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문제 정의
- 따라서 학교현장에 쉽게 적용할 수 있는 생태교육 기반 Eco-STEAM 프로그램을 개발하고, 이를 적용하여 초등학생의 환경소양과 STEAM 태도에 미치는 효과를 분석하여 그 효과를 탐색해 보고자 하였다. 구체적인 연구문제는 다음과 같다.
- 본 연구의 목적은 생태보존과 관련된 환경 문제를 주제로 한 Eco-STEAM 수업이 초등학생들의 환경소양 및 STEAM 태도에 미치는 영향을 알아보고자 보고자 한 것이다. 이러한 연구목적 달성을 위해 문헌연구를 통해 생태교육, 환경교육, STEAM 교육의 개념과 선행연구를 분석하였고, 수업 프로그램을 개발하여 초등학교 6학년 학생들에게 적용 하였다.
제안 방법
- Eco- STEAM 프로그램에 대한 학생들의 만족도를 알아보기 위한 수업 만족도 검사 도구는 수업 만족도, 흥미도, 참여도, 내용 수준, 계속적 참여 5가지 영역으로 구성되었으며, 각 문항의 평가는 Likert식 5단계 평정척도 방식으로 하였다. 검사도구의 구성은 Table 3과 같다.
- Eco-STEAM 프로그램으로 교수·학습과정 안과 학생 활동지를 개발하였으며 예비연구를 통해 프로그램을 수정 보완하였다.
- 05로 하였다. Eco-STEAM 프로그램의 수업 적용의 효과를 보다 더 심층적으로 검증하기 위해 수업 후 수업만족도 설문과 소감문을 작성하도록 하였고, 수업만족도 설문 결과에 대한 빈도분석과 소감문 응답의 키워드를 살펴보고 학생들의 반응을 확인하였다.
- SETAM 프로그램을 적용한 실험 집단에 대해서 학생들의 수업에 대한 만족도를 Likert 척도로 수업 만족도, 흥미도, 참여도, 내용 수준, 계속적 참여 5 가지 영역의 결과를 분석하였다(Table 9).
- 이러한 연구목적 달성을 위해 문헌연구를 통해 생태교육, 환경교육, STEAM 교육의 개념과 선행연구를 분석하였고, 수업 프로그램을 개발하여 초등학교 6학년 학생들에게 적용 하였다. 그리고 기존 선행연구에서 개발된 타당성이 입증된 환경소양 검사지와 STEAM 태도 검사지를 사용하여 사전-사후검사를 실시하였다. 환경소양과 STEAM 태도의 효과를 검증하기 위해 t검정을 실시하였다.
- Eco-STEAM 프로그램으로 교수·학습과정 안과 학생 활동지를 개발하였으며 예비연구를 통해 프로그램을 수정 보완하였다. 그리고 환경소양과 STEAM 태도에 관한 사전검사를 실시하였으며, Eco-STEAM 수업을 진행한 후 사후 검사로 환경소양과 STEAM 태도, 수업만족도 검사를 실시한 후 분석하였다. 구체적인 연구 절차는 Fig.
- 다시 날자’로 최근 이루어지고 있는 멸종 위기의 동물인 황새를 복원하는 프로젝트에서 아이디어를 얻어 개발하였다.
- 먼저 생태교육과 환경교육, STEAM 교육에 대한 선행연구에 관한 문헌을 탐색하고 주제와 관련된 교육과정과 성취기준을 분석하여 수업 주제를 선정 하였다. Eco-STEAM 프로그램으로 교수·학습과정 안과 학생 활동지를 개발하였으며 예비연구를 통해 프로그램을 수정 보완하였다.
- 창의적 설계 단계는 실생활 문제에서 나타나는 여러 가지 제약 조건 속에서 문제를 정의하고 최선의 해결책을 만들어 나가는 과정으로 탐구활동과 설계활동으로 구성하였다. 먼저 탐구활동에서는 주제와 관련되고 문제해결의 실마리를 제공할 수 있는 탐구활동으로 황새의 생김새와 특징, 황새의 서식환경과 먹이에 대해 탐구해 보고, 황새의 먹이를 페이퍼크래프트로 제작하고 발표하도록 하였다. 설계단계에서는 생태 마을의 조건을 알아보고, 재활용품을 이용하여 만들 수 있는 생태마을을 구상하여 설계하는 활동이 이루어졌다.
