敎育學碩士學位請求論文

저작도구를 이용한 멀티미디어 CAI의 설계 및 구현

- 중학교 1학년 수학 함수영역을 중심으로-

A Design and Implementation of Multimedia CAI

Using Authoring T ool

- a function of the fir st grade of middle school

mathematics -

2001년 2월

仁荷大學敎 敎育大學院

정보·컴퓨터교육전공

李 南 姬

목 차

요 약 ⅱ

Abstract ⅳ

제 1장 서 론 1

1.1 연구의 필요성 및 목적 1

1.2 연구의 내용 2

1.3 연구 문제와 제한점 3

제 2장 이 론적 배경 5

2.1 멀티미디어 CAI의 개요 5

2.2 멀티미디어 CAI 개발과 관련된 교수- 학습 이론 6

2.3 멀티미디어 CAI의 교육적 가능성 및 제한점 10

제 3장 멀 티미 디어 CA I프 로그 램 설 계 및 구현 14

3.1 시스템 설계의 기본 방향 및 개발체제 14

3.2 함수의 개념 및 학습 목표 18

3.3 시스템 구현 및 평가 20

제4장 프 로그 램 적 용과 학습 효과 분석 31

제5장 결 론 및 제언 36

참고 문헌 38

- ii -

요 약

현 교육의 추세는 폐쇄된 교실 공간에서 제한된 시간에 교사의 설명에 의존하

는 전통적인 교수- 학습 방법을 지양하고, 학습 능력과 흥미에 맞게 장소와 시

간에 제한되지 않고 자유롭게 학습할 수 있도록 컴퓨터와 통신을 통한 열린교

육이 요구되고 있다. 또한 교육계 전반에 걸쳐 학교 정보화 바람이 불고 있다.

이는 21세기 세계화 ·정보화 사회를 대비한 당연한 추세이며, 21세기 정보화

학교를 이끌고 나아갈 교육자와 학생은 필연적으로 새로운 교수·학습 환경에

직면하게 된다. 교사는 지식 전달에서 정보 전달로, 학생은 지식 습득에서 정보

습득으로 그 역할이 바뀌어 가고 있으며, 이와 같은 정보 전달·습득 과정에서

새로운 교수·학습 환경이 요구된다. 그러나, 학교 현장에서 컴퓨터를 이용한

교육이 강조되고는 있으나, 실제 수업에 활용할 만한 다양하고 우수한 교육용

소프트웨어가 부족하여 컴퓨터를 활용한 수업 전개가 잘 이루어지지 못하는 실

정이다.

이러한 상황은 수학과 교수- 학습에도 마찬가지이다. 실제 교육 현장에서 이루

어지고 있는 수학과 교수- 학습의 문제점은 원리 개념 학습 보다는 문제 풀이

위주의 학습이 이루어진다는 점이며, 이로 인해 많은 학생들이 수학의 기본 개

념, 원리, 법칙 등을 명확히 이해하지 못하고 있다는 것이다. 또한 개인차가 고

려되지 않은 일제 교수 학습 과정에서 많은 학생들이 수학에 대한 흥미는커녕

새로운 문제에 적응을 제대로 못하고 있는 실정이며, 효율적 학습 보조 자료의

부족으로 개인의 학습 정도가 향상되지 못하고 있는 실정이다.

- iii -

이러한 문제점을 해결하기 위해 학생들이 개념, 원리, 법칙 등을 명확히 이해

할 수 있도록 다양한 그래픽과 애니메이션, 음향, 시각적인 효과 등 컴퓨터의

특성을 이용한 멀티미디어 프로그램을 개발하고, 또한 난이도가 서로 구분되는

기본, 보충, 심화과정의 문제를 제시할 수 있는 학습도구 개발이 절실히 요구된

다. 또한 학습자가 원한다면 언제든지 학습할 수 있는 학습환경의 구축이 필요

하다.

이에 본 연구는 중학교 수학 1학년 함수 과정을 중심으로 저작도구를 이용한

멀티미디어 프로그램을 설계, 구현하여 학습자들이 함수에 대한 기본 지식과

원리를 발견하고, 이해함으로써, 수학적 문제 해결 능력 배양 및 논리적인 사고

력을 증진시키고자 한다. 또한 각 학습 내용마다 기본, 보충, 심화과정을 제시

하여 수준에 맞는 문제를 풀게함으로써, 성취감을 맛볼수 있게 하고, 학습의 흥

미와 동기를 유발하여 개인의 학습 정도가 향상될 수 있도록 한다. 그리고 다

양한 학습자료를 이용하여 학습자가 언제든지 자기주도적으로 학습할 수 있는

학습환경을 구축하고자 한다.

- iv -

A b s trac t

In current education , the opened class is needed that learner s can learn

freely according to their learning ability and interest using a computer and

communication without limitation of place and time. On the other hand, the

traditional teaching and learning method is excluded that depends on

teacher ' s explanation at closed classoom limited in time.

And the trend of ' an information - oriented school ' has become widespread

over all educational field. It is so natural trend preparing for the society of

glabalization and information . In this situation , teacher s and learners have

got to face to the new teaching and learning environments . A teacher ' s role

has changed 'knowledge delivery ' into ' information delivery ' , and learner s '

role has changed 'knowledge acquisition ' into ' information acquisition ' . In

the process of information delivery and acquisition like this, new teaching

and learning environment is needed. T hough CAI is emphasized in school

education , because of a lack of various and suitable educational software

that can be used in a classroom , CAI isn 't carried on well.

- v -

T his situation can be seen also in mathematics teaching and learning . T he

problem in real mathematics class is that problem - solving oriented learning

is carried out rather that principle concept oriented learning . Because of this

problem , many learners can 't understand basic concepts , principles, and rules

of mathematics w ell. And the uniform educationh has not considered the

differences among learner s, so the learners have only lost their interest in

mathematics, but also have had difficult ies in adapting to new problem s. In

addition to these, the lack of effective learning assisting materials have

prevented students from developing their learning .

T o solve these problems, we should invent the multimedia program that

apply the computer ' s features like various graphics , animations, sounds,

visual effect s, and so on . It will help students to under stand the concepts ,

principles, and rules more clearly . And we also should invent new learning

materials that can present basic, supplementary , and intensive courses, and

which are different from one another in sense of the degree of difficulty .

Besides, it is important to establish the suitable learning environments

where the learners can learn whenever they w ant to.

T his paper has designed and embodied the multimedia program using tools

centered on a mathematical function course of the first grade in a middle

school. Learners are needed to find out and grasp the basic knowledge and

principles about a function though this multimedia program . T his program

has meant to improve the mathematical problem - solving ability and logical

thinking ability .

Because it presents the basic, supplementary , and intensive courses for

each learning point , learner s can solve the suitable problems according to

- v i -

their own level and fulfill their self- esteem . Furthermore, it helps learners to

high up their learning level, stimulating learner ' s interest and motivation in

learning .

Finally , it has meant to establish the suitable learning environments where

the learners alw ay s can study when they w ant to though the w eb .

- v ii -

제 1장 서 론

1.1 연 구의 필요 성 및 목적

현대 사회는 급속도로 발전하고 있는 과학 기술로 말미암아 고도의 정보화 사

회로 변화되고, 컴퓨터 기술이 급속히 발전함에 따라 멀티미디어가 교육과 컴

퓨터 활용에 커다란 전환점을 보여 주고 있다.

CAI(Computer Assited Instruction ) 프로그램은 컴퓨터를 교육의 영역에 활용

하는데 가장 널리 사용되고 있는 방법으로, 학습자에게 능력별 개별화 교육을

심화시키고, 부진 학생들에 대한 흥미를 유발하여 학습의 효율화를 극대화시키

는데 목적이 있다[12]. 멀티미디어 분야의 비약적인 발전이 CAI 분야에 접목되

어 기존의 문자정보에 화상 음성이 부가되어 교육의 효과를 극대화 시킬 수 있

게 되었다. 멀티미디어 정보처리 환경에서는 교육의 목적과 내용에 따라 요구

되는 복합적 정보 (문자, 그림, 소리, 동영상, 애니메이션 등)를 효과적으로 선

택하고 이용할 수 있기 때문이다. 또한 통계자료에 의하면 인간이 평균적으로

기억하는 데이터는 영상 데이터의 경우 50%, 귀로 듣는 데이터는 30%, 눈으로

읽는 데이터는 20% 정도인 것으로 보고되고 있으며, 이것은 학습자마다 어는

정도의 개인차가 있지만 이들 개인차를 극복할 수 있는 가장 효과적인 수단으

로서 멀티미디어를 활용한 교육이 각광 받고 있음을 뜻한다 하겠다[8].

