1. 연구의 필요성 및 목적
최근 사회는 급격하게 발전하고 있다. 나날이 스마트폰, 3D 프린터, VR, 사물 인터넷(Internet of Things), 신소재, 블록체인, 유전학 등 다양한 기술들이 개발 되어 실생활에 적용되고 있다. 이제는 1차, 2차, 3차 산업혁명을 지나 4차 산업 혁명 시대가 도래하였다. 이러한 4차 산업혁명 시대에는 지금까지와는 다르게 물리 세계, 디지털 세계, 생물 세계가 융합하여 경제와 사회에 영향을 미친다 (이봉우 등, 2017).
이러한 4차 산업혁명 시대에서는 창의적이고 융합적인 소양을 갖춘 인재가 필요하다. 이에 따라 선진국들은 4차 산업혁명에 대비하고, 준비하려는 여러 노 력을 하고 있으며, 과학 기술 교육을 바탕으로 한 창의적이며 융합적인 인재를 양성하기 위해 힘쓰고 있다. 최근 들어 우리나라 교육부에서도 창의적 융합인재 양성에 대한 국가와 사회의 요구를 반영하여 미래사회가 요구하는 창의융합형 인재 양성과 학습 경험의 질 개선을 통한 행복한 학습 구현을 비전으로 제시하 고 있다(교육부, 2015a).
창의적이고 융합적인 소양을 갖춘 인재를 양성하기 위해서는 학교 교육에서 도 학생들에게 단순 지식만 전달하는 것이 아니라 창의적으로 사고할 기회를 제공해야 하며, 교과 내, 교과 간 내용 연계성을 고려한 교수‧학습을 통해 융합 적 사고를 할 수 있도록 해야 한다. 이를 위한 효과적인 교육 방법으로는 교수‧
학습으로는 STEAM 교육과 다양한 테크놀로지를 사용하는 Mishra and Koehler (2006)의 테크놀로지 교수학적 내용지식(Technological Pedagogical Content Knowledge, 이하 TPACK)이 있다.
현재 초등 4학년 과학과 ‘식물의 한살이’ 단원에서는 창의적이고 융합적인 사 고를 할 수 있는 내용이 아닌 단순 지식을 암기해야 하는 내용이 많이 있으며, 식물이 자라는 모습을 수동적으로 관찰하는 데 그치고 있다. 그리고 학생들이 식물이 자라는 모습을 연속적으로 관찰하는 것이 아닌 하루 또는 몇 시간 간격
으로 관찰하여 뿌리가 씨앗에서 어떻게 나오는지, 줄기가 어떻게 자라는지, 잎 이 어떻게 나오는지를 자세히 관찰하고, 이해하는 데 어려움이 있다(교육부, 2015b).
태블릿PC를 이용한 조사, 관찰 활동 등 다양한 활동을 통해 이러한 어려움을 극복하고, 스스로 식물의 한살이를 애니메이션으로 나타내면서 수동적으로 관찰 하는 것에서 벗어나 창의적이고 융합적인 사고를 기르는 학습을 할 수 있다.
또한, 요즘 학생들은 스마트기기를 이용한 활동에 흥미를 느끼며, 스마트기기 를 잘 다루는 세대이다. 교육부에서도 이러한 상황을 반영하여 학교에 다양한 태블릿PC, 3D 프린터, VR 기기 등 멀티미디어 기자재를 보급하고 있다. 하지만 학교 현장에서는 이러한 멀티미디어 기자재를 교수‧학습에 잘 이용하지 않거나, 맹목적으로 사용하여 오히려 수업 목표 달성에 방해가 되는 경우도 있다. 따라 서 교수‧학습에 멀티미디어 기자재를 잘 활용한 창의적이고 융합적인 인재 양 성을 할 수 있는 다양한 교수‧학습 프로그램이 필요하다(OECD, 2006; 박재진 등, 2014)
이에 본 연구에서는 학생들 스스로 태블릿PC를 이용한 다양한 활동을 통하 여 식물의 한살이를 이해하고 애니메이션 만들기를 하며 창의적이고 융합적인 학습을 할 수 있도록 TPACK 기반 STEAM 프로그램을 개발하고, 이를 적용하 여 초등학교 4학년 학생의 학업성취도, 과학 탐구 능력, 창의적 문제해결력 및 과학 흥미도에 미치는 영향을 알아보고자 하였다.
2. 연구 문제
본 연구에서는 초등학교 4학년 과학과 ‘식물의 한살이’ 단원에서 식물의 한살 이에 대한 애니메이션을 제작하는 TPACK 기반 STEAM 프로그램을 개발하여 적용함으로써 초등학생들에게 어떤 효과가 있는지 연구하기 위하여 다음과 같 이 연구 문제를 설정하였다.
첫째, 초등학교 4학년을 대상으로 하는 ‘식물의 한살이’ TPACK 기반 STEAM 프로그램을 개발한다.
둘째, 개발한 TPACK 기반 STEAM 프로그램을 적용한 후 학생들의 학업성 취도, 과학 탐구 능력, 창의적 문제해결력 및 과학 흥미도에 미치는 영 향을 분석한다.
셋째, ‘식물의 한살이’ TPACK 기반 STEAM 프로그램에 대한 수업 만족도를 분석한다.