STEAM(융합인재교육)활동이 유아의 과학과정기술과 문제해결력에 미치는 영향 Effects of STEAM(Science-Technology-Engineering-Art-Mathematics) Activities on Young Children's Scientific Process Skill Ability and Problem Solving Ability원문보기
본 연구의 목적은 STEAM(융합인재교육)활동이 유아의 과학과정기술과 문제해결력에 미치는 효과를 알아보는데 있다. 연구대상은 G시에 소재한 S어린이집과 H어린이집의 만 5세 유아 34명으로 실험집단 17명과 통제집단 17명 이었다. 실험집단은 8주 동안 STEAM 활동에 참여하였고, 통제집단은 일반적인 과학 활동에 참여하였다. 연구절차는 예비연구, 사전검사, 실험처치, 사후검사의 순으로 이루어졌다. 연구결과는 다음과 같다. 첫째, 실험집단은 전체 과학과정 기술에서 통제집단보다 유의미하게 점수가 높은 것으로 나타났다. 둘째, 실험집단은 전체 문제해결 능력에서 유의미하게 점수가 높은 것으로 나타났다. 이러한 결과는 유아의 STEAM 활동 경험이 유아의 과학과정기술과 유아의 문제해결 능력 향상에 효과적인 교수학습방법이 될 수 있다는 것을 제안한다.
본 연구의 목적은 STEAM(융합인재교육)활동이 유아의 과학과정기술과 문제해결력에 미치는 효과를 알아보는데 있다. 연구대상은 G시에 소재한 S어린이집과 H어린이집의 만 5세 유아 34명으로 실험집단 17명과 통제집단 17명 이었다. 실험집단은 8주 동안 STEAM 활동에 참여하였고, 통제집단은 일반적인 과학 활동에 참여하였다. 연구절차는 예비연구, 사전검사, 실험처치, 사후검사의 순으로 이루어졌다. 연구결과는 다음과 같다. 첫째, 실험집단은 전체 과학과정 기술에서 통제집단보다 유의미하게 점수가 높은 것으로 나타났다. 둘째, 실험집단은 전체 문제해결 능력에서 유의미하게 점수가 높은 것으로 나타났다. 이러한 결과는 유아의 STEAM 활동 경험이 유아의 과학과정기술과 유아의 문제해결 능력 향상에 효과적인 교수학습방법이 될 수 있다는 것을 제안한다.
The purpose of this study was examine the effects of STEAM(Science-Technology-Engineering-Art-mathematics) activities on young children's scientific process skill ability and problem solving ability. Subjects were 34 five-year-old young children from S and H child care centers located in G city. Sub...
The purpose of this study was examine the effects of STEAM(Science-Technology-Engineering-Art-mathematics) activities on young children's scientific process skill ability and problem solving ability. Subjects were 34 five-year-old young children from S and H child care centers located in G city. Subjects were divided into an experimental(n=17) and a control group(n=17). The experimental group took part in the STEAM activities during 8 weeks, while the control group took part in the traditional science activities. The procedure for this study consisted of a pre-study, a pre-test, the treatment, and a post-test schedule. The results of this study were as follows: First, the experimental group showed significantly higher score than the control group in total scientific process skill ability. Second, the experimental group showed significantly higher score than the control group in total problem solving ability. These findings suggest that the experience of STEAM activities for young children can be effective teaching-learning methods for young children's scientific process skill ability and problem solving ability.
The purpose of this study was examine the effects of STEAM(Science-Technology-Engineering-Art-mathematics) activities on young children's scientific process skill ability and problem solving ability. Subjects were 34 five-year-old young children from S and H child care centers located in G city. Subjects were divided into an experimental(n=17) and a control group(n=17). The experimental group took part in the STEAM activities during 8 weeks, while the control group took part in the traditional science activities. The procedure for this study consisted of a pre-study, a pre-test, the treatment, and a post-test schedule. The results of this study were as follows: First, the experimental group showed significantly higher score than the control group in total scientific process skill ability. Second, the experimental group showed significantly higher score than the control group in total problem solving ability. These findings suggest that the experience of STEAM activities for young children can be effective teaching-learning methods for young children's scientific process skill ability and problem solving ability.
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문제 정의
STEAM 활동이 유아의 과학과정기술, 문제해결력에 미치는 효과가 어떠한지를 살펴봄으로써 유아교육에서의 STEAM 활동의 적용 및 그 시사점에 대해 알아보고자 하였다. 본 연구에서 밝혀진 결과를 관련 선행 연구를 토대로 논의하면 다음과 같다.