즉, 멀티미디어 CAI는 기존의 학교 현장에 보급되어 있는 CAI프로그램들의

문자 중심 화면 구성에서 오는 불편함과 단조로움에서 벗어나, 영상이나 화상

또는 음향과 같은 고밀도의 정보 전달 매체를 사용하므로 정보의 전달 효과가

높으며, 대화방식(Interactive)이므로 적시에 원하는 정보를 전달해 준다는 점에

서 기존의 CAI들과 구분되는 특징이 있다.

따라서 현재 학교 컴퓨터 교육 환경이 지니고 있는 여러 가지 제한점이 개선

- 8 -

되면서 멀티미디어가 지원하는 여러 가지 교육적 기능을 효과적으로 교수–학

습에 활용하는 멀티미디어 CAI 프로그램의 개발에 보다 체계적이고 실제적인

연구의 필요성이 요구된다. 뿐만 아니라, 우리의 수학 수업의 환경은 학습 과정

이 수동적이며, 의사 소통에 대한 관심이 부족하고, 문제 해결 수업에서 발견술

이 강조되지 못하고 있고, 수학의 응용이 소홀히 다루어지고 있으며, 컴퓨터가

수학 교육에 거의 활용되지 못하고 있는 실정으로[5], 교육 현장에서 컴퓨터를

활용한 교수- 학습 방법의 다각적인 연구와 컴퓨터 보조학습 뿐만 아니라 다양

한 멀티미디어 환경의 교수- 학습 자료 개발의 필요성이 크게 증대되고 있다.

그러므로 본 연구에서는 학습의 동기 유발 및 상호작용을 향상시킬 수 있고 ,

학습자 스스로 자기 주도적으로 학습을 할 수 있도록 적절한 피이드백을 제공

해 주며, 결과적으로 학업 성취도와 학습 능력을 향상시킬 수 있는 멀티미디어

CAI의 설계 및 구현에 목적이 있다. 특히 수학교과에서 그래픽과 애니메이션,

음향, 시각적 효과, 시간 지연 효과, 피드백의 제공 등 컴퓨터의 다양한 특성을

이용한 수학교과 CAI 프로그램을 제작하여 효과적인 수학교과 교수- 학습이 이

루어지도록 할 필요성이 매우 크다고 하겠다.

1.2 연 구의 내용

지금까지의 우리 나라의 수학교육 현황을 살펴보면 입시위주의 주입식 수업과

과밀한 학생수로 인해 대부분의 수업이 개인별로 교정, 심화, 보충의 장치를 가

지고 있지 못하여 수학교과 학습을 포기하거나 싫어하는 수학학습 결손학생이

많이 있지만 교사들의 업무 과중과 열의 부족 등으로 결손학생에 대한 보충지

도가 충분하지 못하고 있는 실정이다[14].

따라서 본 연구에서는 자기 주도적 학습을 극대화 하고, 능력별 개별화 교육

- 9 -

이 효과적으로 이루어지게 하기 위해서 중학교 수학교과 중 1학년 함수과정을

중심으로 멀티미디어 CAI 프로그램을 PC상에서 설계하고, 구현하고자 한다.

시스템의 내용은 문자, 그림, 소리, 애니메이션을 중심으로 입체적인 멀티미디

어 프로그램을 개발할 수 있는 한국산 멀티미디어 저작도구인 PASS2000을 이

용하여 다음의 몇 가지에 주안점을 두어 개발에 적용한다.

교과서의 그림이나 칠판을 이용하는 단순한 수업의 진행에서 벗어나 재미있게

구성된 화면을 투입함으로써 학습자의 흥미 및 학습 동기를 유발한다. 다양

한 색상의 그래픽과 애니메이션을 포함한 멀티미디어 기법을 활용하여 학습 내

용을 시각적으로 제시함으로써 이해를 빠르게 하고 수학적 사고력과 문제 해결

력 신장을 극대화한다.

개인차가 심한 중학교 수학교과에서 상위 집단 학생에게는 심화학습의 기회를

제공하고, 중위 학습 집단에게는 발전학습의 기회를 제공하고, 하위 집단 학생

에게는 반복학습을 통해 학습결손을 줄일 수 있는 기회를 제공하여 학습의 개

별화가 이루어지도록 한다.

1.3 연 구 문 제와 제한 점

본 연구의 필요성과 목적에 부합하는 연구 주제의 해결을 위하여 다음과 같은

연구 문제를 설정한다.

효과적인 멀티미디어 CAI 프로그램의 개발 및 적용이 학습 집단간의 학력 신

장에 어떠한 효과를 가져오는가?

또한, 멀티미디어 CAI 프로그램의 개발 적용이 수학 교과의 학습 태도에 어떠

한 변화를 가져오는가?

- 10 -

그리고, 본 연구의 신뢰도를 높이기 위하여 다음과 같은 제한점이 있음을 밝

혀둔다.

교육적으로 효과가 큰 멀티미디어 CAI 프로그램이 되기 위해서는 어느 한 사

람의 힘으로는 불충분하고 교사, 교과전문가, 음향, 영상 등 각 분야의 다양한

전문가들의 협력 체제가 필요한데, 본 연구에서는 여건상 연구자 1인이 개발하

였다.

본 연구는 멀티미디어 학습이 가능한 컴퓨터실을 갖춘 인천 시내 중학교 1개

교 1학급을 대상으로 시행하였으므로 이 연구의 결과를 모든 중학교 학생들에

게 일반화하는 데에는 제한점이 있을 수 있다.

대상 교과는 중학교 수학 1학년 함수 단원에 한정하였다.

본 논문은 2장에서 이론적 배경을 서술하고, 3장에서는 중학교 1학년 수학 함

수과정의 멀티미디어 CAI를 설계하고 구현하였으며, 4장에서는 프로그램 적용

의 결과를 분석하고, 5장에서는 연구결과를 정리하였다.

- 11 -

제 2장 이 론적 배 경

본장에서는 문헌 연구를 통하여 멀티미디어 CAI의 개요와 CAI 개발과 관련

된 교수- 학습 이론, 멀티미디어 CAI의 교육적 가능성 및 제한점 등에 대하여

서술한다.

2 .1. 멀티 미디 어 CA I의 개 요

CAI는 컴퓨터를 학습매체로 활용하여 교수–학습 과정이 이루어지는 수업 방

식인 컴퓨터 보조 수업이다. 전통적인 교수방법으로는 학습자가 교사로부터 배

운 학습과제를 반복·연습하거나 심화 보충할 필요가 있는데도 한 사람의 교사

에 의한 수업이기 때문에 학습자가 개인별로 학습 내용의 교정, 심화, 보충 등

의 학습 과정 내지 인지 과정이 실현되기가 매우 어렵다[8]. 반면에 CAI는

컴퓨터 프로그램화되어 있는 학습자료나 학습 내용을 가지고 컴퓨터의 다양한

미디어를 사용하여 학습자가 스스로 학습할 수 있는 환경을 제공하는 수업도구

- 12 -

를 의미한다. CAI는 학습자의 개인차를 고려하여 학습자가 스스로 학습하도록

직접 유도하는 원칙을 갖고 있다.

여럿이라는 멀티(Multi)의 의미와 정보의 유형을 뜻하는 미디어(Media)의 합

성어인 멀티미디어(Multi- Media)를 한마디로 정의하기는 어렵지만, 그 어원에

서 의미하듯이 하나의 기존 미디어(정적미디어)에서 수용하기 어려운 동적 미

디어(음성·동영상 정보 등)를 포함하는 다중매체를 뜻한다. 그리고 멀티미디어

는 컴퓨터의 기반 기술 위에서만 이루어질 수 있기 때문에 이를 다시 정리해

보면 문자, 음성, 이미지, 동영상 등 여러 정보의 형태를 컴퓨터나 컴퓨터에 준

하는 기기에서 디지털로 가공·처리·보관하여 대화식(interactive)으로 운용이

가능한 매체라고 정의할 수 있다.

1980년 퍼스널 컴퓨터의 등장과 함께 통신, 방송, 오디오, 비디오 등의 신기술

을 통합한 멀티미디어의 형체가 서서히 구체적으로 보여지기 시작했다. 하드웨

어와 소프트웨어의 눈부신 발달과 운영체제가 진전하면서 최근의 컴퓨터들은

정보전달 수단인 문자 이외에 그림, 사진, 소리, 애니메이션, 색채 그리고 비디

오 영상정보들을 객체 지향(object oriented)환경 하에서 여러 가지 복합 매체를

통합적으로 결합하고 제어할 수 있게 되었다[2].

따라서 멀티미디어란, 이러한 여러 가지 정보체계를 통합하여 하나의 기기를

통해서 인간과 다기능 정보체계 처리 기기와의 상호작용을 가능케 하는 새로운

통합시스템을 의미한다.

