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문제 정의
- 이 연구의 목적은 학생들의 창의융합적 사고 및 태도를 함양하기 위하여 중·고등학교 현장에 쉽게 적용할 수 있도록 역공학 기반의 자율주행 자동차를 주제로 한 STEAM 프로그램을 개발하고 적용하여 그 효과를 분석하고자 한다.
- 역공학(Reverse Engineering)은 초기에는 하드웨어 개발 분야에서 먼저 사용되었다. 제품을 분해함으로써 기존 제품의 설계와 제조기법을 이해하기 위하여 시작되었다. 현재는 소프트웨어의 분야로 범위가 더 넓어졌고, 이미 만들어진 제품이나 시스템을 역으로 추적하여 설계 기법 등의 자료를 얻어내는 일을 말한다.
- 또한 와 같이 공학과 관련된 STEAM 교육 선행연구를 보면, 공학 설계 과정을 체험하는 것과 공학과 관련된 진로 설계에 도움이 되는 것을 목적으로 프로그램을 개발하였다.
- 우리나라 교육과학기술부는 ‘제2차 과학기술인력 육성·지원 기본계획(’11~‘15)의 범위에 초·중등과정을 포함하고, STEAM 교육을 2011년 중점추진과제로 설정하고 현재까지 꾸준히 강화하고 있다. 한국과학창의재단에서 제시하는 STEAM 학습준거 중 창의적 설계 단계에서의 목적은 학생들이 자기주도적인 학습과정을 통하여 종합적인 문제해결력을 배양하는 것이다. 일방적인 강의식 수업과 차이를 보이는 부분으로 창의적 설계의 핵심은 학생 스스로가 창의적으로 생각해낸 아이디어를 학습 활동에 실질적으로 반영하는 경험을 갖는 것이다.
- 위 선행 연구 분석을 통하여 이러한 공학 주제의 STEAM 교육프로그램을 역공학을 기반으로 설계하는 것은 실생활의 공학 제품을 배우고, 그것의 원리가 되는 수학 및 과학을 배운다면 이러한 지식이 어떻게 활용되는지 알게 되어 이해가 잘 되고, 동기를 유발할 수 있는 장점이 있는 것을 알 수 있다. 이를 통하여 실생활의 공학 제품을 중심으로 공학 설계 과정을 체험하고 공학 관련 진로를 제시하도록 프로그램을 개발하고자 한다.
- 이 연구에서는 자율주행자동차를 주제로 한 역공학 기반 STEAM 교육 프로그램을 개발하기 위해 관련 이론고찰 및 교육과정 분석을 실시하였다. 또한 역공학 기반 STEAM 교육 이론에 대한 내용을 고찰하였다.
- 이 연구에서는 자율주행자동차를 주제로 한 역공학 기반 STEAM 교육 프로그램을 개발하기 위해 관련 이론고찰 및 교육과정 분석을 실시하였다. 또한 역공학 기반 STEAM 교육 이론에 대한 내용을 고찰하였다. 이를 통해 역공학 기반 STEAM 교육의 정의, 목표, 내용영역, 교수학습 방법에 대해 탐색하고, 교육 프로그램에 포함되어야 할 목표와 내용영역을 추출하였다.
- 본 연구에서는 개발된 역공학 기반 STEAM 프로그램을 학교 현장에 적용 및 평가하고, 이 결과를 바탕으로 수정 보완하기 위하여 학습자인 중학생 120명을 대상으로 조사 연구를 실시하였다. 검사도구는 연구진의 협의 하에 한국과학창의재단(2014)의 STEAM 효과성 설문 조사지를 과학창의재단(2018)에서 수정하여 제공한 STEAM 태도 검사지와 만족도 조사지를 이용하였다.
- 이를 토대로 공학 박사, 공학 교육 박사, STEAM 교육 전문가 등으로 구성된 전문가 그룹과 연구자들의 논의를 통하여 예비 주제 중 역공학에 기반하여 학생들의 흥미를 끌 수 있으며 진로 설계에 도움을 줄 수 있는 주제로써 자율주행자동차를 선정하였다. 또한 중학교 교육과정에 부합되는 역공학 기반 STEAM 프로그램의 내용 요소를 선정하기 위해 STEAM 교과 전문가와 함께 자율주행자동차와 관련된 2015 개정교육과정 과학, 기술, 미술, 진로 교과의 영역별 성취기준을 중심으로 교육과정 내용을 분석하고자 하였다. 주제와 관련된 STEAM 과목 및 학습 준거는 <표 3>과 같다.
- 이 연구의 목적은 역공학 기반 STEAM 프로그램 개발 모형에 근거하여 학교 현장에 적용 가능한 역공학 기반 STEAM 프로그램을 개발하고 현장 적용 가능성을 탐색해보는 것이다. 연구의 목적을 달성하기 위하여 분석, 설계, 개발, 실행, 평가(A-D-D-I-E) 절차에 의해 자율주행 자동차를 주제로 한 STEAM 프로그램(교사용 1종, 학생용 1종)을 개발하였고, 이를 적용해봄으로써 STEAM 수업에 대한 만족도, 흥미도, 참여도 등을 분석하여 현장 적용 가능성을 탐색하였다.
가설 설정
- 첫째, 중학교 학습자 수준의 적합성이다. 좋은 주제라 할지라도 중학교 학습자의 신체적, 지적, 정신적 발달 수준에 맞아야 한다.
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