스크래치 프로그래밍 중심 STEAM 교육 프로그램

스크래치 프로그래밍 중심 STEAM 교육 프로그램은 투입 방식과 수업전략 에 따라 3개의 세부 프로그램으로 구분하였다.

(1) 교육기부를 위한 센서 기반 스크래치 프로그래밍 중심 STEAM 교육 프로그램

초등학교 4～6학년 학생을 대상으로 운영한 교육기부 프로그램으로 센서 기 반 스크래치 프로그래밍 중심 STEAM 교육 프로그램을 적용하였다. 센서는 스마트폰, 로봇 등에서도 사용되어 최근 많은 관심을 받고 있는 기술이다. 스 크래치는 소리, 빛, 전기저항 등을 입력받는 센서보드를 지원하며 이를 활용한 프로그래밍을 통해 과학 교과와 자연스럽게 연결시킬 수 있다는 장점이 있다.

센서를 활용한 스크래치 프로그래밍 중심의 STEAM 교육 프로그램의 효과와 함께 센서의 활용 여부에 따라 STEAM 교육 프로그램의 효과에는 차이가 있 는지를 분석하였다.

(2) 방과후학교를 위한 스크래치 프로그래밍 중심 STEAM 교육 프로그램 두 번째는 초등학교 4～6학년 방과후학교 프로그램으로 스크래치 프로그래 밍 중심의 STEAM 교육 프로그램을 적용하였다. 초등학교에는 컴퓨터 과학 또는 프로그래밍을 학습할 수 있는 교과가 없고 이에 따라 투입 시수를 확보 할 수 없기 때문에 방과후학교 또는 동아리 활동을 통한 교육이 대안이 될 수 있다. 스크래치는 교육 현장에서 프로그래밍 교육을 위해 가장 많이 사용되고 있는 교육용 프로그래밍 언어이다. STEAM 교육과 프로그래밍 교육을 위한 도구로서 스크래치를 선정하고 이를 중심으로 구성한 프로그래밍 중심 STEAM 교육의 교육적 효과를 살펴보았다.

(3) 정규 교육과정에서의 스크래치 프로그래밍 중심 STEAM 교육 프로그램 마지막으로 세 번째는 정규 교육과정에서의 스크래치 프로그래밍 중심 STEAM 교육 프로그램으로 초등학교 6학년 정규 교육과정 내에서 스크래치 프로그래밍을 활용한 STEAM 교육 프로그램을 적용하였다. 스크래치 프로그 래밍 중심의 STEAM 교육 프로그램이 초등학교의 정규 교육과정에서 어떻게 투입이 될 수 있는지, 정규 교육과정의 과학 등의 교과와 어떻게 융합될 수 있 는지를 살펴보고자 하였다.

본 연구에서는 프로그래밍 중심 STEAM 교육 프로그램을 평가하기 위해 교 육 프로그램을 투입한 학습자의 변화를 비교・분석하여 교육적 효과를 검증하 였다.

프로그래밍 중심의 STEAM 교육 프로그램의 교육적 효과를 평가하기 위해 평가의 관점을 두 부분으로 나누었다.

먼저 프로그래밍 교육에 대한 평가이다. 본 연구에서 개발한 프로그래밍 중 심 STEAM 교육 프로그램은 학습자의 컴퓨팅 사고력의 신장을 목표로 하였 다. 주어진 문제를 고민하고 해결하는 과정에서 컴퓨팅 사고력이 얼마나 신장 되었는지를 측정하기 위하여 컴퓨팅 사고력의 하위요소인 창의력과 논리적 사 고력의 변화를 측정하였다.

두 번째는 STEAM 교육에서 요구하는 융합적 소양에 대한 평가이다.

