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문제 정의
- 본 연구에서는 사범대학 3, 4학년 재학생과 대학원생 등 16명의 예비과학교사들이 고등학생을 대상으로 한 과학 캠프에서 수업할 STEAM 교육 프로그램을 개발하였다. 예비 수업과 교육 전문가의 타당성 검증을 통해 프로그램을 수정 보완하여 고등학교 1, 2학년 학생들에게 과학 캠프를 통해 적용하였다.
- 본 프로그램은 고등학교 과학 교과의 실험-실습 주제를 STEAM 교육의 요소와 내용으로 융합하고 연계하여 학습의 효과를 극대화하고, 창의적인 문제해결 능력과 통합적 사고력, 인성을 교육할 수 있도록 했다. 과학 교과에서 다루는 실험-실습 내용에서 단순히 과학의 원리와 법칙, 지식만을 학습하는 것이 아니라, 공학과 기술, 수학, 예술의 융합적인 접근을 통해 창의적인 설계와 디자인, 확산적 사고, 상상력, 시각화, 유추적 사고, 분석적 사고, 비판적 사고 등을 배울 수 있도록 했다(김성원 등, 2012; Yakman, 2011).
- 이 연구의 STEAM 교육 프로그램 개발과 수업 적용 사례는 학교 현장에서 STEAM 교육 수업 자료를 개발하고 수업하고자 하는 교사들에게 프로그램 개발의 논리와 관점, 절차적인 과정, 방법론적 측면 등에서 시사점을 제공한다. 이와같은 STEAM 교육의 실천적 사례 연구가 더욱 활발하게 이루어져야하고, 학교 현장에서 교사들이 활용할 수 있도록 교육 프로그램을 일반화하는 후속 연구가 지속적으로 진행되어야 하겠다.
- 이에 본 연구에서는 고등학생을 대상으로 J 대학교에서 실시한 과학 캠프의 STEAM 교육 프로그램을 소개하여 과학 중심 STEAM 수업을 계획하여 실행하고자 하는 교사들에게 실질적인 도움이될 수 있도록 한다. 또한 STEAM 교육 프로그램을 개발할 때 어떤 논리와 관점, 절차적 과정으로 수업을 설계하고 실행하여야 할 것인가와 융합교육의 방법론적 측면에서 STEAM 교육을 활성화할 수 있는 방안을 제시하였다.
제안 방법
- 조현준과 김종랑(2011)은 한국지질자원연구원 창의적 체험활동 운영 사례를 보고하면서 창의적 지질 교육캠프(Creative Geo Educamp)를 소개했다. 개발된 지질관련 체험 프로그램을 교사 연수를 통해 타당도를 검사하였고, 지질분야에서 창의적 체험활동 지도에 활용할 수 있는 STEAM 교육 자료로 제시하였다. 실험과 관찰, 투어, 특강, 분임 토의 등 패키지로 구성되어 학생들이 캠프 형태의 STEAM 교육 사례를 제시했다.
- 첫째, 과학(Science)은 보편적인 진리나 법칙의 발견을 목적으로 한 체계적인 지식으로서 자연 세계의 특성과 원리를 발견하고 탐구하는 학문이다(국립국어원, 1999). 고등학교 과학에서 물리, 화학, 생물, 지구과학, 환경 등 5개 분야의 실험-실습 주제를 유기적으로 통합하여 융합과학적인 STEAM 교육으로 접근하였다. 둘째, 기술 (Technology)은 과학 이론을 실제로 적용하여 자연의 사물을 인간 생활에 유용하도록 가공하는 수단으로서 변환하여 만드는데 필요한 방법 및 시스템, 과정을 다루는 학문이다.
