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문제 정의
- 따라서 이 연구는 초등학교 과학교과 수업에서 융합인재교육을 위한 프로젝트 학습 프로그램을 개발하여 학생들의 창의적 문제 해결력, 학업 성취도 및 수업에 대한 만족도에 미치는 영향에 대하여 알아보고자 하였다.
- 이 연구는 학생들에게 융합인재교육 프로젝트 학습 프로그램을 개발하여 그 효과를 알아보기 위한 것이다. 이를 위해 실험반 1개의 학급을 선정하여 융합인재교육 프로젝트 학습을 담임교사가 실시하였고, 1개의 비교반에는 과학전담교사가 전통적인 일반 강의식 수업을 실시하였다.
- 이 연구에서는 융합인재교육 프로젝트 학습 프로그램을 개발하여 적용한 후 학생들의 창의적 문제해결력, 학업 성취도 및 수업의 만족도에 미치는 영향에 대하여 알아보았다. 이에 대한 결과를 간단히 정리하면 다음과 같다.
- 준비 단계에서 교재원과 텃밭에서 자라고 있는 식물들이 자라는 모습을 관찰하면서 식물 탐구의 필요성을 느낄 수 있도록 하였다. 이 단계에서 학생들은 식물에 대하여 호기심을 가지고 관찰활동을 하게 되므로 STEAM 요소 중 S요소와 관련있다.
제안 방법
- 탐구 주제별 연 차시로 진행할 수 있도록 시간을 조정하였으며 매 차시마다 프로젝트 학습 과정이 이루어질 수 있도록 하였다. 개발된 융합인재교육 프로젝트 학습에 대하여 과학교육 전문가 3인이 검토와 수정 및 보완 하여 지도안을 만들어 실시하였다(부록 1).
- 이 연구에서 구안한 융합인재교육 프로젝트 학습 프로그램은 김대현 등(1999)이 제안한 것을 기초로 하였다. 그는 프로젝트 학습의 단계를 준비하기, 주제 결정하기, 활동 계획하기, 탐구 및 표현하기 및 마무리하기의 5단계를 제안하였는데, 이 연구에서는 일반 학급의 과학수업시간에 실시한다는 점에서 교사의 입장에서의 준비하기 과정과 학생의 주제결정하기 단계를 합쳐 학생이 주제를 탐색하고 선정하는 준비단계로 하여 4단계로 수정하였다. 또한 융합인재교육(STEAM)의 특징을 프로젝트에 반영하기 위하여 융합인재교육을 실행하기 위한 다양한 방법론 가운데 한국과학창의재단이 제시한 융합인재교육(STEAM)의 구성 원리와 학습준거(조향숙, 2012), STEAM 교육의 방법론(김진수, 2012), 융합인재교육(STEAM) 수업모델 및 교수 전략(신영준 등, 2012)을 참고하여 프로젝트 학습 프로그램을 개발하였다(그림 1).
- 마무리 및 평가단계에서는 학습 활동 팀별 탐구 수행 결과 보고서와 식물도감 만든 것 등을 모아 산출물로 발표하는 과정을 통하여 학생들은 성공 경험을 갖게 되었다. 그리고 서로의 프로젝트 산물을 평가하고 반성하는 과정에서 새로운 아이디어를 창출할 수 있도록 하였다. 더 나아가 학습 활동 팀별로 그동안 식물에 대한 자신들의 탐구를 통하여 알게 된 것을 PPT로 정리하여 발표하도록 함으로써 학생들로 하여금 성취감을 갖게 하고 상호평가가 이루어지도록 하였다(그림 5).
