과학과 핵심역량 측정도구에 따른 STEAM 프로그램 분석

2차 설문지 투입 후, 하위항목의 타당한 정도를 체크하고, 응답자가 작성한 수정·보 완 사항(그림 6)을 2015개정 교육과정 연수자료 업데이트 센터에서 제시된 과학과 교 과 역량의 하위요소(예시) 문서(표 8)와 비교하여 과학교육전문가와 연구자 2인과의 지속적인 수정과 협의를 통해 과학과 핵심역량 측정도구를 최종적으로 개발하였다.

과학과 교과 역량

요소 하위요소(예시)

과학적 사고력 · 논리적 사고 · 비판적 사고 · 창의적 사고 · 융합적 사고

과학적 탐구 능력 · 문제인식 및 가설 설정 · 탐구 설계 및 수행 · 자료 분석 및 해석

· 결론 도출 및 일반화 · 과학적 모델 사용 · 수학과 컴퓨터의 활용 과학적 문제해결력 · 문제 발견 및 인식 · 정보 수집 및 선택 · 정보 분석 및 평가

· 다양한 해결 방안 제시 · 반성적 사고 · 합리적 의사결정 과학적 의사소통 능력 · 과학 이슈의 이해 · 과학적 용어의 사용 · 과학적 도해의 사용

· 과학적 논증의 사용 · ICT 활용 과학적 참여와

평생학습 능력

· 환경에 대한 책무성 · 과학기술의 사회성 · 과학연구의 윤리성

· 협업능력 · 안전 의식 · 최신 과학기술 정보 습득 · 과학 관련 진로 계발 표 8. 과학과 교과 역량의 하위요소(예시)(2015 개정 교육과정 연수자료 업데이트 센터, 2016)

차시별 상세계획안의 교수학습과정안, 수업자료 및 활동지를 분석하였다. 선정된 첫 번 째 STEAM 프로그램은 ‘기후변화: 이산화탄소를 줄일 수 있을까요?’를 주제로 이산화 탄소 감축과 관련된 첨단기술로서 이산화탄소 플라스틱의 원리를 이해하고, 이 기술이 필요하게 된 배경을 학생들이 직접 조사하면서 기후변화의 심각성과 기후변화에 대한 국가적 이해관계를 파악하는 과정의 수업이다. 각 차시의 주제는 표 9와 같다.

고등학생용_기후변화: 이산화탄소를 줄일 수 있을까요?

상황 제시

1차시 이산화탄소 플라스틱이 무엇일까요?

2차시 기후가 변하면 어떻게 될까요?

3차시 우리지역의 기후가 변했나요?

창의적 설계

4-5차시 왜 온실 효과라고 부를까요? (1)(2)

6차시 이산화탄소는 온실기체일까요?

7차시 온실기체의 특징은 무엇일까요?

8차시 미세조류란 무엇일까요?

9차시 이산화탄소 감축 장치 만들기

감성적 체험 10차시 생활 속의 이산화탄소 줄이기 표 9. STEAM 프로그램: 기후변화 고등학생용의 차시별 주제

두 번째 STEAM 프로그램은 ‘물 부족: 도시의 물 관리’를 주제로 도시의 물 관리 시스템 전반에 대한 이해를 바탕으로, 학생들이 직접 도시의 물 관리 방안을 설계 및 표현해보는 내용과 활동으로 구성된 수업이다. 각 차시의 주제는 표 10과 같다.

고등학생용_물 부족: 도시의 물 관리 상황 제시

1차시 이용가능한 수자원을 모으자!

2차시 필요한 곳으로 물을 배달하자!

3차시 다 쓴 물과 빗물은 어떻게 처리할까?

창의적 설계

4차시 물 정화 키트 설계자가 되자!

5차시 내가 만든 물 정화 키트의 성능은?

6차시 물 저장 키트를 만들어 보자!

7차시 물 저장 키트로부터 도시의 물 관리에 이르기까지 감성적 체험

8차시 도시의 물 관리 시스템 모델을 만들어 봅시다!

표 10. STEAM 프로그램: 물 부족 고등학생용의 차시별 주제

2. STEAM 프로그램 분석

표 11은 연구진이 개발한 과학과 핵심역량 측정도구를 적용하여 박영신 외(2012)의 STEAM 프로그램을 분석한 것이다. 표 11의 ①은 프로그램의 차시목표, ②와③은 연 구진이 분석한 결과로 ②는 차시에 함양되어 있는 역량, ③은 ②의 역량을 프로그램의 교수학습과정안, 수업자료, 활동지에서 분석하여 정리하였다.

1차시_이산화탄소 플라스틱이 무엇일까요?

①

- 이산화탄소 플라스틱의 생산 과정을 알아낸 것이 왜 우리나라 경제에 중요한 이슈가 되는지 이해한다.

- 기후 변화에 적절하게 대응하는 것이 어떤 의미가 있는지 인식한다.

②

과학적 의사소통 능력_과학적 근거로 논증하기

과학적 의사소통 능력_상대방의 의견 수용 및 조율하기 과학적 참여와 평생 학습 능력_사회적 이슈에 대해 이야기하기 과학적 참여와 평생 학습 능력_자기주도적이고 지속적으로 참여하기

③

표 11. STEAM 프로그램 분석 방법

Ⅳ. 연구결과

본 장에서는 먼저 과학과 핵심역량 측정도구 즉, 5가지의 핵심역량의 하위항목과 조 작적 정의가 무엇인지 살펴보고 이를 적용하여 한국과학창의재단(2012)의 STEAM 프 로그램(기후변화, 물 부족)을 분석하고자 한다. 과학과 핵심역량이 STEAM 프로그램 에 얼마나 함양될 수 있는지를 파악하고, 프로그램 특성별로 어떠한 역량이 더욱 강화 될 수 있는지 알아보고자 한다.