2 .2 멀 티미 디어 CA I 개 발과 관련 된 교 수– 학습 이론

양질의 멀티미디어 CAI 프로그램을 설계하기 위해서는 관련 이론에 대한 깊

은 이해와 그러한 이론을 멀티미디어 CAI 프로그램 설계라는 특수한 상황에서

- 13 -

구현시킬 수 있는 구체적인 기법에 대한 연구가 필요하다. 멀티미디어 CAI 프

로그램의 연구는 1960년대 초 Skinner의 행동주의적 학습이론에 바탕을 둔 프

로그램 학습을 기초로 하여 발전해 오다가, 컴퓨터라는 학습매체가 다양한 학

습자 변인 요소에 알맞게 활용되는 인지론적 학습이론이 도입되어 개발되어 왔

다. 그러나 최근의 동향은 인지주의가 더욱 발전한 형태의 구성주의의 경향을

띠고 있다.

(1) 행동주의 학습이론

행동주의 교수–학습이론은 학습자에게 적절한 자극을 가하게 됨으로써 그에

따른 반응의 결과로 학습을 수행한다고 보는 이론이다. 학습이란 행동상의 변

화가 관찰될 수 있을 때, 그리고, 새로운 행동 습관이 환경 내의 사물 또는 사

태들에 의해 조형될 때 학습이 일어났다고 믿는다. 행동주의 이론은 학습을 서

로 무관했던 자극(S )과 반응(R)사이에 연합 관계가 형성되는 것으로 개념화하

고 있으며, 행동주의자들은 S–R 연합이 이루어지는 데 있어서 중요한 것은 조

건화라고 하였다. 이 조건화를 가능케 하는 구성 개념으로서 가장 강조되고 있

는 것이 강화이다. 행동주의 교수–학습이론에서 교수 설계시 적용할 수 있는

학습원리는 다음과 같다[17].

학습자의 반응에 따른 자극은 즉시 제시되어야 하며, 자극(Stimulus)과 반응

(Response) 사이의 시간적 간격이 길어지면 반응이 일어날 확률은 감소된다.

또한 자극 반복(Repetition )은 지속적으로 연습되어야 하며, 반복 연습은 학습을

신장시키고 기억을 증진시킨다.

피드백에 의해 학습자는 자기의 반응이 맞았는지 틀렸는지 알아야 하며, 강화

는 반응이 다시 발생할 가능성을 높여준다. 피드백은 오답 뒤에 바로 올 때 더

욱 가치가 있는데, 그것은 피드백 작용이 없으면 잘못된 반응이 다시 반복될

- 14 -

수 있기 때문이다.

학습에 대한 단서를 제시하고 점차 이를 제거함으로써 학습자의 올바른 반

응을 유도한다.

(2) 인지주의 교수–학습 이론

인지주의 교수–학습이론은 행동주의 학습이론에서 도외시되었던 기본적인 학

습과정, 지식의 유의미성, 학습의 전략 등에 관심을 가지고, 자극과 반응 사이

를 조정하는 내적 과정, 즉 학습자의 인지적 과정에 중점을 두기 때문에 지각,

기억, 사고와 같은 내적 변인을 강조한다. 인지주의 교수–학습 이론의 특징은

가시적인 반응이 아닌 정신 과정에 관심을 가지며 학습은 통찰과 지식의 적극

적인 재구성을 통해서 별안간에 일어날 수 있다. 그리고 동기 유발은 학습자의

기대, 사기 등 내발적 동기에 의해서 일어난다.

이와 같이 인간의 사고 과정과 학습 전략을 연구하는 인지 심리학은 현행 멀

티미디어 CAI 개발에 큰 영향을 미치고 있다. 인지주의 교수–학습 이론의 제

원리 중 멀티미디어 CAI 개발에 적용되고 있는 원리들은 다음과 같다[17].

학습은 이와 관련된 선수 학습을 기억, 회상시킴으로써 증진되며, 학습은 학습

자가 소유한 학습 절차나 전략을 활용함으로써 촉진된다. 그리고 교수가 학습

자의 능력이나 필요에 따라 제시될 때 효과적이다.

(3) 구성주의 학습이론

전통의 교수 설계는 객관적인 전통으로부터 나왔으며, 세계를 완전하고 정확

한 실체 특성, 그리고 그들 간의 관계로 구조화된 것으로 본다. 따라서 경험은

세상을 구조화하는 역할을 수행하지 못하며, 지식은 경험을 배제하고 그 자체

- 15 -

로 완전한 상태로 세상에 존재하는 것이므로 수업의 목표는 학습자가 그와는

독립적으로 존재하는 객관적 실체, 특성, 그들 간의 관계를 획득하는 것이다.

그러므로 전통적 교수 설계에서 강조되는 것은 지식의 전달이며 지식의 전달을

위해서는 과제 분석, 행동적 목표의 진술, 준거 지향 평가, 수업 전략의 처방,

프로그램화된 수업을 해야 한다고 본다.

그러나 최근의 교수 설계는 구성주의 학습관에로의 복귀 현상이 강하게 대두

되고 있다. 구성주의 란 세상에 대한 지식을 학습자가 세상과의 경험을 통해서

스스로 부여한 의미 또는 해석 이라고 보는 입장이다.

구성주의는 결코 새로운 것이 아니다. 행동주의에 기준한 설계에서 임상주의

교수 설계가 많은 제한점을 내포하고 있다는 인식에서 출발하였다[16].

구성주의에 입각한 교수 설계의 원리는 다음과 같다.

지식은 개인의 경험으로부터 구성되며 학습은 사물에 대한 개인의 해석이므

로, 지식은 교사에 의해 전달되어지는 것이 아니라 학습자 스스로가 능동적으

로 구성해나가야 한다.

여러 사람들의 다양한 개인적인 관점을 수용하는 협동 학습을 중요시해야 하

며, 학습은 학습될 내용이 실제 상황에서 이루어져야 가장 효과적이므로 학습

환경은 실제와 유사하게 구성되어야 한다. 또한 평가는 과제의 수행과정에서

연속적으로 이루어져야 한다.

(4) 수업설계를 위한 이론의 시사점

멀티미디어를 수업에 도입하는 목적은 오늘날과 같은 정보화 사회에 대응하는

정보능력과 미디어를 구사하는 학습자의 새로운 종합표현력을 키우기 위해서이

- 16 -

다. 궁극적으로 미디어를 가지고 창의적인 작품 만들기에 이르기까지 학습이

진척되기를 바라고 있다.

앞으로의 교육 방향은 컴퓨터 교육에서 정보 교육으로 탈바꿈해 갈 것이다.

한편, 이상을[10]은 교육의 목표를 다음과 같이 설명한다.

첫째, 정보의 판단, 선택, 정리, 처리 능력 및 새로운 정보의 창조, 전달 능력

의 육성이다.

둘째, 정보의 사회적 특질, 정보화가 사회와 인간에게 미치는 영향의 이해이

다.

셋째, 정보의 중요성 인식, 정보에 대한 책임감을 갖도록 해야 한다.

넷째, 정보과학의 기초 및 정보 수단의 특징 이해, 기본적인 조작 능력의 습득

에 있다.

지금까지 살펴 본 학습 원리와 앞으로의 교육 방향을 토대로 멀티미디어 CAI

개발에 적용할 수 있는 원리를 정리하면 다음과 같다[6].

멀티미디어 CAI는 학습의 내적 과정과 일치되게 개발되어야 하며, 교수- 학습

을 개별화해야 한다. 또한 멀티미디어 CAI 수업은 상호 작용이 되도록 설계되

어야 하며, 피드백을 효과적으로 사용해야 한다.

학습 목표, 교수 내용, 평가 항목이 서로 일치해야 하며, 학습자가 프로그램의

진행을 조절할 수 있도록 한다. 그리고, 학습자의 정의적 측면의 검토와 평가를

고려해야 하며, 학습 목표, 학습자의 태도, 프로그래밍의 적절성을 기초로 하여

평가한다.

컴퓨터 화면 디자인에도 유의해야 하며, 보조 매체를 적절하게 사용해야 한다.

이러한 원리들은 효과적인 멀티미디어 CAI 설계에 도움이 될 것이다.

2 .3 멀 티미 디어 CA I의 교육 적 가 능성 및 제 한점

- 17 -

최근들어 멀티미디어가 교육 분야에 도입되기 시작하면서 교육에 활용

하고자 하는 논의가 매우 활발하게 이루어지고 있으며, 기존의 교육 매

체를 대체할 수 있을 것이라고 기대하는 학자도 많다. 많은 멀티미디어

에 대한 연구 결과는 그 효과를 긍정적으로 보고하고 있다. 한 예로 미

국의 의과대학에서는 수 백에 달하는 인체해부도를 수록하여 조직층별로

인터렉티브(interactive)하게 선택하여 볼 수 있는 아담 이란 해부학용 멀

티미디어 타이틀을 수업에 적용한 결과 커다란 교육효과를 얻은 것으로

알려졌다.

