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문제 정의
- 이 연구의 목적은 기술․가정교과 ‘에너지와 수송기술’단원에서 활용할 STEAM 교육의 바람직한 사례를 제공하는 것이며, 이를 달성하기 위한 구체적인 연구 내용은 다음과 같다.
- 과학, 기술, 공학, 예술, 수학 교과에 적용할 수 있는 내용을 파악한 결과를 토대로 교수․학습 자료를 개발한다. 교수․학습 자료는 수업을 진행하는 교사에게 필요한 자료로 수업 과정안, 멀티미디어 수업자료, 학습 활동지, 활동지 답안 개발을 말한다.
- 이 연구의 목적은 기술․가정교과 ‘에너지와 수송기술’ 단원에서 활용할 STEAM 교육의 바람직한 사례를 제공하는데 있다.
제안 방법
- 첫째, 기술․가정교과 ‘에너지와 수송기술’ 단원에서 활용할 STEAM 프로그램 개발을 위한 절차 모형은 준비, 개발, 검증, 실행, 평가의 5단계로 제시하였다. 준비단계는 요구 분석, STEAM 프로그램 주제 선정, STEAM 프로그램 교육과정 분석, STEAM 프로그램 학습내용 선정 및 조직으로 구성되어 있으며, 개발단계는 수업과정안, 멀티미디어 수업자료, 학습 활동지 개발, 활동지 답안 개발로 제시하였다. 검증단계는 전문가에 의한 타당도 검증을 실시하고, 실행단계는 중학생을 대상으로 개발된 프로그램을 현장 실행하며, 평가단계는 학습자와 수업자의 평가를 받아 수정 및 보완한다.
- 준비단계는 요구 분석, STEAM 프로그램 주제 선정, STEAM 프로그램 교육과정 분석, STEAM 프로그램 학습내용 선정 및 조직으로 구성되어 있으며, 개발단계는 수업과정안, 멀티미디어 수업자료, 학습 활동지 개발, 활동지 답안 개발로 제시하였다. 검증단계는 전문가에 의한 타당도 검증을 실시하고, 실행단계는 중학생을 대상으로 개발된 프로그램을 현장 실행하며, 평가단계는 학습자와 수업자의 평가를 받아 수정 및 보완한다.
- 둘째, STEAM 프로그램은 STEAM 프로그램 요약도, 수업과정안, 멀티미디어 수업자료, 학습 활동지, 활동지 답안 등을 개발하였고, 전문가 검증을 통해 타당성을 확보한 후 수정, 보완하여 STEM 프로그램을 실제 수업에 적용하였다.
- 첫째, STEAM 교육의 이론, 교육과정 분석을 통하여 STEAM 프로그램 개발 과정을 설계한다.
- 둘째, STEAM 교육의 목표 달성을 위한 STEAM 프로그램을 개발하고, 이와 관련된 프로그램 요약도, 수업과정안, 멀티미디어 수업자료, 학습 활동지, 활동지 답안을 융합적 관점에서 개발한다.
- 셋째, 개발된 STEAM 프로그램을 실제 수업에 적용하여 학습자 및 수업자 평가를 통해 프로그램을 개선한다.
- 프로그램 개발을 위한 모형은 과 같이 ADDIE(Seels 외, 1994), 창의 공학 설계 교육 프로그램 개발 모형(이창훈, 2008), PDIE(김진수, 2012)를 근거를 두고 개발하였다.
- 기술․가정교과 ‘에너지와 수송기술’단원에서 활용할 STEAM 프로그램 개발은 준비, 개발,검증, 실행, 평가의 다섯 단계로 나누어 연구를 수행하였다.
- 요구 분석에서는 기술․가정교과 ‘에너지와 수송기술’ STEAM 프로그램을 구성하기 위해 문헌연구 및 기술교사모임 홈페이지를 참고하여 예비주제를 선정하였다.
- 개발된 STEAM 수업자료를 적절성과 효과를 확인하기 위해 수업에 적용하였으며, 구체적인 실시내용은 와 같다.
- 개발한 STEAM 교육 프로그램을 교육목적과 내용과의 타당성에 대해 검증하고, 학습내용이 학습자 수준에 맞게 개발되었는지를 판단하기 위해 전문가 집단의 의해 타당도를 검증하였다. 전문가 집단은 STEAM 교과 연구회 6명, STEAM 교육관련 프로그램 개발 실적 연구자 2명, STEAM 교육관련 프로그램 논문 실적 연구자 1명 등 총 9명으로 구성하였다.
- 선정된 3개의 예비주제에 대해서 5가지 주제선정 조건(학습자 수준의 적합성, 현실성, 흥미 유발성, 활동성, STEAM과의 관련성)을 토대로 과학, 기술, 수학, 미술 분야의 교과 전문가와 협의하였다. 기술․가정교과 에너지와 수송기술 단원에서 STEAM프로그램의 예비 주제를 분석하여 그 적합성 정도인 상, 중, 하에 각각 3점, 2점, 1점을 부여하여 종합한 결과는 <표 4>와 같다.
