[논문]과학 동아리 활동과 연계된 STEAM 활동이 학생들의 자기효능감과 과학에 대한 태도에 미치는 영향

정지예; 위수민; 임성만

doi:10.15523/jksese.2015.8.2.183

과학 동아리 활동과 연계된 STEAM 활동이 학생들의 자기효능감과 과학에 대한 태도에 미치는 영향
Impact of Science Club Activities Associated with STEAM Activities on Students' Self-Efficacy and Attitudes toward Science 원문보기

대한지구과학교육학회지 = Journal of the Korean society of earth science education, v.8 no.2, 2015년, pp.183 - 192

정지예 (한국교원대학교) , 위수민 (한국교원대학교) , 임성만 (한국교원대학교)

Abstract ▼ AI-Helper

The purpose of this study was to identify STEAM education program fit for club activities in consideration of the present curriculum and investigate its effect on science club students' self-efficacy and attitude toward science by applying it to science club students. In consideration of such chapters as 'Solar System' and 'Exosphere and Space Development' in the 2009 Revised Curriculum, this study developed a STEAM education program related to the observation of the solar system and the measurement of a distance of the stars in consideration of the present curriculum. For this study we selected 14 science club students in H Middle School, located in G Province and applied a 7 weeks' program to them. To find out change in their self-efficacy and attitude toward science, this study conducted tests of self-efficacy and attitude toward science for a single group before and after introducing this program and analyzed the results. The results of this study could be summarized as below. Firstly, science club activities with this STEAM education program applied improved students' self-efficacy significantly. Secondly, there was a significant difference found in students' attitude toward science through science club activities with this STEAM education program applied as they showed higher scores in the attitude toward science in the posttest than the pretest. Lastly, despite a research limit that this science inquiry program was conducted for a short period of time, this program was found to have positive effect on the improvement of students' self-efficacy and attitude toward science.

주제어

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문제 정의

먼저 수업처치 전·후에 사전·사후 자기 효능감과 과학에 대한 태도 검사를 통하여 과학에 대한 자기 효능감 및 과학에 대한 태도 점수 상승이 유의미한 것인지 알아보았다.
본 연구는 과학 동아리 활동과 연계된 STEAM 활동이 중학생의 과학에 대한 자기 효능감, 과학에 대한 태도에 어떤 영향을 미치는지 살펴보기 위한 것이다. 과학 동아리 학생들의 사전, 사후 검사 점수를 수집하여 통계프로그램인 SPSS(ver.
이러한 점에서 교사들의 수업 부담을 줄여주고 학교 현장에서 활용도가 높은 STEAM활동의 개발이 요구되어진다고 할 수 있다. 본 연구는 이상의 문제점과 필요성을 바탕으로 정규 교과와는 별개로 이루어지는 과학동아리 활동과 연계된 STEAM활동을 개발하여 학생들의 과학 관련 자기효능감 및 과학에 대한 태도에 미치는 영향을 살펴보았다.
본 연구는 중학교 과학 동아리 활동과 연계된 STEAM 활동이 자기 효능감과 과학에 대한 태도에 미치는 영향을 살펴보기 위한 것이다. 개발된 STEAM 활동은 동아리 활동뿐만 아니라 정규교육과정에서도 활용 가능하도록 교육과정을 고려하였다.
본 연구에서 과학 동아리 활동과 연계된 STEAM 활동이 학생들의 과학에 대한 자기 효능감과 과학에 대한 태도에 어떠한 영향을 미치는지 알아보기 위해 우리나라 중부지방에 위치한 중소도시의 중학교 1곳을 선정하여 과학 동아리 학생 14명을 대상으로 활동을 적용하고 그 효과를 알아보았다. 연구 대상자의 자세한 구성은 중학교 2학년 여학생 6명, 남학생 8명으로 총 14명이었다.
, 2007;Ryan & Deci, 2000)이라 점을 생각하면, STEAM활동을 학교 교육과정에 반영하여 학생들의 과학에 대한 흥미와 자신감을 향상시켜주는 것은 매우 중요한 부분이라고 할 수 있다. 이러한 관점에서 학생들의 과학에 대한 흥미와 자기효능감을 높여주는 것과 동시에 학생들의 인성 및 정의적 특성을 발달에 도움을 주기 위해 본 연구에서는 과학 동아리 활동과 연계된 STEAM활동을 개발하여 그 효과를 알아보고자 하였다.
이는 동아리 활동이 교육과정과 연관되어야 한다는 것을 의미한다. 이에 본 연구에서는 교육과 정과의 연계를 위해 학생들의 흥미와 관심을 이끌수 있으며 동아리활동의 목적에 맞는 주제를 선정하고자 하였다. 그중 지구과학의 천문분야를 선정하였다.

