[논문]비유를 활용한 STEAM 프로그램 개발 및 효과 : 중학교 '태양계' 단원을 중심으로

한신; 김형범; 김용기; 송하명

doi:10.15523/jksese.2020.13.1.15

[국내논문] 비유를 활용한 STEAM 프로그램 개발 및 효과 : 중학교 '태양계' 단원을 중심으로
Development and Effect of STEAM Program Using Analogy : Focused on the Instructional Unit of 'Solar System' in Middle School 원문보기

대한지구과학교육학회지 = Journal of the Korean society of earth science education, v.13 no.1, 2020년, pp.15 - 28

한신 (고려대학교) , 김형범 (충북대학교) , 김용기 (충북대학교) , 송하명 (광주과학관)

초록
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이 연구의 목적은 중학교 '태양계 단원에서 비유를 활용한 HTE(Here, There, Everywhere) STEAM 프로그램을 개발하고, 이 프로그램을 세종시 소재 A중학교와 평택시 소재 B중학교의 1학년 중학생 354명에게 적용하여 프로그램의 효과성을 검증하는 과정을 통해 지능정보사회를 대비한 창의교육을 실현하는데 있다. 개발한 STEAM 프로그램은 전문가 집단을 구성하여 3차례에 걸쳐 수정, 보완하여 타당성을 검증받았으며, 최종 개발된 프로그램은 총 6차시에 걸쳐 현장에 적용하였다. 이에 따른 효과성을 알아보기 위해 논리적 사고력 검사와 STEAM 관련 태도 검사를 프로그램 처치 전과 처치 후에 실시하였으며, 프로그램에 대한 학생들의 인식을 알아보기 위해 프로그램 처치 후 STEAM 만족도 검사를 실시하였다. 이 연구의 결과는 다음과 같다. 첫째, 비유를 활용한 STEAM 프로그램이 중학생의 논리적 사고력 향상에 효과적인 것으로 나타났다. 둘째, 비유를 활용한 STEAM 프로그램이 중학생의 STEAM 태도 향상에 효과적이었다. 셋째, 비유를 활용한 STEAM 프로그램에 대한 중학생의 인식이 긍정적이며, 과학에 대한 흥미를 일으키는데 효과적이었다. 이러한 결과를 통해 차기 수업에서는 충분한 시간을 통해 STEAM 프로그램 수업을 수행한다면 중학생들의 수업에 대한 만족도가 더욱 높아질 것으로 사료된다.

Abstract ▼ AI-Helper

This study aimed to develop an HTE (It is an abbreviation for Here, There, and Everywhere) STEAM program combining with the use of an analogy in a middle school subject unit 'the solar system' and realize creative education for intelligent information society through a process of verifying the effectiveness of the program. For reference, the program was applied to 354 students in the first grade of two middle schools in South Korea - one was A middle school in Sejong City, the other B middle school in Pyeongtaek City. The STEAM program was revised and made up for the weak points for three times by a group of experts, and then it got verified for validity. The final version of the program was applied to middle school education sites in Korea for six periods in total. In other to confirm the effectiveness, two types of tests - logical thinking ability test and STEAM attitude test - were conducted before and after the program treatment. On top of that, the STEAM satisfaction test was also implemented in order to explore the students' recognition of the program after the program treatment. The results of this study were as follows. First, it turned out the STEAM program using the analogy was effective in improving the students' logical thinking ability. Second, the STEAM program blended with the analogy was also effective in improving the students' STEAM attitude. Third, the students' recognition of the STEAM program using the analogy was quite positive, and the program was efficacious in intriguing the students' interests in science. Judging from the results of the program, the students' satisfaction with the classes they take will be expected to be higher if the STEAM program is implemented in the next-term classes with more sufficient time.

