예비화학교사의 TPACK 발달을 위한 실천기반 교사교육 프로그램의 효과 및 방해 요인 분석

서 론▼

많은 연구자들은 테크놀로지를 활용하는 교사의 수업 전문성이 교사 중심의 수업에서 벗어나 학습자 중심의 수업으로 변화하는데 중요한 역할을 한다고 주장하였다. 예를 들어, Osborne & Hennessy¹는 과학수업에서 테크놀로지를 활용하면 학생들의 반성적 사고 능력, 데이터 취급 및 수집 능력 뿐 아니라 동기부여와 적극적 참여를 이끌어 내는데 도움을 준다고 하였다. 따라서 이러한 학습자 중심 수업으로의 변화를 위해서 과학 수업에 테크놀로지를 활용하는 것은 매우 중요하다.² 특히 오늘날 과학 수업에서 디지털 미디어의 시청, 컴퓨터를 기반으로 한 과학실험, 컴퓨터 프로래밍을 통한 모델링, 컴퓨터 시뮬레이션을 통한 관찰 등 다양한 활용이 이뤄지고 있는데,^3-7 이러한 시도들은 테크놀로지가 새로운 형태의 과학 탐구를 지원해 줄 잠재적인 학습 도구가 될 것이라는 기대 때문이다.⁸ 즉, 테크놀로지를 활용하여 정보에 접근하고, 모델을 이해하고, 과학적 문제를 해결하는 과정을 통해 탐구 학습이 일어나기 때문에^2,9,10 테크놀로지는 과학 탐구 수업을 지원하는데 유용한 도구가 되고 있음이 많은 선행연구들이 밝히고 있다.^6,11,12,13

또한, 전세계적으로 확산된 COVID-19로 인하여 교사와 학생이 직접 대면으로 진행하는 교육보다 온라인 교육이 활성화되었다.^14,15 이로 인해 다른 나라뿐 아니라 우리나라에서도 초등학교부터 대학에 이르기까지 원격 교육이 급속도로 보급되었고, 다양한 교육용 테크놀로지 자료의 개발이 활발하게 이루어지고 있다. 교육용 테크놀로지의 급격한 도입으로 인하여 교사는 새로운 형태의 교수학습에 적응하고 기존의 교과서 중심 수업에서 벗어나 새로운 형태로 도입된 테크놀로지를 활용하여 학생의 비판적 사고, 창의성, 반성적 사고를 이끌어내야 하는 도전에 직면하게 되었다.¹⁶ 또한, 학생들의 모바일 기술에 대한 액세스가 증가하고 있으므로, 교사는 학생들과 소통하고 교육적으로 이를 활용하기 위하여 테크놀로지 도구에 대한 기술적 적용 역량을 가져야 한다. 이러한 학교 상황을 고려할 때 예비교사를 위한 교육 프로그램에서 테크놀로지를 활용한 교수학습 역량을 향상시키는 것은 적극적으로 고려되어야 한다.

그러나 아직까지 테크놀로지를 교육 현장에 도입하는 것의 실효성에 대한 논란은 지속되고 있다.^17,18 교육에 테크놀로지를 도입함으로써 교육적 효과를 기대하기 위해서는 테크놀로지를 활용하는 교사의 수업전문성(Technological Pedagogical Content Knowledge, 이하 TPACK)에 대한 역량의 발달이 선행되어야 하기 때문이다.¹⁹⁻²¹ TPACK은 테크놀로지 지식(TK), 내용 지식(CK), 교수학적 지식(PK) 사이의 연결성을 강조하면서 동시에 각 요소가 상호작용하여 효과적인 교육적 기반을 형성하도록 하는 개념적 렌즈이다.^21,22 이를 Fig. 1에 제시하였다.

Fig. 1은 TPACK의 구성요소와 각 영역의 중첩된 영역을 보여준다. 즉, 테크놀로지 지식(TK), 내용 지식(CK), 그리고 교수학적 지식(PK)이 서로 중첩되어 교수학적 내용 지식(PCK), 테크놀로지 내용 지식(TCK), 테크놀로지 교수학적 지식(TPK)을 형성하고, 다시 이들이 중첩되어 테크놀로지 활용 수업전문성인 TPACK을 형성한다.²⁴

Figure1.

TPACK 프레임워크.²³

여러 선행연구²⁵⁻²⁷에서 교사의 TPACK 발달의 경로를 추적하려고 노력하였지만, TK, CK, PK의 세 가지 기본 요소들과 그 사이의 복잡한 상호작용에 대한 이해의 어려움에 부딪쳤다.²⁸ 그 후, Koehler 등²⁰은 Fig. 2와 같이 TPACK의 3가지 발달 유형을 제시하였다. 유형 1은 PCK로부터 TPACK이 발달하는 것으로, 주로 현직 교사의 TPACK 발달에 적용된다. 이 유형에서는 학교 현장에서 강조하는 PCK를 중심으로 새로운 방식인 테크놀로지가 추가적으로 도입된다. 유형 2는 TPK로부터 TPACK이 발달하는 것으로, 주로 예비교사의 TPACK을 발달에 적용된다. 예비교사의 경우에는 교육학적 지식과 테크놀로지 지식으로부터 TPK를 형성하고 이를 통해 TPACK이 발달하는 경향이 있다. 유형 3은 PK와 CK, 그리고 TK로부터 TPACK을 발달시키는 것으로, 이 유형에서 교사는 PK, CK, TK가 동시에 작동해야 하므로 인지적 부하가 발생할 수 있다.²⁵ 그러나 TPACK 발달이 PCK, TPK, TCK 등을 발달을 거치지 않고 PK, CK, TK로부터 균형적으로 빠르게 일어날 수 있다는 장점이 있다.

Figure2.

TPACK 발달 유형.²⁰

이처럼 TPACK는 PK, CK, TK로부터 형성되는 PCK, TPK, TCK와 역동적이며 복잡한 관계를 형성하기 때문에,^29,30 단지 테크놀로지를 잘 다룰 줄 아는 기술, 즉 TK만으로는 교실에서 효과적인 수업이 이루어지기 어렵다.^31,32 테크놀로지를 수업에 의미 있게 활용하려면 테크놀로지 지식(TK), 교육 내용(CK), 교육학의 측면(PK)이 함께 작동하는 방식에 대한 체계적인 이해가 필요하다.³³

Choi & Paik³⁴은 Niess 등³⁵의 TPACK 발달 단계, LoTi 평가틀,³⁶ TIM³⁷에서 제안한 테크놀로지 통합의 다섯 단계 등 선행연구를 검토하여 TPACK의 발달 단계를 ‘투명한 테크놀로지 활용’ 단계, ‘내용 제시’ 단계, ‘실습’ 단계, ‘안내된 문제해결’ 단계, ‘자율적 문제해결’ 단계 등 총 5단계로 구분하여 제시하였다. ‘투명한 테크놀로지 활용’ 단계에서 교사는 수업에 테크놀로지를 활용하지 않거나 이미 보편화된 테크놀로지를 활용하기 때문에 전통적인 수업과 잘 구분되지 않는다. ‘내용 제시’ 단계에서 교사는 교과 내용을 제시하기 위해 테크놀로지를 활용하지만, 이때 테크놀로지를 활용하는 목적은 지식의 이해를 돕기 위한 것에 국한된다. ‘실습’ 단계에서는 교사의 지시에 따라 학생들이 테크놀로지를 조작하는 활동에 참여하며, 이때 수업의 목적은 학생의 테크놀로지 활용 경험 제공에 있다. ‘안내된 문제해결’ 단계에서 교사는 학생이 테크놀로지를 활용하여 문제를 탐색하고 해결하도록 안내한다. ‘자율적 문제해결’ 단계에서 교사는 학생이 자율적으로 문제를 설정하고 탐색 및 해결을 할 수 있도록 학습 문맥과 관련된 자원을 적극적으로 제공하는 과정에서 테크놀로지를 활용한다.