제안 방법

이 과정을 통해 모둠원끼리 토의하고 협동하면서 의사소통능력을 기르고 점차 난이도가 높은 과제를 해결하는 과정을 통해 성취감을 느낄 수 있으며 도전 정신을 기르게 된다. 4차시 활동 내용은 달 표면의 사진을 보고 나라에 따라 서로 다르게 해석하고 있다는 것을 바탕으로 동일한 자연현상도 사람들의 사고와 문화에 따라 다르게 해석할 수 있다는 점을 이해하고, 학생들 각자가 달 표면을 보고 어떤 모습이 보이는지 그림을 그리고 친구들과 생각을 공유하도록 하였다. 또한 실제 달을 관찰하여 스케치하고 특징을 서술해 보도록 하였다.
아울러 달의 위상 변화에 대해 어려워하는 학생들을 위해 스타이로폼 구 모형을 이용하여 달이 위상 변화를 이해할 수 있도록 내용을 구성하였다. 5차시 활동 내용은 닮음비와 비례식을 이용하여 달의 크기를 직접 측정하고 행성들의 이미지카드와 특징이 적힌 카드를 차례대로 제공하여 학생들의 토의과정을 통해 태양계를 구성하는 행성들의 특징을 이해하도록 하였다. 행성들의 실제 값을 활용하여 비율에 맞게 행성들을 제작하고 나열하여 자료를 시각화하여 태양계의 규모에 대해 생각해볼 수 있도록 하였다.
이 차시에서는 스마트폰을 이용하여 물체까지의 거리를 측정한 값이 자로 측정한 값과 오차가 많이 발생하는 이유를 탐구해보도록 구성하였다. NAAP 모듈 중에서 Cosmic Distance Ladder의 Parallax Explorer를 함께 활용하면서 모둠원들과 토의할 수 있도록 안내하였다. 이 활동을 통해 학생들은 별까지의 아주 작은 시차를 정밀하게 측정한 과학자들의 노력에 대해 알 수 있으며 대상은 다르지만 과학자들과 같은 활동을 해나가면서 정밀한 측정을 위해 노력하려는 태도를 가질 수 있다.
과학 동아리 활동과 연계된 STEAM 활동을 경험한 학생들의 과학에 대한 자기효능감은 어떻게 변하였는지 알아보기 위해 활동 전·후에 자기효능감 검사를 실시하였다.
또한 교과서가 있는 활동이 아니므로 학습지가 자세한 활동 안내를 포함하여야 하며, 학생들 간의 의견을 교환하는 토론활동이 추가되기를 권하였다. 교사들의 의견을 받아들여 STEAM 활동을 수정 및 보완하여 투입하였다.
2차시 활동은 자신이 만든 망원경을 통해 주변 사물들을 관찰하여 육안관측과의 차이를 기록하고 관측 결과를 있는 그대로 기록하는 연습할 수 있도록 하였다. 다소 조작에 어려움을 느끼는 망원경에 대한 부담감을 없애고 관 측에 관심을 가지도록 구성하였다. 3차시 활동은 스마트폰 App과 컴퓨터 프로그램을 활용하여 관측할 수 있는 별자리의 종류와 위치를 확인하고 관측 계획을 세우는 것이었다.
4차시 활동 내용은 달 표면의 사진을 보고 나라에 따라 서로 다르게 해석하고 있다는 것을 바탕으로 동일한 자연현상도 사람들의 사고와 문화에 따라 다르게 해석할 수 있다는 점을 이해하고, 학생들 각자가 달 표면을 보고 어떤 모습이 보이는지 그림을 그리고 친구들과 생각을 공유하도록 하였다. 또한 실제 달을 관찰하여 스케치하고 특징을 서술해 보도록 하였다. 또한 이 차시에서는 스마트폰 App을 이용하여 해당 날짜의 달에 대한 정보를 기록하도록 하고, 추가 활동으로 매일 동일한 시간에 달을 관찰해보도록 과제를 제시할 수 있다.
3차시 활동은 스마트폰 App과 컴퓨터 프로그램을 활용하여 관측할 수 있는 별자리의 종류와 위치를 확인하고 관측 계획을 세우는 것이었다. 모둠별로 작성한 관측 가능한 천체 목록들을 바탕으로 천체 망원경을 이용하여 관측 대상의 수준을 높여 나가면서 천체들을 관측하도록 하였다. 이 과정을 통해 모둠원끼리 토의하고 협동하면서 의사소통능력을 기르고 점차 난이도가 높은 과제를 해결하는 과정을 통해 성취감을 느낄 수 있으며 도전 정신을 기르게 된다.
