과학중심 STEAM 프로그램이 과학긍정 경험에 미치는 효과: 초등학교 과학 "지구와 달" 단원을 중심으로 The Effect of Science-centered STEAM Program on Science Positive Experience: Focused on the "Earth and Moon" Unit In Elementary School Science원문보기
본 연구는 초등학교 4학년 과학 '지구와 달' 단원에서 다양한 교과를 과학 교과를 중심으로 재구성한 과학 중심 STEAM(융합인재교육) 프로그램을 개발하여 이 프로그램이 초등학생의 과학긍정 경험(과학관련 태도, 학습정서, 과학 학습 동기, 과학관련 자아개념 및 진로포부)에 어떠한 영향을 미치는지 알아보기 위한 것이다. 연구 대상은 경기도 H시에 위치한 S초등학교 4학년 2개 학급이고, 연구반(30명)과 비교반(34명)으로 나누어 교육적 효과를 분석하였다. 과학중심 STEAM 프로그램을 개발하여 연구반에 적용하였고, 비교반은 교사용 지도서 지침에 근거한 일반 수업모형을 적용하여 비교하였다. 주요 연구 결과는 다음과 같다. 과학중심 STEAM 프로그램은 초등학생의 과학긍정 경험에 긍정적인 영향을 준 것으로 나타났다. 과학긍정 경험의 하위영역인 과학 학습정서, 과학 관련 자아개념, 과학 학습 동기, 과학 진로 포부, 과학 관련 태도 능력의 신장 등에 효과가 있음을 볼 수 있다. 과학중심 STEAM 프로그램이 학생들의 상호작용을 활발하게 하였고, 학습자의 자기 주도적 학습을 유도하였으며, 즐겁게 몰입하게 하여서 과학학습에 대한 어려움이나 불안감에 부딪혀도 포기하지 않는 원동력을 주어서 과학긍정 경험을 이끌어 내는데 유용한 수단임을 알 수 있었다. 과학중심 STEAM 프로그램은 학생들과의 적극적인 의사소통으로 학생이 적극적으로 수업에 임하는 참여형 수업을 가능하게 하였음을 알 수 있다. 이러한 결과를 바탕으로 과학중심 STEAM 프로그램을 적용한 수업은 학생의 과학긍정 경험의 향상에 긍정적인 영향을 준다는 것을 확인할 수 있었다.
본 연구는 초등학교 4학년 과학 '지구와 달' 단원에서 다양한 교과를 과학 교과를 중심으로 재구성한 과학 중심 STEAM(융합인재교육) 프로그램을 개발하여 이 프로그램이 초등학생의 과학긍정 경험(과학관련 태도, 학습정서, 과학 학습 동기, 과학관련 자아개념 및 진로포부)에 어떠한 영향을 미치는지 알아보기 위한 것이다. 연구 대상은 경기도 H시에 위치한 S초등학교 4학년 2개 학급이고, 연구반(30명)과 비교반(34명)으로 나누어 교육적 효과를 분석하였다. 과학중심 STEAM 프로그램을 개발하여 연구반에 적용하였고, 비교반은 교사용 지도서 지침에 근거한 일반 수업모형을 적용하여 비교하였다. 주요 연구 결과는 다음과 같다. 과학중심 STEAM 프로그램은 초등학생의 과학긍정 경험에 긍정적인 영향을 준 것으로 나타났다. 과학긍정 경험의 하위영역인 과학 학습정서, 과학 관련 자아개념, 과학 학습 동기, 과학 진로 포부, 과학 관련 태도 능력의 신장 등에 효과가 있음을 볼 수 있다. 과학중심 STEAM 프로그램이 학생들의 상호작용을 활발하게 하였고, 학습자의 자기 주도적 학습을 유도하였으며, 즐겁게 몰입하게 하여서 과학학습에 대한 어려움이나 불안감에 부딪혀도 포기하지 않는 원동력을 주어서 과학긍정 경험을 이끌어 내는데 유용한 수단임을 알 수 있었다. 과학중심 STEAM 프로그램은 학생들과의 적극적인 의사소통으로 학생이 적극적으로 수업에 임하는 참여형 수업을 가능하게 하였음을 알 수 있다. 이러한 결과를 바탕으로 과학중심 STEAM 프로그램을 적용한 수업은 학생의 과학긍정 경험의 향상에 긍정적인 영향을 준다는 것을 확인할 수 있었다.
The purpose of this study was to investigate the effect of science-based STEAM program on the positive science experience of elementary school students. The participants of this study were 64 fourth graders of S elementary school located in Gyeonggi-do. They were divided into the experimental group ...