- STEAM 프로그램의 학습내용은 창의적 솔라보트 만들기와 관련하여 전문가 집단과 협의를 통해 와 같이 관련된 아이디어를 교과별로 분류하였다.
- 이를 바탕으로 교육과정 분석은 프로그램의 내용 요소를 선정하기 위해 2009 개정 교육과정을 분석하여 선정된 주제와의 관련성을 거쳐 교과별 STEAM 프로그램의 성취수준을 와 같이 선정하였다.
- 창의적 솔라보트 만들기를 중심으로 배의 특성(부양성, 적재성, 이동성)을 이해하고 주어진 재료를 최대한 활용하여 나만의 솔라보트 설계 및 제작, 성능시험 평가를 STEAM 프로그램 학습내용으로 선정 및 조직하였다. 선정된 주제를 중학생들에게 적합한 교육 내용 요소를 중심으로 학생들이 흥미를 갖고 다양한 문제를 해결해 나가는 과정을 체득할 수 있도록 [그림 2]와 같이 STEAM 프로젝트 중심 학습의 총 5차시 프로그램 요약도를 개발하였다.
- 창의적 솔라보트 만들기를 중심으로 배의 특성(부양성, 적재성, 이동성)을 이해하고 주어진 재료를 최대한 활용하여 나만의 솔라보트 설계 및 제작, 성능시험 평가를 STEAM 프로그램 학습내용으로 선정 및 조직하였다. 선정된 주제를 중학생들에게 적합한 교육 내용 요소를 중심으로 학생들이 흥미를 갖고 다양한 문제를 해결해 나가는 과정을 체득할 수 있도록 [그림 2]와 같이 STEAM 프로젝트 중심 학습의 총 5차시 프로그램 요약도를 개발하였다.
- 멀티미디어 수업자료는 교수-학습 과정에서 교사의 수업을 보조하는 자료로 선정하여 개발하였다. 개발된 멀티미디어 자료에는 동영상, 사진자료 등이 포함되어 있으며, 배의 특성 이해하기(1-2차시) 슬라이드 20장, 창의적 솔라보트 만들기(3-5차시) 슬라이드 30장,등 PPT 자료를 [그림 4]와 같이 개발하였다.
- 학습자가 교수-학습 과정에 따라 STEAM 프로그램을 참여하기 위하여 STEAM 활동지, 창의적 솔라보트 제작 과정, STEAM 교육 프로젝트 학습 안내지, 평가 기준 등을 포함한 활동지 자료를 개발하였다. 학습자는 수업 시간에 지참할 수 있도록 안내하였으며 [그림 5]는 개발된 활동지 예시이다.
- STEAM 프로그램의 교육목적과 내용과의 타당성을 검증하고, 학습내용이 학습자 수준에 맞게 개발되었는지를 판단하기 위해 과 같이 전문가 집단를 구성하였다.
- 전문가들의 응답 문항을 “매우 그렇다”부터 “전혀 그렇지 않다”까지의 Likert 5점 척도로 응답할 수 있도록 하였다. 이를 내용타당도(CVR)값을 계산하는 공식에 적용하여 분석하였다. <표 8>와 같이 프로그램 전체에 대한 내용 타당도 결과를 보면 타당도의 평균값이 4.
- 수업을 마친 후 학습자용 검사지를 통하여 평가를 실시하였으며 각 문항에 대한 평가 결과는 와 같다.
- 시범운영 전에 수업자와 프로그램 개발 취지, 프로그램 내용, 프로그램 운영 방법, 결과보고서 작성 등에 대해 충분히 협의한 후 STEAM 프로그램을 적용하였다.
- 시범운영은 2012년도 제4차 청소년 창의기술인재 아카데미에서 중학교 3학년 총 57명을 대상으로 STEAM 수업을 실시하였다. 학생들은 학생용 워크북을 활용하였으며, 수업은 멀티미디어 수업자료를 이용하여 프로젝트중심의 수업을 진행하였다.
- 수업자는 STEAM 교육 관련 프로그램 개발 연구 실적이 있는 STEAM 전문가이다. 수업과정안을 중심으로 멀티미디어 수업자료를 이용하여 수업을 진행하였다. 수업을 마친 후 수업자 의견 및 수업 소감 <표 11>와 같다.
대상 데이터
- 개발한 STEAM 교육 프로그램을 교육목적과 내용과의 타당성에 대해 검증하고, 학습내용이 학습자 수준에 맞게 개발되었는지를 판단하기 위해 전문가 집단의 의해 타당도를 검증하였다. 전문가 집단은 STEAM 교과 연구회 6명, STEAM 교육관련 프로그램 개발 실적 연구자 2명, STEAM 교육관련 프로그램 논문 실적 연구자 1명 등 총 9명으로 구성하였다.
- 중학교 기술․가정교과 에너지와 수송기술 단원에서 STEAM 프로그램을 선정하기 위해서 다양한 문헌연구 및 기술교사모임 홈페이지를 참고하여 와 같이 예비주제를 선정하였다.