STEAM 교육은 21세기 학습자로 하여금 문제해결 과정에서 어느 하나의 학문 에 구애받지 않고 문제해결을 할 수 있는 융합적 소양을 기르는 것을 목표로 한다. 학습에 대한 흥미는 이러한 융합적 소양을 위한 기본 요소이다. 특히 우 리나라의 STEAM 교육의 도입은 과학・수학교과의 높은 성취도에 비해 낮은 흥미도와 자신감 등 정의적 영역에 대한 문제를 해결하기 위한 고민에서 비롯 되었다. 즉, 각각 개별적인 교과로써 학습했던 전통적인 방법을 벗어나 예술이 나 인문학을 포함한 다양한 교과의 요소를 융합한 창의적인 접근을 통해 과학, 수학에 대한 흥미를 높이고 이것이 학습자의 융합적인 소양을 기르는데 도움 이 된다는 것이다. 이에 본 연구에서는 융합적 소양이 기초가 되는 과학에 대 한 흥미와 태도의 정의적 영역의 변화를 통해 STEAM 교육 프로그램의 효과 를 검증하고자 하였다.

1) 검사 도구

(1) 창의력 검사도구

창의성의 신장 여부를 확인하기 위한 검사도구로 Torrance가 개발한 TTCT(Torrance Tests of Creative Thinking) 검사지 중 도형 A형을 사용하 였다.

TTCT 창의력 검사에서는 ‘창의력’이란 창의적인 성취를 수행할 때 작용한

다고 생각되는 ‘일반화된 정신 능력들의 집합’이라고 정의한다. TTCT 검사는 그림 구성하기, 그림 완성하기, 쌍의 두직선- 선 그리기의 세 가지 활동으로 이루어져 있다. 이들 각기는 창의적 사고의 측면들 가운데서 각기 상이하면서 도 독특한 측면을 다루고 있다.

수검자의 창의력을 판단하기 위해 TTCT 검사는 창의력의 하위요소를 유창 성, 독창성, 제목의 추상성, 정교성, 성급한 종결에 대한 저항으로 구분하였다.

유창성은 주어진 자극을 유의미하게 사용하여 해석 가능한 반응으로 표현해 내는 능력을 말한다.

독창성은 수검자의 반응이 얼마나 드물게 일어나며 특별한 것인지를 판단한 다.

제목의 추상성은 수검자가 종합하고 조직화할 줄 아는 사고과정과 관련되어 있다. 가장 높은 수준에서는 관련정보들의 핵심을 포착해 내고, 무엇이 중요한 것인지를 알고, 그리고 그림을 보다 깊게 풍부하게 볼 줄 아는 능력이 작용한 다.

정교성은 자극도형에 대한 최소의 일차적인 반응은 하나의 단일 반응이고 내용을 자세하게 상상하고 설명할 수 있는 것은 정교성이라는 창의력의 함수 라고 보는 것이다.

성급한 종결에 대한 저항은 독창적인 아이디어를 가능하게 하는 정신적 비 약을 할 수 있을 만큼 충분히 긴 시간동안 마음을 열고 있으며 그래서 성급하 게 반응을 폐쇄하고 종결시키는 것을 지연시킬 줄 아는 능력이다.

앞에서 다룬 5가지 척도들은 모두가 규준자료를 이용하여 해석하는 규준관 련 척도이다. 창의적 강점 체크리스트는 절대 기준을 사용하는 준거관련 척도 들로 정서적 표현, 이야기의 명료성, 운동 또는 행위, 제목의 표현성, 불완전 도형들의 종합, 선들의 종합, 독특한 시각화, 내적인 시각화, 경계의 활대 또는 파괴, 유머, 심상의 풍부함, 심상의 다채로움, 환상의 13가지 항목으로 구성되 어 있다. 이러한 창의적 강점을 교육과정과 수업방법을 개발하는데 사용할 수 있다.

