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문제 정의
- 이에 본 연구는 건축물들에 내재된 수학·과학적 사실 및 원리들과 이를 통해 학교 현장에서 수학과 건축을 기반으로 하는 STEAM 교육 수업자료를 개발하고자 하였다.
제안 방법
- ’에는 평균보다 낮은 점수를 보여 전문가 집단은 본 자료에서 평가 영역을 보강하는 것이 필요하다는 의견을 보였고, 이를 반영하며 개발 자료를 수정, 보완하였다.
- 학생 활동지는 활동 과제를 해결하기 위해 필요한 교과내용을 통합적으로 확인할 수 있도록 하였으며, 각 활동에서 실생활과 건축을 도입 소재로 활용하여 학생들의 흥미를 유도하였다. M-STEAM 요소를 통합적으로 제시하여 학습자의 융합적 사고 활동이 가능하도록 25차시 수업자료를 개발했다. 수업자료의 구체적인 활동과 내용을 주제 별로 정리하여 <부록 1>에 제시하였고, 학생활동지 사례를 <부록 2>에 첨부하였다.
- 개발한 수업자료를 검증하기 위한 설문지는 총 13문항으로 각 문항은 리커트(Likert)5단계 척도로 ‘매우 그렇다(5점)’, ‘그렇다(4점)’, ‘보통이다(3점)’, ‘아니다(2점)’, ‘전혀 아니다(1점)’으로 구성하였다.
- 둘째, 수학적 내용을 담고 있는 역사적 건축물들에 대해서 알아보고, 초등학교 교실에서 실제적으로 사용이 가능한 건축을 활용한 STEAM 교육 자료를 개발했다.
- 자료의 개발을 위해 먼저 현행 초등학교 수학과 교육과정에서 추구하는 교육목표를 기반으로 M-STEAM 자료의 주제 및 학습 목표를 분석하였다[15]. 또한 이를 바탕으로 과학, 기술, 공학, 예술, 수학 교과의 내용을 융합적으로 교육할 수 있도록 각 교과와 건축에서 관련 내용을 선정하였다. 개발 단계에서는 학생 활동지를 뒷받침해 줄 수 있는 교사용 지침서와 교수·학습을 수행하기 위한 학생 활동지로 구분하여 수업자료를 개발하였다.
- 본 연구에서는 학술연구정보 서비스(RISS)와 웹에서 핵심 검색어인 ‘건축, 수학’으로 검색을 하였고, ‘황금비, 비례, 대칭, 구고현의 정리, 사이클로이드’등의 검색어를 보조적 탐색으로 자료를 수집하였다. 또한, 수집한 자료의 참고 문헌을 탐색하여 적합한 자료를 재수집하였다. 건축과 수학이라는 주제를 연구한 학술지나 학위논문, 또는 웹사이트가 많지 않아 수집한 자료의 한계가 있었다.
- 본 연구에서는 학술연구정보 서비스(RISS)와 웹에서 핵심 검색어인 ‘건축, 수학’으로 검색을 하였고, ‘황금비, 비례, 대칭, 구고현의 정리, 사이클로이드’등의 검색어를 보조적 탐색으로 자료를 수집하였다.
- 수업자료의 구체적인 활동과 내용을 주제 별로 정리하여 에 제시하였고, 학생활동지 사례를 에 첨부하였다.
- 이외에도 노틀담 성당이나 생트 샤펠 성당과 같은 중세의 성당에서 발견할 수 있는 프랙탈, 신라의 미소로 불리는 얼굴무늬 수막새와 경주 불국사의 대웅전 앞마당에서 찾을 수 있는 삼각형의 외심 등 여러 건축물에 담긴 수학·과학적 원리들을 탐색하였다.
- 자료의 개발을 위해 먼저 현행 초등학교 수학과 교육과정에서 추구하는 교육목표를 기반으로 M-STEAM 자료의 주제 및 학습 목표를 분석하였다[15]. 또한 이를 바탕으로 과학, 기술, 공학, 예술, 수학 교과의 내용을 융합적으로 교육할 수 있도록 각 교과와 건축에서 관련 내용을 선정하였다.
- 첫째, 2009개정교육과정을 바탕으로 초등학교 수학·과학 교과의 ‘비례’, ‘대칭’, ‘도형의 이동’, ‘쌓기나무’, ‘삼각형’단원의 목표 및 학습 내용을 분석하여 주제를 선정하고, 적절한 역사적 건축물을 학습소재로 선택했다.
대상 데이터
- STEAM 수업자료 개발을 위해서 교과교육 교수 3명과 초등학교 현장교사 20명의 평가 및 자문을 구했다. 개발한 수업자료의 타당도를 검증하기 위한 검사도구는 박소정 등(2012)의 설문지를 활용하였다[표 2][14].
