요구 분석

요구 분석 목적 결정 단계에서는 요구 분석을 통해 찾아내고자 하는 정보가 무엇인지를 결정한다. 이 연구에서는 프로그래밍 중심 STEAM 교육 프로그램 을 개발하기 위하여 교육 프로그램에 대한 요구 분석을 실시한다. 특히 본 요 구 분석에서는 학습자가 프로그래밍에 대하여 얼마나 이해하고 있는가? 그리 고 프로그래밍, 과학 학습에 대한 자신감과 흥미가 얼마나 있는가? 마지막으로 STEAM 교육에 대한 경험, 자신감, 흥미가 얼마나 있는가? 에 대한 요구를 분 석한다.

2) 출처 확인

출처 확인은 누가 어떤 정보를 가지고 있는가에 대한 정보 출처를 확인하는 단계이다. 프로그래밍 중심 STEAM 교육 프로그램에 대한 요구 정보와 관련 하여 정보를 가지고 있는 대상 및 내용을 <표 Ⅲ-1>에 정리하여 제시하였다.

정보원 추출 가능한 정보

학습자 프로그래밍 중심 STEAM 교육 프로그램 설계 및 개발에 필요한 학습자의 실태 및 요구되는 정보

교수자 프로그래밍 중심 STEAM 교육 프로그램 설계 및 개발에 필요한 학습 환경이나 교수 전략 등에 대한 지식 및 정보

<표 Ⅲ-1> 정보원과 정보 내용

본 요구 조사에서는 프로그래밍 중심 STEAM 교육 프로그램의 학습자들을 중심으로 요구 정보를 추출한다.

3) 도구 선택

본 연구에서 요구 분석을 위한 도구는 연구자가 직접 설문지를 개발하여 사 용하였다. 설문 내용은 프로그래밍 중심 STEAM 교육 프로그래밍 설계 및 개 발을 위한 학습자의 실태와 학습요소에 대한 흥미와 자신감을 묻는 내용이 중 심이다.

설문 형태는 학습자들의 의견을 효율적으로 알아보기 위한 폐쇄형 질문과 질문에 대한 선택 이유를 묻는 개방형 질문이 혼합되어 있다. 폐쇄형 질문은 5 단계 리커트 척도(Likert scale)로 되어 있다.

4) 요구 분석 실시

프로그래밍 중심 STEAM 교육 프로그램에 대한 학습자 분석을 실시하기 위 해 설문지를 통하여 요구분석을 실시하였다.

학습자를 분석하기 위한 질문 내용은 다음과 같다.

Ÿ 프로그래밍을 학습한 적이 있는가? 학습한 경험이 있다면 어떤 언어를 학습하였는가?

Ÿ 프로그래밍 학습에 흥미가 있는가?

Ÿ 프로그래밍 학습에 자신이 있는가?

Ÿ 과학 학습에 흥미가 있는가?

Ÿ 과학 학습에 자신이 있는가?

Ÿ STEAM 교육을 경험한 적이 있는가?

요구 분석을 위하여 교육기부 형태로 운영되는 ○대학교 창의 컴퓨터교실 (2012년 2기)에 지원한 초등학교 4～5학년 31명의 학생들을 대상으로 교육 프 로그램 학습 전에 실시하였다.

(1) 프로그래밍(프로그래밍 학습)에 대한 경험

학습자들의 프로그래밍 또는 프로그래밍 학습에 대한 경험을 알아보기 위하 여 설문을 실시하였고 이 결과를 <표 Ⅲ-2>에 제시하였다.