이러한 선행연구들을 고려할 때 교사의 TPACK 단계 중 가장 높은 단계라고 할 수 있는 ‘자율적 문제해결’ 단계의 수업을 교사가 실행하기 위해서는 교과 내용에 따라 테크놀로지를 수업에 어떻게 도입하여 효율적인 교육이 이루어지도록 해야 하는가에 대한 판단 역량을 갖추어야 한다.³⁸⁻⁴² 그러나 현직 교사가 교육 현장에서 테크놀로지를 활용한 성공적인 교육 실천 사례를 이끌어 내는 것은 쉬운 일이 아니다.^20,23 또한, 현직 교사들은 자신이 가르치는 교과 내용에 테크놀로지를 적극적으로 통합할 수 있는 기회를 쉽게 찾기 어려운 문제가 있다.⁴¹

이러한 문제를 해결하기 위하여 Mishra & Koehler²³가 TPACK의 개념적 프레임 워크를 개발한 이후, 예비교사 및 현직교사를 대상으로 테크놀로지 활용 수업 전문성을 연구하기 위한 대규모의 연구가 이루어졌으며⁴³ 다양한 TPACK 평가 도구,^44,45 수업 계획 루브릭,³¹ 관찰 장비³² 등이 개발되었다. 이 중 예비교사의 TPACK 역량을 알아보기 위한 설문⁴⁴이 가장 널리 채택되고 있다. 이 도구의 타당성과 신뢰성은 널리 인정되었지만,^{31,33,43,46−50} TPACK에 대한 설문 조사 도구가 자체 보고라는 특성을 가지고 있기 때문에 실제적인 TPACK 역량보다는 자기효능감을 측정하는 경향이 크다는 문제점을 가진다.⁴² 따라서 현재까지 TPACK을 평가하는 방법으로는 설문 데이터와 함께 인터뷰, 교실 관찰 등이 활용되고 있다.⁵¹⁻⁵³

오늘날 많은 교사들은 교실에서 테크놀로지를 활용하는 것의 중요성을 빠르게 인식하고 있지만,⁵⁴ 수많은 장벽은 교사의 인식변화를 실행으로 옮기는 과정을 차단할 수 있다. 따라서 본 연구에서는 예비화학교사들을 대상으로 TPACK 역량을 발달시킬 수 있는 실천기반 교사교육 프로그램을 개발하고, 그 교육적 효과를 알아보고자 한다. 기존의 예비교사 교육은 “초기에는 교과목 내용을 실습과 단절된 채 제공한 다음, 수업의 마지막에 짧은 실습을 추가하는 형태”⁵⁵로 제공하고 있다. 이러한 예비교사 교육은 이론과 실천적 격차를 조성하고, 예비교사들이 실제 교수를 잘할 수 있도록 돕지 못한다는 비판이 있다.⁵⁵⁻⁵⁷ 따라서 최근에 예비교사 교육의 획기적인 변화가 요구되고 있다. Ball & Cohen⁵⁸은 “실천기반 교사교육은 전문적 성과를 학습하는 데 초점을 맞춰 직업의 핵심 활동을 중심으로 교수에 있어 중요한 문제에 대해 조사하는 훈련“이라 정의하였다. Lampert 등⁵⁹은 과학 예비교사교육에 의도적인 실천과 성찰을 극대화하는 수업 관찰, 예비교사와 교사의 집단 분석, 수업 준비, 수업 리허설, 실제 학생 수업, 수업의 집단 분석과정 등을 사용하는 과정에서 ’의도적인 연습‘을 제공하고, 이 과정에서 예비교사들은 교사 전문성에 필요한 요소들을 발전시킨다고 주장하였다. 또한 Aydin 등⁶⁰은 CoRe 기반 멘토링 강화 실습 과정을 설계하고, 예비교사를 지원하기 위해 몇 가지 전략, 예를 들어 명시적 PCK 도입, 마이크로 티칭, 성찰 및 멘토링 기회 등을 제시하였다.

이와 같은 문헌들의 고찰을 통해 TPACK 발달을 위한 실천기반 교사교육 프로그램을 개발하였다. 특히 테크놀로지를 활용한 유의미 학습에 초첨을 맞춘 TPACK 수준을 추출을 위하여, Howland 등⁶¹의 유의미 학습의 5가지 차원(Active, Constructive, Authentic, Intentional, Cooperative)을 토대로 하였으며, 싱가포르의 예비교사들을 대상으로 테크놀로지를 활용하고 조작하는 활동을 질적으로 연구한 Koh⁶²의 다차원적인 접근이 가능한 TPACK 평가 루브릭을 활용하여 이 연구에서 개발한 교육프로그램의 교육적 효과를 알아보았다. 또한, 교사가 테크놀로지를 어떻게 왜 사용하고 있는지에 대한 일련의 학교 기반 연구에서 얻은 결과로 1차, 2차 장벽을 구분한 Ertmer 등⁶³의 연구를 바탕으로, 이 연구에서도 예비교사들의 TPACK 발달을 방해하는 요인을 분석하여 앞으로 예비교사교육이 나아가야 할 방향을 제시하고자 한다.

연구방법▼

연구대상

연구대상자들은 K대학교 화학교육과에서 개설한 필수 교과목인 ’화학 교재연구‘ 강좌를 수강하는 3학년 20명의 예비화학 교사와 4학년 2명의 예비화학 교사였다. 이 강좌를 수강한 예비교사 중에 화학교육을 복수전공하는 환경교육과 3학년 1명과, 독어교육과 3학년 1명의 예비교사가 포함되었다. 그러나 이 연구에서는 예비화학교사를 대상으로 하기 위하여 이들은 연구대상자에서 제외하였다. 모든 연구대상자는 본 연구의 목적 및 방법에 대해 안내를 받은 후, 연구 참여에 대한 동의서를 작성하였다. 또한, 연구대상자들은 본인이 원할 시에 연구 중 언제든 중단할 수 있음을 설명받았다(부록 IRB, 2. 연구대상자용 설명문 및 동의서). 연구대상자들은 중등 화학 교사 2급 정교사 교원 자격증을 취득하기 위한 교육학, 교과교육학 및 화학관련 내용학을 어느 정도 이수한 상태였으나, 테크놀로지를 활용한 교수 학습과 관련된 수업을 듣거나 실행해 본 경험이 없었다.

연구 절차

선행연구를 근거로 1학기 동안 화학교재연구 강좌를 통해 예비교사들의 TPACK 향상을 위한 교사교육 프로그램을 실시하였고, 연구자는 프로그램의 전 과정에서 예비교사들의 교수 실행 유형을 분석하기 위한 자료를 수집하였다. 본 강좌는 코로나 19로 인해 원격 과제물, SNS 토론과 실시간 화상 강의로 진행되었으며, 교육 실습 기간 4주를 제외하고 총 11주차로 구성하였다. 1주~5주차에는 4시간씩 수업을 진행하였으며, 교육 실습을 하기 전에 충분한 리허설 시간을 갖기 위해 6주차와 7주차는 합하여 총 8시간으로 구성하여 진행하였다. 그리고 교육 실습 후에 진행된 8~11 주차에서는 교육 실습 동안 시도한 테크놀로지를 활용한 교수에 대한 발표 및 피드백을 진행하였다. 8~10주차는 각각 4시간씩 진행되었으며, 마지막 11주차는 5시간 동안 진행하여 총 45시간 동안 교육프로그램이 실시되었다. 그 후 예비교사들의 프로그램 효과를 알아보기 위하여 초기 TPACK 발달 수준을 분석하고, TPACK 발달 수준의 변화를 확인하였다. 또한 TPACK 발달에 걸림돌로 작용하는 요인을 분석하였다.

TPACK 발달 수준 추출

Howland 등⁶¹은 테크놀로지로 유의미한 학습을 하기 위한 5가지 차원(Active, Constructive, Authentic, Intentional, Cooperative)을 제안하였다. 이를 바탕으로 Koh⁶²는 55명의 싱가포르 예비교사들을 대상으로 테크놀로지 수업 활동과 관련된 루브릭을 개발하고 검증하였다. Koh⁶²의 연구에서는 ICT라는 용어를 사용했지만, 본 연구에서는 이를 테크놀로지로 바꾸어 기술하였다. 본 연구에서는 Howland 등⁶¹의 테크놀로지와 유의미 학습에 대한 5가지 차원과 Koh⁶²가 제시한 루브릭을 수정하여 Table 1과 같은 수정 루브릭을 추출하였다. Koh⁶²의 TPACK 평가 루브릭은 5개의 수준으로 세분화되었지만, 본 연구에서는 유사한 수준을 묶어 Level 0, 1은 0수준, Level 2, 3은 1수준, Level 4는 2수준으로 구분하였다. 각 차원에 적합한 콘텐츠 항목을 추출하기 위해 Constructive, Authentic 2개의 차원에 대해 Koh⁶²가 제시한 정의를 적용하였다.