교육에 있어서 멀티미디어는 컴퓨터 보조 학습(CAI)의 확대 발전된 개

념으로 인식되면서, 교육에 이용하고자 하는 논의는 매우 활발하게 이루

어지고 있다. 최근까지 컴퓨터 보조 학습(CAI)에서 훌륭한 그래픽이나

영상자료들을 서로 통합시키고자 할 때 기술적 어려움과 가격이 비싸다

는 제한점과 학습자의 측면에서 볼 때 텍스트 중심의 화면이 학습자의

감각에 제한적인 자극을 주어 왔다는 점을 고려할 때 멀티미디어의 출현

은 교육공학자들에게 흥분된 발전이 아닐 수 없다.

높은 질의 그래픽과 영상, 음향을 기존 텍스트 중심 컴퓨터 보조 학습

에 첨가시킬 수 있는 기술과 좀 더 강력한 편집 및 저작용 소프트웨어의

출현 등은 컴퓨터 보조 학습의 질을 향상시킬 수 있음을 시사하고 있다.

뿐만 아니라 하드웨어의 가격과 멀티미디어 학습 자료를 개발하는 가격

들도 점차 떨어지고 있다. 이전의 컴퓨터 보조 학습 CAI 프로그램들이

주로 문자나 숫자, 혹은 간단한 그래픽 정보를 사용하여 학습자들과 상

호작용을 하였던 것과는 달리 멀티미디어 CAI 프로그램들은 문자, 그림,

- 18 -

소리, 애니메이션, 동영상 등과 같이 다양한 유형의 데이터를 사용하여

정보를 전달하고 학습자들과 상호작용을 한다. 또한 멀티미디어 프로그

램에서는 음악을 들으며 영화나 T V를 볼 수 있다. 그리고 일반적인 영

화나 T V와는 달리 원하지 않는 내용들은 건너뛰어 보고 싶은 부분만을

선택적으로 볼 수 있다. 또한 앞으로는 가상 현실 이라든가, 인공 지능과

같은 좀 더 강력한 도구들이 발전됨으로써 컴퓨터 보조 학습은 멀티미디

어의 개념으로 확대되어 점차 눈부신 발전이 기대된다.

멀티미디어 환경에서의 학습은 지식이나 정보의 전달이 전통적인 매체

환경에서와는 달리 전달하고자 하는 지식이나 정보의 내용에 적합한 매

체 유형을 이용함으로해서 좀 더 효과적으로 전달할 수 있기 때문에 학

습을 도울 수 있다. 또한 학습할 내용이 순서적으로 조직화되지 않아서

학습자 자신의 인지구조를 최대한 반영하여 흥미나 필요에 따라 나름대

로의 방식으로 지식이나 정보의 습득을 꾀할 수 있다. 그리고 정보 기저

를 항해 하면서 지식 기저에 포함된 정보군들을 연결하여 망구조를 형성

하게 되는데 이 망구조는 인간의 기억 속에 존재하는 의미 구조와 유사

하여 학습을 용이하게 해준다고 하며, 자유롭게 학습하도록 하여 학습자

로 하여금 동기 유발을 촉진시켜 학습 과정에 적극적으로 참여하도록 유

도할 수 있다고 한다. 그리고 학습자는 특정 지식이나 정보가 가지고 있

는 고유의 구조에 근접할 수 있어서 좀 더 용이한 방법으로 학습할 수

있다고 볼 수 있다. 학습 과정에서 학습자는 스스로 필요나 흥미에 따라

학습을 진행할 수 있고 자기 나름대로의 방식으로 지식이나 정보를 습득

할 수 있기 때문에 학습자 중심의 학습이 이루어 질 수 있으며, 그 결과

진정한 의미에서 개별학습이 이루어질 수 있다고 한다.

- 19 -

다음은 한국교육개발원에서 멀티미디어 CAI 프로그램의 교육적 가능성

을 요약한 내용이다.

가능한 한 모든 감각에 영향을 미칠 수 있는 수단들을 총 동원하는 것

이 학습 효과가 크다. 멀티미디어 CAI 프로그램은 시각적, 청각적, 언어

적인 다양한 감각을 통해 정보를 전달할 수 있으므로 학습의 효과를 증

진시킬 수 있다.

풍부하고 자유로운 학습 환경을 제공할 수 있으므로 교수- 학습 과정

중의 상호 작용을 촉진할 수 있다.

배운 지식이 우리 생활에 실제로 적용되기 위해서는 지식이 쓰이는 상

황 그 자체도 배워야 한다. 즉 상황과 분리된 단편적인 사실이나 추상적

인 개념이 아니라 그것이 적용되는 상황들이나 사례들과 함께 제시될 때

지식의 전이를 촉진시킬 수 있다. 이러한 관점에서 볼 때 멀티미디어 학

습 환경은 지식이 쓰이는 실제 예들을 보여주는 데 적절하게 사용될 수

있으므로 의미있는 학습을 이끌어 낼 수 있다.

컴퓨터가 비디오나 오디오 등의 다른 매체를 수용하고 조절할 수 있는

기능은 다른 매체를 따로 사용했을 때보다 그 매체들의 교육적 유용성을

높일 수 있다. 즉 비디오만을 사용했을 때는 학습 내용인 순차적으로 진

행되지만 컴퓨터를 사용함으로써 그때 그때 필요한 내용이 비순차적으

로, 즉각적으로, 또 반복적으로 제공될 수 있다.

막대한 양의 정보를 다양한 형태로 저장할 수 있고, 또 사용자의 요구

에 따라 즉각적으로 필요한 정보를 제공할 수 있다.

학습자가 학습의 주도권을 가지고 스스로 학습 과정을 운영해 나가도록

할 수 있으므로 학습자는 적극적으로 학습에 참여하게 된다.

- 20 -

멀티미디어가 교육의 도구로서 무한한 잠재력은 가지고 있지만 교육에

이용할 경우 전혀 문제가 없이 교육적으로 효과가 있다고 보기는 어렵

다. 멀티미디어가 교수- 학습에 많은 도움이 된다고 결론지은 연구 보고

가 있느가 하면 전혀 학습에 도움이 되지 않는다는 보고도 있다. 결국

멀티미디어 CAI 프로그램은 교사와 학습자가 어떻게 사용하는가에 따라

학습 효과가 달라질 수 있다. 이미 개발된 멀티미디어 CAI 프로그램을

이 어느 정도 기본 원리와 이론에 비중을 두어 개발되었는지 이에 대한

충분한 연구도 없는 실정이어서 효과에 대한 속단을 내리기는 어렵다.

실제로 멀티미디어 프로그램에 데이터가 많을 경우 항해 도중 방향 감각

의 상실로 어려움을 겪을 수 있다. 이는 멀티미디어가 많은 종류의 인터

페이스를 제공할 수 있다고 해서 항상 긍정적인 효과를 내는 것은 아니

다. 너무 방대한 인터페이스 제공이 현란함만 더할뿐 명확한 의사 전달

과 동떨어질 수 있다는 것이다. Hopper의 연구에서도 상호작용성이 항상

좋은 것만은 아니며, 순차적 제시가 항상 나쁜 것만은 아니라고 말하고,

학습을 위한 프로그램이라는 것을 명확히 하지 않을 경우 진지한 자세로

학습에 임하지 않을 수도 있으며, 불명확하거나 부적절하게 사용된 정보

는 학습을 방해할 수도 있고, 또한 선택권이 학습자에게 주어지지만 학

습자들을 이러한 선택을 제대로 할 수 있는 능력을 갖추고 있는지 의문

이 있을 수 있다고 지적하고 있다.

다음은 한국교육개발원에서 멀티미디어 CAI 프로그램의 교육적 제한점

을 요약한 내용이다.

대부분의 멀티미디어 CAI 프로그램이 하이퍼미디어 개념을 도입하고

있으므로 학습 부진아의 경우 학습 도중에 방향을 잃을 수 있다.

- 21 -

자료가 CD- ROM과 같은 광자기 디스크에 수록될 경우 내용의 수정 및

추가가 어렵다.

제 3장 멀 티 미디 어 CA I 설 계 및 구현

본장에서는 시스템 설계의 기본 방향 및 개발 체제에 대해 서술하고, 함수 의

개념 및 학습의 목표를 알아본 후, 멀티미디어 CAI를 구현하고 평가한다.

3 .1 시 스템 설계 의 기 본 방 향 및 개발 체제

(1) 시스템 설계의 기본 방향

제2장에서 살펴본 멀티미디어 CAI의 설계를 위한 이론의 시사점을 고려하여

가장 효과적인 프로그램을 설계하기 위하여 다음과 같은 점에 역점을 두었다.

과거의 단순한 멀티미디어 타이틀보다는 현재 멀티미디어가 가지고 있는 다양

한 매체를 이용하여 수업의 질과 학습목표의 달성도를 최대한 높일 수 있도록

설계한다.