그러므로 본 연구는 유아들에게 사물이나 현상에 대해 사고하고 탐색할 수 있는 기회를 제공해주고 실생활과 연계된 경험 안에서 자연스럽게 과학, 수학, 공학, 기술 그리고 예술에 접근할 수 있도록 STEAM활동을 구성하여 실시하고 STEAM활동이 유아의 과학과정기술과 문제해결력에 미치는 영향을 알아보는데 그 목적을 두고 유아교육에서의 현장 적용의 타당성을 검증하고자 한다. 이에 설정한 연구문제는 다음과 같다.
가설 설정
첫째, STEAM활동은 유아의 과학과정기술에 어떠한 영향을 미치는가?
제안 방법
실험 처치의 효과를 검증하기 위한 사후검사는 실험 처치가 끝난 후 2014년 9월3일부터 9월5일 까지 사전검사와 동일한 방법으로 과학과정기술과 문제해결력 검사를 실시하였다.
연구에 사용될 검사도구의 적절성과 검사방법의 효율성을 점검하기 위해 연구대상이 아닌 T어린이집의 만 5세반 유아 8명을 대상으로 예비검사를 실시하였다. 예비검사 결과 검사도구의 질문에 대해 유아가 이해하고 대답을 할 수 있었으므로 검사내용과 자료가 유아의 수준에 적당한 것으로 확인하였다.
첫째, 만 5세를 대상으로 STEAM 활동 효과를 검증하였다. 연령에 따라 적용수준이나 요구가 다를 것이며, 과학과정기술과 문제해결력의 발달의 양상이 다를 것이다.
실험집단에 적용된 STEAM활동의 내용 및 교수학습과정은 다음과 같다. 첫째, 일상생활에서 유아가 경험할 수 있는 문제 상황을 중심으로 둘째, 문제 상황을 해결하기 위한 탐구에서 기술(T)과 공학(E)의 요소를 강조하여 셋째, 유아가 흥미를 갖고 할 수 있는 직접적이고 실제적인 활동(hands-on)을 중심으로 구성하였다. 구성된 실험집단과 통제집단의 활동 내용 비교는 [표 2]와 같고, 실험집단의 STEAM 활동 세부내용과 활동계획안 예시는[표 3][표 4]와 같다.
최종 STEAM활동은 2014년 7월 7일부터 8월 29일까지 8개의 활동을 총 16회에 걸쳐 실시되었다. 실험집단은 어린이집의 일과 중 정규 누리교육과정이 끝난 오후 시간에 프로그램이 실시되었고, 통제집단도 같은 시간에 일반적인 어린이집의 과학 활동을 실시하였다.
이를 경력 5년 이상의 유아교사 10인에게 현장 적용 가능성을 검토 받아 최종 8개의 활동을 선정하였다. 최종 선정활동의 현장 적용을 위하여 연구대상이 아닌 T어린이집의 5세반 유아를 대상으로 예비실험을 하여 활동전개의 적절성, 활동 소요 시간을 확인하여 최종 실험처치의 활동방법에 반영하였다.
한국과학창의 재단에서 제안한 수업구성의 원리를 바탕으로 하여 유아를 위한 STEAM 활동의 교수학습 단계로 재구성하였다. 한국과학창의 재단에서 제시한 초·중등학생 대상 STEAM 교육활동의 수업 구성의 원리[8]는 [표 5]와 같고, 유아 대상으로 재구성한 교수학습의 단계는 [그림 1]과 같다.
대상 데이터
STEAM활동은 STEAM관련 국·내외 서적 및 논문[9][40-44]과 만 5세 연령별 누리과정[3]의 영역별 내용을 참고하여 구성하였다.
STEAM활동이 유아의 과학과정기술과 문제해결력에 미치는 영향을 알아보기 위하여 G광역시에 위치한 S어린이집(n=17)과 H어린이집(n=17)의 만 5세 유아 34명을 대상으로 연구를 실시하였다. 유아들의 평균 월령은 실험집단 76.
실험처치에 앞서 과학과정기술과 문제해결력의 집단 간 차이를 알아보기 위하여 실험집단과 통제집단 유아를 대상으로 2014년 6월 30일부터 7월 2일까지 사전검사를 실시하였다.
프로그램은 유아교육 박사학위를 소지하고 대학에서 유아과학교육을 강의를 하고 있는 2인의 연구자가 12개의 활동을 구성하였다. 이를 경력 5년 이상의 유아교사 10인에게 현장 적용 가능성을 검토 받아 최종 8개의 활동을 선정하였다. 최종 선정활동의 현장 적용을 위하여 연구대상이 아닌 T어린이집의 5세반 유아를 대상으로 예비실험을 하여 활동전개의 적절성, 활동 소요 시간을 확인하여 최종 실험처치의 활동방법에 반영하였다.