- 공기 대포를 제작하는 과정에서 어떻게 하면 가장 효율적으로 만들 수 있는가를 고민하면서 디자인하고 설계하여 제작하는 과정에서 팀원들 간의 협력과 아이디어 공유, 원리 탐구 등을 활발하게 진행하였다. 창의적으로 제작한 공기 대포로 조별 발사 게임을 하는 과정에서도 어떻게 하면 강하고 정확하게 발사되어 많은 양초 불을 꺼지게 할 수 있을까를 고민했다.
- 과학 탐구와 설계의 협력적 본성에 기초하여 학생들의 ‘hands-on'과 ’hands-in'을 융합한 협동학습 활동(Kolodner, 2002)을 통하여 창의성 뿐 만 아니라, 소통과 배려를 추구한다.
- 과학교육 전문가 집단의 타당도 평가 결과를 반영하고, 수업을 진행할 예비교사들이 예비 수업을 진행하며 토의된 결과를 바탕으로 STEAM 교육 프로그램을 다음과 같이 수정･보완하였다. 첫째, 교재에서 사용된 용어와 과학 개념, 교육 내용을 고등학생 수준에 적합하도록 더욱 구체적이며 쉬운 개념으로 수정하였고, 교재에서 용어 및 개념 설명을 따로 정리하여 제시하였다.
- 본 연구에서는 과학 캠프 또는 창의적 체험활동 시간에 활용할 수 있는 고등학교 과학 교과를 기반으로 한 실험-실습 중심의 STEAM 교육 프로그램을 개발하였고, 이를 수업에 적용하였다. 교재 형태로 학습자에게 제공된 수업자료의 구성 체계는 먼저 상황을 제시하고, 가설 설정이나 디자인 구상 등 창의적 설계 과정, 실험-실습과 창의적인 제작 등의 감성적 체험의 단계, 학습에 대한 성공과 재미, 만족을 통해 새로운 과제에 도전할 수 있는 4단계로 구성하였다. 총 16시간의 과학캠프로 진행 되는 STEAM 수업은 4개 주제의 실험-실습 활동과 창의적 설계와 제작, 감성적 체험활동으로 구성된 3개의 프로젝트 활동, 5개의 특강 프로그램으로 개발되었다.
- 이에 본 연구에서는 고등학생을 대상으로 J 대학교에서 실시한 과학 캠프의 STEAM 교육 프로그램을 소개하여 과학 중심 STEAM 수업을 계획하여 실행하고자 하는 교사들에게 실질적인 도움이될 수 있도록 한다. 또한 STEAM 교육 프로그램을 개발할 때 어떤 논리와 관점, 절차적 과정으로 수업을 설계하고 실행하여야 할 것인가와 융합교육의 방법론적 측면에서 STEAM 교육을 활성화할 수 있는 방안을 제시하였다.
- 본 연구에서 개발한 고등학교 융합과학 교과의 실험-실습 STEAM 교육 프로그램은 학생용 학습 자료와 교사용 수업자료(수업지도안, 프리젠테이션 자료, 동영상, 실험 안내 매뉴얼, 평가자료 등)로 구성된다. 학생용 학습자료는 교재 형태로 학생들에게 제공되었으며 기본적인 구성 체계는 주제별로 ‘상황제시-창의적 설계-감성적 체험-새로운 도전-정리 및 평가’의 순으로 구조화 하였다.
- 본 연구에서 개발한 프로그램은 4개 주제의 실험-실습 활동과 창의적인 설계-제작-체험이 가능한 프로젝트 활동(3개), STEAM에 관한 특강 등 총 10차시 16시간으로 구성되어 있으며 주요 교육 내용은 와 같다.
- 본 연구에서는 과학 캠프 또는 창의적 체험활동 시간에 활용할 수 있는 고등학교 과학 교과를 기반으로 한 실험-실습 중심의 STEAM 교육 프로그램을 개발하였고, 이를 수업에 적용하였다. 교재 형태로 학습자에게 제공된 수업자료의 구성 체계는 먼저 상황을 제시하고, 가설 설정이나 디자인 구상 등 창의적 설계 과정, 실험-실습과 창의적인 제작 등의 감성적 체험의 단계, 학습에 대한 성공과 재미, 만족을 통해 새로운 과제에 도전할 수 있는 4단계로 구성하였다.