학습자가 프로그램 작동을 통제할 수 있도록 간단하고 정확하게 유도할 수 있

는 아이콘 메뉴로 나타내준다. 그리고, 매체의 사용은 학습내용과 유관해야 하

- 22 -

며, 학습자의 일반적 특성(나이, 성별, 문화적, 사회적 요인)에 맞도록 한다.

멀티미디어 매체인 문자, 그림, 소리, 애니메이션 등을 통합적으로 활용하여

학습자의 동기유발과 상호작용을 향상시키고, 자기 주도적 학습을 할 수 있도

록 설계한다.

학습자의 흥미, 능력, 학습 유형에 적합한 지도방법을 갖추고, 학습 내용, 속

도, 학습량의 선택권이 학습자에게 주어지도록 설계하며, 또한 소단원이 끝날

때 마다 요점정리와 수준별 문제를 제시하여 학습성취도를 판단할 수 있도록

한다.

화면 구성을 짜임새 있게 구성하고, 한 화면에 나타내는 정보의 양은 학습자

가 흥미를 잃지 않도록 적당량을 제공한다.

(2) 개발 체제

Richey에 의하면 체제적 접근이란 일련의 절차나 과정속에서 체제의 구성 요

소들이 상호 기능적이고, 구조적으로 통합됨으로써 당면한 문제를 해결하기 위

해 어떻게 설계되고, 실행되며, 평가되어야 하는가를 명확히 제시해주는 전체적

이고 통합적이며 과학적인 접근 이라고 하는데[3], 멀티미디어를 설계하고 개발

하는 과정은 학습자의 지식과 기능의 바람직한 변화를 목적으로 상호작용적인

교수 요소들을 통합적으로 관련짓고 조직하는 과정이다. 즉, 멀티미디어 CAI

설계 및 개발과정이란 교수- 학습의 구성 요소들간의 유기적인 상호연계성을 고

려하여 교수- 학습 과정을 효율화하고 교수 목표를 효과적으로 성취할 수 있도

록 프로그램을 제작하는 과정이라고 한다[11]. 본 멀티미디어 CAI 개발절차

는 [그림 3- 1]과 같은 체제적 접근의 관점에서 Roblyer과 Hall이 개발한 설계

모형을 적용하였다[1].

Roblyer과 Hall이 개발한 설계모형은 설계, 프로그래밍의 준비, 개발 및 평가

- 23 -

등의 세가지 단계로 구성되어 있다.

① 1단계 : 설계단계

② 2단계 : 프로그래밍 준비 단계

③ 3단계 : 프로그래밍 개발과 평가 단계

수업목표

진술→

수업분석

의 행동→

명세적

수업목표

진술

→평가전략

개발→

수업전략

설계

순서도 및

스토리보드 개발→

보조자료

개발→

프로그램 직전에 수업

설계의 검토 및 수정

수업자료 초안의

프로그래밍→

형성평가의

실시→ 끝

- 24 -

수정 보완

수정 보완

수정 보완

수정 보완

수정 보완

[그림 3- 1] Roblyer 와 Hall의 코스웨어 설계 모형

Roblyer 과 Hall의 코스웨어 설계모형은 설계, 프로그래밍의 준비, 개발 및 평

가 등의 세가지 단계로 구성되어 있으며, 각 단계는 세분화된 수행 활동들을

포함하는 과정들로 이루어져 있고, 순환적인 수정 및 보완의 과정을 포함하고

있다.

코스웨어 설계 단계는 다섯 과정으로 구성되어 있는 데, 수업 목표 진술, 수업

분석의 행동, 명세적 수업 목표 진술, 평가 전략 개발, 수업 전략의 설계 등을

포함하고 있다.

수업 목표 진술 과정은 코스웨어를 설계할 때 첫 과정으로써 필요한 활동을

위한 문제의 분석 , 학습자의 특성 확인, 목적의 진술 그리고 교수 환경의 정의

가 이루어진다.

수업 분석의 행동 과정은 학습 지도의 개발, 선수 기능의 결정, 기능의 형태

및 속성의 결정 등이 이루어지며, 명세적 수업 목표 진술 과정에서는 교

수 계열의 각 학습 단계에 상응한 수행 목표를 명세적으로 진술하고, 교수 분

석에 기초를 두고 학습자가 교수를 통해 성취하여야 할 목표를 그 조건과 함께

제시하는 과정이다.

평가 전략의 단계는 평가 요구의 결정, 평가 항목의 개발, 신뢰도 및 타당도의

결정으로 구성되어 있으며, 수업 전략의 설계 과정에서는 앞의 단계에서 창출

된 문서화에 기초하여 각 목표에 상응하는 적절한 수업 전략을 수립하는 단계

로, 먼저 수업 자료와 매체를 검토하고, 수업의 사태를 분석하며, 코스웨어의

일반적인 수업 설계 전략을 수립한다.

프로그래밍의 준비 단계는 설계 단계의 다섯 과정에서 수집되고 작성된 자료

및 정보를 기초로 하여, 스토리보드와 플로우챠트를 작성하고 보조 자료를 고

안하는 등 코스웨어를 실제로 개발하는 데 필요한 준비 작업을 하는 과정으로

- 25 -

써 프로그래밍 개발의 전 과정이라고 할 수 있다.

순서도 및 스토리보드 개발과정에서는 주로 교수 학습의 형태 및 진행에 관한

것으로써 교수 설계의 의도를 프로그램에 정확하게 나타내는 역할을 한다. 그

리고, 보조 자료의 개발 과정에서 개발된 교사용 자료 및 지침서와 학습자용

지침서 등 교수 보조 자료는 코스웨어를 활용하는 데에 도움을 주기 위한 목적

으로 개발되어야 하며, 교수 전략의 설계 단계에서 분석된 결과 및 요구와 상

응하도록 제작되어야 한다.

검토 및 수정 과정은 코스웨어를 실제로 개발하기 위해 프로그래밍에 들어가

기 앞서 설계 및 준비의 전 과정을 검토하고, 필요에 따라 수정을 가하게 되는

데, 프로그래밍을 보다 효율적으로 하기 위한 것으로서 매우 중요한 과정이다.

정리된 모든 자료와 문서들을 전반적으로 검토하고, 교수 내용에 관해서는 해

당 교과를 담당하고 있는 교사에게 자문을 구할 수도 있으며, 의사소통의 기회

를 마련하여 코스웨어의 형태 및 진행에 관하여 다시 한 번 검토와 수정을 할

수 있는 과정이다.

개발 및 평가 단계에서는 지금까지 수행해 온 설계 및 준비의 과정을 실현화

하여 코스웨어를 실제로 개발하고, 코스웨어의 질과 효과성을 높이기 위하여

코스웨어의 평가를 실시한다.

수업 자료의 초안을 프로그램 하기 위해서는 먼저 프로그래머의 기술과 능력,

시간상의 제약, 하드웨어의 특성, 코스웨어의 형태 등을 고려하여 적절한 프로

그래밍 언어나 저작 시스템을 선택하여야 하며, 다음으로 프로그램의 조직 방

식을 선정하는데 이는 프로그래밍 과정의 효율성과 완성된 프로그램의 간결성

및 명확성에 영향을 미치게 되므로 유의하여 결정해야 한다.

코스웨어 설계 및 개발의 과정에 있어서 마지막 과정으로 형성평가를 실시하

는 과정으로, 이의 목적은 일차적으로 개발된 코스웨어의 질을 확인하고 그 효

과를 측정한 후 코스웨어의 단점과 활용 상의 문제점을 보완하여 보다 나은 코

- 26 -

스웨어를 개선하기 위한 것이다. 형성평가의 종류에는 설계자에 의한 자체 평

가, 외부 전문가에 의한 전문 영역별 평가, 대상 집단의 소수의 학습자에 의한

파일럿 테스트, 대표성을 가진 다수의 학습자를 대상으로한 필드 테스트가 있

다. 관찰이나 면담, 설문조사 등을 통해서 학습자의 수행 수준 , 학생 및 교사

의 태도 및 반응, 수업 자료의 수준 등에 관한 자료를 수집하고 그 외 다양한

객관적 정보를 검토하여 이를 근거로 코스웨어의 내용적 및 기술적 오류와 문

제점을 수정하게 되며, 순환적 보완과정을 거쳐 코스웨어는 최종적으로 완성된

다[9].

3- 2 함수 의 개 념 및 학습 목표

(1) 대상 교과의 선정과 활용 대상

개발 교과는 중학교 1학년 수학 교과의 함수 단원을 선정하였다. 본 프로그

램은 중학교 1학년 학생들을 대상으로 교사가 함수 의 학습지도에 컴퓨터 보

조수업으로 활용할 수 있어 학생들의 함수 에 대한 개념 형성에 도움을 줄 수

있으며, 학습자는 개별학습 및 반복학습을 통하여 함수 단원의 개념과 원리를

쉽게 이해할 수 있으며, 수준별 문제를 해결함으로써 학습 결손을 줄일 수 있

을 것으로 판단된다.