주제어

표/그림 (14)

그림 Fig. 1. Experimental design
표 Table 1. Participants
표 Table 2. Cognitive level according to the result of logical thinking test
표 Table 3. Composition of STEAM Attitude
표 Table 4. HTE-STEAM program class course of production of space weather forecast application
그림 Fig. 2. Pre- and post-mean of GALT test sub-construct
표 Table 5. Corresponding sample t-test results for GALT test
표 Table 6. Corresponding sample t-test results for GALT test sub-construct
표 Table 7. Results of exploratory factor analysis on science subject of STEAM attitude test
표 Table 8. Results of exploratory factor analysis on mathematics subject of STEAM attitude test
표 Table 9. Exploratory Factor Analysis of STEAM Attitude Test
그림 Fig. 3. Pre- and post-Mean of STEAM attitude factors
표 Table 10. STEAM Attitude Test Response Sample by Factor t-test result
표 Table 11. STEAM satisfaction results

AI 본문요약
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문제 정의

따라서 이 연구에서는 과학과 교육과정의 천문 관련 단원 중 “태양계” 단원을 선정하여 비유를 활용한 HTE(Here, There, Everywhere) 중심의 STEAM 프로그램을 개발하였으며, 이에 대한 효과성 검증을 통해 지능정보사회를 대비한 창의교육을 실현하는데 그 목적이 있다.
이 연구는 비유를 활용한 STEAM 프로그램이 중학생들에게 어떠한 영향을 미치는지 알아보기 위해 중학교 1학년 학생 총 354명을 대상으로 STEAM 프로그램을 적용한 수업을 진행하였고, 수업 전･후의 중학생들의 논리적 사고력과 STEAM 태도의 변화, 수업 후 STEAM 만족도를 알아보았다. 이에 대한 연구 결과는 다음과 같다.
이 연구에서는 2015 개정 과학과 교육과정 중학교 1-3학년의 “태양계” 단원을 중심으로 기술가정, 수학, 미술과 교육과정의 내용 및 활동을 융합하여 중학교에 적용할 수 있는 HTE-STEAM 프로그램을 개발하였다.
이 연구에서는 비유를 활용한 STEAM 프로그램 수업이 중학생의 논리적 사고력과 STEAM 관련 태도에 미치는 영향, 그리고 STEAM 프로그램에 대한 학생들의 인식을 알아보고자 하였다. 이러한 연구목적을 달성하기 위해 창의적 사고 기법인 비유와 STEAM 에 대한 선행연구를 탐색하였고, 비유를 활용한 HTE 를 적용하여 중학생들이 가장 어려워하는 단원 중 하나인 “태양계” 단원을 중심으로 HTE-STEAM 프로그램을 개발하였다.
이 연구에서는 학생들의 HTE-STEAM 수업에 대한 만족도를 분석하기 위해 STEAM 만족도 조사를 실시하였다. 조사 결과 얻어진 데이터를 ‘만족도’, ‘흥미’, ‘수업 전반’의 3가지 분류로 나누고 각 분류에 해당하는 항목의 응답 결과를 Table 11에 정리하였다.
즉 이 연구의 자료를 통해 잠재되어 있는 STEAM 태도의 중요한 요인을 추출하여 검사도구가 측정하고자 하는 구인을 적절하게 측정하였는지를 알아보고자 하였다(Thompson & Daniel, 1996).