6차시 활동 내용은 별까지의 거리를 측정하는 방법에 대해 조사하고 발표하는 배움 중심 학습활동이 이루어졌다. 모둠별로 조사한 내용을 다른 모둠과 비교하고 서로 부족한 부분을 보충할 수 있도록 지도하였다. 이 차시를 통해 학생들은 별까지의 거리 측정 방법 중 연주시차를 이용하여 거리를 구하는 방법에 대해 깊이 있게 학습하였다.
본 연구에서는 Fig 1과 같이 교육과정과 연계할 수 있는 과학 동아리 활동으로 STEAM 활동을 구성하였다. 활동은 동아리 활동 시간을 고려하여 총 7 차시로 구성하였는데, 전체적인 활동은 천체 관측과 관련된 활동을 위주로 태양계 행성들의 특징에 대한 이해를 바탕으로 천체 관측 활동의 기본을 숙지하고, 간단한 도구를 이용하여 달의 크기를 측정하고, 가까운 천체까지의 거리를 측정하는 방법을 익힐 수 있도록 구성하였다.
본 연구에서는 학생들의 자기효능감에 대한 변화를 측정하기 위하여 Cha(1997)가 개발한 자기 효능감과 관련된 문항 중 24문항을 추출하여 재구성하여 사용하였다. 이 검사도구의 신뢰도(Cronbach’s α)는 0.
또한 이 차시에서는 스마트폰 App을 이용하여 해당 날짜의 달에 대한 정보를 기록하도록 하고, 추가 활동으로 매일 동일한 시간에 달을 관찰해보도록 과제를 제시할 수 있다. 아울러 달의 위상 변화에 대해 어려워하는 학생들을 위해 스타이로폼 구 모형을 이용하여 달이 위상 변화를 이해할 수 있도록 내용을 구성하였다. 5차시 활동 내용은 닮음비와 비례식을 이용하여 달의 크기를 직접 측정하고 행성들의 이미지카드와 특징이 적힌 카드를 차례대로 제공하여 학생들의 토의과정을 통해 태양계를 구성하는 행성들의 특징을 이해하도록 하였다.
연구를 위해 진행된 검사는 학생들의 자기효능감 검사와 과학에 대한 태도를 측정한 검사였다. 연구에 사용된 2가지 검사지는 과학교육 전문가 2인에게 내용타당도를 의뢰하여 본 연구의 목적에 적절한 검사지인지를 확인받았다.
7차시 활동 내용은 스마트폰을 이용하여 연주시차를 측정하여 물체까지의 거리를 측정하는 활동이었다. 이 차시에서는 스마트폰을 이용하여 물체까지의 거리를 측정한 값이 자로 측정한 값과 오차가 많이 발생하는 이유를 탐구해보도록 구성하였다. NAAP 모듈 중에서 Cosmic Distance Ladder의 Parallax Explorer를 함께 활용하면서 모둠원들과 토의할 수 있도록 안내하였다.
매 차시는 지도안에 제시된 것과 같이 80분으로 운영되었다. 지도안에는 각 학습과정별로 교수-학습활동, 소요시간, 관련 STEAM 요소, 자료 및 유의사항으로 구성되어 있으며, 학습지에는 Fig 3와 같이 학생들을 위한 학습활동에 대한 구체적인 안내뿐만 아니라 활동 결과를 기록할 수 있는 공간을 제공하였다. 차시별 구체적인 활동 내용은 다음과 같다.
학생들의 과학에 대한 태도 변화를 측정하기 위하여 Choi 등(2007)이 개발한 과학에 대한 태도와 관련된 문항 중 23문항을 추출하여 재구성하여 사용하였다(부록 4). 이 검사도구의 신뢰도(Cronbach’s α)는 0.
5차시 활동 내용은 닮음비와 비례식을 이용하여 달의 크기를 직접 측정하고 행성들의 이미지카드와 특징이 적힌 카드를 차례대로 제공하여 학생들의 토의과정을 통해 태양계를 구성하는 행성들의 특징을 이해하도록 하였다. 행성들의 실제 값을 활용하여 비율에 맞게 행성들을 제작하고 나열하여 자료를 시각화하여 태양계의 규모에 대해 생각해볼 수 있도록 하였다. 6차시 활동 내용은 별까지의 거리를 측정하는 방법에 대해 조사하고 발표하는 배움 중심 학습활동이 이루어졌다.
활동은 동아리 활동 시간을 고려하여 총 7 차시로 구성하였는데, 전체적인 활동은 천체 관측과 관련된 활동을 위주로 태양계 행성들의 특징에 대한 이해를 바탕으로 천체 관측 활동의 기본을 숙지하고, 간단한 도구를 이용하여 달의 크기를 측정하고, 가까운 천체까지의 거리를 측정하는 방법을 익힐 수 있도록 구성하였다.