- 본 연구는 초등학교 6학년 학생을 대상으로 생태교육 기반 Eco-STEAM 프로그램을 적용 하였을 때 학생들의 환경소양과 STEAM 태도에 어떠한 영향을 미치는지 알아보기 위한 것으로 연구 절차 및 대상, 검사 도구, 자료의 수집 및 분석 방법, 프로그램 개발 과정은 다음과 같다.
- 과학 흥미도, 배려와 소통, 자기주도적 학습, 이공계 진로 선택의 총 4가지 영역으로 구성되어 있으며 각 문항은 5점 Likert 척도로 구성되어 있다. 본 연구에서는 과학과 관련된 30문항으로 구성하여 사용하였다. 전체 문항에 대한 신뢰도 Cronbach's α계수는 0.
- 실행 단계(I)에서는 개발된 STEAM 프로그램을 6학년 1개 학급 28명 학생을 대상으로 적용하였으며, 평가 단계(E)에서는 적용 결과를 학습자의 환경 소양, STEAM 태도 및 실험 집단의 수업만족도를 조사하여 정리하였다.
- 연구대상은 경상남도 C시에 소재한 J초등학교 6학년 2개 반 56명을 대상으로 실험집단과 비교집단으로 나누어 연구하였다. 실험집단 1개반은 창의적 체험활동 시간에 Eco-STEAM 수업을 8차시 실시하여, 수업 전과 후 환경소양 검사와 STEAM 태도 검사를 실시하였다. 비교집단은 실험집단과 교육적 여건, 학업 성취도 등이 비슷한 1개 학급 학생 28명을 대상으로 하였다.
- Eco-STEAM 프로그램을 적용한 수업의 효과를 검증하기 위하여 동질집단 사전사후검사 설계 (Pretest-Posttest Control Group Design)의 방법으로 설계하였다. 양적자료 수집을 위해 실험집단에 수업 전 후로 환경 소양과 STEAM 태도능력 검사를 실시하여 그 결과를 분석하였다. 프로그램의 수업 적용의 효과를 보다 더 심층적으로 검증하기 위해 질적 자료로 수업 후 수업만족도 설문 조사와 소감문을 작성하도록 하여 학생 응답을 분석하였다.
- 본 연구의 목적은 생태보존과 관련된 환경 문제를 주제로 한 Eco-STEAM 수업이 초등학생들의 환경소양 및 STEAM 태도에 미치는 영향을 알아보고자 보고자 한 것이다. 이러한 연구목적 달성을 위해 문헌연구를 통해 생태교육, 환경교육, STEAM 교육의 개념과 선행연구를 분석하였고, 수업 프로그램을 개발하여 초등학교 6학년 학생들에게 적용 하였다. 그리고 기존 선행연구에서 개발된 타당성이 입증된 환경소양 검사지와 STEAM 태도 검사지를 사용하여 사전-사후검사를 실시하였다.
- 전체적인 프로그램의 구성은 한국과학창의재단 (2015)에서 제시한 융합인재교육 준거를 토대로 상황제시, 창의적 설계, 감성적 체험의 흐름으로 구성하였으며, 대주제에 따른 소주제별로 하나의 스토리텔링 형식으로 제시되어 소주제가 독립적이지 않고 서로 연결되어 유의미한 학습이 가능하도록 구성하였다.
- 양적자료 수집을 위해 실험집단에 수업 전 후로 환경 소양과 STEAM 태도능력 검사를 실시하여 그 결과를 분석하였다. 프로그램의 수업 적용의 효과를 보다 더 심층적으로 검증하기 위해 질적 자료로 수업 후 수업만족도 설문 조사와 소감문을 작성하도록 하여 학생 응답을 분석하였다.