(2) 함수의 개념

두 집합 X, Y가 있어서 X의 각 원소에 Y의 원소가 단 하나 대응할 때, 이

대응을 X에서 Y로의 함수(function ) 또는 사상(mapping )이라고 한다. X에서 Y

- 27 -

로의 함수 f가 정의되어 있을 때, 이것을 f : X→Y 로 나타내고, X를 f의 정의

역(domain ), Y를 f의 공역(codomain )이라고 한다.

또 원소 x∈X에 대응하는 유일한 원소를 y∈Y라 할 때, 이 대응을 f : X→Y

또는 y =f(x ) 로 나타내고, 이 때 y를 x의 상(image) 또는 함수값이라고 한다.

일반적으로 Z X일 때 함수 f에 의한 Z의 각 원소의 상 전체의 집합을 f에

의한 Z의 상이라 하고, 이것을 f (Z)로 나타낸다. 즉, f (Z)={f(x ) x Z} Y 이다.

특히, f (X)를 치역(range)이라 하고 이것을 Imf로 나타낸다. 즉,

Imf=f(X)={f(x ) x X}이다. 함수 f : X Y에 있어서 한 원소 y Y에 대하여

f (x )=y가 되는 원소 x X 전체의 집합을 f에 의한 y의 원상(preimage) 또는 역

상(inverse image)이라 하고, 이것을 f - 1 (y )로 나타낸다. 즉, y Y 일 때

f - 1 (y )={x X f (x )=y }이다.

일반적으로 W Y일 때, 함수 f에 의한 W의 각 원소의 원상 전체의 집합을 f

에 의한 W의 원상 또는 역상이라 하고, 이것을 f - 1 (W )로 나타낸다. 즉,

f - 1 (W )={x X f(x ) W }이다. 한편, 함수 f : X Y에서 Imf=Y이고 x 1 x 2

f (x 1 ) f (x 2 ) (또는 f (x 1 )=f(x 2 ) x 1 =x 2 ) 이면 f를 일대일 대응(one to one

correspondence)이라고 한다.

(3) 단원의 학습 계열

함수 단원의 학습 계열은 [그림 3- 2]와 같다.

[그림 3- 2 ] 단원의 학습 계열

- 28 -

(4) 학습목표

1) 대응과 함수의 뜻을 말할 수 있다.

2) 좌표, 순서쌍, 좌표축, 좌표평면의 뜻을 말할 수 있다.

3) 정비례 그래프의 성질을 말할 수 있다.

4) 정비례 그래프의 성질을 활용하여 문제를 풀 수 있다.

5) 반비례 그래프의 성질을 말할 수 있다.

6) 반비례 그래프의 성질을 활용하여 문제를 풀 수 있다.

3 .3 시 스템 구현 및 평 가

본 절에서는 구현한 프로그램의 구조, 저작 환경 및 설치·사용 방법, 프로그

램의 주요화면을 제시하고 그 설명을 하며, 개발된 프로그램이 설계 모형에 따

선수학습 본 단원 발전학습

초등학교

대응·규칙알아보기

순서쌍, 좌표

좌표평면

대응표

그래프

x와 y사이의 관계식

정비례, 반비례

정비례관계의 그래프

반비례관계의 그래프

→① 함수

§1 대응과 함수

§2 함수값의 변화→

중학교 2학년

Ⅴ.일차함수

② 함수의 그래프

§1 순서쌍과 좌표

§2 함수의 그래프

중학교 3학년

Ⅳ. 이차함수

- 29 -

라 얼마나 잘 구현되었는가를 평가한다.

(1)프로그램의 구조

본 프로그램은 학습자가 학습 주제를 자유롭게 선택할 수 있도록 메뉴 방식으

로 구성하였고 반복학습이나 다른 주제로의 전환이 쉽도록 구성하였다. 프로그

램의 전체구조는 다음과 같다.

프로그램 로고

프로그램 소개

학습차례 화면

함수의 뜻 함수의 그래프

대응 ,

함수의 뜻

함수값과

치역

정비례

그래프

반비례

그래프

순서쌍과

좌표설

명

하

기

요

정

정

리

문

제

풀

기

설

명

하

기

요

점

정

리

문

제

풀

기

설

명

하

기

요

점

정

리

직

접

하

기

문

제

풀

기

설

명

하

기

요

점

정

리

직

접

하

기

문

제

풀

기

설

명

하

기

요

점

정

리

문

제

풀

기

종료(QUIT)

- 30 -

[그림 3- 3] 프로그램의 구조

(2) 저작 환경 및 설치·사용방법

본 멀티미디어 CAI의 설계 및 구현 요구 사양표는 [표 3- 1]과 같다.

[표 3- 1]시스템요구사양표

본 CAI의 설치 및 사용 방법은 다음과 같다.

1) 설치

가. CD- ROM에서 직접 실행하기

① 교수 자료가 수록된 CD- ROM을 드라이브에 넣고 , 윈도우 탐색

기 또는 내컴퓨터 를 클릭하여 CD- ROM을 선택한다.

② SET UP파일을 클릭하여 설치한다.

③ PASSRUN을 실행한다.

④ 이후 진행은 프로그램 진행 순서에 따른다.

나. 하드디스크에 설치하여 실행하기

① 교수자료가 기록된 CD를 드라이브에 넣고 바탕화면에서 탐색기를

클릭하여 CD- ROM을 선택한다.

② 하드디스크에 새폴더를 만들고 이 폴더에 CD- ROM파일 전체를 복

사한 다음 SET UP파일을 두 번 클릭하여 실행한다.

2) 사용방법

초기화면이 마우스의 클릭에 의하여 프로그램 안내화면으로 바뀌며 사용방법

- 31 -

은 화면지시에 따르며, 대부분의 화면 진행은 마우스의 클릭으로 진행한다.

(3) 프로그램의 주요화면

구 성 요 소 구 분 사 양

하드웨어 환경

CPUCPU 586급

RAM : 32MB

보조기억장치하드디스크: 6GB

CD- ROM : 32배속

입/ 출력 장치

그래픽, 사운드, 비디도,

오디오, 스캐너, 마우스,

마이크 기타 등등

Window 95 환경을 지

원할 수 있는 모든 것

소프트웨어 환경

운영체제 Window 95

멀티미디어 저작도구 PASS2000

- 32 -

[그림 3- 4]

프로그램

로고화면

학습자의 흥미를 유발시키기 위한 로고 음악과 함께 멀티미디어 학습 프로그

램을 의미하는 로고 화면이 [그림 3- 4]와 같이 진행된다. 학습자는 매화면마다

대부분 마우스 클릭을 통하여 다음 학습 장면으로 진행한다.

[그림 3- 5]주메뉴 화면

- 33 -

음악과 함께 [그림 3- 5]와 같은 학습 선택 메뉴 화면이 나타난다. 마우스를 이

용하여 학습자가 원하는 메뉴를 선택하여 누르면 해당하는 주제로 들어가 학습

할 수 있도록 하였다.

[그림 3- 6] 설명하기 화면

[그림 3- 6]은

본 연구에서

구현한 학습

화면 중 설명

하기에 관한

화면으로, 학

습할 내용을

주 메 뉴 에 서

선택하면 학

습 주제와 관

- 34 -

련된 학습 내용이 진행된다. 학습화면은 소단원명, 내용 설명 및 결론 등으로

구성하였으며, 학습자에게 지루함을 주지 않으면서 동기 유발과 흥미를 높이기

위해 소리와 애니메이션 등이 필요에 따라 작동하도록 하고, 시각적 효과와

화면 지연 효과 등을 적절히 사용하여 화면 구성을 짜임새 있게 하고, 적정한

양의 내용을 설명하도록 한다.

또한 화면 왼쪽에 버튼을 두어 반복학습 및 원하는 학습 내용으로의 분기가

쉽게 이루어질 수 있도록 한다.

[그림 3- 7]

요점정리 화면

[그림 3- 7]은 요점정리에 관한 학습화면으로, 학습한 단원의 요점을 복습할 수

있도록 내용을 압축하고 시각적 효과를 주어 제시함으로써 반복학습이 효과적

으로 이루어지도록 한다.

또한 한 화면에 적정한 양의 학습 내용을 제시하고, 소리, 애니메이션, 화면효

과 등을 적절이 사용하여 학습 내용을 잘 정리할 수 있도록 도움을 주며, 학습

- 35 -

자가 학습 속

도를 조절할

수 있도록 한

다.