- 활동 계획 단계에서는 ‘식물에 대하여 무엇을 알고 싶은가?’라는 질문에 대하여 학생들이 적어낸 질문 목록을 작성하고 같거나 비슷한 의문을 가진 학생들끼리 학습 활동 팀을 구성하였다. 그리고 학습 활동 팀별로 자신들이 가진 궁금증을 해결하기 위하여 책이나 인터넷 검색 등 다양한 자료를 활용하여 조사하도록 과제를 내주었다(그림 2). 이 과정에서 서로의 의견과 생각을 소통(A)하게 되고 정보검색(E)이 이루어지므로 STEAM 중 E와 A 요소를 경험하게 되는 것이다.
- 그리고 서로의 프로젝트 산물을 평가하고 반성하는 과정에서 새로운 아이디어를 창출할 수 있도록 하였다. 더 나아가 학습 활동 팀별로 그동안 식물에 대한 자신들의 탐구를 통하여 알게 된 것을 PPT로 정리하여 발표하도록 함으로써 학생들로 하여금 성취감을 갖게 하고 상호평가가 이루어지도록 하였다(그림 5). 이 과정에서 과학탐구활동(S) 및 기계조작(T)과 정보기기(E)를 활용하게 되고, 예술적 표현(A)을 하게 되며 때로는 수학적 요소(M)도 체험하게 된다.
- 그는 프로젝트 학습의 단계를 준비하기, 주제 결정하기, 활동 계획하기, 탐구 및 표현하기 및 마무리하기의 5단계를 제안하였는데, 이 연구에서는 일반 학급의 과학수업시간에 실시한다는 점에서 교사의 입장에서의 준비하기 과정과 학생의 주제결정하기 단계를 합쳐 학생이 주제를 탐색하고 선정하는 준비단계로 하여 4단계로 수정하였다. 또한 융합인재교육(STEAM)의 특징을 프로젝트에 반영하기 위하여 융합인재교육을 실행하기 위한 다양한 방법론 가운데 한국과학창의재단이 제시한 융합인재교육(STEAM)의 구성 원리와 학습준거(조향숙, 2012), STEAM 교육의 방법론(김진수, 2012), 융합인재교육(STEAM) 수업모델 및 교수 전략(신영준 등, 2012)을 참고하여 프로젝트 학습 프로그램을 개발하였다(그림 1). 이에 따른 학습 단계의 특성은 표 1에서 보는 바와 같다.
- 이 연구에서는 사전에 검사 도구를 개발하여 초등과학교육 전공자 3명과 현장교사 7명이 합의하여 작성하였다. 사후에도 같은 검사지를 사용하였으며 5가지 하위 요소별로 2점씩 총 10점 만점으로 처리하였다. 이 연구에서 사용된 검사도구의 신뢰도는 .
- 이 연구에서 개발한 융합인재교육 프로젝트 학습은 5학년 1학기 생물 영역인 ‘식물의 구조와 기능’ 단원을 프로젝트 학습의 단계에 따라 구성하여 수업을 진행하였다(표 2). 식물 단원과 관련하여 학생들이 스스로 탐구 주제를 선정하고 선정된 주제에 맞추어 학습 활동팀을 구성하였으며 사전 활동으로 관련 자료를 조사하도록 하였다. 실제 수업에서는 탐구, 협의, 표현활동이 이루어지고 마무리 및 평가가 이루어지는 16차시의 융합인재교육 프로젝트로 구성하였다.
- 학생들의 학업 성취도 변화를 알아보기 위하여 사전 학업성취도는 본교 5학년 교사들이 공동으로 출제한 5학년 1학기 중간학업성취도 평가로 하였고, 사후검사는 5학년 1학기 단원3. 식물의 구조와 기능의 단원평가 25문항을 중간학업성취도 평가와 같은 난이도로 출제하여 실시하였다.
- 이 연구에서 개발한 융합인재교육 프로젝트 학습은 5학년 1학기 생물 영역인 ‘식물의 구조와 기능’ 단원을 프로젝트 학습의 단계에 따라 구성하여 수업을 진행하였다(표 2).