- 본 프로그램은 고등학생들이 구체적으로 직접 체험하며 실험-실습을 할 수 있는 융합과학 주제로 구성되었다. 즉 학생들은 실험-실습 과정에서 과학과 기술, 공학, 수학 및 예술의 STEAM 교육 요소를 창의적 설계와 감성적 체험으로 학습하고 새로운 도전을 할 수 있게 하였다.
- 학습자의 프로그램 참여 만족도 조사를 위한 검사 도구 문항 구성은 <표 3>과 같다. 설문지 질문 문항은 4개 영역에 대하여 Likert 척도를 통한 만족도 인식(11문항)을 조사하였고, 개방형 질문(6문항)으로 구성하였다. Likert 5단계 척도는 ‘매우 그렇다(5점)’, ‘그렇다(4점)’, ‘보통이다(3점)’, ‘아니다(2점)’, ‘전혀 아니다(1점)’ 로 평가하였다.
- 둘째, 과다한 STEAM 교육 요소를 적용하다보니 학습 목표가 분산되는 경향이 있어서 핵심적인 STEAM 요소에 집중할 수 있도록 개선하였다. 셋째, 실제 실험-실습 수업시간의 배당이 적절하지 못하여 내용과 범위, 실험-실습 진행 과정 등을 수정, 보완하였다. 넷째, ‘읽기자료’ 코너를 통하여 실생활과 관련된 사례와 다양한 그림, 관련 참고문헌 및 자료 등을 제공하여 학생들의 관심과 흥미를 유발하였고, 스스로 더욱 심화된 학습을 할 수 있도록 하였다.
- 개발된 지질관련 체험 프로그램을 교사 연수를 통해 타당도를 검사하였고, 지질분야에서 창의적 체험활동 지도에 활용할 수 있는 STEAM 교육 자료로 제시하였다. 실험과 관찰, 투어, 특강, 분임 토의 등 패키지로 구성되어 학생들이 캠프 형태의 STEAM 교육 사례를 제시했다. Fortus et al.
- 본 연구에서는 사범대학 3, 4학년 재학생과 대학원생 등 16명의 예비과학교사들이 고등학생을 대상으로 한 과학 캠프에서 수업할 STEAM 교육 프로그램을 개발하였다. 예비 수업과 교육 전문가의 타당성 검증을 통해 프로그램을 수정 보완하여 고등학교 1, 2학년 학생들에게 과학 캠프를 통해 적용하였다. 7개 주제의 실험-실습 프로그램이 수업에 적용되었고, 5개의 STEAM 교육 특강 중 학생들이 2개를 선택하여 청강하는 수업이 진행되었다.
- 예술 활동은 학생들이 자신감, 소속감을 배우고 정서 공유를 통해 공동체 의식을 고취할 뿐만 아니라, 학교나 교육기관 등에서 학습 참여에도 훨씬 적극적이 되도록 도울 수 있다. 이 프로그램에서는 동물의 해부도와 전기 회로도, 창의적 제작품(공기 대포, 무기 안료로 만드는 물감) 등을 만드는 과정에서 디자인과 조화, 공감, 놀이, 의미를 찾을 수 있고, 그 과정을 스토리텔링할 수 있게 하였다. 또한 실험-실습 과정에서 예술을 기반으로 하는 활동에 학생들이 참여함으로써 ‘인지학습’에 지치고, 학습 위기에 처한 학생들이 창의와 인성을 배울 수 있는 대안이 될 수 있다(Bamford, 2006).