[그림 3- 8] 직접하기 화면

학습자가 마우스를 클릭하며 학습 내용을 직접 발견할 수 있도록 하기 위해

[그림 3- 8]과 같이 직접하기 화면을 구현한다. 학습이 진행되는 동안 마우스는

연필모양으로 나타나며 좌표평면을 벗어나지 않도록 하였다. 학습자가 좌표평

면의 한 점을 클릭하면 그 점의 좌표가 나타나고, 비례상수가 계산되며, 그 점

을 지나는 정비례 그래프가 그려진다.

이러한 과정을 통해 학습자는 비례상수를 계산하는 방법과 비례상수의 값에

따라 정비례 그래프가 어떻게 그려지는지를 발견할 수 있으며, 자기주도적인

학습이 이루어지고 좀 더 생동감있게 학습 내용을 인지할 수 있다.

각 장의 내용의 학습이 모두 끝나거나 메뉴에서 문제풀기를 선택하면 단계별

로 문제가 제시되고, 입력된 값에 따라 정·오답 메시지가 나타난다. 예를 들어

- 36 -

[그림 3- 9]는

문제풀기에 관

련된 화면이다.

각 과정은 모

두 기본문제,

보충문제, 심화

문제의 과정으

로 이루어져 있

으며, 기본문제

과정은 모든 학습자가 공통적으로 학습해야할 핵심사항을 다루는 문제로 이루

어져 있고, 보충문제 과정은 기본학습을 위주로 하여 상대적으로 수준이 높은

발전학습이 이루어지도록 구성하였으며, 심화문제의 과정은 비교적 응용력이

있는 학습자를 대상으로 창의적 발상이 나타날 수 있는 문제들로 구성하여 학

습자가 단계별로 문제를 해결하며 성취감을 느낄수 있도록 하였다.

[그림 3- 9] 문제 풀기 화면

- 37 -

만약, 학습자가 오답을 제시할 경우, 다시 하세요 라는 메시지와 함께 [그림

3- 10]과 같이 도움말이 나타나며, 다시 문제를 풀 수 있도록 하였다.

[그림 3- 10]

도움말 화면

또한 학습자

가 정답을 제

시한 경우에는

[그림 3- 11]과

같이 훌륭합

니다 라는 메

시지가 출력된

다.

- 38 -

[그림 3- 11] 정답시 화면

학습 진행 중 종료 버튼을 누르면 종료 여부를 묻는 화면이 나오고 예 를

선택하면 종료 화면 으로 아니오 를 선택하면 주메뉴화면 으로 진행한다.

[그림 3- 12]는 프로그램 종료 화면으로 본 프로그램이 종료된다.

[그림 3- 12] 종료 화면

- 39 -

(4) 시스템 평가

나일주와 정인성의 코스웨어 평가지는 제한된 시간내에 전반적인 코스웨어를

평가하고자 할 때, 유용한 방법이다[4].

이 평가지의 첫 부분은 코스웨어의 객관적 정보를 제시하는 부분으로 코스웨

어 이름, 개발자, 코스웨어 형태 등에 대한 정보가 필요하다. 다음으로 내용, 기

술, 교수 측면의 평가가 이루어 진 다음 그에 바탕을 둔 총체적인 평가를 해야

한다.

프로그램 명칭 : 재미있는 함수 여행

개발자 : 이 남 희

제작일자 : 2000.6.1

프로그램 형태 : □∨ 반복연습 □∨ 개인교수 □문제해결

□ 시뮬레이션 □ 게임 기타

측 면 내 용결 과

만족 보통 불만족

내 용

1. 주어진 목표에 알맞는 내용인가? □∨ □ □

2. 내용이 정확하고 최신의 것인가? □ □∨ □

기 술

3. 학습자가 사용하기 편리한가? □∨ □ □

4. 컴퓨터 기능을 효과적으로 활용하는

가?□∨ □ □

5. 하드웨어나 기타 환경에 알맞게 개

발되었나?□∨ □ □

- 40 -

[표 3- 2] 나일주·정인성의 평가 기준에 의한 평가표

교수

6. 교육적으로 건전하가? □∨ □ □

7. 학습자의 활발한 참여가 가능한가? □∨ □ □

8. 학습자 개개인의 필요를 충족시키는

가?□ □∨ □

9. 질문과 피드백이 적절하가? □∨ □ □

10. 학습 동기를 유발·유지시키는가? □∨ □ □

11. 화면디자인이 깔끔하고 적절하가? □∨ □ □

12. 색, 그래픽, 소리 등의 사용이 적절

한가?□∨ □ □

[표 3- 2]의 평가표에 의하면 본 논문은 함수에 관한 내용 측면에서 설정한 학

습 목표에 맞게 구성을 충실히 하였다. 하지만 보다 학습자의 흥미를 유발할

수 있는 내용 설정면에서는 다소 미흡하였다. 기술 측면에서 마우스와 기능키

를 이용한 프로그램의 진행 작업으로 학습자가 사용하기 편리했으며, 멀티미디

어가 제공하는 다양한 기능 중 동영상, 애니메이션, 음향 효과 등을 충분히 적

용하였다. 교수 측면에서 피드백의 원리를 활용하고 학습자가 주의 집중을 할

수 있도록 화면을 설계하였다. 또한 수준별 문제를 제시하여 능력별 학습이 이

루어지도록 노력하였으나, 보다 더 다양한 수준별 학습내용 구성에는 개개인의

필요를 충족시키지 못했다.

- 41 -

제 4장 프 로 그램 적 용 과 학 습 효 과 분 석

본 연구에서는 멀티미디어 CAI의 이론적 배경을 규명하고 멀티미디어 저작도

구 PASS2000을 사용하여 멀티미디어 CAI 프로그램을 구현하였다. 본 멀티미

디어 CAI 적용의 효과를 알아보기 위하여 인천광역시 ○○○중학교 1학년 2개

학급 비교집단과 실험집단을 선정하여 중학교 수학 교과 중 함수 단원을 멀티

미디어 CAI를 이용하여 수업을 실시한 후 그 결과 분석을 다음과 같이 한다.

(1) 평가 내용 및 분석 내용

본 CAI 프로그램의 적용의 효과를 알아보기 위하여 [표 4- 1]과 같은 방법으로

비교 분석한다.

[표 4- 1] 평가 내용 및 분석 내용

(2) 비교군과 실험군의 학습 모형 비교

[표 4- 2]에서 실험집단의 학습모형은 일반적인 학습 활동보다는 제한된 시간

- 42 -

에서 학습자 스스로 개별학습과 교과내용을 피이드백 할 수 있으며, 관련된 학

습 자료를 기존의 텍스트 중심의 학습에서 탈피하여 텍스트, 그래픽, 애니메이

션, 동영상 등의 다양한 매체를 결합하여 학습자 중심의 학습이 진행될 수 있

도록 표현하여 학습의 효과를 극대화시킬 수 있다.

[표 4- 2] 비교군과 실험군의 학습 모형 비교

평가 내용 평가 대상 평가 시기평가 방법 및

도구분석 방법

진단평가

(사전검사)

1학년 2개

학급

(실험집단,

비교집단)

2000년 6월 초진단평가

(자작문제)

·t검정

(엑셀2000이용)

형성평가

(사후검사)〃 2000년 7월

지필평가

(자작문제)

·t검정

(엑셀2000이용)

수학에 대한

태도 변화〃 2000년 7월

설문조사

(자작설문지)

·수학 학습에

대한 태도 변

화 분석

일반적인 교수- 학습 활동

(비교집단)

멀티미디어 CAI 교수- 학습 활동

(실험집단)교수- 학습

활동시간 자료 및 유의점

교수- 학습

활동시간 자료 및 유의점

학 습 동 기

유발 및

학 습 목 표

제시

전 시 학 습

확인

일제학습

학습 내용

정리 및

요약

차시예고

3분

5분

30분

5분

2분

학습지 이용

관련 학습 자료

활용

OHP이용

학 습 동 기

유발

학 습 목 표

및 방법 제

시

전 시 학 습

확인

자기 주도

적 및 능력

별 개별학

습

수준별

형성평가

학 습 내 용

정리

차시예고

3분

3분

25분

7분

5분

2분

로고화면

주화면 제시

학습 내용 이용

멀티미디어CAI활용

피이드백 활용

- 43 -

(3) 학습 성취도(형성평가)비교

CAI 프로그램의 적용에 따른 학습의 효과를 분석하기 위하여 6월에 실시한

진단평가 수학성적을 CAI 활용전 동질성 검증 자료로 활용한다.

이 평가자료의 난이도는 상6문항, 중6문항, 하8문항으로 총 20문항을 제작하

고, 문제의 객관도를 높이기 위하여 동료 수학교사의 검증을 거쳐 수정과 보완

을 거쳐 제작하였다.