The purpose of this study was to investigate the effect of science-based STEAM program on the positive science experience of elementary school students. The participants of this study were 64 fourth graders of S elementary school located in Gyeonggi-do. They were divided into the experimental group of 30 students and the comparative group of 34 students. The program was reorganized into the STEAM program, which emphasized communication with students in the second semester of 4th grade, centered on 'Earth and Moon' unit which were carried out in total 16 times. The experimental group was giving the science-centered STEAM program, and the comparative group was giving the general instruction model based on the instructional book guidelines. The results of the study are as follows. The science-centered STEAM program showed a further influence on the positive science experience of elementary school students. Based on these results, it can be confirmed that the class using the science-centered STEAM program positively influenced the improvement of students' positive science experience.
The purpose of this study was to investigate the effect of science-based STEAM program on the positive science experience of elementary school students. The participants of this study were 64 fourth graders of S elementary school located in Gyeonggi-do. They were divided into the experimental group of 30 students and the comparative group of 34 students. The program was reorganized into the STEAM program, which emphasized communication with students in the second semester of 4th grade, centered on 'Earth and Moon' unit which were carried out in total 16 times. The experimental group was giving the science-centered STEAM program, and the comparative group was giving the general instruction model based on the instructional book guidelines. The results of the study are as follows. The science-centered STEAM program showed a further influence on the positive science experience of elementary school students. Based on these results, it can be confirmed that the class using the science-centered STEAM program positively influenced the improvement of students' positive science experience.
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문제 정의
‘지구와 달’ 단원을, 과학중심 STEAM(융합인재교육) 프로그램 수업으로 재구성하여, 과학긍정 경험에 미치는 영향을 알아보고자 하였다.
2015개정 교육과정에서도 ‘과학’은 모든 학생이 과학의 개념을 이해하고 과학적 태도와 탐구능력을 함양하여 개인과 사회의 문제를 과학적 창의성을 통해 해결할 수 있는 소양을 기르기 위한 교과로 명시하고 있다. 목표로는 학생들의 생활의 경험과 관련이 있는 상황을 통하여 과학 지식과 탐구 과정을 즐겁게 학습하고 과학적 소양을 함양하여, 개인과 사회의 올바른 상호 관계를 인식하며 올바른 민주 시민으로 성장 할 수 있도록 방향을 제시하고 있다. 더불어 탐구과정을 통한 과학적 사고력, 과학적 문제해결, 과학적 탐구 능력, 과학적 의사소통 능력 등의 핵심역량을 함양하도록 하고 있다(MOE, 2015).
본 연구는 과학긍정 경험 검사를 측정하기 위하여 Shin et al. (2017b)이 개발한, 평가문항이 상세하고 신뢰도가 입증된(Cronbach α = .962) 과학 긍정경험(Positive Experiences about Science(PES)) 검사의 문항을 토대로 하고자 한다.
본 연구는 초등학교 4학년 학생들을 대상으로 다양한 교과의 내용을 재구성한 과학중심 STEAM 프로그램이 학생들의 과학긍정 경험에 미치는 영향을 알아보기 연구이다. 본 연구를 위해 경기도 H시에 소재한 S초등학교 4학년 2개 반을 선정하였고, 1개 반은 과학중심 STEAM(융합인재교육)을 적용한 연구반(30명), 나머지 1개 학급은 비교반(34명)으로 통제하여 진행하였다.
본 연구에서는 2015개정 교육과정의 성취기준을 탐색하고 분석하여 과학, 수학, 기술, 공학, 예술적요소를 유기적으로 융합할 수 있도록 프로젝트 중심의 STEAM 프로그램을 개발하고자 하였다. 지구환경의 극한 상황 제시를 시작으로 달기지를 만들어 가는 창의적설계와 학교 밖 체험학습과 연계한 감성적 체험의 과정 속에서 탐구과정의 하나인 의사소통을 강화하는 학습전략으로 4학년 2학기 ‘4.
본 연구에서는 과학 글 읽기에서 학습주제에 맞는 흥미와 관심을 가질 만한 기사거리, 친구들의 글, 재미있는 교재내용을 읽는 활동을 통하여 ‘지구와 달’에 대한 무한한 호기심을 자극하였다.