대상 데이터

이에 본 연구에서는 교육과 정과의 연계를 위해 학생들의 흥미와 관심을 이끌수 있으며 동아리활동의 목적에 맞는 주제를 선정하고자 하였다. 그중 지구과학의 천문분야를 선정하였다. 과학 분야에서 천문분야는 다른 연구 분야와 달리 매우 먼 거리에 있고, 실험실에서 동일 실험과 반복 실험이 불가능하여(Lim & Jung, 1993), 추상적이고 직접 관측하기 어려운 개념이다(Kim et al.
연구 대상자의 자세한 구성은 중학교 2학년 여학생 6명, 남학생 8명으로 총 14명이었다. 본 연구는 2014년 8월부터 11월까지 7차시 분량의 동아리 활동을 하며 진행되었다.
본 연구의 설계는 단일 집단을 대상으로 한 사전·사후 검사 설계로서 연구 설계 모형은 Table 1과 같다.
본 연구에서 과학 동아리 활동과 연계된 STEAM 활동이 학생들의 과학에 대한 자기 효능감과 과학에 대한 태도에 어떠한 영향을 미치는지 알아보기 위해 우리나라 중부지방에 위치한 중소도시의 중학교 1곳을 선정하여 과학 동아리 학생 14명을 대상으로 활동을 적용하고 그 효과를 알아보았다. 연구 대상자의 자세한 구성은 중학교 2학년 여학생 6명, 남학생 8명으로 총 14명이었다. 본 연구는 2014년 8월부터 11월까지 7차시 분량의 동아리 활동을 하며 진행되었다.
이로 인해 학습자들이 많은 어려움을 겪으며, 그만큼 오개념이 많이 나타나는 영역이다(Myeong, 2001). 이러한 이유에서 본 연구에서는 2009 개정 교육과정 중 태양계의 특징과 천체 관측활동과 관련이 있는 단원을 선정하였다. 천문과 관련된 내용은 Table 2에서 보는 것과 같이 초등학교 3~4학년군에서부터 고등학교 지구과학Ⅱ까지 모든 학년에 걸쳐 다루어지고 있다.

데이터처리

본 연구는 과학 동아리 활동과 연계된 STEAM 활동이 중학생의 과학에 대한 자기 효능감, 과학에 대한 태도에 어떤 영향을 미치는지 살펴보기 위한 것이다. 과학 동아리 학생들의 사전, 사후 검사 점수를 수집하여 통계프로그램인 SPSS(ver. 22.0)를 이용하여 대응표본 t-검정을 실시한 후 통계적인 의미를 분석하였다.
과학에 대한 태도 변화에 대한 STEAM 활동의 효과를 자세히 알아보기 위해 과학에 대한 태도의 하위 요소에 대해서도 t-검증을 실시하였다. 실시한 결과, 과학에 대한 태도 전 영역에서 평균 점수가 향상되었다.

