디자인에 의한 이해란 무엇인가?
UbD(Understanding by Design)는 교육, 평가 및 커리큘럼 개요를 위한 계획 프레임워크입니다. 이 프레임워크의 기본 원칙은 학생들이 남아 있어야 한다는 이해를 바탕으로 맨 마지막부터 계획을 시작하는 것입니다. 일반적으로 강사와 커리큘럼 작성자는 학습 활동과 평가 자료를 설계하는 동시에 마지막 단계로 전체 수업의 목표를 추출하는 “전향적” 방식으로 교수-학습 역학에 접근합니다. 대조적으로, UbD는 수업의 전반적인 목표에서 시작하여 학습 전이(다양한 맥락에서 학습 적용의 성취)를 정의하는 데 중요성을 둡니다.
기술 기반 제품의 UbD
연구에 따르면 UbD 프레임워크는 성과와 이해를 높이는 데 효과적입니다. 8학년 과학 학생을 대상으로 실시한 연구에 따르면 UbD 원칙에 따른 교육을 받은 후 학생 성취도(시험을 통해 측정)에 상당한 차이가 있는 것으로 나타났습니다.
이 프레임워크는 교사의 역할을 과학적 개념을 전달하는 대리인에서 학생들의 과학적 이해와 기질의 발전을 촉진하는 사람으로 바꿉니다. 이러한 변화는 UbD 프레임워크뿐만 아니라 전 세계 교육 모델에서도 점점 더 많이 나타나고 있습니다. 우리는 교사를 기본 “지식 제공자”로 하는 전통적인 교실 환경에서 교사가 “촉진자”인 기술 기반 학습 시스템으로 전환하고 있습니다. 일련의 질문, 실험 설정, 디지털 대화형 콘텐츠를 사용함으로써 학생들은 과학적 개념과 이론에 대한 자신만의 정신 모델을 구축하도록 이끄는 귀납적 여정을 시작합니다. 국가가 교육에 기술을 사용하는 방향으로 나아가는 속도가 점점 빨라지고 있음을 고려할 때, 이 프레임워크는 학교 학습의 대체 모드로서 구성주의의 선례를 설정합니다.
그렇다면 UbD를 어떻게 활용할까요?
1단계: 원하는 결과 식별
다양한 이해 요소가 EI의 다양한 제품의 핵심을 형성합니다. “이해”는 교육의 의미를 재정의합니다. 개념과 기술에 대한 사실적 지식을 습득하는 것은 목표가 아닙니다. 이 학습을 의미 있는 맥락에서 사용할 수 있다는 것입니다. 따라서 UbD 프레임워크의 첫 번째 단계는 원하는 결과를 식별하는 것입니다.
모든 학습 프로그램, 특히 과학 영역의 컴퓨터 기반 학습 프로그램의 경우 다음 질문을 고려해야 합니다.
1) 과학의 영역에서 이 주제를 아는 것이 왜 중요한가요?
2) 이 수업이 끝나면 학생들은 어떤 학습 전환을 달성할 수 있습니까? 즉, 학생들이 이 학습을 의미 있는 방식으로 적용할 수 있는 영역과 방법은 무엇입니까?
3) 학생들이 장기적으로 유지해야 할 과학적 이해(지속적 이해)는 무엇인가?
4) 이 연령대의 학생들이 이러한 개념에 대해 갖고 있는 일반적인 오해는 무엇입니까?
Rosalind Driver, Page Keeley 등이 차세대 과학 표준, 과학 활용 능력 벤치마크 등과 같은 커리큘럼 표준과 함께 수행한 개념 지도 구축에 대한 랜드마크 작업은 이 첫 번째 단계를 확립하기 위한 가이드로 사용될 수 있습니다. 이 단계에서는 지속적인 이해가 개념 목표와 전환 목표를 모두 포함하고 있다는 점에 주의해야 합니다. 즉, 교육은 학생의 지식을 구축하는 수단일 뿐만 아니라 의미 있는 시나리오에서 학습을 적용할 수 있도록 준비시킬 수도 있어야 합니다.
프레임워크의 적용을 설명하기 위해 예제를 살펴보겠습니다. 7학년 수준의 식물 호흡에 관한 학습 모듈이 생성되고 있다고 가정해 보겠습니다. 이 특정 주제에 대해 학생들이 학습 모듈이 끝날 때 남아 있어야 하는 지속적인 이해에는 다음이 포함됩니다.
