제 3 절 교수-학습의 동향과 교수공학

1. 산업사회와 정보사회 교수-학습 패러다임

□ 사회체제의 발달

 - 원시 공동체 사회-농경사회-산업사회-정보사회

 - 재화의 가치:          토지   -   에너지 -  정보

□ 산업사회와 정보사회 조직의 특징 (Reigeluth, 1999)

 - 산업사회 : 표준화, 관료적 조직, 중앙통제방식, 경쟁적 관계, 권위적 의사결정, 순종성 강조, 동조 강조, 부분적, 분과지향, 계획된 노후화, 보스가 왕

 - 정보사회 : 주문생산, 주문생산, 팀 조직, 자율성, 협동적 관계, 의사결정의 공유, 독창성 강조, 다양성 강조, 네트워킹, 전체적, 과정지향, 전체적 품질,

                 고객이 왕

 산업사회 교수-학습 패러다임

정보사회 교수-학습 패러다임 

선별에 초점을 둔 교육

표준적 인재양성

일제식 수업

경쟁적 학습

규준지향평가

표준화 교육과정 운영

수동적 학습자

권위주의적 교사

교사중심 교육환경

적자생존의 교육철학

공급자 중심 교육

학습에 초점을 둔 교육

창의적 인재 양성

수업의 다양성

협동적 학습

준거지향평가

맞춤식 교육과정 운영

능동적 학습자

학습안내자로서 교사

학생중심 교육환경

모두 생존의 교육철학

수요자 중심 교육 

 

2. 교사와 학생의 역할 변화

□ 학생의 역할 변화

 - 학습자 중심 교육 환경에서 학생의 역할 변화

기존의 역할 

기대되는 역할 

교사가 정보를 제시해 주거나 학습의 방향을 제시해 줄 때까지 수동적으로 기다린다 

요구되는 정보와 학습경험을 탐색하고 무엇이 필요한가를 결정하며, 그 것을 습득할 수 있는 방법을 적극적으로 탐구한다 

 항상 학습자의 역할만을 수행한다

 필요한 경우네는 전문가 또는 지식 정보 제공자로 수업에 참여한다

 항상 주어진 절차(교사의 계획)만을 따른다

 학습문제에 대한 창의적인 해결방법을 탐색하고 발견하며, 창조할 수 있도록 계획한다

 교사를 백과사전(모든 답변을 제공해 주는)으로 간주한다

 교사는 학생들이 독창적으로 문제를 해결하도록 격려하는 자원이며, 모델이며, 안내자라고 생각한다

 

 

□ 교사의 역할 변화

 - 학습자 중심 교육 환경에서 교사의 역할 변화

기존의 역할 

기대되는 역할 

학생들의 궁금증에 대한 모든 대답을 제공해 주는 교과전문가나 자원 

경우에 따라서는 해당 내용을 잘 모를 수도 있으나 그에 대해서 알기를 원하는 사람으로 수업에 참여하는 존재 

학생들에게 계속적으로 정보를 제시해 주는 일차적 정보원

 학생들이 자신에게 필요한 정보를 수집하고 평가할 때 보조자, 협조자, 코치로 간주

학생들에게 항상 질문을 하고, 학생의 학습 초점을 컨트롤하는 사람 

학생들이 스스로 문제 의식을 갖고, 문제점을 발견하며, 그에 대한 스스로의 해결책을 탐색하도록 적극적으로 코치하는 사람 

학생들에게 자신이 사전에 계획한 단계적 계획에 따르도록 결과적으로 모든 학생이 유사한 결과에 도달하도록 하는 사람 

자신들의 개인적인 지식이나 기능을 사용하여 문제에 대한 독창적인 해결을 하도록 적극적으로 고무.격려하는 사람 

 

□ 교육공학이 제공하는 학습자 중심 교육환경의 특징

 - 자기주도적 학습환경을 제공

   `학생들이 학습을 계획, 전개, 결과 및 평가까지 스스로 관리하고 통제해야 하는 환경

 ※네트워크를 통해 필요한 지식과 학습 경험에 쉽게 접할 수 있게 됨으로써 가능해졌다

 - 열린 학습환경 제공

   `인터넷 홀용 학습환경에서 엄청난 정보를 활용할 수 있는 열린 학습환경

 ※학생들이 접할 수 있는 지식과 경험, 상호작용할 수 있는 한계를 대폭적으로 확대되었다.