내용 있다 없다

(2달 이상 지속적으로)프로그래밍(학습)에 대한 경험이 있나요? 11 (35%) 20 (65%)

프로그래밍에 사용한 언어는 무엇인가요? 스크래치(7), 코듀(3)

기타(1)

<표 Ⅲ-2> 프로그래밍 경험

학습자들의 절반 이상(65%)이 프로그래밍에 대한 경험이 없었고 경험이 있 는 35%의 학생이 프로그래밍에 사용한 프로그래밍 언어 역시 스크래치와 코 듀 등의 교육용 프로그래밍 언어로 나타났다. 학습자들의 프로그래밍 교육에 관심을 갖고 교육기부 강의에 신청한 학생들임을 감안하면 실제 일반 학생들 의 경우에는 프로그래밍 경험이 훨씬 낮을 것으로 판단된다. 따라서 프로그래 밍 중심 STEAM 교육 프로그램 개발을 위해 프로그래밍 도구 선정 시 프로그 래밍의 경험이 없는 학습자들을 감안해야 한다는 것을 주의해야 한다. 또한 프 로그래밍을 통한 STEAM 교육을 위하여 프로그래밍 소양에 대한 교육이 별도 의 교육도 필요하고 판단할 수 있다.

(2) 프로그래밍 학습에 대한 흥미와 자신감

학습자들이 프로그래밍 학습에 대해 갖고 있는 흥미와 자신감에 대한 설문 을 실시하였고 그 결과를 <표 Ⅲ-3>에 제시하였다.

내용 평균 표준

된다.

것으로 나타났다. 프로그래밍 중심 STEAM 교육 프로그램을 설계하고 개발 할 때 프로그래밍 도구로서 학생들의 수준에 적합한 교육용 프로그래밍 언어 선정과 프로그래밍 언어에 대한 학습이 필요함을 알 수 있었다. 또한 여러 명 의 학습자가 직접 프로그래밍을 학습하는 것을 지원하기 위한 장치도 필요할 것으로 보인다.

둘째, 학생들이 과학 학습에 흥미가 있고 과학 학습 중에서도 실험이나 발견 을 통한 학습을 선호하는 것으로 나타났다. 따라서 지식이나 개념 위주로 구성 하기 보다는 학생들이 직접 조작하고 체험할 수 있도록 교육 프로그램을 구성 하는 것이 필요하다.

셋째, 학생들이 STEAM 교육에 경험이 적고 초등학생이기 때문에 융합의 수준을 적절하게 조절하는 것이 필요하다. 주제를 선정하고 프로그램을 개발함 에 있어 학습자의 흥미나 자신감을 떨어뜨리지 않도록 어려운 문제 보다는 학 생들의 학습 태도나 흥미를 신장시킬 수 있는 방향으로 융합하는 것이 바람직 하다.

1) 교육과정 분석

본 연구에서 개발한 교육 프로그램은 초등학교 4～6학년의 학생들을 주된 학습자로 계획되었다. 이에 프로그래밍 중심 STEAM 교육 프로그램의 설계 단계에서 교육 프로그램의 주제 선정을 위하여 2009 개정 과학과 교육과정을 중심으로 초등학교 4～6학년의 내용을 분석하였다. <표 Ⅲ-7>는 2009 개정 과 학과 교육과정 중 4～6학년에 해당하는 내용이다(교육과학기술부, 2011a).

학년

학년 학기 단원 추출 요소

6학년 과학과 교육과정 중 프로그래밍 중심 STEAM 교육 프로그램의 주제

2) 학습준거 선정

교과 내용 요소 과학 생활 속 과학적 사실, 문제의 발견

조사, 발표학습을 통한 문제해결방안 모색

기술 가상 로봇, 센서, 정보통신 기술을 활용한 프로그래밍 활동

공학 무대와 객체(스프라이트, 캐릭터) 디자인 자기만의 프로그램 제작

예술 스토리텔링을 위한 예술적이고 창의적 표현 심미적인 배경과 객체 표현

수학 프로그래밍 속 계산과 논리식 이해

<표 Ⅲ-12> 내용 요소 선정

과학 교과 요소는 본 연구에서 핵심 주제가 되는 부분으로 일상생활 속에서 접할 수 있는 다양한 과학적 사실과 문제를 선정하였다. 이러한 과학 주제는 조사, 발표, 토론학습을 통해 진행하였다.