- 개발된 Eco-STEAM 프로그램의 주제는 ‘황새야! 다시 날자’로 최근 이루어지고 있는 멸종 위기의 동물인 황새를 복원하는 프로젝트에서 아이디어를 얻어 개발하였다. 프로그램의 전체적인 내용은 멸종위기의 생물인 황새를 복원의 필요성과 황태의 특징에 대해 탐색해 보고, 생태계 복원을 위한 생태 마을 모형을 설계하고 제작해 보는 과정으로 총 8차시로 구성되었다.
대상 데이터
- 실험집단 1개반은 창의적 체험활동 시간에 Eco-STEAM 수업을 8차시 실시하여, 수업 전과 후 환경소양 검사와 STEAM 태도 검사를 실시하였다. 비교집단은 실험집단과 교육적 여건, 학업 성취도 등이 비슷한 1개 학급 학생 28명을 대상으로 하였다.
- 연구대상은 경상남도 C시에 소재한 J초등학교 6학년 2개 반 56명을 대상으로 실험집단과 비교집단으로 나누어 연구하였다. 실험집단 1개반은 창의적 체험활동 시간에 Eco-STEAM 수업을 8차시 실시하여, 수업 전과 후 환경소양 검사와 STEAM 태도 검사를 실시하였다.
데이터처리
- 실험집단과 비교집단에서 얻은 사전·사후의 환경소양, STEAM 태도 검사에 대한 결과는 SPSS 통계 프로그램으로 t-검정을 실시하여 통계 분석하였다.
- 그리고 기존 선행연구에서 개발된 타당성이 입증된 환경소양 검사지와 STEAM 태도 검사지를 사용하여 사전-사후검사를 실시하였다. 환경소양과 STEAM 태도의 효과를 검증하기 위해 t검정을 실시하였다. 이와 같은 연구과정에 의한 연구의 결과를 정리하면 다음과 같다.
이론/모형
- Eco-STEAM 프로그램을 적용한 수업의 효과를 검증하기 위하여 동질집단 사전사후검사 설계 (Pretest-Posttest Control Group Design)의 방법으로 설계하였다. 양적자료 수집을 위해 실험집단에 수업 전 후로 환경 소양과 STEAM 태도능력 검사를 실시하여 그 결과를 분석하였다.
- STEAM 태도 검사 도구는 박현주 등(2014)이 개발한 STEAM 태도 검사지를 사용하였다. 이 검사 도구는 초등학생의 STEAM 교육의 정의적 효과를 측정할 수 있는 검사도구이다.
- 본 연구에서 사용한 환경 소양 검사 도구는 정현 희와 서유석(2008)이 개발한 측정 도구를 사용하였다. 이 검사 도구는 초등학생의 환경 소양을 측정하기 위한 목적으로 개발되었으며, 총 41개 문항으로 구성되어 있다.
- 프로그램은 김진수(2011)가 개발한 준비(P), 개발 (D), 실행(I), 평가(E) 4단계의 PDIE 절차 모형에 따라 개발하였다. 준비 단계(P)에서는 문헌연구, 교육 과정 분석을 통해 관련교과의 성취기준을 추출하여 프로그램에 반영할 학습 주제와 활동 등을 Table 4와 같이 선정하였다.
성능/효과
- 첫째, Eco-STEAM 프로그램을 적용한 수업이 학생들의 환경소양 향상에 긍정적인 효과가 있었다. Eco-STEAM프로그램을 적용한 수업을 하기 전에 비하여 수업을 하고난 후에 환경소양에 있어서 유의미한 상승을 보였으며, 환경소양의 하위 요소 중에서는 행동 영역을 제외한 지식, 정서, 기능 영역에서 통계적으로 유의미한 결과가 나타났다. 이를 통해서 Eco-STEAM프로그램을 적용한 수업이 환경소양 향상에 효과가 있음을 알 수 있었다.
- STEAM 태도 하위 영역 결과를 살펴보면, 실험집단의 평균과 표준편차는 과학흥미 영역(M=3.00, SD=0.521), 배려와 소통 영역(M=3.07, SD=0.534), 자기 주도적 학습 영역(M=3.02, SD=0.460), 이공계 진로 영역(M=2.79, SD=0.673)로 나타났고, 비교집단의 평균과 표준편차는 과학 흥미 영역(M=2.63, SD=0.583), 배려와 소통 영역(M=2.76, SD=0.514), 자기 주도적 학습 영역(M=2.76, SD=0.495), 이공계 진로 영역(M=2.61, SD=0.643)로 나타났다. 분석결과 과학 흥미, 배려와 소통, 자기 주도적 학습 영역은 유의수준 .