- 개발된 STEAM 교육 수업자료는 과학교육 전문가(교수) 6명의 평가를 통해 수정-보완하여 완성하였다. 이 프로그램은 예비 과학 교사 15명이 주제별로 3명씩 팀을 이루어 팀티칭으로 예비 수업에 적용하였고, 예비 실험-실습과 수업 시연, 과학교육 전문가의 타당도 검증 등을 통해 수업자료를 개선, 보완하였다. 실제 고등학생을 대상으로 한 수업은 예비 수업과 전문가 집단으로부터 타당성 검증을 통해 개선된 수업자료를 활용하였다.
- 8%). 이 프로젝트는 2인 1조로 팀을 이루어 시료를 직접 마취하고, 도구를 준비하며 해부의 과정을 미리 설계하고 디자인하며 직접 해부하면서 감성적 체험을 할 수 있도록 했다. 학생들은 붕어의 내부 구조를 그림으로 표현(예술)하고, 해부 도구와 순서 등을 창의적으로 설계하며 비늘의 분포 형태와 체계, 부레와 크기의 관계(수학) 등을 밝히고, 충분한 의사소통과 토의를 통해 실험 결과를 스토리텔링하며 발표함으로서 높은 수준의 만족도가 나타났다.
- 8%). 이 프로젝트는 2인 1조를 이루어 붕어를 직접 해부하며 감성적 체험을 통해 과학과 기술, 수학, 예술의 STEAM 교육을 실현하도록 구성되었다. 어류의 내부 구조를 그림으로 표현하고(예술), 해부 도구를 창의적으로 응용하고 활용하며(기술), 비늘 분포와 부레 부피의 비례 관계(수학) 등을 학생들이 자기주도적으로 실험-실습하면서 충분한 의사소통을 하는 수업이다.
- 본 연구에서 개발한 프로그램은 4개 주제의 실험-실습 활동과 창의적인 설계-제작-체험이 가능한 프로젝트 활동(3개), STEAM에 관한 특강 등 총 10차시 16시간으로 구성되어 있으며 주요 교육 내용은 <표 5>와 같다. 자발적으로 캠프 활동에 참가한 학생들에게 짧은 시간동안 과학의 각 영역을 다양하게 경험할 수 있는 기회를 제공하고자 4개 분야의 실험-실습 내용을 선정하였다. 창의적인 설계와 디자인, 감성적인 체험으로 이루어진 프로젝트 활동은 학생들이 과학 활동의 재미와 탐구과정의 희열까지도 느끼면서 STEAM 요소를 경험할수 있도록 하고자 했다.
- 과학 탐구와 설계의 협력적 본성에 기초하여 학생들의 ‘hands-on'과 ’hands-in'을 융합한 협동학습 활동(Kolodner, 2002)을 통하여 창의성 뿐 만 아니라, 소통과 배려를 추구한다. 즉, 본 연구에서 개발하고자 하는 프로그램에서는 교사와 지식 중심의 과학(Ears-on, Eyes on)에서 학습자가 스스로 활동하여 즐거움을 찾고 실생활에 응용할 수 있는 과학(Hands-on, Minds-on)으로 발전시키며, 궁극적으로 개념 기반의 융합적 사고와 창조적 아이디어를 산출(Hearts-on)할 수 있도록 했다. 학생들은 본 프로그램을 통해 과학에 대한 효능감과 자신감, 과학에 대한 태도와 흥미를 증진시킴으로서 과학학습에 동기유발을 갖을 수 있을 것이다.
- 과학교육 전문가 집단의 타당도 평가 결과를 반영하고, 수업을 진행할 예비교사들이 예비 수업을 진행하며 토의된 결과를 바탕으로 STEAM 교육 프로그램을 다음과 같이 수정･보완하였다. 첫째, 교재에서 사용된 용어와 과학 개념, 교육 내용을 고등학생 수준에 적합하도록 더욱 구체적이며 쉬운 개념으로 수정하였고, 교재에서 용어 및 개념 설명을 따로 정리하여 제시하였다. 둘째, 과다한 STEAM 교육 요소를 적용하다보니 학습 목표가 분산되는 경향이 있어서 핵심적인 STEAM 요소에 집중할 수 있도록 개선하였다.
