일반학생뿐만 아니라 특수교육 대상 학생들에게도 과학적 소양이 필요하다. 과학학습을 통해 특수교육 대상 학생들은 과학적 사고를 터득할 수 있고, 이를 이용하여 문제 상황에서 스스로 의사결정을 할 수 있다. 뿐만 아니라 과학 관련 진로를 선택하는 등 특수교육 대상 학생들에게 과학적 소양이 필요하다. 하지만 특수교육 대상 학생들은 과학 학습의 어려움을 가진다. 스마트러닝의 시공간을 초월한 학습, 즉각적 피드백과 같은 특성은 특수교육 대상 학생들이 가지는 어려움을 보완하여줄 수 있다. 하지만 특수교육 대상 학생의 학습 특성을 고려하여 개발된 콘텐츠가 부족한 것이 현실이며, 특히 그들의 학습에 있어서 필수적인 난이도의 조절, 다양한 피드백을 제공해 줄 수 있는 콘텐츠는 많지 않다. 이 연구는 과학학습 상황에서 어려움을 갖는 특수교육 대상 학생들에게 스마트러닝을 활용한 과학 수업을 제안하는 것이 목적이다. 이를 위해 특수교육대상 학생들을 위한 무성생식 학습 어플리케이션 개발을 하였고, 어플리케이션을 활용한 수업 상황에서 특수교육 대상 학생들에게 일어나는 변화를 문화역사적 활동이론 측면으로 분석하였다. 특수교육 대상 학생들을 위한 무성생식 학습 어플리케이션은 분석, 설계, 개발, 실행, 평가의 ADDIE 모형의 단계에 따라 개발되었다. 저작도구는 MIT App Inventor이고, 어플리케이션 테스트 기기는 Android 기반 태블릿 PC인 에이수스 구글 Nexus7 이었다. 어플리케이션은 무성생식 관련 과학 내용과 특수교육 대상 학생들에 대한 지식을 활용하였으며, 과학교육 전문가 2인의 검토 및 수정이 이루어졌다. 어플리케이션을 활용한 무성생식 개념학습 수업은 서술적 순환학습 모형으로 설계되었다. 수업은 ‘생식에 대한 호기심 가지기’, ‘무성생식 개념 알기’, ‘분열법과 출아법 알기’, ‘포자법, 영양생식, 무성생식 특징 알기’로 총 4차시로 구성되었다. 어플리케이션을 통해 개념학습, 문제풀이와 함께 관련동영상을 제시하였고 무성생식 관련 관찰 보고서를 작성하도록 하였다. 무성생식 학습 어플리케이션의 설계 및 구현 과정은 교사가 보유하고 있는 자료와 학생에 대한 지식을 활용하여 수업에 필요한 학습용 어플리케이션을 제작하는 것이 전문가의 도움 없이도 실현가능하다는 것을 보여주었다. 문화역사적 활동이론을 통해 분석한 결과, 주체인 특수교육 대상 학생들은 도구의 어플리케이션을 통해 수업에 적극적으로 참여하려하는 객체(목적)를 가지고 협동학습을 하는 분업을 하게 되었다. 결과적으로 학생들은 산출물로 무성생식 개념학습을 효율적으로 하였다. 이상의 결과에 기초하여 교육학적 함의를 논의하였다. 이 연구를 통하여 문화역사적 활동이론 분석틀의 효과성을 알 수 있었고, 특수교육 대상 학생들을 위한 흥미로운 도구인 스마트러닝의 지속적인 연구가 필요함을 알 수 있었다. 마지막으로 양산된 어플리케이션보다 교사가 학생맞춤의 어플리케이션을 제작할 수 있도록 자작 도구 개발에 대한 연구가 진행될 필요가 있다.
Scientific literacy is required of students with special needs as well as students without special educational needs. Students with special needs can gain scientific thinking ability through learning science and can make decisions for themselves under problematic situations using that ability. Besides, students with special needs require scientific knowledge to make career choices including those related to science. However, students with special needs have difficulties learning science. Features of smart learning such as learning beyond time and space limits and immediate feedback can supplement the challenges students with special needs experience. Yet, the reality is that there is a lack of contents developed in consideration of the learning traits of students with special needs. In particular, there are not that many contents that can provide a broad variety of feedback or control over level of difficulty which is indispensable to their learning. The purpose of this study is to offer science classes utilizing smart learning contents for students with special needs who have difficulty under science learning situations. To this end, an app designed for learning asexual reproduction was developed for students with special needs, and the changes that students with special needs experience during classes utilizing this app were analyzed in light of Cultural Historical Activity Theory(CHAT). The asexual reproduction learning app for students with special needs was developed according to the five phases of ADDIE model: analysis, design, development, implement, and evaluation. MIT App Inventor was used as the authoring tool, and the app test device was ASUS Google Nexus 7 Android Tablet. The app used science contents related to asexual reproduction and information about students with special needs. It was reviewed and modified by two science education specialists. The class for learning the concept of asexual reproduction using the app was designed according to the Descriptive Learning Cycle Model. The class consisted of four sessions in total: ''getting curious about reproduction'', ''learning the concept of asexual reproduction'', ''learning about fragmentation and budding'', and ''learning about the characteristics of sporic reproduction, vegetative reproduction, and asexual reproduction''. Using the app, students learned concepts, watched related videos while solving questions, and were asked to write observation report on asexual reproduction. The process of designing and implementing the asexual reproduction learning app demonstrated that it is feasible for teachers to develop learning apps necessary for classes using existing materials and knowledge about the students without the help of app experts. According the CHAT analysis, findings indicated that students with special needs as the subject were able to organize division of labor demonstrated in cooperative learning with the object(goal) to actively participate in the class by using the tool of an app. In result, students produced the outcome of effectively learning asexual reproduction. Educational implications are discussed based on these findings. This study suggests the effectiveness of CHAT analysis framework and demonstrates the need for continuous research of smart learning which is an interesting tool for students with special needs. Lastly, instead of relying on mass-produced apps, it is necessary to conduct research on the development of self-authored tools so that teachers may develop apps tailored for their students.
I. 서론 11. 연구의 필요성 12. 연구의 목적 및 내용 43. 용어의 정의 51) 문화역사적 활동이론 52) 스마트러닝 53) 무성생식 5II. 이론적 배경 61. 특수교육 대상 학생의 과학교육 61) 특수교육 대상 학생의 정의 62) 특수교육 대상 학생의 과학교육 필요성 62. 특수교육 대상 학생의 학습 특징 및 교수 전략 73. 문화역사적 활동이론 91) 제 1세대 활동이론 102) 제 2세대 활동이론 103) 제 3세대 활동이론 114. 스마트러닝 121) 스마트러닝의 등장배경 122) 스마트러닝의 정의 133) 특수교육 대상 학생들과 스마트러닝 15III. 연구 방법 및 절차 161. 연구 대상 및 내용 162. 연구 절차 171) 개발 절차 172) 연구 절차 173) 어플리케이션 구현 환경 204) 개발도구 213. 자료 수집 방법 211) 참여 관찰 212) 관련 자료 수집 224. 자료 분석 방법 22IV. 연구 결과 및 논의 231. 어플리케이션 개발 및 적용 231) 어플리케이션 세부화면 232) 어플리케이션 적용 282. 어플리케이션 적용 효과 301) 1차시 수업 302) 2차시 수업 343) 3차시 수업 384) 4차시 수업 425) 어플리케이션을 이용한 수업의 긍정적인 효과 45V. 결론 및 제언 461. 결론 462. 제언 47참 고 문 헌 49(Abstract) 53