제안 방법

이 연구에서는 2015 개정 과학과 교육과정 중학교 1-3학년의 “태양계” 단원을 중심으로 기술가정, 수학, 미술과 교육과정의 내용 및 활동을 융합하여 중학교에 적용할 수 있는 HTE-STEAM 프로그램을 개발하였다. 개발한 HTE-STEAM 프로그램을 적용한 수업은 2018년 8월부터 2018년 10월까지 총 8주간 이루어졌으며, 6차시로 진행되었다.
프로그램의 적용기간과 지역에 따른 교육환경의 차이가 STEAM 프로그램의 효과에 영향을 미칠 수 있으므로, 이에 대한 효과를 일반화하기 위해서 수업 차시 및 연구 대상의 확대를 통해 연구결과의 효과를 검증할 필요가 있다. 둘째, 이 연구에서는 중학생을 대상으로 한 STEAM 프로그램을 개발하였다 . 후속 연구에서는 프로그램의 수준을 다양화하여 초등학생부터 고등학생까지 적용할 수 있는 비유를 활용한 STEAM 프로그램의 개발이 필요하다.
또한 개발된 HTE-STEAM 프로그램을 연구대상인 중학교 1학년 학생 354명에게 적용하였고, 이에 대한 프로그램의 효과성을 알아보고자 논리적 사고력 검사와 STEAM 태도 검사에 대해 사전·사후 검사를 실시하였으며, STEAM 만족도 조사를 사후에 실시하여 STEAM 프로그램에 대한 중학생들의 만족도와 학생들의 인식을 알아보았다.
또한 개발된 프로그램의 효과성을 검증하기 위해 논리적 사고 검사와 STEAM에 대한 태도 검사를 사전·사후에 실시하였으며, STEAM 만족도 검사를 사후에 실시하여 자료를 수집하였다.
비유를 활용한 STEAM 프로그램이 중학생들의 STEAM 관련 태도에 미치는 영향을 알아보기 위해 STEAM 태도 검사를 실시하였다. 먼저, 이 연구에서는 STEAM 태도 검사의 과학 교과 문항과 수학 교과 문항, 각각의 응답에 대한 요인을 추출하기 위하여 사전 검사 데이터를 활용해 탐색적 요인분석을 실시하였다. 즉 이 연구의 자료를 통해 잠재되어 있는 STEAM 태도의 중요한 요인을 추출하여 검사도구가 측정하고자 하는 구인을 적절하게 측정하였는지를 알아보고자 하였다(Thompson & Daniel, 1996).
비유를 활용한 STEAM 프로그램이 중학생들의 STEAM 관련 태도에 미치는 영향을 알아보기 위해 STEAM 태도 검사를 실시하였다. 먼저, 이 연구에서는 STEAM 태도 검사의 과학 교과 문항과 수학 교과 문항, 각각의 응답에 대한 요인을 추출하기 위하여 사전 검사 데이터를 활용해 탐색적 요인분석을 실시하였다.
05이기 때문에 수학 교과에 대한 응답에서도 요인을 추출할 수 있으며, 추출된 요인들이 변수들을 잘 설명한다고 볼 수 있다. 수학 교과에 대한 탐색적 요인분석에서도 과학 교과에서와 같은 이유로 수학 교과에 대한 STEAM 태도 검사의 문항 중 9번, 15번, 18번, 40번 4개의 문항을 제외한 16개의 문항을 사용해 분석하였다. 분석 결과, 수학 교과에서는 총 4개의 요인이 추출 되었으며, 각각의 인에 해당하는 문항으로 요인 1에 2번, 3번, 14번, 21번 , 27번 , 28번 , 34번 , 38번이 해당하며, 요인 2에 17번, 19번 , 32번 , 33번 , 요인 3에는 16번 , 22번 , 25번이 해당하고 요인 4는 39번이 해당되었다.
우선, STEAM 의 준거틀인 상황 제시, 창의적 설계, 감성적 체험에 비유를 활용한 HTE의 이론적 원리와 수업이론(Arcand & Watzke, 2011)을 접목해 HTE-STEAM 프로그램을 개발하였으며, 개발한 프로그램은 Pilot test를 통한 학생들의 인식과 전문가 검토과정의 타당도를 토대로 최종 STEAM 프로그램을 구안하였다.
이 연구는 “태양계” 단원 중심의 비유를 활용한 STEAM 프로그램이 학생들의 논리적 사고력과 STEAM 관련 태도에 미치는 영향을 알아보기 위해 문헌과 선행연구를 탐색하였고, 이를 참고하여 “태양계” 단원 중심의 비유를 활용한 STEAM 프로그램 개발 및 교수·학습 계획안을 작성하였다.