- 이 연구에서 투여한 프로그램에 대하여 학생들이 수업에 참여한 후 얼마나 만족하는가에 대하여 알아보기 위하여 10문항을 작성하여 간단히 조사하였다.
- 이 연구에서 활용한 창의적 문제해결력 검사는 최선영과 강호감(2006)이 제안한 검사 도구를 식물의 구조와 기능 단원에 맞는 내용으로 변형하여 실시하였다. 검사 도구는 크게 문제 정의하기와 문제 해결하기로 나누어져 있으며 문제 정의하기의 하위 요소는 다양한 문제 정의하기와 적절한 탐구 문제 선택하기가 있고 문제 해결하기 하위 요소는 해결책 생각하기, 실험 계획 세우기, 해결 방법 확인하기로 구성되어 있다.
- 검사 도구는 크게 문제 정의하기와 문제 해결하기로 나누어져 있으며 문제 정의하기의 하위 요소는 다양한 문제 정의하기와 적절한 탐구 문제 선택하기가 있고 문제 해결하기 하위 요소는 해결책 생각하기, 실험 계획 세우기, 해결 방법 확인하기로 구성되어 있다. 이 연구에서는 사전에 검사 도구를 개발하여 초등과학교육 전공자 3명과 현장교사 7명이 합의하여 작성하였다. 사후에도 같은 검사지를 사용하였으며 5가지 하위 요소별로 2점씩 총 10점 만점으로 처리하였다.
- 이를 위해 실험반 1개의 학급을 선정하여 융합인재교육 프로젝트 학습을 담임교사가 실시하였고, 1개의 비교반에는 과학전담교사가 전통적인 일반 강의식 수업을 실시하였다. 이 프로그램의 효과를 알아보기 위하여 창의적 문제해결력 검사와 학업성취도 검사를 사전, 사후에 실시하여 효과를 알아보았다.
- 이 연구는 학생들에게 융합인재교육 프로젝트 학습 프로그램을 개발하여 그 효과를 알아보기 위한 것이다. 이를 위해 실험반 1개의 학급을 선정하여 융합인재교육 프로젝트 학습을 담임교사가 실시하였고, 1개의 비교반에는 과학전담교사가 전통적인 일반 강의식 수업을 실시하였다. 이 프로그램의 효과를 알아보기 위하여 창의적 문제해결력 검사와 학업성취도 검사를 사전, 사후에 실시하여 효과를 알아보았다.
- 실제 수업에서는 탐구, 협의, 표현활동이 이루어지고 마무리 및 평가가 이루어지는 16차시의 융합인재교육 프로젝트로 구성하였다. 탐구 주제별 연 차시로 진행할 수 있도록 시간을 조정하였으며 매 차시마다 프로젝트 학습 과정이 이루어질 수 있도록 하였다. 개발된 융합인재교육 프로젝트 학습에 대하여 과학교육 전문가 3인이 검토와 수정 및 보완 하여 지도안을 만들어 실시하였다(부록 1).
- 탐구활동 단계에서 교사는 매 차시마다 수업에 필요한 자료를 확보하여 제공해주고 팀별 소집단 활동이 활발히 일어 날 수 있도록 분위기를 조성하였다. 학생들은 학습 활동 팀별로 협의과정을 통하여 학습 활동을 계획하고 역할을 분담하여 탐구를 수행하였으며 사전 조사한 자료를 활용하여 그 결과를 표현하는 과정에서도 팀원들끼리 협의하고 토의하는 과정을 통하여 글, 그림, 노래, 만화 등의 다양한 방법으로 표현하였다(그림 3). 이 단계에서 과학 탐구활동(S) 및 기계조작 활동(T)이 이루어지고, 탐구결과를 다양한 방법으로 표현하는 과정에서 예술적 표현(A)을 하게 되며 때로는 수학적 활동(M)도 하게 된다.