 - 협동적 학습환경 제공

   `인터넷에 접속한 수많은 학습 참여자가 다양한 의견을 제시하고 최선의 의사결정을 이끌어내는 환경

 ※지식과 경험이 소수 사람에 의해 독점될 수 없고, 독단적인 문제가 처리되지 못한다

- 교수-학습 과정의 다양화 제공

   `교수-학습 과정에 활용할 수 있는 다양한 정보를 서비스 받아서, 수업의 다양화를 기할 수 있는 환경

 ※활용 가능한 정보의 대폭적 확대, 정보의 개방성 및 접근성과 신속성 등의 특징으로 가능해짐

 

 

볼거리 들

EBS 교육대기획 10부작 <학교란 무엇인가>-5부 선생님이 달라졌어요

http://www.youtube.com/watch?v=4et61qvptyk&index=5&list=PLvNzObWMMx6uSnfs1q8RE4HkXGlIZcXWR

EBS 교육대기획 10부작 <학교란 무엇인가>-80.1%의 비밀

http://www.youtube.com/watch?v=auGGn_3gm2w&index=8&list=PLvNzObWMMx6uSnfs1q8RE4HkXGlIZcXWR

▷ 영화 <고독한 스승(Lean On Me)> 1989년작, 감독 존 G. 에이빌드슨, 출연 모건프리먼

     교장 조 클라크(Joe Clark: 모건 프리먼)가 자신의 교육목표를 달성하기 위해, 교사, 학생들과 어떻게 상호작용을 하는지 눈여겨볼 것

▷ 영화 <프리덤 라이터스(Freedom Writers)> 2007년작, 감독 리차드라그라브네, 출연 힐러리스웽크, 패트릭뎀시

     초임교사 에린의 교육방법과 기존의 학교관행 및 학업을 포기한 학생들 사이에서 교사로서 자신의 역할을 어떻게 펼쳐 가는지 눈여겨볼 것

제2절. 교수-학습과정의 이해

 

1. 교수 목표의 설정

 

 수업목표 설정

출발점 행동 진단 

학습내용 선정 및 조직

교수-학습 활동 전개 

교수-학습 성과 평가 

 

□ 교수-학습 과정의 절차

 

-교수목표란?

  `수업을 통해 학생이 무엇을 할 수 있어야 하는가? 를 말함. 학생들의 성취 목표를 위한 계획 목표

-교수목표 진술 : 구체성, 포과성, 일관성, 가변성, 실현가능성 원리 적용 필요

  `도착점 행동 : 학생들이 학습하였음을 알 수 있도록 하기 위해 무엇을 할 것인가?

  `상황이나 조건 : 그 행동을 위해 어떤 상황/조건을 만들어줄 것인가?

  `수락기준 : 학습성공 기준은 무엇인가?

-행동적 목표진술에 대한 논의

  `행동적 목표 진술의 비판적 상황 : 수업시간에 예상치 못한 상황 발생 가능, 평가를 위한 목표 진술

2. 출발점 행동 진단

-출발점 행동

  `학습자가 학습의 출발선상에 갖추고 있어야 할 기본적 능력, 지식/기술/태도

  ※ 선수학습 요소, 학습발달 정도, 선행학습 수준 파악, 흥미적성 고려

-출발점 행동의 진단과 처치

  `과제 분석법 활용 : 가네의 위계적 분석 방법 활용

  `사전학습 수준 검사지 활용

  `관할, 면담, 심리검사 등 활용

3. 학습내용 선정 및 조직

-학습내용 선정

  `타일러는 교수목표 달성을 위해 학생들에게 어떤 학습경험을 제공할 것인지 고려해야 한다고 함

 ※ 전통적 학습은 학습자의 지적 능력 계발을 목표로 하였다면, 요즘은 경험 중심 교육과정을 통해 변화하는 환경에 적응할 수 있도록 교육목표 설정

  `학습내용 선정 후, 학습내용에 대한 요소 분석, 즉 학습과제를 어떻게 분류할 것인지 분류

 ※ 가네의 학습과제 유형 분류(언어적 정보, 지적기능, 인지전략, 태도, 운동기능)

-학습내용 계열화

  `내용요소간 상호관계의 특성을 토대로 가르칠 순서를 정하는 것

 

가네(Gagne)가 분류한 학습과제 유형

 

가네는 학습과제를 '학습을 통하여 길러지게 되는 학습된 능력' 이라 규정

1. 언어적 정보 (verbal information)

사실이나 사태를 언어로 표현할 수 있는 능력. 그 자체가 목적을 갖기 보다는 고차적인 학습을 계속하기 위한 보조도구의 역할을 수행. 예를 들어 영어공부에서 단어나 숙어를 외우지 않고서는 그 다음의 학습을 진행할 수 없는 것과 같은 이치.