이 연구에서는 HTE의 이론적 고찰과 STEAM 프로그램의 탐색을 토대로 중학교 과학과 교육과정의 “태양계” 단원 중심의 초기 HTE-STEAM 프로그램을 개발하였다.
한국과학창의재단(2018)의 STEAM 태도 검사는 문항들에 대한 요인을 흥미, 배려, 소통, 유용성/가치인식, 자아개념, 자아효능감, 이공계 진로선택 총 7개의 요인으로 분류하고 있다. 이 연구에서는 과학 교과와 수학 교과에 대한 문항에서 각각 4개의 문항을 제외하여 총 32개의 문항을 이용해 탐색적 요인분석을 실시하였으며, 과학 교과와 수학 교과에 대해 각각 실시한 탐색적 요인분석의 결과를 종합하여 STEAM 태도 검사에 대한 탐색적 요인분석을 정리해 Table 9에 나타내었다. 최종 STEAM 태도 검사에 대한 요인을 A~E의 5개의 요인으로 정리하였고, 각 요인에 대해 과학 교과와 수학 교과에 대한 문항이 매우 유사한 문항끼리 연관되어 있는 것을 확인할 수 있었다.
한국과학창의재단은 STEAM 태도 검사에 대한 요인을 흥미, 배려, 소통, 유용성/가치인식, 자아개념, 자아효능감, 이공계 진로선택 7가지의 요인으로 분류하고 있다. 이 연구에서는 이를 자신감, 흥미, 의사표현, 효용성, 상호존중의 5가지 요인으로 새롭게 분류하였다. 새롭게 분류한 STEAM 태도 검사의 5가지 요인에 대해 STEAM 프로그램의 효과를 보았을 때, 자신감을 제외한 요인 대부분에서 사후 점수의 유의미한 향상을 나타내었다.
이러한 연구목적을 달성하기 위해 창의적 사고 기법인 비유와 STEAM 에 대한 선행연구를 탐색하였고, 비유를 활용한 HTE 를 적용하여 중학생들이 가장 어려워하는 단원 중 하나인 “태양계” 단원을 중심으로 HTE-STEAM 프로그램을 개발하였다.
앞서 제시한 4개의 문항은 분석결과 추출된 요인 중 특정한 요인과만 상관성을 갖지 않고 모든 요인에 높은 상관성을 가진 것으로 나타났기 때문에 특정 요인에만 상관성을 가진 문항으로 보기 어려웠다. 이에 이 연구에서는 4개의 문항을 제외한 총 16개의 문항을 사용해 과학교과에 대한 STEAM 태도 검사의 탐색적 요인분석을 실시하였고, 요인 1에서 요인 5까지 총 5개의 요인이 추출되었다. 추출된 요인별로 살펴보면 요인 1에는 6번 , 24번 , 30번 , 35번 문항이 포함되었고 6번을 제외한 나머지 문항들 모두 .
최종 개발된 프로그램은 총 6차시에 걸쳐 현장에 적용되었고, 이에 따른 효과성을 알아보기 위해 논리적 사고력 검사와 STEAM 관련 태도 검사를 프로그램 처치 전과 처치 후에 실시하였으며, 프로그램에 대한 학생들의 인식을 알아보기 위해 프로그램 처치 후 STEAM 만족도 검사를 실시하였다. 이 연구의 실험 설계는 Fig.
05이기 때문에 분석 결과에 요인구조가 없다는 영가설을 기각하게 되고, 따라서 탐색적 요인분석을 통해 추출된 5개의 요인들에 의해 변수들이 잘 설명된다고 볼 수 있다. 탐색적 요인분석에 사용된 문항을 살펴보면, STEAM 태도 검사지의 과학 교과에 대한 20개의 문항 중 11번, 26번, 31번, 36번 4개의 문항을 제외한 총 16개의 문항을 사용해 분석하였다 . 앞서 제시한 4개의 문항은 분석결과 추출된 요인 중 특정한 요인과만 상관성을 갖지 않고 모든 요인에 높은 상관성을 가진 것으로 나타났기 때문에 특정 요인에만 상관성을 가진 문항으로 보기 어려웠다.
STEAM 태도 검사의 사전·사후 점수를 비교하였을 때 사후 검사에서 유의미한 향상을 나타내었다. 한편, 이 연구에서는 연구과정에서 얻은 STEAM 태도 검사의 결과를 바탕으로 탐색적 요인분석을 실시하여 STEAM 태도 검사의 요인을 새롭게 정의하였다. 한국과학창의재단은 STEAM 태도 검사에 대한 요인을 흥미, 배려, 소통, 유용성/가치인식, 자아개념, 자아효능감, 이공계 진로선택 7가지의 요인으로 분류하고 있다.