창의력 점수는 유창성, 독창성, 제목의 추상성, 정교성, 성급한 종결에 대한 저항과 각 하위요소의 평균점수, 창의적 강점이 포함된 창의성 지수로 구분되

며 각각 표준점수와 백분위 점수를 사용할 수 있다. 본 연구에서는 표준점수를 사용하였다(Torrance, E. P. 김영채 역, 2010).

(2) 논리적 사고력 검사도구

본 연구에서는 학습자들의 논리적 사고력 변화를 측정하기 위하여 GALT(Group Assessment of Logical Thinking) 검사를 실시하였다.

Piaget의 인지발달 이론은 모든 학습자에게서 공통적으로 나타나는 어떤 독 특한 양상을 인지구조라고 보며, 이러한 지적 구조는 학습자의 발달 과정에 따 라 단계적으로 질적 분화하여 발달해 간다고 가정하는 이론이다. Piaget는 인 지구조가 발달해 가는 단계를 감각운동기, 전조작기, 구체적 조작기, 형식적 조 작기의 4단계로 구분하였다. Piaget의 연구에 따르면 형식적 조작기에 도달한 학생은 보존논리, 비례논리, 변인통제논리, 확률논리, 상관논리, 조합논리의 사 고가 가능하다. 각 논리의 의미는 다음과 같다.

첫째, 보존논리는 어떤 수, 길이, 물질, 면적, 부피 등은 그 순서나 형태를 바 꾸어 제시한다 하더라도 항상 변하지 않는다는 것을 아는 능력을 의미한다.

둘째, 비례논리는 어떤 두 비에 있어서 그 비의 값이 같다는 논리를 바탕으 로 비례와 관련된 규칙을 이해하는 능력을 의미한다.

셋째, 변인통제논리는 상황의 모든 변인들을 인식하고 변인들의 역할에 관한 가설을 설정한 다음, 그 가설을 검정하기 위해 체계적으로 변인들을 통제하여 결론을 도출해 내는 능력을 의미한다.

넷째, 확률논리는 학습과정에 우연히 일어나는 사상 중에서 어떤 사상이 일 어날 확률을 계산할 수 있는 능력을 의미한다.

다섯째, 상관논리는 두 개 변인 또는 현상사이에 어떤 상관적인 관계가 있을 것이라고 예상하는 능력을 의미한다.

마지막으로 조합논리는 문제를 해결해 나가는 과정에서 있을 수 있는 여러 가지 경우를 빠짐없이 중복되지 않게 셀 수 있는 능력을 의미한다.

Roadrangka 외(1983)는 학습자의 인지발달 수준을 측정하기 위한 방법으로 지필평가 형식의 논리적 사고력을 검사지를 개발하였다. 이 검사지는 6개의 하 위논리를 포함하고 있는 총 21개 문항으로 개발되었으며 현재까지 학습자의 인지수준을 파악하기에 상당히 신뢰도와 타당도가 높고 사용이 편리한 검사도

구로 보고되었다. 뿐만 아니라 현재 많은 논문들의 학습자가 가지고 있는 오개

이며 각 문항은 5단계의 Likert 척도로 구성되었다.(김효남 외, 1998).

인식(C)

1.1 과학에 대한 인식(CS) 1.2 과학 교육에 대한 인식(CL)

1.3 과학과 관련된 직업에 대한 인식(CC)

1.4 과학·기술·사회의 상호 관련성에 대한 인식(CT)

흥미(I)

2.1 과학에 대한 흥미(IS) 2.2 과학 학습에 대한 흥미(IL)

2.3 과학과 관련된 활동에 대한 흥미(IA) 2.4 과학과 관련된 직업에 대한 흥미(IC) 2.5 과학 불안(IX)

태도(A)

3.1 호기심(AU) 3.2 개방성(AP) 3.3 비판성(AR) 3.4 협동성(AO) 3.5 자진성(AV) 3.6 끈기성(AE) 3.7 창의성(AC)

<표 Ⅲ-17> 과학과 관련된 정의적 영역 평가 세부요소