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문제 정의
- 본 논문은 초등학교 6학년에게 주제중심 프로젝트 기반 STEAM 수업을 적용하여 학생들의 과학적 태도, 과학적 흥미도에 미치는 영향을 알아보았다. 본 연구 결과로 부터 얻은 결론은 다음과 같다.
- 현재 교육현장에는 STEAM 교육 강화를 위한 프로그램이 부족한 것이 사실이다. 이에 본 논문은 기존에 개발되어 있는 교육프로그램들 중에서 STEAM 교육과 관련된 내용을 조사, 정리하고, 교육현장에서 사용할 수 있는 STEAM 프로그램을 개발하여 STEAM 교육 강화에 보탬이 되고자 한다.
제안 방법
- 학생들의 과학적 태도 변화를 알아보기 위하여 과학 태도 검사지(TOSRA)의 70문항 중 20문항을 선택하여 사용하였다. 검사문항은 (1) 과학탐구에 대한 태도 (2) 과학적 태도의 수용 (3) 과학 수업의 즐거움 (4) 과학에 대한 취미적 관심 (5) 과학에 대한 직업적 관심 의 5가지 영역에서 각각 4개씩의 문항을 뽑아 총 20개의 문항을 구성하였다[10].
- 과학 흥미도 검사는 OECD/PISA에서 활용한 ‘수학교과목’에 대한 흥미도 조사문항을 한국과학교육학회에서‘과학교과목’에 대한 학생 흥미도 조사 문항으로 변형하여 사용하였다.
- 본 논문에서 과학적 태도에 미치는 영향을 알아보기 위해서는 TOSRA(Test of Science Relate Attitude)를 연구 목적에 맞게 수정·보완하여 사용하였다.
- 수업 처치는 실험반을 수업할 때 주제를 정하게 하고, 그 주제에 따라 지속적으로 프로젝트를 수행하게 한 뒤에 발표를 시키도록 하였다. 수업 처치 후 사후 검사를 실시하였고 사전·사후 검사는 SPSS프로그램을 이용하여 비교 분석하였다.
- 에너지와 도구의 9차시 ‘태양의 열에너지를 이용한 나만의 조리기를 고안하기’를 융합하여 연료를 덜 소모하면서 에너지를 효율적으로 사용할 수 있는 용기를 만드는 프로젝트 STEAM 수업에 최종적으로 2012년 10월 말에 적용하기로 하였고, STEAM 요소를 추출한 결과는 Table 3과 같다.
- 1과 같다. 연구를 시작하기 전, 과학적 탐구에 대한 문헌 및 선행연구 조사를 통하여 프로젝트 수업의 목적, 필요성, 방법 및 수업 형태에 대해 알아보았다. 이후 선행 연구 결과와 학교 교육 과정, 교재 등을 참고로 하여 연구에 대한 계획을 세웠다.
- 주제 중심 프로젝트 기반 학습을 적용하기 위하여 교육과정 분석을 가장 먼저 실시하였다. 이에 따라, STEAM 요소에 적합한 수업 적용 주제를 추출하여 실제 수업에 적용한 수업 내용은 Table 2와 같다.
- 학생들의 과학적 태도와 학습 흥미도에 미치는 영향을 알아보기 위해서 과학적 태도 검사지와 과학 흥미도 검사지를 사전 ·사후 검사로 실시하였다.
대상 데이터
- 본 연구에서는 주제중심 프로젝트 기반 STEAM 교육 프로그램의 학습 효과를 알아보기 위해 서울 소재 초등학교의 6학년 2개 학급을 연구 대상으로 선정하였다.
- 연구 대상은 6학년 2개반으로 하였으며, 프로젝트 수업 처치를 하기 전에 사전 검사를 실시하였다. 학생들의 과학적 태도와 학습 흥미도에 미치는 영향을 알아보기 위해서 과학적 태도 검사지와 과학 흥미도 검사지를 사전 ·사후 검사로 실시하였다.
데이터처리
- 수업 처치 후 사후 검사를 실시하였고 사전·사후 검사는 SPSS프로그램을 이용하여 비교 분석하였다.
이론/모형
- 학생들의 과학적 태도 변화를 알아보기 위하여 과학 태도 검사지(TOSRA)의 70문항 중 20문항을 선택하여 사용하였다. 검사문항은 (1) 과학탐구에 대한 태도 (2) 과학적 태도의 수용 (3) 과학 수업의 즐거움 (4) 과학에 대한 취미적 관심 (5) 과학에 대한 직업적 관심 의 5가지 영역에서 각각 4개씩의 문항을 뽑아 총 20개의 문항을 구성하였다[10].
- 학생들의 학습 동기를 효과를 알아보기 위해서 과학 흥미도 검사는 OECD/PISA에서 활용한 ‘수학교과목’에 대한 학생흥미도 조사문항을 한국과학교육학회에서 ‘과학교과목’에 대한 학생 흥미도 조사문항으로 번안한 것을 사용하여 실시하였다[10].