- 개발한 수업자료를 검증하기 위한 설문지는 총 13문항으로 각 문항은 리커트(Likert)5단계 척도로 ‘매우 그렇다(5점)’, ‘그렇다(4점)’, ‘보통이다(3점)’, ‘아니다(2점)’, ‘전혀 아니다(1점)’으로 구성하였다. 개발 자료의 타당도 검증을 위해 초등수학을 전공한 초등학교 교사 20명과 교과교육 교수 3명으로 총 23명을 전문가 집단으로 구성하여 평가를 받았다. 현장 전문가로서 초등 교사들은 D광역시와 G도에 근무하는 교사들로 초등학교 교육 경력이 3년 이상이었고, 교과교육 전문가들은 대학에서 교사교육을 담당하는 교과교육 담당 교수로 구성하였다.
- 황금비는 부석사 무량수전이나 그리스의 파르테논 신전 등의 역사적인 건축물들에 자주 적용되어 왔다[그림 2]. 부석사 무량수전의 전체 구조는 앞면 5칸 (18.75m), 옆면 3칸(11.57m)으로서 옆면 대 앞면의 비율이 11.57 : 18.75 = 1 : 1.62의 황금비로 구성되어 있다. B.
- 황금비는 이집트의 피라미드에서도 적용되고 있다. 정삼각뿔 형태인 피라미드에서한 밑변의 길이는 230.363m이고, 높이는 146.515m이다. 그리고 피라미드에서 밑변 길이인 230.
- 초등학교 3∼6학년을 대상으로 하여 건축을 활용한 학습 내용을 바탕으로 창의적인 학습 활동이 가능할 수있는 주제를 수학 교과의 내용을 중심으로 선정했다.
데이터처리
- 건축물을 교수-학습 소재로 하여 STEAM 수업자료를 개발하기 위한 연구 방법으로 메타 분석을 하였다. 메타 분석은 낱낱의 연구들을 통합하거나 일반화할 목적으로 많은 개별적 연구나 그 결과들을 분석하는 방법이다.
이론/모형
- STEAM 수업자료 개발을 위해서 교과교육 교수 3명과 초등학교 현장교사 20명의 평가 및 자문을 구했다. 개발한 수업자료의 타당도를 검증하기 위한 검사도구는 박소정 등(2012)의 설문지를 활용하였다[표 2][14].
- 이 과정에서 STEAM 자료는 학생들이 감성적 체험을 경험할 수 있도록 구성돼야 한다[12]. 이에 본 연구에서 활용한 STEAM 자료 개발 모형은 준비, 개발, 실행, 평가의 4단계로 구성된 김진수 (2011)의 PDIE모형[12]을 활용하였다[그림 1]. PDIE 모형에서 준비 단계는 STEAM 자료 개발의 사전 단계로서 학습자 및 대상자들의 요구를 분석하고, 학습 목표와 평가도구를 설계한다.
성능/효과
- ’에 가장 높은 점수를 부여하여 본 연구에서 개발한 STEAM 교육 자료가 소재와 수업 활용 측면에서 효과적인 것으로 나타났다.
- 현장 전문가로서 초등 교사들은 D광역시와 G도에 근무하는 교사들로 초등학교 교육 경력이 3년 이상이었고, 교과교육 전문가들은 대학에서 교사교육을 담당하는 교과교육 담당 교수로 구성하였다. 교사와 수학교육 전문가 집단은 본 연구에서 개발한 M-STEAM 자료에 대해 평균 4.27점으로 평가하였다[표 4].
- 또한 개발 자료는 초등학교를 대상으로 ‘비례’, ‘대칭’, ‘도형의 이동’, ‘쌓기나무’, ‘삼각형’을 통합적으로 지도하기 위한 융합교육 자료로서 적절하다는 평가 결과를 도출하였다.
- 셋째, 개발한 융합교육 자료에 대한 전문가 집단의 타당도 검사는 평균 4.30점(리커트 척도 5점 만점)이다. 설문조사의 평가 항목 중에 ‘4.
후속연구
- 둘째, 교실수업에서 STEAM을 적용할 때, 개념에 대한 이해를 위해서 요구되는 선행 학습의 내용이 무엇인가에 대한 구체적인 연구가 필요하다. 즉, STEAM 교육은 수학, 과학, 기술, 공학, 예술의 내용들이 융합적으로 다루어지는 형태이므로 학습자에게 선행 학습 내용의 이해를 필요로 할 수 있다.
- 따라서 초·중등학교급에서 다양한 수준의 STEAM 교육 자료들이 개발될 필요가 있으며, 역사적인 건축물들과 같이 학생들이 실제로 접하면서 흥미와 관심을 가질수 있는 구체적인 교육 자원을 활용하는 연구가 이루어져야 할 것이다.
- 첫째, STEAM 수업 자료는 학생들의 융합적 사고와 정의적 측면에 효과가 있는 것으로 나타나지만 교과 내용이나 개념의 이해 면에서 미흡할 수 있는데, 본 연구에서 개발한 건축을 활용한 M-STEAM 수업자료를 수업에 적용하고 이에 대한 평가 연구가 필요하다.
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