대상 데이터

또한 Roadrangka 등(1983)은 경우에 따라 6개의 하위 구인별로 각각 2문항씩 선택하여 12문항으로 구성한 GALT 검사 축소본을 사용해도 된다고 제안하였다. 이 연구에서는 검사과정의 효율성을 위해 GALT 검사 축소본을 사용하였다. 검사 결과의 채점은 1~10번까지는 각 문항의 답과 이유가 모두 맞을 경우에만 정답으로 처리하였고, 11번과 12번은 가능한 모든 조합에서 11번의 경우 1개, 12번의 경우 2개를 빠뜨린 경우까지 정답으로 처리하였다(정예희와 김형범 , 2018).

데이터처리

연구 결과 얻어진 자료의 처리는 SPSS 25 를 사용하여 처리하고 해석하였다 . GALT 검사와 STEAM 태도 검사는 수업 처지 전과 수업 처치 후 각각 실시하여 얻은 데이터를 비교하기 위해 대응표본 t-검정을 실시하였고, STEAM 만족도 조사의 데이터는 문항을 만족도, 흥미, 수업 전반의 3가지 분류로 구분하여 기술통계량을 구하였다.
다음으로, 비유를 활용한 STEAM 프로그램이 학생들의 STEAM 태도에 미치는 영향을 분석하기 위해 앞서 정리한 STEAM 태도 검사의 5가지 요인, ‘자신감’, ‘흥미’, ‘의사표현’, ‘효용성’, ‘상호존중’ 각각의 요인에 해당하는 문항들의 사전 검사와 사후 검사 결과에 대해 대응표본 t-검정을 실시한 후, 분석 결과를 Table 10에 정리하였다.
연구 결과 얻어진 자료의 처리는 SPSS 25 를 사용하여 처리하고 해석하였다 . GALT 검사와 STEAM 태도 검사는 수업 처지 전과 수업 처치 후 각각 실시하여 얻은 데이터를 비교하기 위해 대응표본 t-검정을 실시하였고, STEAM 만족도 조사의 데이터는 문항을 만족도, 흥미, 수업 전반의 3가지 분류로 구분하여 기술통계량을 구하였다.
비유를 활용한 STEAM 프로그램이 중학생들의 논리적 사고력에 미치는 영향을 알아보기 위해 GALT 사를 사용하였다. 이에 대한 사전･사후 검사결과 값을 활용해 대응표본 t-검정을 실시하였으며, 검정 결과는 Table 5와 같다.
학생들의 논리적 사고력 변화에 대한 분석을 위해 GALT 검사의 하위 구인에 대한 통계적 검정을 실시하였다. 이에 대한 검정결과는 Table 6, Fig.

이론/모형

또한 , 이 연구에서는 STEAM 프로그램이 학생들의 STEAM 과 관련된 태도에 어떠한 영향을 미치는지 알아보기 위해 한국과학창의재단(2018)에서 개발한 STEAM 태도 검사를 사용하였다 . 이 검사는 초･중등을 대상으로 하며, STEAM 교육의 정의적 영역 중점의 문항으로 이루어져 있다 .
비유를 활용한 STEAM 프로그램이 중학생들의 논리적 사고력에 미치는 영향을 알아보기 위해 GALT 사를 사용하였다. 이에 대한 사전･사후 검사결과 값을 활용해 대응표본 t-검정을 실시하였으며, 검정 결과는 Table 5와 같다.
이 연구에서는 STEAM 프로그램이 학생들의 논리적 사고력에 미치는 영향을 알아보기 위해 논리적 사고검사(Group Assessment of Logical Thinking, GALT)를 활용하였다. GALT 검사는 Georgia 대학의 Roadrangka 등(1983)이 처음 개발하였으며 , 총 21개 문항으로 보존 논리, 비례 논리, 변인통제 논리, 확률 논리, 상관 논리, 조합 논리의 6개 하위 구인으로 구성되어있다.
한편, 수업 후 STEAM 프로그램에 대한 학생들의 만족도와 인식을 알아보기 위해 한국과학창의재단(2018)의 STEAM 교육 만족도 조사를 사용하였다. 이 검사도구의 문항은 Likert 척도와 다지선다형의 객관식 문항으로 구성되어 있으며, STEAM 교육에 대한 만족도뿐만 아니라 기존 수업과 비교한 STEAM 수업의 장･단점과 수업의 수준을 묻는 문항이 포함되어 있어 조사 결과를 통해 학생들의 수업에 대한 만족도와 더불어 인식까지 알 수 있다.