Table 1에서 구성적 학습 활동의 0단계는 단순히 테크놀로지를 활용하며 이를 통해 자신의 이해를 구성해나가려고 시도하지 않는다. 1단계는 테크놀로지를 활용하여 새로운 경험을 능동적으로 해석하려고 시도하며, 2단계는 테크놀로지를 활용하여 스스로 현상을 설명하는 모델을 개발하고 이를 개선하는 과정까지도 학습 활동에 포함한다. 문제 해결 차원에서 0단계의 학생들은 테크놀로지를 활용하지 않고 단순히 자신의 기억과 사고로 문제를 해결하며, 1단계부터 테크놀로지를 활용하여 학생들이 문제를 해결하게 된다. 그러나 1단계는 학생들이 능동적으로 테크놀로지를 활용하는 것이 아니라 교사가 제시한 테크놀로지를 활용하는 수동적인 수준이다. 2단계에서 학습자는 테크놀로지를 다양하게 조작하면서 변화를 관찰하고 다양한 문제를 테크놀로지를 활용하여 해결하게 된다. 이때 학생들은 스스로 문제를 해결할 때 적합한 테크놀로지를 선택하며, 이 단계에서 학생들은 자발적 학습을 하게 된다.

Table1.

TPACK evaluation rubric

Category	Development Level			Reference
Category	0 Level	1 Level	2 Level	Koh (2013)⁶²
Constructive Learing Activity	Learners rarely create their own understanding of the phenomena through technology.	Learners focus on developing theories and interpreting new experiences through technological manipulation.	Learners use technology to implement their models wrestling with new experiences and become experts at problem discovery and solving.	Constructive (1~5 Level)
Problem Solving	Learners rely on simple memory to solve problems presented without technology.	Learners solve problems by observing the technology provided by the teacher to the problems presented.	Learners observe changes and solve various problems through variable manipulation of technology.	Authentic (1~5 Level)

자료 수집 및 분석

Lampert 등⁵⁹에 의하면, 실천과 성찰을 극대화하는 수업 관찰, 실제 학생 수업, 수업의 집단 분석과정 등에서 교사 전문성에 필요한 요소들이 발전된다고 하였다. 따라서 이 연구에서는 실습 이전의 수업 자료를 활용하여 예비교사들의 초기 TPACK 수준을 분석하였다. 예비교사들의 초기의 TPACK 수준을 분석하는 자료는 6개의 모둠별로 3주에 걸쳐 교과서의 모델을 분석하여 모델의 장점과 단점, 개선방안을 토론 내용, 이를 통한 예비교사들의 과학교육에서 테크놀로지의 필요성과 의미에 관한 인식 등의 자료를 활용하였다. 또한 모둠별로 테크놀로지를 사용한 수업 전사본과 모둠별 과제 토론에서 토론 1차, 2차(SNS 대화본 및 원격 화상 녹화본)의 전사본도 분석 자료로 활용되었다. 이러한 토론 자료에는 개별 학생들의 생각이 명확하게 드러나 있었기 때문에 개별 TPACK 분석 자료로 활용하였다.

교육프로그램을 통하여 변화된 TPACK 수준을 분석하기 위하여 ‘실습’ 수업에서 사용한 개별 예비교사들의 교수학습 지도안과 테크놀로지 자료를 활용하였다. 그리고 수업 중 발표 내용 녹화본 3개(1개당 약 4시간 분량)의 전사본을 분석하였다. 또한 동료 예비교사들의 피드백, 발표자의 TPACK에 대한 설문지, TPACK과 관련된 성찰적인 수업 에세이 자료 등을 분석하였다. 예비교사들에게 제공된 에세이는 부록에 <ESSAY 설문지 샘플>로 제시하였다.

TPACK 수준 분석은 예비교사들의 토론과 발표, 과제, 에세이 자료 등을 활용한 삼각측정법⁶⁴으로 이루어졌다. 실천기반 교사교육 프로그램의 효과 분석을 위해 TPACK 각 항목의 0수준을 0점, 1수준을 1점, 2수준을 2점을 부여하고, TPACK 수준의 변화에 대한 유의성을 판단하고자 쌍계 T-검정을 실시하였다. 또한 질적연구에서 연구자의 편견을 배제한 신뢰성 확보를 위하여, 자료 분석 및 논의 과정에 화학교육 전문가 1인과 화학교육 석사 3인, 공통과학 박사 2인이 함께 분석하였다.

본 연구는 질적연구로써 수집된 연구 자료는 근거이론⁶⁵을 이용하여 분석하였다. 분석은 초기 자료를 오픈 코딩하는 것으로 시작하였는데, 이는 “데이터를 분해, 검토, 비교, 개념과 범주화하는 과정”⁶⁵으로 정의한다. 오픈 코딩을 기반으로 축 코딩으로 기존 범주 간의 관계를 살펴보고 핵심 범주를 식별하였다. 자료의 집중과 이슈에 대한 더 깊은 이해를 위해 Strauss & Corbin⁶⁵의 중심범주 선정 기준을 적용하여 자료에 자주 나타나지 않는 범주를 제거하고 중심적으로 보이는 범주를 부각시켰다. 연구 결과에 선택된 사례는 토론 상황과 정보의 풍부함에 따라 선정하였으며 연구의 모든 참가자는 이름 대신 무작위로 지정된 번호를 사용하였다.

연구 결과 및 논의▼

TAPCK 발달을 위한 실천기반 교사교육 프로그램 개발

Choi & Paik⁴²은 TPACK 발달 단계를 고려한 교육프로그램을 제안하고 교육적 효과를 보고하였다. 이 연구에서는 Niess 등³⁵이 제안한 TPACK 발달 단계의 인식, 수용, 적용, 탐색, 발전을 고려하여 교육프로그램을 개발하였다. 그 결과, 예비교사들은 PCK로부터 TPACK을 발달시키는 Fig. 2의 유형 1보다, TCK와 TPK로부터 TPACK을 발달시키는 프로그램이 더 효과적임을 제안하였다. 이는 Fig. 2의 유형에 속하지 않는 새로운 유형으로 Fig. 3과 같이 표현할 수 있다. 그러나 선행 연구에서는 이러한 제안만 제시하고, 구체적인 교육프로그램의 개발 및 교육적 효과를 확인하지 못하였다.

Figure3.

교육프로그램에 적용할 TPACK 발달 유형.

따라서 이 연구에서 개발한 실천기반 교사교육 프로그램은 준비, 리허설, 실습, 성찰 등 4 단계의 과정으로 구성하였으며, 특히 리허설 단계와 실습단계에서는 먼저 TK를 도입하고, 그 다음 단계로 TCK와 TPK를 경험하고 연습할 수 있도록 진행하고 최종적으로 TPACK에 대한 훈련을 제시하였다.

각 단계에는 Reflection 과정이 포함되었다. Schön⁶⁶은 수업에서 분석과 의사결정이 이루어질 때 수업의 행위 중에 반성이 일어나거나, 사건과 행동을 돌아보고 분석하고 향후 교수를 개선하기 위한 결정을 내리는 체계적인 과정에서 행동에 대한 성찰(reflection-on-action)이 일어난다고 언급하였다. 따라서 예비교사를 위한 반성적 성찰이 교사교육의 필수적인 결과물이며⁶⁷ 단순한 성찰을 넘어 자신의 교수 행위에 대한 개선으로 이어지기 때문에 교사 전문성 향상에 도움이 될 것이라 판단하고 프로그램 단계마다 Reflection 과정을 포함하였다.

Fig. 4는 본 연구에서 개발한 실천기반 교사교육 프로그램을 도식화한 것이다. Reflection 1과 Reflection 2에서는 화학교육 전문가와 동료 예비교사들의 피드백을 통한 성찰이 이루어졌고, Reflection 3에서는 예비교사 자신이 스스로 교육적 효과를 발표하고 에세이를 통해 교수를 반성하는 시간이 제공되었다.

Figure4.

Process of practical-based teacher education program using technology.