- STEAM 프로그램 학습 후 만족도 검사 결과, 전체 평균 4.39로 높은 만족도를 보였다. 이 결과는 이론적인 학습 보다는 구체적인 조작활동과 다양한 영역을 융합한 탐구활동중심으로 EcoSTEAM 프로그램이 구성되어 학생들의 수업에 대한 만족도를 증가시켰음을 의미한다.
- 이러한 결과는 STEAM교육 방법을 활용한 환경 교육 프로그램들이 학생들의 환경소양의 함양에 효과적이라는 이상원과 유경희(2010)와 최영미 등(2016)의 선행연구 결과와 일치한다. 개발된 Eco-STEAM 프로그램을 적용한 수업에서 황새와 함께 살아갈 수 있는 생태마을을 만들기 위해 황새의 멸종 원인, 황새의 생김새와 특징, 황새의 서식 환경과 먹이, 생태마을의 조건, 생태마을의 특징에 대한 활동을 하면서 환경의 파괴의 심각성과 생태 보존의 필요성 등 환경 문제에 인식하게 되고 환경 및 생태계 보존에 대한 긍정적인 태도를 갖게 된 것으로 보인다.
- 둘째, Eco-STEAM 프로그램은 STEAM 태도 전반에 걸쳐 유의미한 향상 효과가 있었다. 이는 Eco-STEAM프로그램이 학생들의 과학 흥미, 배려와 소통, 자기 주도적 학습 영역 등을 향상시키는데 효과가 있음을 알 수 있었다.
- 둘째, 수업을 통해 환경에 대한 인식이 긍정적으로 변화되었음을 알 수 있었다.
- 05에서 통계적으로 유의미한 차이를 보였다. 따라서 Eco-STEAM 수업이 초등학생들의 STEAM 태도 변화에 효과가 있음을 알 수 있었다.
- 학생들은 소감문에서 이번 활동을 통해 환경문제에 대해 관심을 갖게 되었으며, 앞으로 황새가잘 살 수 있는 환경을 만들기 위해 노력해야겠다고 다짐하고 있다. 또 환경에 대해 신경을 써서 붉은 노을에서 황새를 볼 수 있는 환경을 만들고 싶다 등과 같이 환경 보호를 위한 노력 및 생태 복원의 필요성에 대한 인식이 증가한 것을 알 수 있었다.
- 마지막으로 수업만족도와 소감문을 분석한 결과, 학생들은 Eco-STEAM 프로그램 수업에 대해 긍정 적으로 인식하고 있는 것으로 나타났으며, 탐구주제인 황새에 대한 이해 및 관심도 변화가 크게 증가한 것을 알 수 있었다. 또한 환경보호를 위한 노력 및 생태 복원의 필요성 등 환경에 대한 인식이 긍정적으로 변화된 것을 알 수 있었다.
- 마지막으로 수업만족도와 소감문을 분석한 결과, 학생들은 Eco-STEAM 프로그램 수업에 대해 긍정 적으로 인식하고 있는 것으로 나타났으며, 탐구주제인 황새에 대한 이해 및 관심도 변화가 크게 증가한 것을 알 수 있었다. 또한 환경보호를 위한 노력 및 생태 복원의 필요성 등 환경에 대한 인식이 긍정적으로 변화된 것을 알 수 있었다.
- 512)로 나타났다. 분석 결과 지식 영역, 정서영역, 기능영역은 유의수준 .05에서 통계적으로 유의미한 차이가 나타났다. 반면 행동 영역은 유의수준 .
- 643)로 나타났다. 분석결과 과학 흥미, 배려와 소통, 자기 주도적 학습 영역은 유의수준 .05에서 통계적으로 유의미한 차이가 나타났다. 반면 이공계 진로 영역에서는 유의수준 .