성능/효과

’에서 학생들은 각각 ‘대체로 그렇다’의 27.29%, ‘매우 그렇다’의 33.83%를 나타내어 대부분의 학생들은 이 연구에서 개발한 STEAM 프로그램에 대해 긍정적인 만족도 값을 나타내었다.
GALT 검사의 사전·사후 점수를 비교한 결과 사후 점수에서 유의미한 결과 값을 나타내었고, 하위 구인별로 비교하였을 때 비례, 상관, 조합 논리에 대해서 통계적으로 유의미한 차이를 보였다.
셋째 , 비유를 활용한 STEAM 프로그램에 대한 중학생의 인식이 긍정적이며 , 과학에 대한 흥미를 일으키는데 효과적이다 . STEAM 만족도 조사를 실시한 결과 만족도 부분에 대해 약 60% 이상의 답변이 긍정적인 것으로 나타나 STEAM 프로그램 수업에 대해 중학생들의 만족도가 전반적으로 좋았음을 알 수 있었다 . 또한 ‘나는 과학 수업이 재미있어졌다.
STEAM 태도 검사의 사전·사후 점수를 비교하였을 때 사후 검사에서 유의미한 향상을 나타내었다.
STEAM 태도에 대한 사전·사후 검사의 점수는 통계적으로 유의미한 차이를 나타내었다.
각 요인에 대해 살펴보면 ‘흥미’, ‘의사표현’, ‘효용성’, ‘상호존중’ 요인에서 사전 검사에 비해 사후 검사 점수의 향상이 있었으며, ‘효용성’을 제외한 ‘흥미’, ‘의사표현’, ‘상호존중’ 에서는 그 차이가 통계적으로 유의미한 것으로 나타났다.
개발한 STEAM 프로그램은 전문가 집단을 구성하여 3차례에 걸쳐 수정·보완하여 타당성을 검증받았다.
확률 논리는 문제 상황에 직면했을 때 해결 가능한 방안을 판단해낼 수 있는 능력으로(정예희와 김형범 , 2018), 이 연구의 STEAM 프로그램에서는 확률 논리를 향상시킬 수 있는 요소가 다소 부족했던 것으로 사료된다. 그리고 상관 논리에 대한 검정 결과에서는 사전 검사의 평균이 .17, 사후 검사의 평균이 .69로 .52의 차이를 보였으며, 유의확률이 .05 미만으로 그 차이가 통계적으로 유의했음을 확인할 수 있다. 즉 상관 논리는 변인들의 특성에 대한 측정값을 얻었을 때 측정값 사이의 관계를 알아내는 능력으로(이종섭과 유미현 , 2013; 정예희와 김형범, 2018), 학생들이 우주 기상 예보 어플리케이션을 기획하는 과정에서 팀원들과 서로 여러 아이디어를 나누고 그것을 융합하여 문제를 해결하는 과정이 학생들의 상관 논리 향상에 긍정적인 영향을 미친 것으로 보인다.
네 번째, 요인 D 는 과학 및 수학 교과가 본인에게 얼마나 도움이 되는지에 대한 문항으로 이루어져 있어 ‘효용성’으로 정의하였다.
다섯 번째, 요인 E는 과학 및 수학 수업에서 타인의 의견의 중요성을 묻는 문항으로 이루어져 있어 ‘상호존중’으로 정의하였다.
두 번째, 요인 B는 과학 및 수학에서 흥미를 느끼고 즐기는지에 대한 문항들로 이루어져 있어 ‘흥미’로 정의하였다.
둘째 , 비유를 활용한 STEAM 프로그램이 중학생의 STEAM 태도 향상에 효과적이다. STEAM 태도 검사의 사전·사후 점수를 비교하였을 때 사후 검사에서 유의미한 향상을 나타내었다.
즉 상관 논리는 변인들의 특성에 대한 측정값을 얻었을 때 측정값 사이의 관계를 알아내는 능력으로(이종섭과 유미현 , 2013; 정예희와 김형범, 2018), 학생들이 우주 기상 예보 어플리케이션을 기획하는 과정에서 팀원들과 서로 여러 아이디어를 나누고 그것을 융합하여 문제를 해결하는 과정이 학생들의 상관 논리 향상에 긍정적인 영향을 미친 것으로 보인다. 마지막으로 조합 논리에 대한 검정 결과를 살펴보면 사전 검사의 평균이 1.49, 사후 검사의 평균이 1.59로 .1 의 차이가 있으며, 유의확률이 .05 미만으로 그 차이가 통계적으로 유의함을 알 수 있다. 조합 논리는 주어진 상황에서 가능한 모든 경우의 수를 찾아내는 능력으로(정예희와 김형범 , 2018), 수업 과정에서 학생들이 주어진 문제를 해결하기 위해 다양한 해결방안을 고민하는 과정이 학생들의 조합 논리 향상에 긍정적인 영향을 미친 것으로 사료된다.