STEAM활동은 STEAM관련 국·내외 서적 및 논문[9][40-44]과 만 5세 연령별 누리과정[3]의 영역별 내용을 참고하여 구성하였다. 프로그램은 유아교육 박사학위를 소지하고 대학에서 유아과학교육을 강의를 하고 있는 2인의 연구자가 12개의 활동을 구성하였다. 이를 경력 5년 이상의 유아교사 10인에게 현장 적용 가능성을 검토 받아 최종 8개의 활동을 선정하였다.
데이터처리
STEAM 활동이 유아의 과학과정기술과 문제해결력에 미치는 효과를 알아보기 위해 집단 간 사전, 사후 검사의 점수를 SPSS 20.0 프로그램을 사용하여 t-검증으로 비교. 분석하였다.
이론/모형
과학과정기술 검사는 [36]의 도구를 [37]이 수정·보완하여 제시한 과학과정기술검사를 사용하였다.
문제해결력 검사는 Tegano, Sawyers & Moran (1989)의 도구를 [9][38][39]의 연구에서 사용한 문제해결력 검사를 사용하였다.
성능/효과
STEAM 활동이 유아의 과학과정기술에 미치는 영향에 대한 결과를 보면, [표 6]과 같이 전체 과학과정기술의 사전검사에서는 실험집단(M=14.50, SD=3.85)과 통제집단(M=14.85, SD=3.34)간에 차이가 없었으나, 사후 검사에서는 실험집단(M=18.79, SD=4.40)이 통제집단 (M=15.50, SD=3.50) 보다 유의하게 높은 것으로 나타났다(t=2.656. p<.05).
STEAM 활동이 유아의 문제해결력에 미치는 영향에 대한 결과를 보면, [표 7]과 같이 전체 문제해결력의 사전검사에서는 실험집단(M=6.36, SD=2.67)과 통제집단 (M=7.00, SD=4.16)간에 차이가 없었으나, 사후검사에서는 실험집단(M=11.57, SD=4.14)이 통제집단(M=7.50, SD=3.81) 보다 유의하게 높은 것으로 나타났다(t=2.909. p<.01).
그리고 검사에 소요되는 시간은 한 유아 당 과학과정기술이 약10∼15분정도, 문제해결력이 약10분정도로 총20∼25분정도로 나타났다.
둘째, STEAM 활동에 참여한 실험집단 유아가 통제 집단 유아에 비해 전체 문제해결력과 하위요소인 문제의 발견 및 진술, 문제해결에 대한 아이디어 제안 및 적용, 문제해결에 대한 결론짓기에 있어서 통계적으로 유의미하게 향상된 것으로 나타났다. 이러한 연구는 초등학생을 대상으로 한 STEAM 활동이 창의적 문제해결력을 향상시켰다는 [17][49][50]의 연구와 일치하는 결과로 유연한 사고로 문제를 접근하고 다양한 탐색 활동과 제작활동을 통해 아이디어를 습득하고, 자신의 아이디어를 산출하는 능력을 향상시킨다고 주장한 [18]의 연구결과를 지지한다.
연구에 사용될 검사도구의 적절성과 검사방법의 효율성을 점검하기 위해 연구대상이 아닌 T어린이집의 만 5세반 유아 8명을 대상으로 예비검사를 실시하였다. 예비검사 결과 검사도구의 질문에 대해 유아가 이해하고 대답을 할 수 있었으므로 검사내용과 자료가 유아의 수준에 적당한 것으로 확인하였다. 그리고 검사에 소요되는 시간은 한 유아 당 과학과정기술이 약10∼15분정도, 문제해결력이 약10분정도로 총20∼25분정도로 나타났다.
더 나아가 STEAM 활동은 아니지만 이와 유사한 통합적 과학 활동을 적용한 과학활동에서 프로젝트 접근이 유아의 문제해결력을 향상시켰다는 [51]의 연구, 유아 주도적 과학중심 통합 활동이 유아의 문제해결력을 향상시켰다는 [52]의 연구, 구성주의 과학프로그램이 유아의 문제해결력을 향상시켰다는 [20]의 연구, 프로젝트 접근법이 유아의 과학적 문제해결력에 영향을 미쳤다는 [53]의 연구결과와 어느 정도 일치한다. 이러한 선행 연구의 결과를 종합해보면, STEAM 활동은 유아들이 과학에 대한 관심과 흥미를 가지고 일상생활에서 경험하는 과학적 문제를 인식하고 이를 해결하기 위해 충분히 탐색하고 실험하는 과정에서 시행착오를 거치면서 문제해결을 하는데 STEAM 활동이 효과적이었음을 알 수 있다. 유아들은 STEAM 활동을 하는 동안 과학적인 개념을 인식하고 탐구하는 과정(S)과 문제를 해결하기 위해 정보를 검색하거나 기록하기 위해 디지털 미디어를 사용하고 일상생활에서 사용하는 기계의 조작법을 익히는 경험의 기회(T)를 가졌다.