프로그램의 첫 단계는 ‘준비’과정으로 명명하였다. 이 과정의 주요 활동은 ‘토론 수업을 통한 TPACK의 의미 구성’으로 National Research Council⁶⁸에서 개발한 Framwork을 소개하고 2015 개정 교육과정에 추가된 기능(practice) 요소와 과학교육에서 추구하는 인재상에 컴퓨터 및 기기 사용 능력이 포함된 것을 언급하여 과학교육에서 TPACK의 필요성을 인식하도록 하였다. 그리고 중학교와 고등학교 과학 중 화학 관련 단원의 모델들을 분석하고 토론하는 과정을 통해 TPACK의 의미를 이해하도록 유도하였으며, 차시마다 단원별로 설문지를 제공하여 수업 시간에 조별 SNS 토론을 한 후, 개별적으로 이를 작성하도록 하였다. 설문지 샘플은 부록에 <2주차, 조별 토론설문지>로 제시하였다. 화학교육 전문가와 연구자는 매 수업 종료 후, 조별 토론을 분석하여 전체 예비교사들에게 공유하고 화학 교육 전문가와 동료들의 질의응답을 통해 피드백을 받는 과정을 통해 Reflection 1이 이루어질 수 있도록 수업을 구성하였다.

프로그램의 두 번째 ‘리허설’ 단계의 주된 활동 목적은 ‘TPACK의 연습’이며 이 과정에서 TK(Technology Knowledge)를 도입하였다. 프로그램 첫 단계에서 분석하고 토론한 대단원을 무작위로 배정하여 원하는 소단원을 모둠별로 선정해 기존에 만들어져 제시된 테크놀로지를 활용한 수업을 설계한 후, 발표 및 피드백을 통해⁵⁹ TPACK 프레임워크의 하위 요소(TCK, TPK)를 경험하고 연습할 수 있도록 진행하였다. ‘리허설’ 과정의 시작은 교수학습 모형과 지도안을 작성하는 1차시(약 4시간) 수업을 통해 PK 활동으로 이루어졌고, 다음 차시에는 교수 활동을 위해 만들어져 제시된 다양한 테크놀로지의 예시로 ‘스크래치를 사용한 다양한 사례’, ‘Phet조작 프로그램’, ‘자바실험실’, ‘과학 교과 관련 Youtube 영상’ 등을 소개하였다(Fig. 5).

Figure5.

Examples of various technologies presented to pre-service teachers.

예비교사들은 모둠별로 만들어 제시한 테크놀로지 자료를 참고하여 무작위로 제공된 단원의 소단원을 선정하여 만들어 제시된 테크놀로지를 활용한 교수학습을 계획한 뒤 리허설을 통해 전체에 발표하였다. 이는 예비교사의 TPACK 발달을 위한 교수의 최종 단계로, 이 과정에서 연구자의 피드백과 동료 예비교사들의 질의응답을 통해 Reflection 2가 진행되었다. 그리고 이 과정 이후에 발표한 교수학습 계획을 수정하는 과제를 추가적으로 제공하여 메타적인 성찰의 기회를 제공하였다.

프로그램의 세 번째 ‘실습’ 단계에서는 학생들과 상호작용을 통해 이루어지는 맥락적 상황에서의 실천을 고려하였다. 먼저, 실습을 위하여 ‘Scratch’, ‘Algodoo’, ‘Entry’, ‘Powder Toy’를 소개하고 연습할 수 있는 시간을 제공하였다. 이는 TK 발달을 위한 단계이다. 그리고 예비교사들은 4주간의 교육 실습 동안 자신이 직접 만들어 제시한 테크놀로지를 활용한 수업을 계획하고 실행한 뒤, 수업지도안과 사용한 테크놀로지를 과제로 제출하도록 하였다. 이는 예비교사들의 TPACK 발달을 확인할 수 있는 자료로 활용되었다. 실습 기간은 약 한 달 정도 이루어지기 때문에 여러 범위의 수업을 다루면서 테크놀로지 활용에 적합한 내용을 찾아 수업지도안을 작성해 보도록 요구하였다. 또한, 코로나 19로 인하여 온라인 실습이 진행된 경우도 있어서 일부 예비교사들은 실습 기간 동안 자율적으로 교과 내용을 선택하고 수업지도안을 작성하였다. 따라서 이러한 경우에는 실습 단계에서 획득한 자료의 단원 성격이나 교수 내용의 구조에 따라 예비교사의 TPACK 역량을 분석하는 데 발생하는 문제가 크지 않을 것이라고 연구자들은 판단하였다. 그러나 일부 학교는 교수 내용을 예비교사가 선택할 수 없었기 때문에 예비교사의 역량을 분석하는데 한계가 있을 수 있다. 다음에 제시된 Fig. 6는 예비교사들이 교육 실습 기간에 테크놀로지를 활용하여 자신이 직접 만들어 교수 활동에 사용한 다양한 테크놀로지 사례를 나타낸 것이다.

Figure6.

Technology created and used by pre-service teachers in educational practice.

프로그램의 마지막 ‘성찰’ 단계에서는 예비교사들이 교육 실습에서 테크놀로지를 활용한 수업 사례를 발표하고, 연구자들의 피드백을 받은 후, 에세이를 통해 자신의 수업에 대한 성찰을 해보도록 하였다. 이러한 과정에서 Reflection 3가 진행되었다.

개발한 교사 교육프로그램의 효과

“예비교사들이 어떤 수준으로 테크놀로지를 활용하는 수업을 구성하는가?”를 기준으로 “학습자의 구성적 학습활동”을, 그리고 “학습자들에게 다양한 문제가 주어졌을 때, 테크놀로지를 어떤 방식으로 접근해서 해결책을 찾도록 수업을 계획하는가?”를 기준으로 “문제해결” 항목의 TPACK의 수준을 구분하였다(Table 2).

Table2.

The TPACK level changes before and after the program treatment

(N = 22)	Constructive Learing Activity		Problem Solving
(N = 22)	Pre	Post	Pre	Post
Level 0 Level 1 Level 2	17 4 1	17 3 2	6 11 5	1 16 5

분석 결과, 학습자의 구성적 학습 활동의 수준은 교육프로그램의 초기와 후반에큰 변화가 없었다. 즉, 17명의 예비교사들은 초기와 후반에 동일하게 0수준에 머물렀다. 그리고 1수준의 4명 중 한 명만이 2수준으로 향상되었으며, 3명은 여전히 1수준에 머물렀다. 초기에 2수준이었던 예비교사는 1명이었으며, 후반에 2명으로 증가하였다. 한편, 문제해결 항목에서는 5명의 예비교사들이 0수준에서 1수준으로 향상되었지만, 2수준의 변화는 관찰되지 않았다. 전반적으로 보았을 때, “학습자의 구성적 학습 활동” 보다는 “문제해결”에서 예비교사들은 더 높은 수준을 나타내었다.

TPACK의 2개 항목에서 실천기반 교사교육 프로그램 도입의 초기와 후반에 유의미한 상관관계가 있는지 알아보기 위해 t-검정 쌍체 비교를 실시한 결과를 Table 3에 제시하였다.

Table3.

T-test pairs results of the practice-based teacher education program

(N = 22)	Constructive Learing Activity		Problem Solving
(N = 22)	Pre	Post	Pre	Post
M SD	0.273 0.303	0.318 0.418	0.954 0.522	1.182 0.251
p-value	0.401 (p>0.100)		0.085 (p<0.100)

분석 결과, 유의수준 0.1을 기준으로 하였을 때 문제해결의 경우에는 유의미한 교육적 변화(p=0.085)가 있다고 판단할 수 있으며, 학습자의 구성적 학습 활동은 교육적 변화(P=0.401)가 유의미하게 나타나지 않았다. 이러한 교육적 변화의 차이를 Fig. 7에 제시하였다.

Figure7.

Changes of levels in the pre & post program.

학습자의 구성적 학습 활동의 수준

Table 2에서 확인할 수 있듯이 “학습자의 구성적 학습 활동”은 초기에는 22명 중에 17명의 예비교사들은 TPACK 발달 단계 중 가장 낮은 수준인 0수준으로 분석되었다. 0수준의 17명 중 14명의 예비교사들은 지식을 전달하려는 목적으로 테크놀로지를 일방적으로 학습자들에게 제시하고 학습자가 이를 수동적으로 받아들이는 방법을 사용하였다. 그리고 4명의 예비교사는 테크놀로지를 활용하지 않는 수업을 계획하였다. 이들은 실천적 교사교육 프로그램을 경험한 후에도 수준의 향상이 이루어지지 않았다. 따라서 학습자의 구성적 학습 활동의 0수준에 해당하는 예비교사들은 이 연구에서 제안한 프로그램의 효과를 나타내지 못하였음을 알 수 있다.