- 식물도 다른 모든 생명체와 마찬가지로 생명 기능을 수행하려면 에너지가 필요합니다.
- 일련의 화학 반응을 통해 식품이 분해되면서 에너지가 방출됩니다. 이러한 반응은 호흡의 일부입니다.
이러한 점을 바탕으로, 다루어야 할 핵심 개념을 적어 놓았습니다. 다음은 몇 가지 예입니다.
- 식물은 살아있는 유기체이기 때문에 호흡도 합니다.
- 포도당은 대부분의 식물에서 스스로 생성되는 식물의 음식입니다.
- 산소가 있으면 포도당이 분해되어 에너지를 방출합니다.
- 식물에는 호흡을 위한 별도의 메커니즘이 없습니다. 그들은 가스 교환을 돕는 기공을 가지고 있습니다.
이 단계에서는 주제에 대한 일반적인 오해를 특정 핵심 아이디어와 연관시켜야 합니다. 이 기사에서는 우리가 만들고 있는 컴퓨터 기반 과학 학습 프로그램을 통해 오해를 해결하는 방법을 다루고 있습니다.
2단계: 평가 항목 설계
수업의 장기 목표가 설정되면 이해의 진정한 증거를 제공하는 효과적인 평가 도구를 개발해야 합니다. 1단계에 나열된 모든 목표와 수업에서 다루는 주요 아이디어에 대해 신뢰할 수 있는 이해 지표가 생성됩니다.
지침으로 사용해야 하는 몇 가지 질문은 다음과 같습니다.
1) 본 평가 문항에 답함으로써, 개념을 이해했다는 명확한 증거를 얻을 수 있습니까? 평가 항목은 달성해야 하는 목표를 검증합니까?
2) 이해, 적용, 해석, 관점(여러 관점을 보여줄 수 있는 것)에 대한 증거로 무엇을 받아들일 수 있습니까?
3) 어떻게 일관된 방식으로 이해도를 평가할 수 있습니까? 평가가 완벽하고 신뢰할 수 있나요?
위에 언급된 핵심 아이디어의 일부 평가 항목은 다음과 같습니다.
Q. 호흡은 포도당이 분해되어 모든 생명 활동에 필요한 에너지를 방출하고 이산화탄소가 배출되는 과정입니다. 식물도 호흡하나요?
- 네, 식물은 호흡을 하는데 이를 광합성이라고 합니다.
- 아니요, 식물은 산소를 방출하기 때문에 호흡을 하지 않습니다.
- 그렇습니다. 식물은 에너지가 필요하기 때문에 항상 호흡합니다.
- 그렇습니다. 식물은 호흡하지만 낮에는 호흡하지 않고 밤에만 호흡합니다.
Q. 우리는 호흡 중에 음식이 더 단순한 물질로 분해되어 에너지를 이용할 수 있다는 것을 알고 있습니다. 다음 중 식물의 호흡 과정에서 반응물인 두 가지 물질은 무엇입니까?
- 포도당과 산소,
- 포도당과 물,
- 이산화탄소와 물
- 이산화탄소와 산소]
Q. 다음 비유에서 X를 식별하십시오.
코:인간 :: 아가미:물고기 :: X:식물
- 기공
- 나뭇잎
- 엽록체
- 뿌리
3단계: 교육 자료 설계
평가 도구를 개발한 후 최종적으로 교육 전달 방식이 결정됩니다. 학생들이 원하는 결과를 얻을 수 있도록 필요한 지원을 학생들에게 제공할 수 있는 방법이 이 단계의 핵심입니다. 전통적인 교실 환경에서는 수업 계획, 워크시트, 수업 내 활동, 프로젝트, 숙제 등의 개발이 포함됩니다.
이 단계에서는 다음 질문이 답변하는 데 도움이 될 수 있습니다.
1) 학생들이 새로운 콘텐츠를 수신/학습할 준비를 갖추려면 어떤 과학적 개념과 기술을 갖추어야 합니까?
2) 학생들이 자신의 학습을 다른 상황으로 전환할 수 있으려면 어떤 종류의 지원이 필요합니까?
3) 필요한 모든 내용 지식을 제공하여 평가를 준비하고 있습니까?