철사를 이용해 비닐봉지 입구를 원으로 만든 다음, 철사를 이용해 종이컵을 매달아 알코올로 불을 붙여 띄워보았다. 이것은 화재의 위험이 있어 아이들이 직접 고안한 모형을 교사가 같이 시범적으로 진행하였고, 모형 열기구가 어떻게 되는지, 열기구가 뜨는 과학적인 원리는 무엇인지, 공기의 어떠한 성질을 이용한 것인지 모둠 별로 각자 토의해보고 발표하였다(S). 또한 잘 되지 않는 모둠은 풍선 열기구로 대체하여 자신이 열기구를 타고 우주여행을 하는 체험을 상상하여 글로 써보는 과학글쓰기로 마무리하였다.
STEAM 교육은 새롭고 창의적인 방식으로 학문간의 연계를 지향하며, 문제 해결을 위해 학생 스스로 설계하고, 기존에 배운 지식과 아이디어를 실생활에 적용함으로써 교과 간에 자연스럽게 연계와 융합이 이루어지는 교육이다(Kim, 2011). 이는 새로운 형태의 학습산출물을 창조하는 과정을 통해 학문에 대한 희열과 즐거움을 경험하는 체험 위주의 활동을 전개함으로써 창의성과 인성을 고루 갖춘 글로벌 인재를 양성하고자 함이다. 이러한 인재는 교육 현장뿐 아니라 여러 가지 사회의 분야에서 요구되고 있으며, 창의적 사고로 다양한 분야의 기술과 지식을 통합하여 의사소통과 협력으로 문제를 수행하고 미래를 준비할 수 있을 것이다.
따라서 이러한 어려움을 해결하는데 도움이 될 수 있는 방법들을 강구해야 한다. 이에 본 연구에서는 실험이나 직접 관찰이 어려운 과학적 상황에서 교과 교육과정 내에서 과학교과를 중심으로 타 교과를 연계한 과학중심 STEAM 프로그램이 학생들의 과학긍정 경험에 어떠한 영향을 미치는지를 알아보고자 하였다.
제안 방법
12차시의 창의적 설계 단계에서는 과학적인 원리를 이용하여 달에서 살아갈 수 있는 달기지를 만들어 보는 활동으로 재구성하였다. 12차시의 수업을 통해 학생들은 모둠원들과 함께 창의적인 아이디어를 만드는 과정에서 비닐하우스에 채소를 재배하여 생명을 유지할 수 있는 산소를 만드는 장치를 구현해 냈으며, 달에서의 난방을 극대화하기 위해돔 모양의 기지를 만들어 과학적인 원리를 설명하는 과정을 경험하였다.
1차시는 STEAM 프로그램 준거 틀의 상황제시로, 지구의 여러 가지 환경으로 극한 환경에 처한 지구의 모습을 ‘인터스텔라’ 일부분의 과학영화를 통해 감상해보고(A), 인류가 지구를 탈출하여 달로 이주하는 계획을 세워보는 활동으로 구성하였다.
2차시는 지구와 달의 모양을 알고 공통점을 찾는 학습으로 구글어스를 활용하여 우주에서 찍은 사진을 통해 지구와 달의 모습을 관찰하고(S), ‘퍼즐조각 맞추기 활동’(T)을 통하여 ‘달의 모양이 둥글다’라는 사실을 확인하면서 학생들의 흥미와 학습 동기를 유발하였다.
4학년 2학기 과학 단원(4.지구와 달) 중심으로 비교반은 일상적인 수업을 실시하였고 연구반은 과학중심 STEAM 프로그램에 적합하도록 차시별로 내용을 재구성하여 16차시의 수업을 실시하였다.
본 연구에서는 지구에서의 극한 환경을 상황 제시 시작하여, 지구와 달의 비밀을 알아가듯 지구와 달의 모양관찰, 지구의 표면 관찰, 지구를 둘러싼 공기, 생물이 살 수 있는 까닭 등을 알고 창의적 설계 과정을 통해 달에서 살기 좋은 기지 건설까지 하나의 주제를 중심으로 학습차시를 배열하여 재구성하였다. STEAM 프로그램의 통합적인 접근을 통해 다양한 학습내용과 학습의 경험을 제공하기 위해 과학과 기술/공학, 문학의 연계를 생각할 수 있도록 하였다. 호기심을 일으키는 과학 글 읽기 자료를 제공하였고, 글이나 그림으로 나타내기, 학생들의 활발한 언어 상호작용, 스토리텔링, 과학일기쓰기 등 다양한 의사소통으로 자신의 생각을 정리하고 발표할 수 있게 고려하였다.