이상의 결과들을 종합해 보면 일상생활에서 유아가 경험할 수 있는 문제 상황을 중심으로 이를 해결하기 위한 탐구과정에서 기술과 공학의 요소가 더욱 강조된 창의적 체험과 유아의 흥미에 기반을 두어 감성적 체험을 할 수 있는 실제적 활동을 중심으로 구성된 STEAM 활동은 유아의 과학과정기술과 문제해결력 향상에 긍정적인 역할을 하였음을 밝혀주었다. 이는 다가올 미래사회의 주역인 유능한 과학인재로 성장하는데 STEAM활동이 실제 교육현장에서 적용 가능한 과학교육프로그램임을 시사해준다고 할 수 있다.
첫째, STEAM 활동에 참여한 실험 집단 유아가 통제 집단 유아에 비해 전체 과학과정기술과 하위요소 중 관찰하기, 예상하기, 의사소통하기, 추론하기에서 통계적으로 유의미하게 향상된 것으로 나타났다. 반면 하위요소 중 분류하기와 측정하기에서는 유의미한 차이는 없었으나 점수의 향상은 있었음을 나타냈다.
하위영역별 차이를 살펴보면, STEAM 활동을 실시한 실험집단의 문제해결력은 문제의 발견 및 진술 (t=2.814, p<.01), 문제해결 아이디어 및 적용(t=2.430, p<.05), 결론짓기(t=2.271, p<.05)에 있어서 유의미한 차이가 있음을 나타냈다.
후속연구
연령에 따라 적용수준이나 요구가 다를 것이며, 과학과정기술과 문제해결력의 발달의 양상이 다를 것이다. 그러므로 후속 연구에서는 더 어린 연령의 유아를 위한 STEAM 활동을 구성하고 그 교육적 효과를 검증하는 연구도 필요하다고 여겨진다. 둘째, STEAM 활동을 실행한 후 그 효과에 대한 검증을 과학과정기술과 문제해결력을 살펴보았으나 후속연구에서는 유아가 과학 활동에 자율적이고 능동적으로 참여하여 의문과 호기심을 해결해 보려는 과학적 습관, 태도와 과학적 지식 향상에 미치는 영향을 알아보려는 연구도 수행되어야 할 것이다.
또한, 유아수준에서 적합하게 적용하는 교수학습 방법에 대한 의미 있는 후속연구들이 시도되어야 할 것이다. 넷째, 유아를 위한 STEAM 교육을 현장에서 직접 실천하기 위한 환경 조성을 위해 교사 연수나 세미나가 확대되어야 할 것이다. 이러한 노력은 STEAM 교육에 대한 교사의 역량을 강화시켜 주어 유아교육현장에서 STEAM 교육이 자리매김하는데 큰 도움이 될 것이다.
그러므로 후속 연구에서는 더 어린 연령의 유아를 위한 STEAM 활동을 구성하고 그 교육적 효과를 검증하는 연구도 필요하다고 여겨진다. 둘째, STEAM 활동을 실행한 후 그 효과에 대한 검증을 과학과정기술과 문제해결력을 살펴보았으나 후속연구에서는 유아가 과학 활동에 자율적이고 능동적으로 참여하여 의문과 호기심을 해결해 보려는 과학적 습관, 태도와 과학적 지식 향상에 미치는 영향을 알아보려는 연구도 수행되어야 할 것이다. 셋째, 유아 STEAM 교육에 대한 연구는 시작단계로 유아를 대상으로 한 STEAM 교육이 무엇인지에 대한 정확한 이해가 선결되어야 하고, 기존의 통합교육과의 차별성에 대한 합의가 더욱 구체적으로 이루어져야 한다.