[표 4- 3] 두 집단 전체의 동질성 검증 분석표(진단평가)

두 집단의 동질성을 검증한 결과, 위의 [표 4- 3]에 나타난 바와 같이 t값 은

- 0.16이고, t기각치 가 1.99이므로 0.16< 1.99이다. 이것은 통계적으로 두 집단간

에 유의미한 차이가 없다는 것이며, 따라서 실험 집단과 비교 집단 전체간에는

동질성이 있다고 할 수 있다.

본 프로그램을 적용한 후 [표 4- 4]에서 나타나듯이 실험 집단과 비교 집단이

학습단원 형성평가를 실시한 결과 성취도 차이가 실험 집단이 비교 집단보다

평균 점수가 10점이 높게 나타나고 t검증 결과 두 집단의 성적은 t통계량 은

1.75이고, t기각치 단측검정 은 1.67이므로 통계적으로 유의미한 차이가 있다고

할 수 있으며, 이는 멀티미디어 CAI를 활용한 학습이 학습자로 하여금 학습 의

욕을 고취시키고 성취도가 높아지게 한다는 것을 확인할 수 있다.

구분 인원(N ) 평균(M ) 표준편차(S .D) t - 값 자유도(df) t기각치(양측)

실험집단 38명 58.05 27.04- 0.16 73 1.99

비교집단 37명 59.00 25.52

- 44 -

[표 4- 4] 두 집단 전체의 형성평가 성적 분석표

(4) 수학과 학습에 대한 태도 변화 분석

실험 집단에 대한 본 CAI 프로그램을 적용 후 수학교과에 대한 흥미도 조사

결과는 [표 4- 5]와 같다. [표 4- 5]에 나타난 결과를 정리하면 다음과 같다. CAI

프로그램을 활용한 수업에 대한 흥미도 조사에서 재미있다 고 답한 학생이

71%를 차지하고 있어, CAI 프로그램이 수학교과 학습에 흥미를 주고 있음을

알 수 있었다. 또한 재미있다고 답한 학생 중 재미있는 이유를 정·오답을 즉

시 제공하므로 가 41%, 이해가 부족한 내용을 반복할 수 있어서가 37%를 차지

하였다. 이는 학생들이 개인적으로 CAI 프로그램을 활용할 수 있도록 CAI 프

로그램의 보급이 필요함을 나타내고 있다고 말할 수 있다.

CAI프로그램을 활용한 학습의 이해 정도에서 매우 잘된다 와 잘되는 편

이다 의 합이 71%를 나타내고 있어, CAI 프로그램을 활용한 수업이 학생들의

수학교과의 이해를 돕는 것으로 나타났다.

수학 수업시간에 CAI 프로그램을 계속하여 활용하기를 바라는가? 라는 물음

에 69%의 학생들이 자주 했으면 좋겠다 고 답하였다. 이는 교사들이 유용한

CAI 프로그램의 개발과 적용을 해야할 필요성을 나타내고 있다고 말할 수 있

다.

타 교과에서 CAI 프로그램 활용을 희망하는가?를 묻는 물음에 66%의 학생들

이 자주 하기를 바라고 있었다.

위의 수학과에 대한 태도 변화를 종합하여 보면 본 CAI 프로그램을 적용한

구분 인원(N) 평균(M ) 표준편차(S .D) t - 값 자유도(df) t기각치(단측)

실험집단 38명 70.08 21.741.75 73 1.67

비교집단 37명 60.08 27.60

- 45 -

수업이 학습 태도에 긍정적인 변화를 가져옴을 알 수가 있었다.

[표 4- 5] CAI 학습 후 수학교과에 대한 흥미도 조사 결과

설문내용 응답내용 명(%) 계(%)

1. CAI 프로그램

을 활용한 수업에

대한 흥미도

재미있다. 27(71%)

38(100%)보통이다. 8(21%)

재미없다. 3(8%)

2. 1번에서 재미

있다고 응답한 학

생들의 선택이유

정·오답을 즉시 제

공하므로11(41%)

27(100%)

멀티미디어를 사용

했기때문에4(15%)

컴퓨터가 집중이 잘

되므로2(7%)

이해가 부족한 내용

을 반복할 수 있어

서

10(37%)

3. CAI 프로그램

을 활용한 학습의

이해 정도

매우 잘된다. 15(39%)

38(100%)잘되는 편이다. 12(32%)보통이다. 6(16%)안 되는 편이다. 3(8%)매우 안 된다. 2(5%)

4. 수학 수업 시

간에 CAI프로그

램을 계속하여 활

용하기를 바라는

가?

자주 했으면 좋겠다. 26(69%)

38(100%)가끔 했으면 좋겠다. 10(26%)

안 했으면 좋겠다. 2(5%)

5. 타 교과에서의

CAI 프로그램 활

용 희망 여부

자주 했으면 좋겠다. 25(66%)

38(100%)가끔 했으면 좋겠다. 11(29%)

안 했으면 좋겠다. 2(5%)

- 46 -

제 5장 결 론 및 제언

정보화 사회의 도래와 함께 교육 현장의 환경도 멀티미디어화 하고 있다. 이

에 발맞추어 컴퓨터의 교육적 활용은 증대되고, CAI의 중요성은 더욱 강조되고

있다.

본 연구에서는 학습자들에게 컴퓨터에 좀 더 친숙해질 수 있는 기회를 제공하

면서 텍스트, 이미지, 사운드, 애니메이션, 동영상 등 다양한 자료를 선택적으로

활용하여 학습자의 주의력과 상상력을 높여 학습 동기 유발과 흥미를 가지게

하고, 개별 학습 및 교수- 학습에 효율성을 높이기 위하여 멀티미디어 저작도구

인 PASS2000을 이용하여 중학교 1학년 수학과 함수 에 대한 멀티미디어 CAI

프로그램을 개발하였다. 본 연구 결과로 개발된 학습 보조 자료용 프로그램의

활용을 통하여 다음과 같은 효과가 기대된다.

학습자 자신의 학습 속도에 따라 상호작용적으로 학습과정을 구성해갈 수 있

으므로 개별 학습 또는 교실 수업의 교수- 학습을 위한 보조 자료로 활용될 수

있다. 또한 , 한 개념에 관련된 다양한 형태의 자료를 제공함으로써 개념을 보

다 쉽게 이해할 수 있을 뿐만 아니라 종합적으로 이해를 도울 수 있다.

애니메이션과 음향효과를 이용하여 제작하였기 때문에 학습 의욕과 흥미를 유

발하여 자발적이고 적극적인 사고 활동을 도와주며, 반복 학습을 통하여 함수

에 대한 인지 능력이 향상될 수 있다.

마지막으로 현대 수학 교육의 맹점인 교사 중심의 수업에서 학습자 중심의 수

업으로 전환이 이루어진다.

- 47 -

이러한 기대와 더불어 본 논문에서 좀 더 개선하고 연구해야 할 점과 앞으로

교육 현장에서 개선하고 보완되어야 할 사항에 대하여 제언하고자 한다.

첫째, 학생들이 각자의 수준에 맞는 CAI 프로그램을 선택하여 학습할 수 있도

록 다양한 형태의 수준별 CAI 프로그램의 개발이 이루어져야 할 것이다.

둘째, 본 코스웨어의 정확한 효과를 검증받기 위하여 다른 교사에 의한 활용

의 효과와 다른 여러 지역에 있는 학생들에게 적용한 효과의 분석이 필요하다

고 생각된다.

셋째, 교사들이 자기가 필요한 멀티미디어 CAI 프로그램을 직접 개발하여 활

용하는 것이 가장 바람직하지만 개발에는 많은 시간과 노력이 필요하므로 교육

부가 주관하여, 수준별 멀티미디어 CAI 프로그램, 일반 교실에서 대형 모니터

를 활용할 수 있는 멀티미디어 CAI 프로그램, 개인 학습용 멀티미디어 CAI 프

로그램, 기초 계산능력 향상 멀티미디어 CAI 프로그램 등 체계적인 프로그램의

개발이 이루어져야 할 것이다.

넷째, 전국 소프트웨어 공모전 등을 통해 개발된 우수한 CAI 프로그램들이 현

장에 사용되지 못하고 사장되고 있다. 따라서 교육 당국은 우수한 프로그램을

교육 현장에 보급하려는 적극적인 의지와 노력이 있어야 하겠다.

다섯째, 교육 현장에 있는 교사들은 효율적으로 학습할 수 있는 양질의 멀티

미디어 CAI 프로그램을 선정하고 이를 보완하여 학습에 활용하려는 의지와 노

력이 있어야 할 것이다.

여섯째, 학생들이 비교적 어려워하고 싫어하는 과목인 수학교과의 멀티미디어

CAI 프로그램을 개발할 때에는 재미있는 음악의 사용과 애니메이션 등으로 프

로그램의 진행에 변화를 주어 학습자들의 주의 집중이 지속적으로 이루어질 수

있도록 하여야 효과적인 수학교과 멀티미디어 CAI 프로그램이 될 것이다.

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