연구 대상자들 중에 PT6, PT21은 0수준의 사례이다. 이들의 공통점은 교과 학습 활동에서 테크놀로지를 단순히 교과 내용 설명이나 오개념 개선을 위한 도구로써 교사가 일방적으로 제공하며, 학습자는 이를 통해 수동적으로 지식을 습득하도록 계획하였다는 것이다.

어제 OO이랑 가져온 영상이랑 저와 OO이가 함께 찾은 영상을 통해 오개념이 생길 수 있는 부분을 확실히 해줍니다. 영상을 통해 오개념을 바로 잡아준다...(중략)...전자껍질 모형을 사용하기 때문에 이 전자가 거기만 머물수 있다고 생각할 수 있는거를 이 영상을 통해 바로 잡아 줄 수 있습니다.

(5주차, 조별 과제 토론, PT6)

추가적 설명을 위해 완성형 테크놀로지를 이용하는데 이온결합과 공유결합이 일어나는 과정을 담은 영상을 제시합니다.

(5주차, 조별 과제 토론, PT21)

TPACK의 항목 중 학습자의 구성적 학습 활동 1수준은 학습자들에게 테크놀로지 조작을 통해 새로운 경험을 제공하고, 이러한 과정을 해석하고 이론을 발전시키는 데 집중하도록 안내하는 것이다. 그 예에 해당하는 PT2는 조별 과제 토론에서 화학반응을 소개하고 학습자들이 Phet 프로그램을 통해 화학반응식의 계수 조정을 하면서 화학식을 완성해가는 과정에서 반응물과 생성물의 관계와 양적 관계를 스스로 경험하고 자신만의 이해를 위해 집중하는 과정을 포함한 수업 계획을 하였다.

Phet로 무거운 기체 가벼운 기체 구분할 수 있는 것 처럼요...(중략)...테크놀로지 사용할때 무거운 기체 가벼운 기체해서 두 종류의 기체를 사용할 수 있더라구요! 구분해서 비교할 수 있을 것 같아요...(중략)...그렇게 어려운 테크놀로지가 아닌거 같아서 학생들이 사용하면 좋을 것 같다고 생각했어요.

(5주차, 조별 과제 토론, PT3)

“학습자의 구성적 학습 활동” 항목의 가장 높은 수준인 2수준은 학습자들이 테크놀로지를 교과 내용학습에 활용하여 자신만의 모델을 구현하는 과정에서 새로운 경험과 씨름하고 성찰하면서 문제를 해결하는 전문가가 될 수 있도록 수업을 계획한 경우가 해당한다. 이에 해당하는 예비 교사는 1명(PT9)뿐이었다. PT9은 학습자들이 테크놀로지 코딩을 통해 입자가 쪼개진다는 가설을 입증하는 시뮬레이션을 만드는 과정에서 성찰과 반복을 하게 되고 이를 통해 가설이 성립하지 못함을 스스로 깨우치고 다른 가설을 세울 수 있도록 수업을 계획함으로써 학습자들이 테크놀로지를 메타적으로 사용할 기회를 제시하였으므로 2수준으로 분석하였다.

학생들이 입자가 쪼개진다라는 가설을 세웠을 때 이를 입증할 수 있는 시뮬레이션을 본인들이 한 번 만들어보고 이 시뮬레이션이 자연현상을 반영하지 못하므로 다른 가설을 세워야한다까지 해야 되겠네요...(중략)...학생들이 직접 코딩을 해서 만드는 수밖에 없을 거 같아요.

(6주차, 조별 과제 토론, PT9)

이 연구에서 제시한 교육프로그램을 통해 유일하게 1수준에 해당하는 4명 중 1명만이 2수준으로 향상되었다. 유일하게 교육적 변화가 나타난 것으로 확인된 PT16은 중학교 2학년 과학의 ”혼합물의 분리“ 단원에서 혼합물을 직접 분리해보는 수업을 진행하였다. 이 수업에서 학습자들에게 파우더 토이 프로그램을 제공하여 학습자들이 직접 실험을 계획하고 실험 과정 및 실험 도구를 제작하도록 안내하는 수업을 구성하고 실행하였다(Fig. 8).

Figure8.

Technology used in the class of PT16 judged to be level 2.

Fig. 7은 학습자들이 어떤 방식으로 수업 활동이 이루어졌는지를 보여주는 파우더 토이 프로그램의 일부를 제시한 것이다. 또한 PT16은 수업을 발표하는 과정에서 학습자들이 테크놀로지를 활용하여 자신의 모델을 구현하면서 새로운 경험과 씨름하는 과정을 통해 문제를 발견하고 스스로 해결하는 기회를 제공하였다고 진술하였다.

학생들한테 직접 시켜보는 거라서 실험 설계나 수행을 실험단계를 하나도 안 줍니다. 애들이 한번 해 볼 수 있게...(중략)... 학생들이 만드는 거니까 요런 거를 학생들이 만들 수 있고 만약에 다루는게 미숙한 학생이 있으면 만들어 놓은 파일을 나눠주는 등으로 조정을 가할 수 있고요. 여기서 학생들이 다양하게 해보는거죠. 어떻게 분리할까? 어떤 거부터 분리할까? 이런것들을...(중략)...이렇게 새는 거는 학생들이 실험을 잘못했다는 거니까 계속 수정하면서 할 수 있겠죠? 스스로 놀이처럼요...(중략)...안에 다양한 도구를 사용해서 학생들이 직접 실험을 설계하고 수행을 하고요. 학생이 다양한 방법과 실험을 수행하면서 겪은 어려움이나 자기가 성공한 것을 기록하는 활동지를 만들었습니다. 첫 번째는 실패하면 계속해서 반복수행 할 수 있다는 것과 그리고 반복 수행 중에 실험 도구를 현실실험을 하면 우리가 도구를 다 주잖아요. 딱 보고 이거 어디에다 쓰는거네 하고 견적이 나오잖아요. 그런 거 없이 자유롭게 탐구할 수 있도록,

(13주차, 교육효과 발표, 예비교사 PT16)

문제해결의 수준

“문제해결”의 경우에 Table 2에서 확인할 수 있듯이 초기에는 0수준으로 6명의 예비교사들이 분석되었으며, 그 중의 4명은 수업 계획에서 테크놀로지와 관련된 언급을 전혀 하지 않았고 2명은 학습자들이 제시된 문제를 해결하는데 테크놀로지 없이 단순 기억에 의존해서 해결하도록 수업을 구상하였다. 그러나 교육프로그램을 경험한 후에 1명만 0수준에 남았고, 5명은 1수준으로 변화하여 상대적으로 교육적 효과가 “학습자의 구성적 학습 활동”보다 컸다.

초기에 22명 중 11명의 예비교사들은 1수준으로 분석되어서 “학습자의 구성적 학습 활동”보다 수준이 높은 것으로 판단되었다. 1수준은 교사가 제시한 테크놀로지의 관찰을 통해 다양한 문제에 접근하고 해결할 수 있도록 기회를 제공하는 수업을 계획하는 경우로 분석하였다. 이 수준에 해당하는 PT20은 테크놀로지 영상을 제시하기 전에 화합물의 이온 모형을 학습자들이 예측, 토론하게 하고 자신이 예측한 모형과 비교하여 실제는 앙금이 생긴다는 것을 교사가 제공한 테크놀로지의 관찰을 통해 확인하고 학습 목표인 이온의 존재까지 확인할 수 있는 테크놀로지를 적용하는 계획을 구상하였다.

아래 영상의 반응에 참여하는 화합물의 이온 모형을 제시 그다음 영상 보기전에 자신의 예측모형을 보여주고 이유를 나누는 시간이 있으면 좋을거같아요...(중략)...이제 테크놀로지를 적용시켜야 되는데 저희가 생각한 인지 갈등이 이온 화합물을 혼합 시 모두 이온 상태로 존재한다(선개념, C1) <−> 이온이 반응하여 앙금이 생긴다 이건데(R2) 이거를 해결해 줄 수 있으면서 교육과정에서 제시하는 목표인 앙금생성 반응을 통해 이온이 존재함을 확인할 수 있다 이것도 만족시키는 프로그램을 찾든 지금 찾은 프로그램을 저거에 맞게 적용시키든 해야될 거 같아요.