- 캠프에 참가했던 학생들과 예비과학교사들의 개방형 응답과 면담, 수업과정에서 연구자가 관심을 갖고 있는 주제에 대해 선별하여 관찰하는 일화 관찰(anecdote observation) 방법으로 세 가지 주제를 갖고 학생들의 캠프 과정을 분석하였다.
- 비구조화된 실험 상황에서 학생들은 가설을 설정하고, 실험을 설계하며, 요구의 조사와 모델링, 시작품 제작, 테스트와 피드백 등을 통해 다양한 STEAM 교육 요소를 경험할 수 있게 하였다. 특히 어류 해부를 통한 감성적 체험과 전기 회로도의 창의적 설계, 창의적 제작품(공기 대포, 무기 안료로 만드는 물감) 등을 만드는 과정에서 디자인과 조화, 공감, 놀이, 의미를 찾을 수 있고 그 과정을 동료 학생 간에 서로 스토리텔링할 수 있도록 했다. 또한 실험-실습 과정에서 융합과학과 예술을 기반으로 하는 활동을 강조함으로서 ‘인지학습’에 지치고, 학습 위기에 처한 학생들이 학습의 재미를 느낄 수 있는 기회를 제공할 수 있다.
- STEAM 교육 프로그램의 적용 결과를 분석하기 위하여 실험-실습 보고서와 산출물, 수업 과정의 일화적 관찰, 설문지 등으로 자료를 수집하였다. 프로그램에 대한 만족도 인식은 양적 분석을 하고, 개방형 질문의 응답은 3차례에 걸쳐 응답 내용을 분류한 후, 분류한 응답 내용에 대한 빈도를 분석하였다.
- 둘째, 기술 (Technology)은 과학 이론을 실제로 적용하여 자연의 사물을 인간 생활에 유용하도록 가공하는 수단으로서 변환하여 만드는데 필요한 방법 및 시스템, 과정을 다루는 학문이다. 프로그램에서는 학생들이 창의적이며 기술적인 문제해결과 과학적 탐구 능력이 향상되도록 구안하여 직접 체험하고 창의와 인성을 교육할 수 있도록 구성한다. 학생들은 실험과 실습 과정에서 사용되는 해부 도구, 태양에너지 실험 기기, 공기대포의 설계와 디자인 등을 통해 원리와 적용된 기술을 실제적으로 이해할 수 있다.
대상 데이터
- 예비 수업과 교육 전문가의 타당성 검증을 통해 프로그램을 수정 보완하여 고등학교 1, 2학년 학생들에게 과학 캠프를 통해 적용하였다. 7개 주제의 실험-실습 프로그램이 수업에 적용되었고, 5개의 STEAM 교육 특강 중 학생들이 2개를 선택하여 청강하는 수업이 진행되었다. 수업은 전북 지역 14개 고등학교 학생 총 106명을 대상으로 하였고, 2회에 걸쳐 각 2일(16시간)간 전주시에 위치한 J 대학교 강의실 및 실험실에서 이루어졌으며 이들을 대상으로 설문 조사를 실시하였다.
- 실제 고등학생을 대상으로 한 수업은 예비 수업과 전문가 집단으로부터 타당성 검증을 통해 개선된 수업자료를 활용하였다. STEAM 교육 프로그램의 적용 결과를 분석하기 위하여 실험-실습 보고서와 산출물, 수업 과정의 일화적 관찰, 설문지 등으로 자료를 수집하였다. 프로그램에 대한 만족도 인식은 양적 분석을 하고, 개방형 질문의 응답은 3차례에 걸쳐 응답 내용을 분류한 후, 분류한 응답 내용에 대한 빈도를 분석하였다.