여기에서는 a) 다루어야 할 콘텐츠와 기술, b) 온라인 플랫폼에서 이를 전달하는 적절한 방법이라는 두 가지 사항을 염두에 두고 학습 모듈을 만들어야 합니다. 여기에는 개념을 스스로 구성하는 것이 아니라 직접적인 지시를 통해 정보를 전달할 것인지 여부가 포함됩니다. 또한 텍스트/도표/데이터 기반/대화형/게임화된 표현 사용을 중심으로 결정을 내려야 합니다.
첫 번째 단계는 이전 수업에서 다룬 핵심 사항을 수정하는 것입니다. 즉, 간단한 질문과 활동을 통해 필수 지식을 테스트하는 것입니다. 이 특정 주제에 대해 학생들이 얻게 되는 지식은 다음과 같습니다.
- 광합성은 대부분의 식물이 양분을 생산하는 과정입니다.
- 호흡은 에너지를 방출하는 과정입니다.
이러한 아이디어를 출발점으로 사용하여 적절한 질문을 구성하고 학생들에게 평가 질문에 이르는 필수 정보를 제공할 수 있습니다. 어떤 경우에는 새로운 개념이 도입될 때 직접적인 교육을 통해 제시됩니다. 즉, 정보가 미리 제공되고 학생들은 이를 기반으로 학습 질문에 대답하도록 할 수 있습니다. 이 연습을 안내하는 사고 과정은 하나의 질문이 다른 질문으로 이어지는 동시에 학생들이 모든 단계에서 학습하고 평가받는다는 것입니다.
오해
과학 학습에 대한 연구에 따르면 학생들은 아이디어/현상의 잘못된 해석, 커리큘럼의 격차 또는 비효율적인 수업, 주변 관찰을 기반으로 구축된 사전 잘못된 개념, 개념의 지나친 단순화 등으로 인해 발생하는 오해를 품고 있는 것으로 나타났습니다.
과학 학습 프로그램의 원하는 목표는 새로운 환경에서 명확한 오해를 사용하는 것입니다. 새로 배운 아이디어를 다른 상황에 성공적으로 적용할 수 있습니까? 평가 항목에는 오해가 해소되었는지 확인하는 질문이 포함되어야 합니다. 이는 설명하고 적용할 수 있는 능력을 확인하는 형태를 취할 수 있습니다. 마지막으로, 개념의 정신적 형성을 간단한 단계로 나누어 오해가 형성되지 않도록 교육 자료를 작성해야 합니다. 이러한 뉘앙스는 과학 교육에 대한 좋은 기술 개입의 기술적 건전성과 효과적인 결과 생성의 철저함에 기여합니다.
위 주제에 대해 오해가 해소되었는지 확인하기 위해 사용되는 질문 중 하나는 다음과 같습니다.
식물은 언제 숨을 쉬나요?
나) 밤에만
ii) 낮에만
iii) 낮과 밤 내내
iv) 식물의 종류에 따라 다름
결론
UbD 프레임워크는 다양한 상황에서 교육자를 위한 편리한 도구이며 “이해”의 의미를 재정의하는 원칙을 기반으로 구축되었습니다. EI에서 하는 일과 비슷합니다. 과학 교육에 관한 한, 학습 프로그램을 구축하기 위해 프레임워크를 사용하는 것은 이전에 국내에서 볼 수 없었습니다. 수개월 간의 연구와 개념화를 통해 EI의 컴퓨터 기반 과학 학습 프로그램은 Mindspark Science라는 이름으로 명명되었으며 2021년 출시될 예정입니다. 현재 이 제품은 127개 학교에서 시범 운영되고 있습니다.
UbD는 계획 프레임워크이지만 Mindspark Science는 이를 계획 및 생성 프레임워크로 동시에 사용합니다. 학습 제품은 학생들이 질문에 답함으로써 더 잘 배울 수 있다는 생각을 바탕으로 만들어졌기 때문에 모든 지점에서 학생들이 가르치고 평가됩니다. 프레임워크는 콘텐츠 제작을 위한 지침 역할을 할 뿐만 아니라 모든 학생의 과학적 이해 개발을 보장한다는 목표의 필수적인 부분을 형성합니다.
참고 자료 및 추가 자료
https://cft.vanderbilt.edu/guides-sub-pages/understanding-by-design/
https://www.ascd.org/ASCD/pdf/siteASCD/publications/UbD_WhitePaper0312.pdf
https://www.eujournal.org/index.php/esj/article/view/8853/8513
https://www.chalk.com/resources/what-understanding-by-design-administrators-care/
https://www.net언어s.com/blog/index.php/2017/06/28/what-is-initive-learning/