(5주차, 조별 과제 토론, PT20)

Fig. 9에 제시된 사례는 교육 실습 기간 중 PT7이 고등학교 2학년 화학Ⅰ의 ”브뢴스테드-로우리 산·염기“ 단원의 수업을 계획하고 수행하기 위하여 직접 만든 테크놀로지의 일부분이다. PT7이 제작한 테크놀로지를 통해 학습자들은 미시적인 분자의 움직임을 관찰하고, 이를 통해 문제해결을 할 수 있도록 계획하고 수행하였다. 따라서 학습자들이 제시된 문제에 교사가 제공한 테크놀로지의 관찰을 통해 문제를 해결하도록 수업을 구상하였기 때문에 1수준으로 분석하였다.

Figure9.

Technology used in the class of PT7 judged to be level.

초기에 “문제해결”의 TPACK 수준 중 가장 높은 2수준에 해당하는 예비교사는 5명이었다. 이들은 사후에도 변화하지 않고 2수준을 유지하였다. 2수준은 학습자들이 테크놀로지의 변인 조작을 통해 변화를 관찰하고 다양한 문제를 해결하는 경우로 분석하였다. 초기 2수준의 사례에 해당하는 PT16은 테크놀로지 영상으로 학습자들의 인지 갈등을 일으킨 뒤 학습자들 간의 토론 시간을 제공하고 테크놀로지인 자바실험실을 통해 학습자들이 형성평가 형태로 조작을 통해 답을 확인할 수 있도록 수업을 구상하였다.

1. 동시에 넣었을 때 어떻게 되는지 활동지로 선개념 명료화(예비), 2. 실험 결과를 영상으로 보여주고 인지 갈등을 일으킴(초점), 3. 이러한 결과가 나타난 이유에 대해 학생끼리 토론해보기(도전). 3번은 1,2번이 해결되면 인지갈등과 연결되고, 자바 테크놀로지 자료가 교과서 단점이 보완되는 거 같고...(중략)...그렇다면 형성평가에서 학생들이 그에 해당하는 물질을 저 테크놀로지 2에 있는 물질들로 써서 정답 확인도 자바로 할 수 있게 하면 어떨까요?

(5주차, 조별 과제 토론, PT16)

사후에 2수준으로 분석된 PT20은 고등학교 화학 I의 “중화적정” 단원의 수업을 계획하고 진행하면서 Fig. 10에 제시된 것처럼 스크래치 프로그램으로 학습자들이 직접 산·염기의 부피, 농도, 몰수 조작을 통해 입자들의 움직임 확인하여 중화반응 문제를 해결할 수 있도록 테크놀로지를 수업에 활용하였다. 따라서 학습자들이 예비교사가 만들어 제공한 테크놀로지를 활용하여 다양한 중화적정 문제를 해결하면서 양적 관계를 이해하고 적용할 수 있도록 수업을 구상하였기 때문에 2수준으로 분석하였다.

Figure10.

Technology used in the class of PT20 judged to be level 2.

TPACK 발달의 방해요인

실천기반 교사교육프로그램의 처치에 따른 교육적 효과가 크지 않은 이유를 파악하기 위하여 TPACK 발달의 방해요인을 분석하였다. 이를 위하여 예비교사들이 수업 종료 시점에 제출한 에세이와 교육 효과 발표 내용을 재분석하였다. Ertmer⁶³는 교실에 테크놀로지를 통합할 때, 교사의 내적, 외적 요인의 영향을 받는다고 보고 이러한 요소를 1차 장벽과 2차 장벽이라 정의하였다. 연구자들은 Ertmer⁶³가 정의한 장벽 기준을 본 연구의 취지와 맥락에 맞게 수정하여 TPACK 발달의 방해요인을 추출하였다(Table 4).

Table4.

External and Internal obstacles for TPACK development

External obstacles (N = 20)	Classroom support environment	Lack of time		Inappropriate skills
	PT1, PT2, PT3, PT16	PT2, PT4, PT5, PT11, PT12, PT15		PT1, PT2, PT3, PT6, PT8, PT9, PT10, PT11, PT12, PT13, PT16, PT17, PT18, PT19, PT20, PT21
Internal obstacles (N = 9)	Belief in education PT4, PT7, PT11, PT12, PT14		Attitude towards technology PT6, PT7, PT8, PT12, PT14, PT20, PT21

TPACK 발달의 외적 방해요인 중에서 많은 예비교사들이 테크놀로지 구현에 어려움으로 “부적절한 기술”을 언급하였다. PT20은 자신의 테크놀로지에 대한 이해와 기술부족으로 인해 테크놀로지를 활용한 수업을 계획하고 실행하는데 방해요인으로 작용했음을 언급하였다.

우선 테크놀로지 지식의 부족이 가장 큰 방해요인이었다. 표현하는 방법을 몰라 의도대로 표현하지 못한 요소도 많았고 어떻게든 구현에는 성공해도 오류가 많아 포기한 것들도 많다. 또한 스크래치, 엔트리와 같은 쉬운 코딩 프로그램 외의 타 코딩 프로그램에 대한 이해가 없어 스크래치를 활용해 테크놀로지를 제작했는데, 스크래치의 한계로 인해 표현하지 못하는 요소도 있었다.

(15주차, ESSAY, PT20)

두 번째로 많이 언급된 외적 방해요인은 “교육 계획을 위한 시간 부족”이었다. PT12는 교육 실습 기간에 테크놀로지를 활용한 수업을 실행하기 위해서는 테크놀로지의 기능을 습득한 뒤에 테크놀로지를 활용한 모델을 제작해야 하는데 이 과정에 많은 시간이 필요함을 언급하였다.

시간 부족

- 교사의 미숙함과 연관됨, 테크놀로지 하나를 제작하는 데에 걸리는 시간이 상당함.

- 수업 연구를 포함해서 수업 하나를 준비하는 데에 걸리는 시간이 과하게 긺.

- 교사가 수업만 준비하는 것이 아닌 상황에서 지나치게 테크놀로지 제작에만 오랜 시간을 쏟기 어려웠음.

(15주차, ESSAY, PT12)

외적 방해요인을 “TPACK 구현을 위한 교실지원환경 미흡”으로 꼽은 PT1과 PT3의 경우에는 코로나로 인한 비대면 실습을 언급하였고, PT2과 PT6은 1인 1스마트기기가 제공되지 않는 수업환경과 컴퓨터실을 사용할 때 학습자 통제의 어려움을 방해요인으로 제시하였다.

본 연구에서 TPACK 발달의 내적 방해요인에 대해 단 9명의 예비교사만이 언급하였는데, 이는 내적 방해요인이 학습에 대한 교사의 신념에 근거를 두고 있으며, 다른 사람 또는 심지어 교사 자신에게도 즉각적으로 드러나지 않는 방해요인이기 때문⁶³으로 보았다. 예비교사들이 언급한 내적 방해요인은 “전통적인 교육관”과 “테크놀로지에 대한 부정적 태도”였다. PT14는 전통적 교육관을 갖고 있었기 때문에 새로운 교수법으로 테크놀로지를 활용하는 것에 대해 저항감을 나타내었다. 그 외에도 학생들이 수업 중 코딩에 시간을 쏟는 것은 바람직하지 않다는 의견 등이 있었다.

이번에 실습갔을 때는 제가 아직 교수학습 모형을 다 완전히 배운게 아니잖아요...완벽히 인지한 것도 아니고...테크놀로지를 애들한테가서...무턱대고 적용시키기 좀...그래 가지고..애들한테 미안하게 될 수도 있고 그래 가지고....일단은 하는 대로...잘 해봤거든요.

(14주차, 교육효과 발표, PT14)

또 다른 내적 방해요인으로 “테크놀로지(컴퓨터)에 대한 부정적 태도”로, 교수활동에 테크놀로지를 사용할 필요성을 느끼지 못하는 경우 등이 있었다.

굳이 테크놀로지를 써야 하나 하는 질문에 맞닿게 되었어요...(중략)...사실 이때 테크놀로지에 대한 의구심이 들어서 적극적으로 활용하지 못했어요.