성능/효과
- 과학 탐구에 대한 태도 차이는 실험반이 3.63점, 비교반이 3.25점으로 나타나 실험반이 비교반보다 과학탐구에 대한 태도가 더 높은 것으로 나타났다. 이는 t=2.
- 둘째, 과학적 흥미도 검사 결과, 배선아[4]의 연구결과와 유사하게 초등학생들의 과학적 흥미도 함양에 통계적으로 유의미한 효과가 있었다(p<.05).
- 즉 주제 중심 프로젝트 기반 STEAM 프로젝트 수업 처치는 학생들이 학습한 내용을 정리할 뿐 아니라 의문점이나 호기심을 해결하는 과정이 포함되어 있으므로 과학 탐구에 대한 태도와 과학에 대한 직업적 관심을 함양시키는데 효과가 있다고 분석된다. 반면, 주제중심 프로젝트 기반 STEAM 프로젝트 수업 처치는 프로젝트 학습에 대한 부담감으로 인해서 과학 수업의 즐거움과 과학에 대한 취미적 관심 함양에는 긍정적인 효과가 나타나지 않는 것으로 분석되었다.
- 과학적 태도의 수용에 대한 영역은 통계와 수학, 과학에 대한 수업을 얼마나 즐겁게 생각하며 흥미롭게 받아들이는지에 대한 태도를 측정하는 영역이다. 실험반과 비교반에 따른 과학 수업의 즐거움 차이는 실험반이 3.69점, 비교반이 3.50점으로 나타나 실험반이 비교반보다 과학 수업의 즐거움이 더 높은 것으로 나타났다. 이는 t=2.
- 학습 전략(정교화)에 대한 영역은 프로젝트 학습을 얼마나 집중하여 완성할 수 있는가 하는 태도를 측정하는 영역이다. 실험반과 비교반에 따른 학습 전략(정교화)의 차이는 실험반이 4.01점, 비교반이 3.62점으로 나타나 실험반이 비교반보다 더 집중도와 완성도가 더 높은 것으로 나타났다. 이는 t=2.
- 이상의 연구 결과를 살펴볼 때, 주제중심 프로젝트 기반 STEAM 프로젝트 수업 전략은 학생들의 과학 탐구에 대한 태도와 수업에 즐거움을 향상시키며 학생들의 학업 흥미도를 높이는 것에는 효과적인 것으로 나타난다.
- 05). 즉 주제 중심 프로젝트 기반 STEAM 프로젝트 수업 처치가 전체적인 과학적 흥미도 향상에 긍정적인 효과가 있는 것으로 볼 수 있다. 주제중심 프로젝트 기반 STEAM 프로젝트 수업은 학생들의 과학적 흥미도 함양에 긍정적인 영향을 미친다고 볼 수 있다.
- 문항의 채점은 바람직한 태도를 표현하는 문항의 경우 매우 찬성은 5점, 찬성 4점, 중간 입장 3점, 반대 2점, 매우 반대 1점으로 하였으며, 부정적 태도를 표현하는 문항은 반대 순서로 채점하였다. 채점 후 각 영역별 문항의 평균값을 구하였으므로 태도 영역별 평균 만점은 5.0점, 이론상의 최저점은 1.0점이다.
- 첫째, 과학적 태도 검사 결과, 신정인[10]의 연구결과와 유사하게 초등학생들의 과학적 태도 함양에 통계적으로 유의미한 효과가 있었다(p<.05).
- 흥미와 즐거움에 대한 태도 차이는 실험반이 4.05점, 비교반이 3.62점으로 나타나 실험반이 비교반보다 과학탐구에 대한 태도가 더 높은 것으로 나타났다. 이는 t=2.
후속연구
- 배선아는 기술 기반 STEAM 교육이 중학생의 기술적 태도와 기술에 대한 흥미, 성 역할, 기술의 중요성과 영향, 창의적 활동에 관한 태도 등을 높이는 데 효과적이었다는 결론을 얻었다[4]. 권순범 등은 초등학생을 위한 ARCS 전략을 활용한 STEM 기반 로봇 프로그래밍 학습 프로그램을 개발하였으나 효과성 검증에 대한 연구는 차후에 진행될 것이라고 한다[5]. 이 외에도 대부분의 연구가 중·고등학생을 대상으로 한 기술이나 공학[6,7,8], IT 관련의 연구[9]가 주를 이루고 있으며, 과학교과 기반을 중심으로 한 연구보고가 아직 미흡한 실정에 있고, 문헌 또는 인식 조사 연구이거나 프로그램을 개발하였어도 그 효과 검증이 제한되어 있다[10].
- 수업 처치 후 사후 검사를 실시하였고 사전·사후 검사는 SPSS프로그램을 이용하여 비교 분석하였다. 이러한 결과 분석을 바탕으로 통계활용을 통하여 수학적 사고력과 과학적 탐구 능력을 향상시키는 프로젝트 학습의 효과에 대한 결론을 도출하고 제언하였다.
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