수학 교과에 대한 탐색적 요인분석에서도 과학 교과에서와 같은 이유로 수학 교과에 대한 STEAM 태도 검사의 문항 중 9번, 15번, 18번, 40번 4개의 문항을 제외한 16개의 문항을 사용해 분석하였다. 분석 결과, 수학 교과에서는 총 4개의 요인이 추출 되었으며, 각각의 인에 해당하는 문항으로 요인 1에 2번, 3번, 14번, 21번 , 27번 , 28번 , 34번 , 38번이 해당하며, 요인 2에 17번, 19번 , 32번 , 33번 , 요인 3에는 16번 , 22번 , 25번이 해당하고 요인 4는 39번이 해당되었다. 대부분의 문항들 모두 .
분석 결과를 보면 KMO 측도가 .863으로 일반적인 기준 0.7보다 높게 나타났으며 , 유의확률 p <.05이기 때문에 분석 결과에 요인구조가 없다는 영가설을 기각하게 되고, 따라서 탐색적 요인분석을 통해 추출된 5개의 요인들에 의해 변수들이 잘 설명된다고 볼 수 있다.
비례 논리에 대한 검정 결과를 살펴보면 사전 검사의 평균이 0.44, 사후 검사의 평균이 0.73으로 0.29 의 향상이 나타났으며 , 유의확률이 0.05 미만으로 그 차이가 통계적으로 유의함을 알 수 있다. 비례 논리는 두 가지 상황이 서로 비례 관계임을 인식하고 서로 다른 두 가지 상황을 연관된 체계로 관찰할 수 있는 능력이다(정예희와 김형범 , 2018).
이 연구에서는 이를 자신감, 흥미, 의사표현, 효용성, 상호존중의 5가지 요인으로 새롭게 분류하였다. 새롭게 분류한 STEAM 태도 검사의 5가지 요인에 대해 STEAM 프로그램의 효과를 보았을 때, 자신감을 제외한 요인 대부분에서 사후 점수의 유의미한 향상을 나타내었다.
세 번째, 요인 C 는 과학과 수학 수업시간에 자신의 생각을 얼마나 잘 표현하였는지를 묻는 문항으로 이루어져 있어 ‘의사표현’ 으로 정의하였다.
셋째 , 비유를 활용한 STEAM 프로그램에 대한 중학생의 인식이 긍정적이며 , 과학에 대한 흥미를 일으키는데 효과적이다 . STEAM 만족도 조사를 실시한 결과 만족도 부분에 대해 약 60% 이상의 답변이 긍정적인 것으로 나타나 STEAM 프로그램 수업에 대해 중학생들의 만족도가 전반적으로 좋았음을 알 수 있었다 .
연구대상의 GALT 검사 사전･사후 검사의 평균은 각각 6.55와 7.49로 사후 검사의 평균이 0.949 향상되었고, 유의확률이 0.05 미만으로 매우 작기 때문에 사전･사후 검사 결과의 차이가 통계적으로 유의하다고 할 수 있다. 이러한 결과는 선행연구(김용기 외, 2018; 배성희와 김희수, 2017; Christensen et al .
이 연구는 세종시 소재 A중학교와 평택시 소재 B중학교의 1학년 중학생들을 대상으로 무선 표집하여 각각 294명과 60명, 총 354명을 대상으로 진행하였고(Table 1), 사전에 실시한 논리적 사고력 검사와 STEAM 태도 검사의 결과를 분석하여 두 학교의 학생들이 동질한 집단임을 확인하였다.
전반적으로 사후 점수에서 향상된 점수 값을 나타내었다. 이를 통해 비유를 활용한 STEAM 프로그램이 논리적 사고력의 하위 구인 대부분에 긍정적인 영향을 준 것으로 파악되었다. 이러한 결과는 선행연구(김용기 외 , 2018; 배성희와 김희수, 2017; Christensen et al .
이를 통해 이 연구의 STEAM 프로그램이 학생들의 STEAM 태도 향상에 대부분 효과적이었으나, 이 연구는 2015 개정 과학과 교육과정 중 중학교 1-3학년의 “태양계” 단원을 중심으로 프로그램이 개발된 것과 관련하여 학생들의 과학 및 수학 교과에 대한 자신감과 이해도 향상에는 다소 부족함이 있었던 것으로 파악되었다.
GALT 검사의 사전·사후 점수를 비교한 결과 사후 점수에서 유의미한 결과 값을 나타내었고, 하위 구인별로 비교하였을 때 비례, 상관, 조합 논리에 대해서 통계적으로 유의미한 차이를 보였다. 전반적으로 사후 점수에서 향상된 점수 값을 나타내었다. 이를 통해 비유를 활용한 STEAM 프로그램이 논리적 사고력의 하위 구인 대부분에 긍정적인 영향을 준 것으로 파악되었다.