(14주차, 교육효과 발표, PT7)

이와 비슷하게 “테크놀로지(컴퓨터)에 대한 부정적 태도”로 분류된 다른 예비교사들도 테크놀로지에 대해 부정적이거나 소극적인 반응을 나타내었다.

결론 및 제언▼

이 연구를 통해 예비화학교사들의 TPACK 발달을 돕는 교육프로그램의 효과를 알아보고, 발달 과정을 방해하는 요인을 분석함으로써 예비화학교사들의 테크놀로지 활용수업 전문성을 향상시킬 수 있는 방안을 제안하고자 하였다. 선행연구를 토대로 예비화학교사들의 TPACK 발달을 알아보기 위해서 실천기반 교사교육 프로그램이 효과적이라고 판단하고, 준비-리허설-실습-성찰의 단계를 포함하는 교사교육프로그램을 설계하고 실행하였다.

이 연구의 초기에 예비화학교사들은 테크놀로지를 활용한 교수 학습과 관련된 수업을 듣거나 실행해 본 경험이 없었다. 또한 많은 예비교사들이 “학습자의 구성적 학습활동”의 TPACK은 0수준, “문제해결”의 TPACK은 1수준에 머물러 있었다. 즉, 테크놀로지를 활용한 교수 학습 경험이 없던 예비교사들에게 테크놀로지를 활용한 수업 계획을 요청하였을 때, 예비교사들은 학습자의 이해를 구성해 나가기 위해 테크놀로지를 활용하려는 시도를 하지 않았다. 또한 학습자는 교사가 제시한 테크놀로지를 수동적으로 활용하는 수준으로 가정하였다. 또한 이 연구에서 테크놀로지 활용 수업전문성 개발을 위한 실천기반 교사교육 프로그램을 제공하였음에도 불구하고, 예비교사들은 2수준으로의 향상이 크게 나타나지 않았다. 즉, 테크놀로지를 활용하여 스스로 현상을 설명하는 모델을 개발하고 이를 개선하는 과정을 학습 활동에 포함하지 않았으며, 학습자 스스로 테크놀로지를 다양하게 조작하면서 변화를 관찰하고 다양한 문제를 테크놀로지를 활용하여 해결하는 활동을 포함하지 않았다. 따라서 이 연구에서 개발한 실천기반 교사교육 프로그램은 높은 수준의 TPACK 역량을 통해 기대할 수 있는 학습자 중심 수업으로의 변화를 예비교사들이 이끌어낼 수 있도록 하는 데 성공적이지 못하였다.

이 연구에서 개발한 실천기반 교사교육 프로그램이 TPACK 발달에 효과적이지 못한 이유를 알아보기 위하여 에세이 설문과 프로그램 과정을 재분석하였으며, 이를 통해 예비화학교사들의 TPACK 발달 장애 요인을 찾았다. 예비교사들의 TPACK을 발달시키는데 걸림돌로 작용하는 교사 내·외적 요인은 다양하지만, 본 연구에서는 외적 방해요인 3가지와 내적 방해요인 2가지를 추출하였다.

외적 방해요인 중 ‘부적절한 기술’이 가장 많이 언급되었는데, 이는 15주 동안 실시된 교육프로그램으로는 교육실습에서 테크놀로지를 활용한 수업을 계획하고 실행하기 위한 충분한 테크놀로지 지식이나 기술 습득에 필요한 시간을 확보하지 못하였기 때문이었다. 특히 연구 대상자들이 테크놀로지를 활용한 교수 학습과 관련된 경험을 전혀 가지고 있지 못한 채 연구에 참여하였기 때문에 이러한 문제가 발생한 것으로 볼 수 있다. 따라서 예비교사들이 자신이 원하는 테크놀로지를 수업 중에 구현하는 데 많은 어려움을 겪었다. 또한, 학급이나 학습자에게 테크놀로지 교구가 주어지지 못하는 교실지원환경도 방해요인으로 인식하였다. 그리고 테크놀로지를 활용하기 위한 수업 시간의 확보에 대한 어려움도 방해요인으로 인식하였다.

내적 방해요인으로 교사의 ‘전통적 교육관‘과 ‘테크놀로지에 대한 부정적 태도’가 있었다. 특징적인 사실은 PT7, PT14의 경우에는 프로그램 전반적으로 전통적 교육관이 확고함을 알 수 있었고 이는 TPACK 발달의 교사 내적 방해요인으로 다시 확인할 수 있었다. 많은 예비교사들이 TPACK의 방해요인으로 외적인 요인을 한 가지 이상 언급하였는데 두 명의 예비교사는 교사 외적인 언급은 전혀 없었고 교사 내적 요인이 TPACK 발달을 방해한다고 보았다. PT7은 프로그램 과정 초반에는 테크놀로지를 수용하고 받아들이는 모습을 보이는 듯하였으나 상황 맥락적 실습과정에서는 테크놀로지 통합 교수에 대한 의심을 품고 있음을 교육적 효과 발표과정과 에세이 설문지를 통해 확인할 수 있었다. PT14의 경우에는 프로그램 과정 내내 일관되게 전통적인 교육관을 드러내었고 실습 기간에도 테크놀로지의 사용 없이 교사 중심의 전달식 수업을 계획하고 실행하였다. 이 두 예비교사의 교육적 신념은 테크놀로지를 활용하는 교수 활동에 부정적인 시각을 드러낸 것으로 TPACK 발달에 큰 방해요인임을 확인하였다.

앞으로 예비교사들이 가지는 이러한 외적·내적 장애요인을 제거함으로써 이 연구에서 제안한 TPACK 발달을 위한 실천기반 교사교육 프로그램의 교육적 효과가 보다 잘 나타날 수 있을 것이라고 본다. 또한, 교사 양성을 담당하는 대학교 교육과정에 테크놀로지를 통합하는 체계적인 커리큘럼의 설치가 필요하다. 본 연구에서 확인한 것처럼, 15주 기간의 교사교육프로그램만으로 예비교사들에게 화학 교과에 테크놀로지의 필요성을 이해시키고 테크놀로지 지식 습득 및 교육 내용과의 통합 과정을 충분히 제공하기 어려웠다. 따라서 본 연구 프로그램을 확장하여 교사 양성 대학교의 여러 학년에 걸쳐 체계적인 교육과정을 제공하여 테크놀로지를 활용한 수업전문성을 예비교사들이 획득할 수 있도록 충분히 성찰하고 연습을 할 기회를 제공할 필요가 있다.

코로나 19로 인해 비대면 원격 수업이 활성화되었지만, 테크놀로지를 활용한 원격수업의 수준은 아직까지 높지 않다고 할 수 있다. 본 연구의 대상자인 예비교사들이 교육 실습을 경험할 때에도 비대면 수업으로 진행한 실습학교들이 있었지만, 여전히 지식 전달 중심의 수업에서 벗어나지 못하는 경향이 있었다. 그러나 교사들은 단순히 테크놀로지를 활용하여 지식을 전달하기보다는, 학습자의 학습 수준을 파악하는 지표로 사용하거나, 학습자의 메타 인지적 학습 능력을 향상시킬 수 있는 방법으로 활용할 수 있다는 것을 인식하여 테크놀로지 활용 수업전문성을 갖출 필요가 있다. 이를 위해서는 TPACK 발달에 저해 요인들을 제거하고, 실천적 TPACK 역량 발달을 위한 교사교육프로그램을 경험할 기회를 제공해 주어야 하며, 이러한 경험의 기회가 연수의 형태로 체계화하여 교사들이 일회성이 아닌 지속적인 교육을 통해 역량의 향상이 일어날 수 있도록 할 필요가 있다.

부 록▼

<IRB, 2. 연구 대상자용 설명문 및 동의서>

<2주차, 조별 토론설문지>

<PT20의 수업 전개 과정의 지도안>

Acknowledgements▼

이 논문은 한국연구재단의 지원을 받아 수행되었음(NRF-2019S1A5C2A04081191/2022R1A2C2005683).