- 멀티미디어 수업자료는 교수-학습 과정에서 교사의 수업을 보조하는 자료로 선정하여 개발하였다. 개발된 멀티미디어 자료에는 동영상, 사진자료 등이 포함되어 있으며, 배의 특성 이해하기(1-2차시) 슬라이드 20장, 창의적 솔라보트 만들기(3-5차시) 슬라이드 30장,등 PPT 자료를 [그림 4]와 같이 개발하였다.
- 시범운영은 2012년도 제4차 청소년 창의기술인재 아카데미에서 중학교 3학년 총 57명을 대상으로 STEAM 수업을 실시하였다. 학생들은 학생용 워크북을 활용하였으며, 수업은 멀티미디어 수업자료를 이용하여 프로젝트중심의 수업을 진행하였다.
성능/효과
- 첫째, 기술․가정교과 ‘에너지와 수송기술’ 단원에서 활용할 STEAM 프로그램 개발을 위한 절차 모형은 준비, 개발, 검증, 실행, 평가의 5단계로 제시하였다.
- 셋째, 개발된 STEAM 프로그램의 학습자 평가 결과를 보면, 전체 문항의 평균이 5점 만점중 4.00점으로 프로그램에 대해 만족도가 높음을 알 수 있었다. 수업자 평가 결과도 개발된 STEAM 프로그램을 매우 효과적으로 평가하였다.
- 00점으로 프로그램에 대해 만족도가 높음을 알 수 있었다. 수업자 평가 결과도 개발된 STEAM 프로그램을 매우 효과적으로 평가하였다. 학습자와 수업자의 의견을 수렴하여 최종적으로 프로그램을 개선하고 완성하였다.
- 설문지를 통해 수집된 결과를 통계 분석하고 전문가의 조언을 받고 수업자료에 대한 수정․보완함으로서 보다 완성도를 높인다.
- 와 같이 프로그램 전체에 대한 내용 타당도 결과를 보면 타당도의 평균값이 4.11∼4.77의 범위 내에 있는 것으로 나타나, 프로그램의 전반적이 내용에 대해 모두 타당한 요소로 인식하고 있음을 알 수 있다.
- 75이다. 따라서 이 연구에서 개발한 프로그램의 교육목적, 교육개념, 교육활동준거에 대하여 내용 타당도가 확보되었다.
- <표 9>와 같이 STEAM 프로그램의 학습자 평가 결과를 보면, 전체 문항의 평균이 5점 만점중 4.00점으로 프로그램에 대해 만족도가 높음을 알 수 있었다. 모든 문항의 평균이 3.
- 00점으로 프로그램에 대해 만족도가 높음을 알 수 있었다. 모든 문항의 평균이 3.54점 이상으로 실습에 적합성, 과제수행, 이해도, 흥미, 재미, 수업참여도, 만족도, 교육적 도움, 흥미, 운영시간 등 대체로 만족하였음을 알 수 있다. 학습자가 수업 시간안에 과제수행의 어려움이 낮게 나타나 중학생의 수행능력을 고려한 적절한 시간 안배가 제공이 되어야 하겠다.
- 수업을 마친 후 수업자 의견 및 수업 소감 <표 11>와 같다. STEAM 프로그램의 수업자 평가 결과를 보면, 개발된 STEAM 프로그램을 수업자는 매우 효과적으로 평가하였다. 하지만 프로그램 운영 측면에서 프로그램 운영시간 확보와 주위의 도움과 의지가 필요함을 나타내었다.
- 학습자의 수업만족도와 수업자의 평가에서는 개발된 수업자료에서 발견된 문제점에 대해 수정, 보완하였다. 설문지를 통해 수집된 결과를 분석하고 전문가의 조언을 받아 수업자료에 대한 수정 보완함으로서 보다 완성도를 높였다. <표 12>는 학습자의 수업만족도와 수업자의 평가에 따른 개선 사항이다.
후속연구
- 이 결과 학생들에게 기술에 관한 지식, 태도, 능력을 가르치려는 노력이 학교 교육에서 보편화되고 일반 교육의 주요 부분으로 자리 잡게 되었다. 기술의 발전이 가속함에 따라 개인과 사회의 변화 또한 더욱 더 가속화 될 것이다. 따라서 일반 교육으로서의 기술 교육의 중요성은 기술의 영향력의 증대와 함께 점점 더 커질 것으로 예상된다(이상봉, 2000).
- 첫째, STEAM 활동으로 학생들이 확산적이고 창의적인 방법으로 학습한 과학적 원리를 다양한 형태로 적용하고 표현하는 기회를 갖을 수 있는 기술․가정교과 ‘에너지와 수송기술’단원에서 다양한 STEAM 프로그램 개발이 필요하다.
- 셋째, 학교 현장에 있는 교사들이 교수용 자료로 이용할 수 있도록 교육 프로그램을 일반화하는 후속 연구가 지속적으로 진행되어야 할 것이다.
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