과학긍정 경험 중 과학 학습 정서, 과학관련 자아개념, 과학 학습 동기, 과학 진로 포부, 과학관련 태도를 전체적으로 통계 처리하였다(Table 4). 과학긍정 경험의 사전검사에서 두 집단은 통계적으로 동질 집단임을 확인하였다(p >.
우주에 대한 동영상을 시청하고 우주의 열악한 환경에서 살아남을 수 있는 것은 무엇인지, 우주복은 왜 입어야 하는지, 우주복에는 어떤 특수한 장치들이 필요한지 등 7-8차시에서 했던 과학적인 개념을 상기시키며 호기심을 유발하는 것으로 시작하였다(S). 달에서 살 수 있는 환경을 만들고 모둠과 함께 창의적인 설계를 구안한 뒤 다양한 재료를 활용하여 달기지를 만들어 보았다. 달에는 산소가 없기 때문에 산소를 만들어 낼 수 있는 채소작물 재배장치를 구안하기도 하고(T), 달의 온도에 대한 과학개념을 이해하고 밤과 낮의 온도차로 인한 추위를 극복하기 위해 돔 모양의 천장을 만들기를 하는 모습에서 아이들의 창의성과 효율성을 엿볼 수 있었다.
본 연구에 앞서 연구반과 비교반이 동질집단인지를 알아보기 위해 사전 검사 결과를 p-검정하였고, 동질적인 영역에 대해서는 사후 p-검정으로 실시하여 결과를 분석하였다. 동질적인 집단이 아닐 경우, 사전 검사를 공변량으로 하여, 공변량 분석을 실시하였다.
1차시는 STEAM 프로그램 준거 틀의 상황제시로, 지구의 여러 가지 환경으로 극한 환경에 처한 지구의 모습을 ‘인터스텔라’ 일부분의 과학영화를 통해 감상해보고(A), 인류가 지구를 탈출하여 달로 이주하는 계획을 세워보는 활동으로 구성하였다. 또한 내가 본 지구와 달의 모양을 직접 학습지를 이용하여 그려보고, 인터넷검색과 여러 가지 도서관 자료를 활용하여 학생들의 자유로운 의사소통이 이루어지도록 이끌었다. 또한 달과 관련된 ‘일월오봉도’ 동화를 들려주고 달의 특징과 지구의 모양에(S) 대하여 그림으로 직접 그려서 다양한 자신의 경험을 말과, 글로 표현하면서 프로젝트에 대한 관심과 흥미를 가질 수 있도록 구성하였다.
또한 달과 관련된 ‘일월오봉도’ 동화를 들려주고 달의 특징과 지구의 모양에(S) 대하여 그림으로 직접 그려서 다양한 자신의 경험을 말과, 글로 표현하면서 프로젝트에 대한 관심과 흥미를 가질 수 있도록 구성하였다.
지구에서 관찰할 수 있는 것이 무엇인지? 색깔, 표면, 육지, 바다, 밝은 부분, 어두운 부분으로 나누어 관찰하였다(S). 왜? 이런 부분이 나타나는지? 무엇이 있을지? 먼저 아이들이 모둠별로 생각해보고 전체 토의에서 자신들이 관찰한 내용을 설명하도록 하였다. 학습정리 단계에서는 의사소통의 방법으로 지구와 달에 대한 과학적 정보를 북메이킹으로 만들어보는 정보 나타내기를 활용하였다.
학습정리 단계에서는 의사소통의 방법으로 지구와 달에 대한 과학적 정보를 북메이킹으로 만들어보는 정보 나타내기를 활용하였다. 방법은 북메이킹으로 미니북을 만들어 지구와 달에서 관찰한 내용을 8쪽짜리로 만들어서 (A) 구체적으로 글과 그림을 넣어 지구와 달의 특징을 과학적인 설명으로 삽입하였다. 모둠별로 전시회를 통해 질문하고 대답하는 식으로 자신의 북메이킹 작품을 소개하면서 과학적인 개념과 지식을 자신만의 생각과 말로 구체화되는 모습을 학생들이 경험하게 하였다.
이에 본 연구는 학생들의 과학적 사고와 의사소통을 자극할 수 있고 모든 학생들이 과학 수업에 즐겁게 참여하고 과학에 대한 흥미를 잃지 않으면서 현상의 근본 이치를 알고 과학 연구 방법으로 과학 중심 STEAM 교육을 초등학교 과학수업에 적용하기 위하여 Table 2와 같이 프로그램을 구성하였다. 본 수업 프로그램은 과학교과를 기본 축으로 수학, 기술, 공학, 예술적 요소를 가미한 과학중심 STEAM 프로그램으로 구성하였다.