References▼

J. Osborne S. Hennessy Literature Review in Science Education and the Role of ICT: Promise, Problems and Future DirectionsFuturelabLondon United Kingdom20036

M. C. Linn E. A. Davis P. E. Bell Internet Environments for Science EducationRoutledgeUSA2004

T. E. Higgins M. W. Spitulnik Journal of Science Education and Technology200817511 [CrossRef]

M. C. Kim M. J. Hannafin L. A. Bryan Science Education2007911010 [CrossRef]

H. Lee M. C. Linn K. Varma O. L. Liu Journal of Research in Science Teaching20104771 [CrossRef]

M. Mistler-Jackson N. B. Songer Journal of Research in Science Teaching200037459 [CrossRef]

K. Varma F. Husic M. C. Linn Journal of Science Education and Technology200817341 [CrossRef]

D. C. Edelson D. N. Gordin R. D. Pea Journal of the learning Sciences19998391 [CrossRef]

J. E. Pedersen R. K. Yerrick Journal of Science Teacher Education200011131 [CrossRef]

10.

N. B. Songer H. Lee R. Kam Journal of Research in Science Teaching200239128 [CrossRef]

11.

R. L. Bell K. C. Trundle Journal of Research in Science Teaching200845346 [CrossRef]

12.

M. C. Kim M. J. Hannafin Bryan Science Education2007911010 [CrossRef]

13.

C. Schnittka R. Bell Contemporary Issues in Technology and Teacher Education20099131

14.

R. M. Anderson H. Heesterbeek D. Klinkenberg T. D. Holling-sworth The lancet2020395931 [CrossRef]

15.

S. A. Raza W. Qazi K. A. Khan J. Salam Journal of Educational Computing Research2020591 [CrossRef]

16.

Y. Lee J. Ryu K. S. Han Creativity Education Research20202065

17.

H.-J. So B. Kim Australasian Journal of Educational Technology200925101

18.

S. Willermark Journal of Educational Computing Research201856315 [CrossRef]

19.

A. A. Carr D. H. Jonassen M. E. Litzinger R. M. Marra Educational Technology1998385

20.

M. J. Koehler P. Mishra K. Kereluik T. S. Shin C. R. Graham J. M. Spector M. D. Merrill J. Elen M. J. Bishop Handbook of Research on Educational Communications and TechnologySpringerNew York2014The Technological Pedagogical Content Knowledge Framework

21.

M. J. Koehler T. S. Shin P. Mishra R. N. Ronau C. R. Rakes M. L. Niess Educational Technology, Teacher Knowledge, and Classroom Impact: A Research Handbook on Frameworks and ApproachesIGI GlobalUSA2012How do we measure TPACK? Let me count the ways

22.

J. B. Harris P. Mishra M. Koehler Journal of Research on Technology in Education200941393 [CrossRef]

23.

P. Mishra M. J. Koehler Teachers College Record20061081017 [CrossRef]

24.

M. J. Koehler P. Mishra Journal of Educational Computing Research200532131 [CrossRef]

25.

T. Brush J. Saye Contemporary Issues in Technology and Teacher Education2009946

26.

C. R. Graham Computers & Education2011571953 [CrossRef]

27.

M. L. Niess AMTE Connections2008179

28.

E. Baran H. H. Chuang A. Thompson Turkish Online Journal of Educational Technology-TOJET201110370

29.

B. C. Bruce Journal of Literacy Research199729289 [CrossRef]

30.

M. J. Koehler P. Mishra K. Hershey L. Peruski Journal of Technology and Teacher Education20041225

31.

M. Hofer N. Grandgenett Journal of Research on Technology in Education20124583 [CrossRef]

32.

M. Hofer N. Grandegenett J. B. Harris K. Swan Society for Information Technology & Teacher Education International Conference20114352

33.

C. S. Chai J. H. L. Koh C. C. Tsai Journal of Educational Technology & Society20101363

34.

K. S. Choi S. H. Paik Journal of the Korean Association for Science Education202141325

35.

M. L. Niess R. N. Ronau K. G. Shafer S. O. Driskell S. R. Harper C. Johnston C. Browning S. A. Özgün-Koca G. Kersaint Contemporary Issues in Technology and Teacher Education200994

36.

LoTiDigital-Age Framework2011Retrieved from http://ts.prn.bc.ca/wp-content/uploads/sites/39/2012/01/LoTi_Framework_Sniff_Test.pdf

37.

M. Allsopp T. Hohlfeld K. Kemker Proceeding of Florida Educational Research Association 2007 ConferenceTampa: FL2007

38.

M. Artigue R. Straßer Digital technologies: A window on theoretical issues in mathematics educationProceedings of the 5th Congress of the European Society for Research in Mathematics Education (CERME 5)Cyprus UniversityLarnaca2007

39.

J. Kaput R. Noss C. Hoyles L. English Handbook of International Research in Mathematics EducationLawrence ErlbaumNJ2008Developing new notations for a learnable mathematics in the computational era

40.

M. L. Niess E. H. van Zee H. Gillow-Wiles Journal of Digital Learning in Teacher Education20102742 [CrossRef]

41.

D. Stoilescu Journal of Educational Computing Research201552514 [CrossRef]

42.

K. Choi S. H. Paik Journal of the Korean Association for Science Education202040437

43.

C. Mouza Handbook of Technological Pedagogical Content Knowledge for Educators2nd edRoutledgeUK2016

44.

D. A. Schmidt E. Baran A. D. Thompson P. Mishra M. J. Koehler T. S. Shin Journal of Research on Technology in Education200942123 [CrossRef]

45.

S. Y. Ozden C. Mouza V. H. Shinas Journal of Technology and Teacher Education201624471

46.

C. S. Chai J. H. L. Koh C. C. Tsai Journal of Educational Technology & Society20131631

47.

K. Koh P. Preciado Babb Developing Preservice Teachers' Assessment Literacy: A Problem-Based Learning ApproachProceedings of the IDEAS: Rising to Challenge ConferenceWerklund School of Education, University of CalgaryCalgary, Canada2014

48.

T. C. Lin C. C. Tsai C. S. Chai M. H. Lee Journal of Science Education and Technology201322325 [CrossRef]

49.

C. Mouza R. Karchmer-Klein Journal of Educational Computing Research201348127 [CrossRef]

50.

J. Voogt P. Fisser N. Pareja Roblin J. Tondeur J. van Braak Journal of Computer Assisted Learning201329109 [CrossRef]

51.

C. R. Graham N. Burgoyne J. Borup Proceedings of the Society for Information Technology & Teacher Education International Conference20103826

52.

R. Hechter L. Phyfe Proceedings of the Society for Information Technology & Teacher Education International Conference20103841

53.

M. Niess H. Gillow Wiles Proceedings of SITE 2010–Society for Information Technology & Teacher Education International Conference20103911

54.

M. Roblyer G. A. Knezek Journal of Research on Technology in Education20033660 [CrossRef]

55.

L. Darling-Hammond Journal of Teacher Education200657300 [CrossRef]

56.

F. M. Forzani Journal of Teacher Education201465357 [CrossRef]

57.

P. Grossman K. Hammerness M. McDonald Teachers and Teaching: Theory and Practice200915273 [CrossRef]

58.

D. L. Ball D. K. Cohen Handbook of Policy and Practice199913

59.

M. Lampert M. L. Franke E. Kazemi H. Ghousseini A. C. Turrou H. Beasley A. Cunard K. Crowe Journal of Teacher Education201364226 [CrossRef]

60.

S. Aydin-Gunbatar G. Demirdogen C. A. Tarkin E. Kutucu K. B. Ekiz F. Akin M. Tuysuz K. E. Uzuntiryaki Science Teacher Education201397903

61.

J. L. Howland D. H. Jonassen R. M. Narra Meaningful learnong with TechnologyPearson Higher Ed.USA2012

62.

J. H. L. Koh Australasian Journal of Education Technology201329887

63.

P. A. Ertmer D. Conklin J. Lewandowski E. Osika M. Selo E. Wignall Teacher Education Quarterly20033095

64.

A. Strauss J. Corbin Basics of Qualitative Research TechniquesCiteseerUSA1998

65.

A. Strauss J. Corbin N. K. Denzin Y. S. Lincoln Handbook of Qualitative ResearchSage PublicationsLondon1994Grounded Theory Methodology: An Overview

66.

D. Schön The reflective PractitionerBasic BooksNew York1983

67.

Y. Kim R. E. Silver Journal of Teacher Education201667203 [CrossRef]

68.

National Reserch CouncilA Framework for K-12 Science EducationThe National Academies PressWashington, D.C.2012

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