- 위의 결과로 볼 때 이는 Eco-STEAM 프로그램을 적용한 과학수업이 학생들의 STEAM 태도 변화에 긍정적인 효과가 있었으며, 하위영역 중 과학 흥미, 배려와 소통, 자기 주도적 학습의 향상에 효과가 있다고 할 수 있다.
- 05에서 통계적으로 유의미한 차이를 보이지 않았다. 위의 결과에서 볼 때 Eco-STEAM 수업이 학생들의 환경소양 향상에 긍정적인 영향을 주었다고 할 수 있다.
- 이러한 결과로 볼 때, 기존 과학 수업에서 다루지 않았던 실제적인 환경 문제를 주제로 제시하여 환경에 대한 관심을 가질 수 있게 되고, 또한 방법 적인 면에서 다양한 영역과 융합된 형태로 탐구하는 과정에서 흥미와 호기심이 크게 증가되어 Eco-STEAM 프로그램에 대해 학생들이 매우 긍정적으로 생각하고 있음을 알 수 있었다.
- Eco-STEAM프로그램을 적용한 수업을 하기 전에 비하여 수업을 하고난 후에 환경소양에 있어서 유의미한 상승을 보였으며, 환경소양의 하위 요소 중에서는 행동 영역을 제외한 지식, 정서, 기능 영역에서 통계적으로 유의미한 결과가 나타났다. 이를 통해서 Eco-STEAM프로그램을 적용한 수업이 환경소양 향상에 효과가 있음을 알 수 있었다. 이는 활동을 하면서 환경의 파괴의 심각성과 생태 보존의 필요성 등 환경 문제에 인식하게 되고 환경 및 생태계 보존에 대한 긍정적인 태도를 갖게 된 것으로 보인다.
- 따라서 실험집단과 비교집단은 동질집단임을 알 수 있었다. 즉, 실험집단과 비교집단은 동질집단임을 알 수 있었다.
- 이와 같은 연구과정에 의한 연구의 결과를 정리하면 다음과 같다. 첫째, Eco-STEAM 프로그램을 적용한 수업이 학생들의 환경소양 향상에 긍정적인 효과가 있었다. Eco-STEAM프로그램을 적용한 수업을 하기 전에 비하여 수업을 하고난 후에 환경소양에 있어서 유의미한 상승을 보였으며, 환경소양의 하위 요소 중에서는 행동 영역을 제외한 지식, 정서, 기능 영역에서 통계적으로 유의미한 결과가 나타났다.
- 특히, 과학 흥미 영역은 사전 검사 평균에 비해 사후검사 평균이 0.51점 향상되는 것으로 나타나, Eco-STEAM 프로그램을 적용한 수업에 학생들이 즐겁게 참여하였음을 알 수 있었다. 이러한 결과는 황새복원과 생태마을 설계라는 탐구 주제가 실생활과의 맥락성이 큰 주제였으며, 학습자들이 학습을 주도하여 실제 상황에서 지식을 활용하고, 스스로 설계하여 탐구, 실험하는 과정을 통해 실생활의 문제 해결력을 길러주는데 초점을 두었기 때문으로 보인다.
- 프로그램 적용 수업 후 실시한 STEAM 태도 검사 전체 결과를 살펴보면 실험집단(M=3.49, SD=0.513), 비교집단(M=3.17 SD=0.525)로 유의수준 .05에서 통계적으로 유의미한 차이를 보였다. 따라서 Eco-STEAM 수업이 초등학생들의 STEAM 태도 변화에 효과가 있음을 알 수 있었다.
- 프로그램 적용 후 실시한 환경소양 검사 결과를 살펴보면 실험집단(M=3.02, SD=0.534), 비교집단 (M=2.68, SD=0.405)로 유의수준 .05에서 통계적으로 유의미한 차이를 보였다.
- 프로그램 투입 전 STEAM 태도에 대한 동질성 검증 결과 STEAM 태도 전체와 모든 하위 영역에서 유의수준 .05에서 통계적으로 유의미한 차이를 보이지 않았다. 따라서 실험집단과 비교집단은 동질집단임을 알 수 있었다.