비교반과 연구반 사이의 집단 간 비교에서도 과학 긍정 경험에 있어 연구반이 비교반에 비해 효과를 보였다. 본 연구에서는 지구에서의 극한 환경을 상황 제시 시작하여, 지구와 달의 비밀을 알아가듯 지구와 달의 모양관찰, 지구의 표면 관찰, 지구를 둘러싼 공기, 생물이 살 수 있는 까닭 등을 알고 창의적 설계 과정을 통해 달에서 살기 좋은 기지 건설까지 하나의 주제를 중심으로 학습차시를 배열하여 재구성하였다. STEAM 프로그램의 통합적인 접근을 통해 다양한 학습내용과 학습의 경험을 제공하기 위해 과학과 기술/공학, 문학의 연계를 생각할 수 있도록 하였다.
본 연구에서는 창의적설계 단계에서 지구와 달의 생태에 대해 학생 상호간 언어를 통해 토의하면서 달에서 생명이 살 수 없는 까닭 설명하기, 지구에서 생명체가 존재하는 이유 등 근거를 들어 상호의사소통을 하는 과정을 하도록 수업이 진행되었다.
본 과학 중심 STEAM 프로그램은 학습방법적 접근에서 학생들의 의사소통을 활발히 할 수 있도록 구성한 측면도 있었다. 본 프로그램을 통해 학생들은 서로 간의 언어 상호작용을 통해서 그 결과를 말, 그림, 산출물 등의 다양한 형태로 표현하면서 과학적인 개념을 이해하고, 창의적인 아이디어를 공유하면서 모둠원들과 함께 문제를 해결해 가는 과정을 경험하도록 하였다. 이러한 접근은 학생들의 자기 주도 학습력을 신장시키고, 배움의 즐거움을 일으켜 과학 학습의 원동력이 될 수 있다는 점에 어느 정도 시사하는 바가 있다.
상황 제시 → 창의적 설계 → 감성적 체험의 학습준거를 고려하여 구안한 STEAM 프로그램의 개요를 바탕으로 프로그램의 학습 지도안 및 활동지를 작성하였다.
2차시는 지구와 달의 모양을 알고 공통점을 찾는 학습으로 구글어스를 활용하여 우주에서 찍은 사진을 통해 지구와 달의 모습을 관찰하고(S), ‘퍼즐조각 맞추기 활동’(T)을 통하여 ‘달의 모양이 둥글다’라는 사실을 확인하면서 학생들의 흥미와 학습 동기를 유발하였다. 지구에서 관찰할 수 있는 것이 무엇인지? 색깔, 표면, 육지, 바다, 밝은 부분, 어두운 부분으로 나누어 관찰하였다(S). 왜? 이런 부분이 나타나는지? 무엇이 있을지? 먼저 아이들이 모둠별로 생각해보고 전체 토의에서 자신들이 관찰한 내용을 설명하도록 하였다.
16차시에서는 ‘지구와 달의 비밀이야기’라는 프로젝트를 마무리하는 단계의 차시이다. 어린왕자라는 동화를 들려주고(A), 지금까지 배워왔던 과학적 지식을 이용하여 스토리텔링으로 뒷이야기를 꾸며보는 활동으로 구성하였다. 모둠원이 돌아가면서 과학적지식이 적힌 카드를 하나씩 집어 이야기를 엮어 나가는데, 과학적인 오류가 있다면 뒷이야기를 꾸미는 친구가 수정하여 이야기를 꾸며가는 모습에서 과학적인 개념을 바르게 알아가는 학습 경험의 긍정적인 면을 볼 수 있었다.
하지만 ‘지구와 달’이라는 천체단원의 특성상 이해해야 할 과학적인 용어와 개념들이 많고, 구조적인 측면을 고려해 볼 때 학생들이 학습하는데 매우 어려움을 겪는다. 이러한 어려움을 해결하는데 도움이 되는 수업 전략방법으로 의사소통을 활용한 과학중심 STEAM 수업을 구상하였다.
이에 본 연구는 학생들의 과학적 사고와 의사소통을 자극할 수 있고 모든 학생들이 과학 수업에 즐겁게 참여하고 과학에 대한 흥미를 잃지 않으면서 현상의 근본 이치를 알고 과학 연구 방법으로 과학 중심 STEAM 교육을 초등학교 과학수업에 적용하기 위하여 Table 2와 같이 프로그램을 구성하였다. 본 수업 프로그램은 과학교과를 기본 축으로 수학, 기술, 공학, 예술적 요소를 가미한 과학중심 STEAM 프로그램으로 구성하였다.