- 설문 대상은 2012년 7월 28일부터 8월 4일까지 총 2회에 걸쳐 ‘고교 융합과학(STEAM) 실험 교실’에 참가한 전체 학생 106명을 대상으로 조사하였다.
- 7개 주제의 실험-실습 프로그램이 수업에 적용되었고, 5개의 STEAM 교육 특강 중 학생들이 2개를 선택하여 청강하는 수업이 진행되었다. 수업은 전북 지역 14개 고등학교 학생 총 106명을 대상으로 하였고, 2회에 걸쳐 각 2일(16시간)간 전주시에 위치한 J 대학교 강의실 및 실험실에서 이루어졌으며 이들을 대상으로 설문 조사를 실시하였다.
- 0%)를 분석에 사용하였다. 예비과학교사에 대한 설문지는 수업에 참여한 15명 중 과학교육을 전공하지 않는 환경학과 대학원생(3명) 설문지는 제외하고 12매를 회수하여 분석하였다. 자료 분석은 Windows SPSS 18.
- 설문 대상은 2012년 7월 28일부터 8월 4일까지 총 2회에 걸쳐 ‘고교 융합과학(STEAM) 실험 교실’에 참가한 전체 학생 106명을 대상으로 조사하였다. 총 102매의 설문지가 회수되었고, 데이터 클리닝을 통해 응답이 불성실하거나 신뢰성이 부족다고 판단된 설문지 3매를 제외한 99매(97.0%)를 분석에 사용하였다. 예비과학교사에 대한 설문지는 수업에 참여한 15명 중 과학교육을 전공하지 않는 환경학과 대학원생(3명) 설문지는 제외하고 12매를 회수하여 분석하였다.
데이터처리
- 개발한 STEAM 교육 프로그램에 대한 교육 전문가에 의한 검증은 내용 타당도 비율(CVR) 값을 적용하여 분석하였다. 여기서 ‘타당하다’고 판단한 경우는 Likert 5단계 척도에서 5점과 4점에 응답했을 때이다.
이론/모형
- STEAM 교육 프로그램의 교수-학습 단계는 백윤수 등(2012)의 연구를 토대로 4단계 과정으로 구성하였다. 수업의 도입 단계에서는 학습 동기와 호기심을 유발할 수 있도록 하고, 수업을 통해 자연스러운 융합이 이루어질 수 있는 상황을 제시한다.
- 교육 프로그램 개발을 위한 모형은 케뮤니케이션의 장치로서 교수-학습 과정을 안내하는 계획서이며 수업을 위한 처방적인 알고리즘으로 사용할 수 있다. 본 연구에서는 우리나라 사회와 교육 환경에 적합한 STEAM 교육으로 제안된 4C-STEAM 모형을 프로그램 개발의 기반으로 하였다(백윤수 등, 2011). 4C-STEAM 교육에서 추구하는 핵심 교육 역량(4C)은 융합적 지식 및 개념 형성(Convergence), 창의성(Creativity), 소통(Communication), 배려(Caring)이다.
성능/효과
- 개발 프로그램의 타당성 검토를 위해 STEAM 교육 프로그램의 개발 방향 및 목표, 프로그램 내용 및 구성, 시간 배당, 교수-학습 방법, 교재 등을 포함하여 와 같이 총 30개 문항으로 검사도구를 구성하여 교육 전문가로부터 타당도를 검증 받았다.
- 개발된 STEAM 교육 수업자료는 과학교육 전문가(교수) 6명의 평가를 통해 수정-보완하여 완성하였다. 이 프로그램은 예비 과학 교사 15명이 주제별로 3명씩 팀을 이루어 팀티칭으로 예비 수업에 적용하였고, 예비 실험-실습과 수업 시연, 과학교육 전문가의 타당도 검증 등을 통해 수업자료를 개선, 보완하였다.