셋째, 유아 STEAM 교육에 대한 연구는 시작단계로 유아를 대상으로 한 STEAM 교육이 무엇인지에 대한 정확한 이해가 선결되어야 하고, 기존의 통합교육과의 차별성에 대한 합의가 더욱 구체적으로 이루어져야 한다. 또한, 유아수준에서 적합하게 적용하는 교수학습 방법에 대한 의미 있는 후속연구들이 시도되어야 할 것이다. 넷째, 유아를 위한 STEAM 교육을 현장에서 직접 실천하기 위한 환경 조성을 위해 교사 연수나 세미나가 확대되어야 할 것이다.
또한 Gagne는 문제해결력을 이미 획득한 기존의 법칙을 어떤 형식으로 재구성하여 보다 고차원적인 법칙을 요하는 문제를 해결할 때 필요한 요인들을 사고해 내는 능력[10]이라고 하였고, 이문강[15]은 스스로 문제 상황에서 문제를 발견하여 탐색하고 적용하여 보는 과정을 중요하게 생각하고 유아가 탐색 및 적용의 과정을 통해 스스로 문제의 결론을 찾아내는 과정이라고 하였다. 즉, 유아는 일상적 생활 속에서 일어나는 문제들을 구체적인 경험을 통하여 자기 나름대로의 방식으로 사고하고 탐구하여 새로운 정보를 습득하게 하는 과학과정기술과 문제 상황에 처한 유아가 다양한 탐색을 통해 해결방안을 찾아가는 문제해결력을 발달시켜야 할 것이다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
STEAM이란 무엇인가?
STEAM(융합인재교육)은 STEM(Science-Technology -Engineering-Mathematics)에 예술(Arts)을 추가한 것으로, 1990년대 과학과 기술, 사회의 통합을 강조한 STS(Science-Technology-Society)를 시작으로 하여 2007년 미국경쟁력 강화법안(American Competes Acts of 2007)에 근간을 두고 있다[2]. 우리나라에서는 세계적인 과학기술 인재를 육성하기 위한 추진 전략으로 2011년 교육과학기술부에 의해 제안되었다.
3-5세 누리과정에 구성되어 있는 교육과정의 구성 내용은 무엇인가?
유아 과학교육과 관련하여 국가수준의 유아교육과정인 3-5세 누리과정[5]에서는 ‘자연탐구’영역의 목표를 ‘호기심을 가지고 주변세계를 탐구하며, 일상생활에서 수학적 과학적으로 생각하는 능력과 태도를 기른다’로 하였고, 내용 영역은 ‘탐구하는 태도 기르기’, ‘과학적 탐구하기’와 ‘수학적 탐구하기’로 구성하였다. ‘탐구하는 태도 기르기’는 학문적 지식의 학습보다는 유아가 주변 사물과 자연세계에 호기심을 가지고 궁금한 것은 알아보는 탐구과정에 참여하는 것을 즐기고, 일상생활의 문제를 해결하는 과정에서 탐색, 관찰, 비교, 예측 등의 탐구기술을 활용하는 것을 내용으로 한다. ‘과학적 탐구하기’는 주변의 여러 가지 물체와 물질을 다양하게 탐색해보기, 유아 주변의 자연현상을 이해하고, 생활 속의 간단한 도구와 기계에 관심을 갖고 활용하는 것을 내용으로 한다. 이는 앞서 말한 과학적 소양을 지닐 수 있도록 환경을 마련해 주고 자신의 삶에 긍정적인 영향을 미치도록 과학적인 태도와 탐구능력 발달을 도모한다[6]는 현대 과학교육의 흐름과 유아 과학교육이 같은 방향이 지향하고 있음을 의미한다.
STEAM이 교육과정에 도입된 이유는 무엇인가?
우리나라에서는 세계적인 과학기술 인재를 육성하기 위한 추진 전략으로 2011년 교육과학기술부에 의해 제안되었다. STEAM은 우리나라 학생들이 높은 학업성취를 보이나 학습에 대한 자발적 동기와 흥미가 낮은 과학과 수학의 개념 및 원리 등을 기술, 공학, 예술과 연계하여, 실생활에 접목시켜 학생들의 흥미와 이해를 높이고자 교육과정에 도입되었다. 교육과학기술부에서는 STEAM교육을 ‘융합인재형 교육’으로 명명하고, ‘과학기술에 대한 학생들의 흥미와 이해를 높이고 과학기술 기반의 융합적 사고(STEAM literacy)와 문제해결력을 배양하는 교육’으로 정의하고 있다[3].
참고문헌 (53)
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안경숙, 전통적 과학교수방법과 지적갈등유도에 의한 과학교수방법의 효과연구, 덕성여자대학교 대학원, 석사학위논문, 1992.
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신은수, 안경숙, 김은정, 안부금, 생활과 환경 중심의 영유아 과학교육, 경기:양서원, 2014.
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