5-6차시는 지구 주위를 공기가 둘러싸고 있음을 이해하고 공기의 소중함을 알고 보존하는 태도를 학습하는 차시이다. 주변에서 공기를 느껴본 경험을 이야기하고 공기와 관련된 물체를 찾아보는 활동으로 수업을 시작하였다. 지구에 공기층이 있어 우리에게 주는 이로움이 무엇인지, 공기가 차지하는 공간은 어떠한지, 공기가 없으면 어떻게 되는지 등 학습지와 모둠토의 과정을 통해서 지구에는 공기가 있어 생물이 살 수 있다는 과학적 사실을 아이들이 발견하고 설명하게 해 봄으로써(S) 공기의 소중함과 역할에 대해서 깨닫게 되는 과정에 중점적으로 수업이 이루어졌다.
지구환경의 극한 상황 제시를 시작으로 달기지를 만들어 가는 창의적설계와 학교 밖 체험학습과 연계한 감성적 체험의 과정 속에서 탐구과정의 하나인 의사소통을 강화하는 학습전략으로 4학년 2학기 ‘4.지구와 달’ 단원을 총 16차시로 재구성하였다.
7차시에서는 달 표면의 여러 가지 모습을 보고 특징을 학습하며, 8차시에서는 지구에서 생물이 살 수 있는 까닭을 달과 비교하여 설명해보는 차시이다. 직접 육안으로 자세하게 관찰은 어렵지만 망원경을 통해 가정에서 관찰할 수 있게 과제를 제시하였다. 또한 사진 자료, 인터넷 자료 등을 통해 달을 관찰하고 달의 표면과 여러 가지 지형에 대해 탐색하는 과정에서 달의모양과 달의 거친 암석과 운석구덩이가 많다는 과학적인 사실을 발견하였다(S).
창의적설계 단계에서 학습지를 이용하여 지구와 달의 지름을 측정하고 크기를 비교하면서(M), 달의 지름이 지구의 1/4 이라는 과학적 사실을 익히고, 실생활 재료를 활용하여 지구와 달의 모형을 만들어 보았다(E).
풍선에 직접 공기를 담아 만져보고 손으로 느껴보는 등 오감을 통해서 공기를 느껴보고 계속적인 ‘왜’라는 질문을 통해 추리해가는 과정 속에서 아이들이 결과를 예상해보는 활동들을 유도하였고(S), 모둠별로 창의적인 설계 과정을 통해서 열기구를 직접 제작해 보았다(T). 철사를 이용해 비닐봉지 입구를 원으로 만든 다음, 철사를 이용해 종이컵을 매달아 알코올로 불을 붙여 띄워보았다. 이것은 화재의 위험이 있어 아이들이 직접 고안한 모형을 교사가 같이 시범적으로 진행하였고, 모형 열기구가 어떻게 되는지, 열기구가 뜨는 과학적인 원리는 무엇인지, 공기의 어떠한 성질을 이용한 것인지 모둠 별로 각자 토의해보고 발표하였다(S).
풍선에 직접 공기를 담아 만져보고 손으로 느껴보는 등 오감을 통해서 공기를 느껴보고 계속적인 ‘왜’라는 질문을 통해 추리해가는 과정 속에서 아이들이 결과를 예상해보는 활동들을 유도하였고(S), 모둠별로 창의적인 설계 과정을 통해서 열기구를 직접 제작해 보았다(T).
STEAM 프로그램의 통합적인 접근을 통해 다양한 학습내용과 학습의 경험을 제공하기 위해 과학과 기술/공학, 문학의 연계를 생각할 수 있도록 하였다. 호기심을 일으키는 과학 글 읽기 자료를 제공하였고, 글이나 그림으로 나타내기, 학생들의 활발한 언어 상호작용, 스토리텔링, 과학일기쓰기 등 다양한 의사소통으로 자신의 생각을 정리하고 발표할 수 있게 고려하였다. 또한 과학적인 개념을 학생들의 삶과 연계하면서 과학에 호기심을 갖고, 학교 안팎의 체험학습과 함께 다양한 학습의 성공경험을 통해 학생들의 과학긍정 경험에 영향을 미쳤다.
대상 데이터
본 연구는 초등학교 4학년 학생을 대상으로 4학년 2학기 4. ‘지구와 달’ 단원을, 과학중심 STEAM(융합인재교육) 프로그램 수업으로 재구성하여, 과학긍정 경험에 미치는 영향을 알아보고자 하였다.