즉 이 연구는 “태양계” 단원 중심의 비유를 활용한 6차시의 STEAM 프로그램 수업으로 학생들이 비유에 의한 ‘현상에 대한 이해’와 ‘개념과 원리 발견’ 및 ‘다른 문제 상황에 적용’에 대한 수업흐름을 정확히 이해하고 학습하기에 다소 시간적으로 부족했던 것으로 확인되었다.
99%의 학생이 ’보통이다‘를 선택하였다. 즉 이 연구에서 개발한 STEAM 프로그램에 대한 수업의 난이도가 전반적으로 적절하였음을 나타내었다. 또한 문항 5의 ‘기존의 수업과 오늘 참여한 STEAM 수업의 가장 큰 차이점이 무엇이라고 생각하는가 ?’에서 65.
이에 융합인재교육(STEAM)은 국가경쟁력의 확보와 미래 사회에서 요구되는 인재를 육성하는데 그 초점을 두고 있으며, 이러한 융합인재는 과학기술 분야의 전문 지식 뿐만 아니라 창의적 문제해결력, 의사결정능력, 인문예술학적 소양 등과 같은 다양하고 통합적인 능력이 요구된다(백윤수 외, 2011). 지금까지의 STEAM 관련 연구를 종합하여 살펴보면, STEAM 교육이 학생들의 과학 효능감과 창의성을 향상시키고, 학생들의 과학에 대한 흥미와 동기 유발을 극대화시켜 국가의 과학 기술 경쟁력 향상에 기여할 수 있다는 것을 알 수 있다. 그러나 최근까지 융합인재 양성에 초점을 두고 있는 STEAM에 대한 구체적인 프레임워크(framework)는 미흡한 실정이며, 융합인재 교육을 위해 교육현장에 적용할 수 있는 실제적 프로그램 개발이 절실히 요구되고 있다.
첫 번째, 요인 A에 포함된 문항은 과학 및 수학에 대한 이해와 자신감에 대한 내용이므로 ‘자신감’으로 정의하였다.
첫째, 비유를 활용한 STEAM 프로그램 수업이 중학생의 논리적 사고력 향상에 긍정적인 영향을 주었다. GALT 검사의 사전·사후 점수를 비교한 결과 사후 점수에서 유의미한 결과 값을 나타내었고, 하위 구인별로 비교하였을 때 비례, 상관, 조합 논리에 대해서 통계적으로 유의미한 차이를 보였다.
이 연구에서는 과학 교과와 수학 교과에 대한 문항에서 각각 4개의 문항을 제외하여 총 32개의 문항을 이용해 탐색적 요인분석을 실시하였으며, 과학 교과와 수학 교과에 대해 각각 실시한 탐색적 요인분석의 결과를 종합하여 STEAM 태도 검사에 대한 탐색적 요인분석을 정리해 Table 9에 나타내었다. 최종 STEAM 태도 검사에 대한 요인을 A~E의 5개의 요인으로 정리하였고, 각 요인에 대해 과학 교과와 수학 교과에 대한 문항이 매우 유사한 문항끼리 연관되어 있는 것을 확인할 수 있었다. 이 연구에서는 각 요인에 포함된 문항을 바탕으로 STEAM 태도 검사의 요인을 새롭게 정의하였다.

후속연구

이 연구의 결론을 바탕으로 후속 연구에 대한 제언을 하면 다음과 같다. 첫째, 이 연구의 STEAM 프로그램은 일부 지역의 중학생들을 대상으로 짧은 기간 동안 적용하였기 때문에 프로그램의 효과를 일반화하기 어렵다. 프로그램의 적용기간과 지역에 따른 교육환경의 차이가 STEAM 프로그램의 효과에 영향을 미칠 수 있으므로, 이에 대한 효과를 일반화하기 위해서 수업 차시 및 연구 대상의 확대를 통해 연구결과의 효과를 검증할 필요가 있다.
둘째, 이 연구에서는 중학생을 대상으로 한 STEAM 프로그램을 개발하였다 . 후속 연구에서는 프로그램의 수준을 다양화하여 초등학생부터 고등학생까지 적용할 수 있는 비유를 활용한 STEAM 프로그램의 개발이 필요하다.

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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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