- 총 16시간의 과학캠프로 진행 되는 STEAM 수업은 4개 주제의 실험-실습 활동과 창의적 설계와 제작, 감성적 체험활동으로 구성된 3개의 프로젝트 활동, 5개의 특강 프로그램으로 개발되었다. 개발된 프로그램은 교육전문가로부터 타당성을 검증받아 용어의 사용과 시간 배당 등을 수정하였고, STEAM 교육 요소와 심화학습자료 등을 보완하여 완성하였다. 2012년 여름방학을 이용하여 전북지역 14개 고등학생 106명을 대상으로 과학캠프를 통해 개발 프로그램을 적용한 결과 다음과 같은 의미있는 사항을 찾을 수 있었다.
- 넷째, ‘읽기자료’ 코너를 통하여 실생활과 관련된 사례와 다양한 그림, 관련 참고문헌 및 자료 등을 제공하여 학생들의 관심과 흥미를 유발하였고, 스스로 더욱 심화된 학습을 할 수 있도록 하였다.
- 첫째, 교재에서 사용된 용어와 과학 개념, 교육 내용을 고등학생 수준에 적합하도록 더욱 구체적이며 쉬운 개념으로 수정하였고, 교재에서 용어 및 개념 설명을 따로 정리하여 제시하였다. 둘째, 과다한 STEAM 교육 요소를 적용하다보니 학습 목표가 분산되는 경향이 있어서 핵심적인 STEAM 요소에 집중할 수 있도록 개선하였다. 셋째, 실제 실험-실습 수업시간의 배당이 적절하지 못하여 내용과 범위, 실험-실습 진행 과정 등을 수정, 보완하였다.
- 02점이다(표 7). 모든 검사 문항에서 Likert 척도 점수 평균이 3.53점 이상으로 프로그램의 유용성과 흥미도, 운영시간, 학습 내용, 실험-실습 수업 등에서 대체로 만족하였음을 알 수 있다. 특히 STEAM 수업에 대한 만족도(4.
- 본 수업에서 활용된 학습 교재와 수업지도안, 수업자료 등의 이해도, 만족도, 흥미도, 수월성 등에 중점을 두어 설문지를 구성하여 학습자와 수업에참여했던 예비 과학 교사로부터 의견을 수렴하였고, 과학교육 및 STEAM 교육 전문가 총 10인에게 타당도 검증을 실시하였다. 타당도 평가를 위한 교육 전문가 구성은 <표 1>과 같다.
- 본 연구에서 개발한 프로그램을 활용한 과학 캠프에 참여했던 학습자들을 대상으로 각 문항에 대한 만족도 인식을 조사한 결과, 전체 문항에 대하여 평균은 4.02점이다(표 7). 모든 검사 문항에서 Likert 척도 점수 평균이 3.
- 생물 중심의 감성적 체험 STEAM 교육 프로그램이었던 ‘어류의 해부와 관찰’ 프로젝트에 대한 만족도가 가장 높았다(응답자의 42.8%).
- 셋째, 과학캠프 운영에 참여한 예비과학교사들은 STEAM 교육 프로그램을 개발하고, 예비수업와 교육전문가의 검증을 거쳐 수업에 적용해보는 과정에서 STEAM 교육에 대하여 더 많은 이해를 하게 되었고(4.27), 과학캠프 운영에 참여하여 보람과 만족감을 갖게 되었으며(4.81) 교수법을 배울 수 있는 좋은 기회로 인식하였다(4.45). 이는 예비과학교사들이 갖추어야 할 교사로서의 과학적 소양과 지식 등을 지도할 수 있는 교수법 측면에서 이와 같이 사범대학 학생들이 직접 수업자료를 개발하여 수업에 적용하는 과정을 통하여 지도하는 것도 좋은 교수법의 한 실천적 방법임을 보여준다.