본 연구는 초등학교 4학년 학생들을 대상으로 다양한 교과의 내용을 재구성한 과학중심 STEAM 프로그램이 학생들의 과학긍정 경험에 미치는 영향을 알아보기 연구이다. 본 연구를 위해 경기도 H시에 소재한 S초등학교 4학년 2개 반을 선정하였고, 1개 반은 과학중심 STEAM(융합인재교육)을 적용한 연구반(30명), 나머지 1개 학급은 비교반(34명)으로 통제하여 진행하였다. 학급집단별 학생 수는 Table 1과 같다.
데이터처리
0 for Windows를 사용하였다. 본 연구에 앞서 연구반과 비교반이 동질집단인지를 알아보기 위해 사전 검사 결과를 p-검정하였고, 동질적인 영역에 대해서는 사후 p-검정으로 실시하여 결과를 분석하였다. 동질적인 집단이 아닐 경우, 사전 검사를 공변량으로 하여, 공변량 분석을 실시하였다.
성능/효과
상황 제시 → 창의적 설계 → 감성적 체험의 학습준거를 고려하여 구안한 STEAM 프로그램의 개요를 바탕으로 프로그램의 학습 지도안 및 활동지를 작성하였다. 개발된 교수 학습지도안은 STEAM 교육전문가 6인(초등과학교육 교수 1인과 초등융합교육전공자 5인)이 검토하고 협의하였으며, 프로그램의 타당성을 검증받았다.
과학긍정 경험의 하위영역인 과학 학습정서, 과학 관련 자아개념, 과학 학습 동기, 과학 진로 포부, 과학 관련 태도 능력의 신장에 효과가 있음을 볼 수 있었다. 과학중심 STEAM 프로그램에서 다양한 의사소통 능력을 기를 수 있도록 프로그램 내용이 구성되어 있어 학생들은 적극적인 상호작용을 활발히 하였음을 알 수 있다.
과학중심 STEAM(융합인재교육) 프로그램은 초등학생의 과학긍정 경험에 긍정적인 영향을 준 것으로 나타났다. 비교반과 연구반 사이의 집단 간 비교에서도 과학 긍정 경험에 있어 연구반이 비교반에 비해 효과를 보였다.
그래서 두 집단의 이질성을 감안하여 사전 검사를 공변량으로한 공변량 분석을 실시하였다 분석 결과, 과학 학습 동기에 유의미한 차이가 있는 것으로 나타났다(F =15.391, p <.001).
다른 모둠과의 비교 관찰 활동을 통해서 무엇이 잘 표현되었는지 살펴보고 다시 보완하는 모습들도 보여주었다. 또한 지구의 표면의 색깔도 초록, 파랑 등 농담을 살려 나타내었으며, 넓은 들, 구불구불 흐르는 하천, 육지와 바다가 만나는 해안선 등 섬세한 표현과 함께 셀로판종이를 덧붙여 실지 바다 속 지형을 나타내기도 한 모둠의 아이디어가 돋보였다. 이는 관찰한 내용을 토대로 창의적인 구상을 할 수 있도록 모둠원들이 그림이나 인터넷자료를 보고 정보찾기라는 의사소통의 과정을 충분히 하였기 때문이라 생각된다.
이는 관찰한 내용을 토대로 창의적인 구상을 할 수 있도록 모둠원들이 그림이나 인터넷자료를 보고 정보찾기라는 의사소통의 과정을 충분히 하였기 때문이라 생각된다. 먼저 교사가 모두 알려주고 그림자료까지 제공하여 수동적인 수업이 아니라, 자료분석을 통해 아이들이 충분히 추리하고 관찰하는 탐구과정(의사소통)에서 자기 주도적인 학습으로 이끌 수 있음을 알 수 있었다.
어린왕자라는 동화를 들려주고(A), 지금까지 배워왔던 과학적 지식을 이용하여 스토리텔링으로 뒷이야기를 꾸며보는 활동으로 구성하였다. 모둠원이 돌아가면서 과학적지식이 적힌 카드를 하나씩 집어 이야기를 엮어 나가는데, 과학적인 오류가 있다면 뒷이야기를 꾸미는 친구가 수정하여 이야기를 꾸며가는 모습에서 과학적인 개념을 바르게 알아가는 학습 경험의 긍정적인 면을 볼 수 있었다. 또한 ‘나는야 꼬마 과학자’ 놀이 활동(A)에서는 과학자가 되어 정해진 시간 안에 과학적 지식과 개념을 모둠원에게 자신의 말로 설명하고 알아맞히는 게임을 하면서 협동성, 호기심, 개방성, 집중력 등 과학을 받아들이는 태도가 매우 유연하고 흥미로움을 경험할 수 있었다.
