[논문 리뷰] Digital Technologies In The Early Primary School Classroom

Nathalie Sinclair, Anna Baccaglini‐Frank|arXiv (Cornell University)|2016. 02. 10.

Education and Technology Integration참고 문헌 77인용 수 14

한 줄 요약

이 논문은 K-2 수학 교육에서 디지털 기술의 연구를 통합하여, 가상 조작도구, 프로그래밍 언어, 인터랙티브 화이트보드와 같은 다양한 도구가 수업과 학습에 미치는 영향을 분석한다. 이러한 기술의 설계 선택이 수학 학습의 인지적 및 정서적 차원에 어떻게 영향을 주는지 강조하며, 교육자들이 도구의 교육적 기회와 수업 구현 요구사항을 바탕으로 평가하고 선택할 수 있도록 안내한다.

ABSTRACT

Papert's (1980) work with Turtle Geometry offered an early and provocative vision of how digital technologies could be used with young learners. Since then, research on digital technology use has focused on the middle and high school levels. Given the increasing diversity of digital technologies, and their varied underlying pedagogical goals and design choices, Clements' (2002) claim that there is no single effect of the computer on mathematics achievement is as true now as it was a decade ago. However, many advances have been made in better articulating the range of design choices that are possible, their potential effect on the cognitive and affective dimensions on mathematics learning, and their varying demands on the teacher. The aim of this chapter is to summarise the research literature on the use of digital technologies in the teaching and learning of mathematics at the k-2 level. In particular, we focus on literature that contributes to our understanding of how the use of digital technologies affects and changes the teaching and learning of mathematics - that is, how different affordances and design choices impact on the way teachers and learners interact and express themselves mathematically. By digital technologies we refer to a range of tools including multi-purpose computer-based software programs, web-based applets, virtual manipulatives, programming languages, CD-ROMs, games, calculators, touchscreen applications and interactive whiteboards. The distinction between these various types is not always evident and, indeed, one goal of this chapter is to provide useful distinguishing features of these various technologies in order to help educators better evaluate and choose amongst them.

연구 동기 및 목표

• 중학 및 고등학교 수준에 주로 초점이 맞춰진 연구와는 달리, 초등 저학년(K-2) 수학 교육에서의 디지털 기술 사용에 대한 연구 격차를 메우기 위해.
• 다양한 디지털 도구의 설계 선택이 어린이 학습자의 수학 학습의 인지적 및 정서적 차원에 어떻게 영향을 주는지 분석하기 위해.
• 가상 조작도구, 프로그래밍 환경, 인터랙티브 화이트보드와 같은 디지털 기술 유형 간의 차이를 명확히 하여 교육적 결론 내리기 위한 의사결정을 개선하기 위해.
• 디지털 도구를 조기에 수학 수업에 통합함에 있어 교사들이 변화하는 요구사항을 이해하는 데 지원하기 위해.
• 도구의 교육적 목표, 설계 특징, 수업 구현 요구사항을 기반으로 디지털 기술을 평가하기 위한 프레임워크를 제공하기 위해.

제안 방법

• K-2 수학 수업에서 디지털 기술 사용에 관한 기존 연구 문헌에 대한 체계적 리뷰.
• 컴퓨터 기반 소프트웨어, 웹 기반 앱릿, 가상 조작도구, 프로그래밍 언어, 인터랙티브 화이트보드와 같은 디지털 도구 유형으로 분류.
• 기술의 특정 설계 특징이 학생의 참여도, 수학적 사고, 교사의 수업 유도 방식에 어떻게 영향을 주는지 분석.
• 다양한 기술이 어린이 학습자의 수학적 표현과 상호작용을 어떻게 지원하거나 방해하는지에 대한 연구 결과 통합.
• Papert(1980)와 Clements(2002)의 이론적 프레임워크를 활용하여 기술이 학습 결과와 수업 실천에 미치는 영향을 해석.
• 도구의 근본적인 교육적 목표와 인지적 기회에 따라 기술을 구분하는 데 중점을 두기.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 다양한 디지털 기술은 어린이 학습자가 수학적 아이디어를 어떻게 상호작용하고 표현하는지에 어떤 영향을 미치는가?
• RQ2 K-2 수업에서 수학 학습을 지원하거나 저해하는 데 기여하는 디지털 도구의 핵심 설계 특징은 무엇인가?
• RQ3 초기 초등 교육에서 디지털 기술이 통합될 경우, 수학 학습의 인지적 및 정서적 차원은 어떻게 변화하는가?
• RQ4 다양한 디지털 기술을 사용할 때 교사의 역할과 수업 지도 요구사항은 어떻게 변화하는가?
• RQ5 교육자들이 도구의 교육적 목표와 수업 맥락을 바탕으로 효과적으로 디지털 도구를 평가하고 선택할 수 있는 방법은 무엇인가?

주요 결과

• 디지털 기술이 초등 저학년 수학 성취도에 미치는 영향은 도구의 설계와 구현 방식에 따라 크게 달라지므로, 단일한 효과는 존재하지 않는다.
• 풍부한 상호작용성과 즉각적인 피드백을 제공하는 도구—예를 들어 가상 조작도구와 프로그래밍 환경—은 어린이 학습자의 깊이 있는 개념적 참여를 지원한다.
• 기술의 설계 선택은 학생이 수학적 사고를 어떻게 표현하는지, 그리고 교사가 이러한 도구를 통해 학습을 어떻게 매개할 수 있는지에 큰 영향을 미친다.
• 디지털 기술의 효과성은 특정 도구와 관련된 교사의 내용 지식과 수업 지식에 크게 의존한다.
• 정적 앱릿과 동적 탐색 환경 사이의 차이는 학습 목표와 일치하는 도구를 선택하는 데 핵심적이다.
• 의도적인 수업 설계를 통해 인터랙티브 화이트보드와 터치스크린 애플리케이션은 협동적인 수학적 논의를 촉진할 잠재력을 보이고 있다.