기술 교과 요소로는 가상 로봇, 센서, 정보통신 기술 등 프로그래밍에 활용되 는 최신 기술 분야를 선정하였다. 초등학교 수준에서 직접 다뤄지는 부분은 아 니지만 프로그래밍 활동을 통해 자연스럽게 연결되도록 계획하였다.

공학 교과 요소로는 실제적인 프로그래밍 활동에서 교육용 프로그래밍 언어 의 무대와 객체를 설계하고 자기만의 프로그램을 제작하는 것을 선정하였다.

스토리텔링을 위한 예술적이고 창의적인 표현, 그리고 이야기와 프로그램의 배과 객체들을 심미적으로 표현하는 활동을 예술 요소로 선정하였고 마지막으 로 프로그래밍 속 좌표, 연산 등의 계산과 논리식을 이해하는 것을 수학 요소 로 선정하였다.

융합인재교육은 실생활과 관련된 문제(real world problem)를 해결하는 경험 을 제공한다. 즉, 학생들의 문제 해결 능력을 기르고, 빠르게 변하는 미래의 상 황에 대처할 수 있는 적응력을 길러주게 된다(조향숙 외, 2012). 본 연구에서 개발한 STEAM 교육 프로그램에서는 우리 주변에서 해결이 시급한 문제, 즉 환경, 교통, 에너지 등 시급한 문제를 이야기 형태로 제시하여 학생들이 문제 상황을 인식하도록 제시하였다.

주어진 상황에서 문제를 해결하기 위해서 학생들은 조사, 토론 등의 방법을

통해 해결방안을 모색하고 이것을 프로그래밍을 통한 다양한 산출물(애니메이 션, 게임, 스토리, 프리젠테이션 등)을 디자인한다.

창의적 설계를 통해 디자인한 프로그램을 작성하고 프로그래밍에 그치는 것 이 아니라 이를 자신만의 이야기로 풀어내는 디지털 스토리텔링을 하게 된다.

이런 활동을 통해 학생들은 과학 학습과 프로그래밍, 스토리텔링에 대한 흥미 를 갖게 되는 감성적 체험을 하게 된다.

3) 통합유형 선정

통합교육과정이나 교과의 통합에 대한 관점은 학자에 따라 다양한데 본 연 구에서는 배선아가 제시한 통합유형 분석 모형을 토대로 프로그래밍 중심의 STEAM 교육 프로그램에 적합한 통합 유형을 선정하였다(배건, 1997; 배선아, 2009))

[그림 Ⅲ-2] 통합 유형 분석 모형

먼저, 통합의 형태에 따른 접근에서는 기여적 통합유형을 선택하였다.

STEAM의 각 교과가 선정한 주제 학습에 서로 기여할 수 있는 요소에 의하여 학습에 도움을 줄 수 있도록 조직하여 연계하도록 하였다.

통합의 학습 요소에 따른 접근에서는 주제 중심 통합유형을 선택하였다. 과

학교과의 학습내용을 중심으로 주제를 선정하되 해당 주제에 대한 학습을 위 해 기술, 공학, 예술, 수학의 학습요소를 융합하도록 하였다.

학문간 통합정도에 따른 접근에서는 간학문적 통합 유형을 선정하였다. 과학 분야에 밀접한 주제가 선정되었지만 프로그래밍, 기술, 공학, 수학 분야의 탐구 방법이나 모형을 적용하여 해결함으로써 STEAM에 해당하는 각 학문이 서로 공존하면서 새롭게 의미 있는 융합이 이루어지게 하였다.

이 연구에서 개발하고자 하는 교육 프로그램의 통합 유형을 [그림 Ⅲ-3]에 제시하였다. X축의 간학문적 통합, Y축의 기여적 통합, Z축의 주제 중심 통합

이 연구에서 개발하고자 하는 교육 프로그램의 통합 유형을 [그림 Ⅲ-3]에 제시하였다. X축의 간학문적 통합, Y축의 기여적 통합, Z축의 주제 중심 통합