- 프로그램 투입 전 환경 소양에 대한 동질성 검증 결과 환경소양 전체와 모든 하위 영역에서 유의수준 .05에서 통계적으로 유의미한 차이를 보이지 않았다. 따라서 실험집단과 비교집단은 동질집단임을 알 수 있었다.
- 황새가 무엇인지는 알지만 자세히는 몰랐다. 하지만 이번 활동을 통해서 황새가 현재 멸종 위기에 처해있고, 황새를 살려야 한다는 것을 알게 되었다.(박○○)
- 학생들이 수업을 받으면서 느낀 점 등을 기록한 소감문 분석을 통해 학생들의 반응을 분석해 보면, 첫째, Eco-STEAM 프로그램 수업을 통해 황새에 대한 이해 및 관심도 변화가 크게 증가하였음을 알 수 있었다.
후속연구
- 첫째, 본 연구는 환경교육에서 STEAM 교육적 접근에 이론적 체계가 미흡한 시점에서 프로그램을 구안하여 적용하였기 때문에 프로그램의 개선과 보완을 위한 지속적인 후속 연구가 필요하다. 둘째, 환경에 대한 독립교과가 없는 우리나라 현실 에서 환경교육과 STEAM 교육을 접목한 생태교육 기반 Eco-STEAM 연구가 활발하게 진행될 필요가 있다. 환경교육의 간학문적 성격을 살펴 STEAM 교육으로 접근할 수 있는 다양한 사례에 대한 다각 적인 연구가 필요할 것으로 보인다.
- 특히 초등학교에서 환경교육은 독립교과가 존재하지 않고 범교과 주제로 여러 교과와 연계하여 통합적으로 이루어지고 있다. 따라서 환경교육의 방법적 측면에서 주제 중심의 STEAM 교육을 활용함으로써 학생들의 흥미와 융합적 사고력을 함께 길러줄 수 있을 것이다. 이러한 측면에서 환경교육과 관련성이 높은 과학 교육에서 환경 주제 중심의 Eco-STEAM 교육의 활용 가능성을 탐색해 볼 필요가 있다.
- Eco-STEAM의 목적은 인간과 환경과의 관계를 올바르게 인식하고 생태계의 위기를 해결하기 위한 기본 소양을 기르는 데 있다. 앞으로의 환경교육은 대기 및 수질 오염, 생물 다양성 감소, 자원의 고갈, 기후 변화 등과 더불어 생태계의 유지와 보존에 대해서도 중요하게 다루어져야 한다. 따라서 Eco-STEAM 교육을 통해 현재 우리가 겪고 있는 생태계의 위기를 해결하기 위한 방안을 모색하는 과정에서 환경에 대한 관심과 환경소양을 증진시키고, 과학적 탐구와 설계와 행함의 과정에서 융합적 사고를 함께 이끌어 낼 수 있다(sanders, 2006).
- 본 연구를 통하여 나타난 결과의 논의와 시사점을 바탕으로 후속 연구에 대한 제언을 하면 다음과 같다. 첫째, 본 연구는 환경교육에서 STEAM 교육적 접근에 이론적 체계가 미흡한 시점에서 프로그램을 구안하여 적용하였기 때문에 프로그램의 개선과 보완을 위한 지속적인 후속 연구가 필요하다. 둘째, 환경에 대한 독립교과가 없는 우리나라 현실 에서 환경교육과 STEAM 교육을 접목한 생태교육 기반 Eco-STEAM 연구가 활발하게 진행될 필요가 있다.
- 하지만, 환경인식과 환경지식에 비해 환경 행동의 변화는 단 기간에 그 효과가 나타나기 어렵다는 선행 연구결과(최돈형, 2005)를 볼 때, 환경에 대한 행동의 변화의 효과를 확인하기 위해서는 장기간에 걸친 프로그램의 투입이 이루어져야 할 것으로 보인다.
- 둘째, 환경에 대한 독립교과가 없는 우리나라 현실 에서 환경교육과 STEAM 교육을 접목한 생태교육 기반 Eco-STEAM 연구가 활발하게 진행될 필요가 있다. 환경교육의 간학문적 성격을 살펴 STEAM 교육으로 접근할 수 있는 다양한 사례에 대한 다각 적인 연구가 필요할 것으로 보인다.
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