 

2. 지적기능 (intellectual skills)

상징적 기호를 사용하여 환경과 상호작용하는 능력. 수학에서 다양한 기호를 사용하여 문제를 해결하거나 사회과나 과학과에서 다양한 상징적 기호를 사용하여 현상을 이해하는 능력 등을 의미. 이것은 학교 학습에서 가장 중요하게 다루는 능력이며 변별학습, 개념학습, 규칙학습, 고차적 규칙학습 등으로 나뉜다.

 

변별학습 : 어떤 대상의 특성과 다른 대상의 특성을 구별할 줄 아는 능력. 다양한 상징적 기호를 사용하기 위해서는 어떤 상징적 기호와 다른 상징적 기호를 구별할 줄 아는 능력이 선행되어야 함.

개념학습 : 어떤 대상이 지니고 있는 특성들의 집합에 의해서 다른 대상과 구별할 수 있는 능력. 구체적 개념학습이란 나무, 바위 등과 같이 외형적 특성에 따라 분류하는 개념을 말하며, 정의된 개념이란 민주주의, 공산주의 등과 같이 외형적 특성이 아닌 사람간의 협의된 정의에 의해 분류된 개념을 말한다.

규칙학습 : 수학적 계산이나 과학적 원리학습처럼 어떤 규칙을 적용할 수 있는 능력을 습득함을 의미. 연필 10자루 묶음 두 개를 합치면 20자루가 됨을 아는 것.

고차적 규칙학습 : 문제해결학습 (Problem solving)이라고도 부르는데, 두 개 이상의 규칙들이 복잡하게 관련된 과제의 학습을 의미. 일상생활에서 부딪히는 문제들은 대부분 여러 가지 규칙이 복잡하게 얽힌 문제상황 이므로, 이러한 복잡한 문제를 해결하는 능력을 문제해결학습이라 함.

 

3. 인지전략 (cognitive strategies)

자신의 독특한 방식으로 기억하고 사고하는 능력으로서 자신의 사고과정을 통제하고 관리하는 상위인지기능을 말함.

 

리허설 (rehearsal) 전략 : 반복하여 연습하여 학습을 돕는 것.

정교화 (elaboration) 전략 : 새로운 정보를 기존의 알고 있는 정보와 연관시킴으로써 학습을 돕는 것.

조직화 (organization) 전략 : 마인드맵처럼 학습한 내용을 어떤 특성을 기준으로 구조화함으로써 학습을 돕는 것.

정의적 (anxiety) 전략 : 학습에 방해가 되는 시험불안, 주의집중문제 등과 같은 자신의 정의적 특성을 통제하는 것을 말함.

 

 

4. 태도 (attitude)

개인적인 행위의 선택에 영향을 미치는 정신적 경향성을 의미. 사람이나 사물, 사건 등에 대하여 개인이 취하는 행동의 선택에 영향을 미치는 복잡한 인간의 특성.

 

5. 운동기능 (motor skills)

일련의 조직된 동작수행능력. 운동을 하거나 컴퓨터 자판을 이용하여 문서를 작성하는 등의 신체의 근육을 활용하여 특정한 동작을 수행하는 능력을 의미

 

4. 교수-학습 활동 전개

-교수활동

  `선정된 교육내용에 대해 실제 가르치고 배우는 활동

  `수업효과성과 관련이 깊은 교수 활동

핵심적 교수 활동 

 촉진적 교수 활동

 수업의 명료성

 수업의 다양성

 수업에의 전념도

 학생의 적극적 참여

 학생의 학습 성공률 증대

학생의 의견 활용

체계적 요약 및 정리

발문하기

심화 및 구체화 진술

교사의 태도

 

  `학습지도 단계별 주요 교수활동

지도단계 

주요 교수 활동 

도입단계 

학습동기 유발 활동

수업목표 제시 활동

선수학습 확인 활동 

전개단계

학습과제 제시활동

학습안내 제공활동

학습행동 유도활동

피드백 제공활용 

 정리단계

학습내용 요약. 정리활동

학습 성취 평가활동

파지 및 전이활동

차시 학습고제 제시 활동

 