성능/효과

검사 결과는 Table 3와 같다. 과학 동아리 활동과 연계된 STEAM 활동을 실시한 결과 학생들의 자기효능감은 평균 0.56점이 상승하였다.
첫째, 교육과정을 고려하여 태양계 관측 및 가까운 별의 거리 측정과 관련된 과학 동아리 STEAM 활동은 학생들의 과학에 대한 자기효능감을 높이는데 효과적이었다. 둘째, 과학 동아리활동과 연계된 STEAM 활동은 학생들에게 과학에 대한 태도 변화에도 영향을 미치는 것으로 확인되었다. 즉 과학에 대한 흥미, 과학 학습에 대한 이해 및 적극적인 태도의 변화에 긍정적인 영향을 미쳤다.
과학에 대한 태도 변화에 대한 STEAM 활동의 효과를 자세히 알아보기 위해 과학에 대한 태도의 하위 요소에 대해서도 t-검증을 실시하였다. 실시한 결과, 과학에 대한 태도 전 영역에서 평균 점수가 향상되었다. 하지만 과학의 가치에 대한 태도(인지적 요소) 영역과 과학 및 과학 학습에 대한 태도(감정적 요소) 영역에서의 점수 상승은 유의미한 차이를 보였으나(p<.
즉 과학에 대한 흥미, 과학 학습에 대한 이해 및 적극적인 태도의 변화에 긍정적인 영향을 미쳤다. 아울러 본 연구에서 STEAM 활동에 학생들은 흥미롭고 적극적으로 참여하는 자세를 보였다.
01), 과학 활동에의 참여 영역(행동적 요소)에서는 유의미한 차이를 나타내지 않았다. 이로써 과학 동아리 활동과 연계된 STEAM 활동이 학생들의 과학에 대한 태도에도 효과적이라는 것을 알 수 있었다.
이상의 결론을 보더라도 STEAM 활동은 학생들에게 과학에 대한 흥미와 관심과 더불어 과학을 바라보는 태도에도 매우 긍정적인 영향을 미치는 것을 확인할 수 있다. 이러한 STEAM 활동이 이번 연구에서와 같이 교육과정을 고려하여 진행된다면 학생들에게 매우 효과적인 과학 활동이 될 수 있다는 것을 알 수 있다.
자기효능감의 하위 요소에 대해 실시한 결과에서도 자신감, 자기 조절 효능감, 과제 난이도 선호의 전 영역에서 점수가 상승하였으며 이 결과는 유의한 차이였다(p<.01).
개발된 자료를 동아리 활동에 적용한 후 자기효능감과 과학에 대한 태도 변화를 살펴본 결과 다음과 같은 결론을 얻을 수 있었다. 첫째, 교육과정을 고려하여 태양계 관측 및 가까운 별의 거리 측정과 관련된 과학 동아리 STEAM 활동은 학생들의 과학에 대한 자기효능감을 높이는데 효과적이었다. 둘째, 과학 동아리활동과 연계된 STEAM 활동은 학생들에게 과학에 대한 태도 변화에도 영향을 미치는 것으로 확인되었다.

후속연구

본 연구는 동아리활동을 중심으로 구성한 활동으로 학교 현장의 사정상 많은 연구대상자의 표집의 어려운 점이 있었으며, 이러한 연구 대상자를 이용한 연구 결과를 일반화하는 데는 제한이 있음을 밝힌다. 아울러 이러한 부분을 보완하기 위해 질적 연구를 병행하였음을 밝힌다.
나아가 동아리 활동과 같이 정규 교과 교육과정뿐만 아니라 창의적 체험활동과 연계하여도 학생들에게는 매우 흥미로운 활동이 될 수 있으며 과학에 대한 흥미를 불러일으킬 수 있는 기회를 제공할 수 있음을 알 수 있다. 앞으로도 교육과정과 연계된 다양한 활동이 개발되어야 할 것으로 생각된다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	창의적 체험활동은 무엇으로 구성되는가?	폭넓은 인성교육이 이루어지도록 실시되고 있는 창의적 체험활동은 자율활동, 진로활동, 동아리활동, 봉사활동으로 구성되는데, 그중 동아리활동은 학교나 사회에서 같은 관심사를 갖는 사람들이 모여서 취미나 적성, 가치관과 생각을 나누고 교류하며 스스로 모여 자체적으로 하는 활동으로써 학생들의 학교 적응력을 향상시키고, 인성과 정의적 특성을 발달시키는 데 효과가 있다고 보고되고 있다(Hur & Kang, 2010; Song et al., 2012).
	STEAM활동에 대한 교사들의 인식은 어떠한가?	그러나 학교 현장에서 과학을 가르치고 있는 교사들의 STEAM활동에 대한 인식을 조사한 결과를 보면, 교사들은 STEAM에 대해 전반적으로 이해 및 수업의 효과에 대해 만족하고는 있으나 수업 준비의 어려움, 수업에 대한 부담감 등으로 인해 정규 교과 내에서 활동을 하는 데 어려움을 가지고 있다고 보고되고 있다(Ahn & Kwon, 2012; Han & Lee, 2012; Geum & Bae, 2012; Shin & Han, 2011).
	어떤 문제를 해소하기 위해 우리나라에서 2012년 부터 과학교육에 STEAM활동을 도입하였나?	한편, TIMSS 2011 평가 결과에 따르면 우리나라 과학의 성취도는 43개국 중 3위, 자신감은 26개국 중 26위, 흥미는 26개국 중 24위를 차지하며 인지적인 측면에 비해 정의적 측면이 낮게 나타나고 있다(KICE, 2012). 이렇게 최근 우리나라에서는 학생들의 과학에 대한 흥미도 및 자신감이 매우 떨어져 있다. 이러한 부분에 문제의식을 갖은 우리나라의 과학교육계에서는 2012년부터 과학교육에 STEAM활동을 도입하여 이를 해소하고자 노력하고 있다.

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저자의 다른 논문 :

표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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