본 연구에서는 감성적 체험단계에서의 카드섹션을 이용한 스토리텔링 만들기 과정에서 과학적 용어와 단어를 활용하여 모둠별 이야기를 주고받는 과정에서 자신감을 얻고 수업에 주의 집중을 할 수 있었으며, ‘나는 꼬마 과학자’ 놀이를 통하여, 학생 상호 간의 활발한 의사전달 및 토의과정에서 학생들이 스스로 과학적 개념을 찾고 정리하는 학습 동기와 과학에 대한 자신감을 가지게 되어 학생 개개인의 동기화된 정도가 높아졌다고 볼 수 있다.
학습자의 배움에 주체가 될 수 있었고 더 나아가 배움에 있어 학생들을 자기 주도적 학습으로 이끌었고, 과학 학습을 즐겁게 하여 두려움이나 어려운 상황에 부딪혀도 쉽게 포기하지 않는 과학 학습의 원동력이 되어 과학긍정 경험을 이끌어 내는데 있어서 본 과학 중심STEAM 프로그램은 어느 정도 유용했음을 알 수 있었다.
후속연구
첫째, 본 연구에서는 과학중심 STEAM 프로그램을 ‘지구와 달’ 단원인 지구와 우주 영역에서만 적용하였으나 다른 영역 즉, 물질, 운동과 에너지 영역에 확대하여 적용해보는 연구가 필요할 것이다. 둘째, 본 연구에서는 과학중심 STEAM 프로그램이 과학긍정 경험에 미치는 영향을 분석하는 정량적인 방법에 제한하였으나 후속연구에서는 학생들의 내재적 동기에 어떤 영향으로 결과를 얻었는지 과학긍정 경험의 질적 연구 및 정성적인 연구가 이어지기를 기대한다.
첫째, 본 연구에서는 과학중심 STEAM 프로그램을 ‘지구와 달’ 단원인 지구와 우주 영역에서만 적용하였으나 다른 영역 즉, 물질, 운동과 에너지 영역에 확대하여 적용해보는 연구가 필요할 것이다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
STEAM 교육의 목적은?
STEAM 교육은 새롭고 창의적인 방식으로 학문간의 연계를 지향하며, 문제 해결을 위해 학생 스스로 설계하고, 기존에 배운 지식과 아이디어를 실생활에 적용함으로써 교과 간에 자연스럽게 연계와 융합이 이루어지는 교육이다(Kim, 2011). 이는 새로운 형태의 학습산출물을 창조하는 과정을 통해 학문에 대한 희열과 즐거움을 경험하는 체험 위주의 활동을 전개함으로써 창의성과 인성을 고루 갖춘 글로벌 인재를 양성하고자 함이다. 이러한 인재는 교육 현장뿐 아니라 여러 가지 사회의 분야에서 요구되고 있으며, 창의적 사고로 다양한 분야의 기술과 지식을 통합하여 의사소통과 협력으로 문제를 수행하고 미래를 준비할 수 있을 것이다.
STEAM 교육이란 무엇인가?
STEAM 교육은 새롭고 창의적인 방식으로 학문간의 연계를 지향하며, 문제 해결을 위해 학생 스스로 설계하고, 기존에 배운 지식과 아이디어를 실생활에 적용함으로써 교과 간에 자연스럽게 연계와 융합이 이루어지는 교육이다(Kim, 2011). 이는 새로운 형태의 학습산출물을 창조하는 과정을 통해 학문에 대한 희열과 즐거움을 경험하는 체험 위주의 활동을 전개함으로써 창의성과 인성을 고루 갖춘 글로벌 인재를 양성하고자 함이다.
과학학습의 정의적 영역의 특성이 중요한 이유는?
과학 학습과 관련된 정의적 영역의 특성은 학습자를 인지적 참여에 적극적으로 몰입하게 하고, 보다 높은 차원의 인지활동이 가능하도록 이끌어 주는 역할을 수행한다는 측면에서 학업성취와 더불어 매우 중요하다. 2015개정 교육과정에서 추구하는 학생중심 교육과정과 학생 참여형 수업에서도 과학에 대한 긍정경험은 매우 중요한 요소이다.
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