- 학생들의 학업 성취도 변화를 알아보기 위하여 사전 학업성취도는 본교 5학년 교사들이 공동으로 출제한 5학년 1학기 중간학업성취도 평가로 하였고, 사후검사는 5학년 1학기 단원3. 식물의 구조와 기능의 단원평가 25문항을 중간학업성취도 평가와 같은 난이도로 출제하여 실시하였다.
- 현장 활동 및 견학활동으로 단원 학습이 진행되는 기간 중 주말을 이용하여 우리고장의 수목원과 식물원을 찾아가 숲 해설사로부터 여러 가지 식물들에 대한 설명을 들으며 수목원을 탐방하고 조사를 실시하였으며 나무 조각과 여러 가지 씨앗, 열매 등의 자연물을 이용하여 만들기 체험학습도 실시하였다(그림 4).
대상 데이터
- 이 연구는 인천광역시에 있는 S초등학교 5학년을 대상으로 각각 1학급씩 실험반 28명(남학생:15명, 여학생:13명)과 비교반 27명(남학생:14명, 여학생:13명)을 선정하여 실시하였다.
이론/모형
- 그리고 프로젝트 학습 단계에 대하여는 학자에 따라 다양한 방법을 제시하였으며 수업자에 따라 다양하게 진행할 수 있다(권옥희, 성용구, 2003). 이 연구에서 구안한 융합인재교육 프로젝트 학습 프로그램은 김대현 등(1999)이 제안한 것을 기초로 하였다. 그는 프로젝트 학습의 단계를 준비하기, 주제 결정하기, 활동 계획하기, 탐구 및 표현하기 및 마무리하기의 5단계를 제안하였는데, 이 연구에서는 일반 학급의 과학수업시간에 실시한다는 점에서 교사의 입장에서의 준비하기 과정과 학생의 주제결정하기 단계를 합쳐 학생이 주제를 탐색하고 선정하는 준비단계로 하여 4단계로 수정하였다.
성능/효과
- 둘째, 융합인재교육 프로젝트 학습은 초등학생들의 학업성취도 향상에 긍정적 영향을 준다는 것을 알 수 있다.
- 융합인재교육 프로젝트 학습을 통한 학생들의 학업성취도 변화를 알아보기 위하여 학업성취도를 실시한 결과는 표 5에서 보는 바와 같다. 사전 검사에 비하여 실험반의 성적이 향상되어 통계적으로 유의미한 결과를 나타내었다(p〈.05). 따라서 융합인재교육 프로젝트 학습은 학생들의 학업성취도 변화에 긍정적인 효과가 있음을 알 수 있다.
- 셋째, 융합인재교육 프로젝트 학습에 대하여 학생들은 대체적으로 만족한다는 것을 알 수 있다.
- 위와 같은 결과로 볼 때 이 연구에서 투여한 융합인재교육 프로젝트 학습은 학생들에게 창의적 문제해결력과 학업성취도 향상에 효과적임을 알 수 있고 아울러 수업 만족도에 있어서도 긍정적임을 알 수 있다.
- 융합인재교육 프로젝트 학습에 대한 만족도를 조사한 결과 표 6에서 보는 바와 같다. 전체적으로 볼 때 59.6%가 긍정적으로 평가한 반면 9.3%가 부정적이었으며 31.1%가 보통이었다. 이것으로 보아 대체적으로 만족하고 있음을 알 수 있다.
- 첫째, 융합인재교육 프로젝트 학습은 초등학생들의 창의적 문제해결력 향상에 긍정적인 영향을 주었음을 알 수 있다.
후속연구
- 이러한 결과를 바탕으로 초등과학 교육 활동에 있어서 학생들의 창의적 문제해결력을 신장시키기 위한 다양한 프로그램 개발을 위한 노력이 필요하고, 아울러 개발한 프로그램에 대하여 현장 교사들이 교실상황에서 적용할 수 있도록 지침서 개발이나 연수자료 개발도 필요하다.
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