- 첫째, 학생들의 STEAM 과학캠프에 대한 전반적인 만족도 인식은 매우 긍정적(4.17)이었으며 STEAM 실험-실습 수업에 대해서는 가장 높은 수준의 만족도를 나타냈다(4.39). 이것은 고등학교 수업시간에는 잘 접해보지 못했던 STEAM 관련 개념을 이해하게 되었고, 융합과학의 다양한 STEAM 요소를 포함한 실험을 직접 해보며 그 과정 자체를 중요하게 다루는 점에서 재미와 흥미, 그리고 탐구의 희열까지 경험하였기 때문이다.
- 여기에서 운영된 STEM 교육 프로그램은 에너지 문제, 나노의 세계, 로봇의 세계, 태양에너지 등 최근 이슈가 되고 있는 주제들을 다루었다. 프로그램에 참여했던 학생들은 공학에 대한 편견을 해소할 수 있었고, 공학에 대한 전공 선택과 마인드 제고에 좋은 효과가 나타난 것으로 분석되었다. 윤마병과 봉필훈(2011)은 2011년 여름 방학 동안 대학교 실험실에서 고등학교 과학 동아리반 학생들을 초청하여 ‘융합과학(STEAM) 실험 교실’을 운영하였다.
- 이 프로젝트는 2인 1조로 팀을 이루어 시료를 직접 마취하고, 도구를 준비하며 해부의 과정을 미리 설계하고 디자인하며 직접 해부하면서 감성적 체험을 할 수 있도록 했다. 학생들은 붕어의 내부 구조를 그림으로 표현(예술)하고, 해부 도구와 순서 등을 창의적으로 설계하며 비늘의 분포 형태와 체계, 부레와 크기의 관계(수학) 등을 밝히고, 충분한 의사소통과 토의를 통해 실험 결과를 스토리텔링하며 발표함으로서 높은 수준의 만족도가 나타났다. 이는 STEAM 교육 프로그램을 개발할 때 학생들 모두가 자기주도적으로 실험-실습에 적극적으로 참여할 수 있도록 소인수로 모둠을 구성하고, 학생들이 직접 실험 설계와 도구 준비, 역할 분담 등을 담당하면서 실험의 결과뿐만 아니라, 실험의 준비와 그 과정을 더욱 중요하게 다루어야 함을 시사한다.
- 무기 안료를 이용하여 나만의 물감을 만들고, 스토리를 구안하여 그림으로 표현하는 과정에서 학생들이 자기 것을 만든다는 즐거움과 실험에의 몰입, 팀원들 간의 의사소통이 활발했다. 학생들은 평소 접하기 어려운 실험과 제작 활동을 통해 직접 손으로 다루고 체험하는(hands-on) 과정에서 실험의 재미와 과학탐구의 즐거움, 지적인 희열을 경험(hearts-on)하여 응용과 새로운 과제에 도전하는 모습을 보였다. 실험-실습에 대한 관심과 흥미, 호기심이 많았다.
후속연구
- 또한 학생들의 눈높이에 맞추어 최신의 연구 동향과 주요 이슈, 현안 등을 관련시켜 프로그램을 구성하는 적시 교육(just-in-time learning)이 이루어졌기 때문이다. 이 프로그램을 창의적 체험활동이나 과학 수업, 동아리 활동 등 정규 수업에 적용한다면 인지학습에 지친 학생들의 학습위기를 벗어나게할 수 있고, 고등학교 STEAM 교육의 실행에 기여할 수 있겠다.
- 이 연구의 STEAM 교육 프로그램 개발과 수업 적용 사례는 학교 현장에서 STEAM 교육 수업 자료를 개발하고 수업하고자 하는 교사들에게 프로그램 개발의 논리와 관점, 절차적인 과정, 방법론적 측면 등에서 시사점을 제공한다. 이와같은 STEAM 교육의 실천적 사례 연구가 더욱 활발하게 이루어져야하고, 학교 현장에서 교사들이 활용할 수 있도록 교육 프로그램을 일반화하는 후속 연구가 지속적으로 진행되어야 하겠다.
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