리텔링을 적용한 학급의 수학수업 내용의 이해와 태도의 변화 98
• 가. 학생들의 수학수업 내용의 이해 측면 98
• 나. 학생들의 수업태도의 변화 139
• 다. 학생들의 수학적 성향과 태도변화 145
• 4. 연구 결과에 대한 논의 158
• 가. 세 집단의 수학적 성향, 태도, 학업성취도의 차이 158
• 나. 학업성취수준에 따른 수학적 성향, 태도의 차이 160
• 다. 디지털 스토리텔링을 적용한 학생들의 수학수업 내용이해와 태도의 변화 162
• V. 요약, 결론 및 제언 166
• 1. 요약 166
• 2. 결론 및 제언 170
• 참고문헌 173
• ABSTRACT 181
• <부록1> 수학적 성향 검사지 185
• <부록2> 수학적 태도 검사지 186
• <부록3> 수학 학업성취도검사지 188
• <부록4> 스토리텔링 이야기 자료 197
• <부록5> 디지털 스토리텔링 수학 교수․학습안 226
• <부록6> 디지털 스토리텔링 학습지 251
• <부록7> 디지털 스토리텔링 스토리 도입형 동영상 스냅샷 262

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