 

  `가네의 수업 사태

 학습과정

수업사태 

 주의

주의 획득하기 

 동기화

학습자에게 수업목표 알리기 

 선택적 지각

선수학습 회상 자극하기

자극 제시하기 

 의미적 부호화

장기 기억에 저장

학습 안내 제시하기 

 탐색과 회상

수행

 수행 유도하기

 피드백

 피드백 제공하기

수행평가하기

파지와 전이 높이기

 

  * 동기화 : 학습을 해야 하겠다는 욕구가 생기게 하는 것을 동기화라 함

  * 의미적 부호화 : 텍스트 보다, 이미지 영상과 함께 하면 더 오래 기억함

  * 탐색과 회상 : 순서대로 일어나는 과정이 아니므로 논란이 있음

  * 수행 : 문제와 시험

 

5. 교수-학습 성과평가

- 교수활동의 평가

  `테일러는 '본질적으로 교육과정 및 수업 프로그램에 의해 교육목표가 실제로 실현되었는가를 밝히는 과정'

 ※ 교육 목표의 달성도를 확인하고, 과정 및 프로그램의 효과를 검토하여 다음 교육에 수정, 보완의 자료로 활용되어야 함

- 교육평가의 기능

  `학습자 개개인의 학업성취도 확인, 교수학습 프로그램 효과성 평가, 학습장애 기능 확인, 진로지도, 교육정책 수립

- 교육평가의 유형

  `상대평가/절대평가, 주관식/객관식

  `진단평가 : 1) 수업전 선수학습, 동기 수준 평가 2) 교육 실패 원인이 되는 외적 요인 탐색

  '형성평가 : 교수-학습 상황에 관한 정보 수집 및 분석

  '총괄평가 : 중간고사/기말고사

-대부분의 기계학습 방법은 학습 데이터로부터 주어진 문제를 해결하기 위한 모델을 먼저 학습한 다음, 이를 이용하여 질의(또는 입력)에 대한 답을 찾는데 미리 학습을 하지 않은 채 있다가, 질의 입력이 들어올 때야 학습데이터를 사용하여 출력(대답)을 결정하는 방법도 있음.

-k-nearest neighbor algorithm:KNN algorithm) 은 분류가 되어 있지 않은 데이터(Test data)들을 분류된 데이터(training data)들 중 가장 비슷한 속성을 가진 그룹으로 분류해주는 방식으로서 그룹의 항목들이 동질적인 경향을 보일 때 적합하지만 그룹 간 명확한 차이가 없으면 효과적이지 못함

-즉, 입력과 결과로 구성된 학습데이터들이 주어진 상황에서 새로운 입력이 들어오면, 입력에 가장 근접한 k개의 학습데이터를 찾고 이들 데이터의 결과 정보를 이용하여 결과를 추정함

 

토마토는 위 그림에서 어느 그룹에 속할것인가?

이런 질문에 속할 때, 어디에 더 가깝나에 따라서 어느 기준을 정해서 분류를 한다. 방법에는 여러가지가 있는데, 흔히 유클리드안 방법을 사용함.

 

-KNN을 사용하기 위해서는 질의와 학습 데이터간의 거리를 계산하는 방법이 있어야 함. 데이터의 속성이 모두 수치값인 경우에는, 데이터를 유클리드 공간(거리가 정의될 수 있는 공간으로 사람이 사는 3차원 공간이 대표적)상의 점으로 나타낼 수 있음. 질의와 학습 데이터의 입력이 모두 유클리드 공간상의 점으로 간주될 수 있으므로 유클리드 거리를 측정하는데 사용할수 있음. N차원 공간의 두 점

이 주어질때, 두 점 사이의 유클리드 거리 d(X, Y) 는 다음과 같이 정의 됨

 

-데이터가 범주형 속성을 갖는 경우 타당한 거리를 정의하는 것이 어려운 경우도 있음. 데이터 간의 타당한 거리를 정의할 수 없다면 KNN 적용

-주요 특징

   *Lazy Learning <- No abstraction, No generalization
   *Instead of instance-based Learning
   *Non-parametric Learning
   *너무 작은 k : Overfitting 우려
   *너무 큰 k : 데이터 구조 파악의 어려움

 

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