IV. STEAM 교육 프로그램 개발의 실제
3) 적용 및 효과분석
① 가설 1
Ÿ 연구가설: 코듀 프로그래밍 중심의 STEAM 교육 프로그램에 의한 학습자의 창의력에는 차이가 없다.
Ÿ 대립가설: 코듀 프로그래밍 중심의 STEAM 교육 프로그램에 의한
학습자의 창의력에는 차이가 있다.
② 가설 2
Ÿ 연구가설: 코듀 프로그래밍 중심의 STEAM 교육 프로그램에 의한 학습자의 논리적 사고력에는 차이가 없다.
Ÿ 대립가설: 코듀 프로그래밍 중심의 STEAM 교육 프로그램에 의한 학습자의 논리적 사고력에는 차이가 있다.
③ 가설 3
Ÿ 연구가설: 코듀 프로그래밍 중심의 STEAM 교육 프로그램에 의한 학습자의 과학과 관련된 정의적 영역에는 차이가 없다.
Ÿ 대립가설: 코듀 프로그래밍 중심의 STEAM 교육 프로그램에 의한 학습자의 과학과 관련된 정의적 영역에는 차이가 있다.
(2) 연구 대상
실험집단은 J대학교 창의컴퓨터교실에 지원한 14명의 학생을 선정하였다. 창 의컴퓨터교실은 지역 내 4, 5학년 초등학생 중 프로그래밍 강좌 수강을 희망하 는 학생들을 모집하여 교육기부 형태로 운영되었다.
비교집단 역시 제주지역 J대학교의 초등창의컴퓨터 교실에 지원한 4~5학년 학생 13명을 선정하였다. 비교집단에는 코듀 프로그래밍을 통한 게임 개발을 학습주제로 수업을 진행하였다. 연구 대상에 대한 구체적인 사항을 <표 Ⅳ-5>
에 제시하였다.
구분 실험집단(명) 비교집단(명)
성별 남 여 소계 남 여 소계
4학년 6 5 11 4 4 8
5학년 3 0 3 3 2 5
소계 9 5 14 7 7 13
<표 Ⅳ-5> 연구 대상
실험집단의 참여자 중 1명은 GALT와 TTCT의 검사를 실시하지 못하여 이 를 결측값으로 처리하여 통계를 실시하였다.
(3) 연구 절차
본 연구에서 개발한 코듀를 이용한 프로그래밍 중심의 STEAM 교육 프로그 램을 투입하기 전 실험집단과 비교집단의 창의력과 논리적 사고력을 비교하기 위한 사전검사를 실시하였다. 실험집단에 대해서는 과학과 관련된 정의적 영역 검사를 추가로 실시하였다.
교육 프로그램은 6일간 총 24차시의 집합 강의 및 실습으로 구성하였고 교 육 프로그램이 시작되는 첫 날에는 사전검사와 오리엔테이션 마지막 날에는 프로젝트 발표 및 사후검사를 실시하였다. 실험집단에 투입한 교육 프로그램의 투입 일정을 <표 Ⅳ-6>에 제시하였다.
일차 프로그램 일정
1 사전검사, 오리엔테이션(3차시)
2 코듀 소양 학습(6차시)
3 1, 2주제 학습(각 3차시)
4 3, 4주제 학습(각 3차시)
5 5주제 학습(3차시), 개인별 프로젝트 준비(3차시)
6 프로젝트 발표 및 사후검사(3차시)
<표 Ⅳ-6> 프로그램 일정
사전검사 처치 사후검사
실험집단 O1, O3 X1 O2, O4
비교집단 O1 X2 O2
O1 : 논리적 사고력, 창의력 사전검사 O2 : 논리적 사고력, 창의력 사후검사 O3 : 과학과 관련된 정의적 영역 사전검사 O4 : 과학과 관련된 정의적 영역 사후검사
X1 : 코듀 프로그래밍 중심 STEAM 교육 프로그램 X2 : 코듀 프로그래밍을 통한 게임 개발 프로그램
<표 Ⅳ-7> 실험 설계
비교집단에는 7주간 총 21차시의 집합 강의 및 실습으로 구성된 코듀를 활
용한 게임 개발을 주제로 강의를 진행하였으며 마찬가지로 첫 주차와 마지막 주차에는 창의력과 논리적 사고력에 대한 사전검사와 사후검사를 실시하였다.
본 실험의 연구 설계를 도식화 하여 <표 Ⅳ-7>에 제시하였다.
(4) 연구 결과
① 창의력 변화 Ÿ 정규성 검정
창의력 검사 결과 비교 전 두 집단의 창의력 사전 점수가 정규성을 확보하 고 있는지 확인할 필요가 있었다. 먼저 실험・비교집단의 사전 창의력 검사에 대하여 Shapiro-Wilks 정규성 검정을 실시하였고 <표 Ⅳ-8>, <표 Ⅳ-9>에 그 결과를 제시하였다.
하위 요소 기술통계(N=13)
통계량 유의도
M SD Max Min
유창성 98.154 15.513 125.0 71.0 .966 .847
독창성 101.000 17.272 130.0 70.0 .955 .672
제목의
추상성 108.154 19.065 67.0 130.0 .909 .180
정교성 135.154 22.479 150.0 92.0 .667 .000**
성급한 종결에
대한 저항 104.385 10.153 112.0 73.0 .655 .000**
창의력 평균 109.308 13.263 129.0 76.0 .886 .086 창의력 지수 123.769 16.971 148.0 82.0 .879 .068
<표 Ⅳ-8> 실험집단 창의력 검사 정규성 검정
**p<.01
정규성 검사 결과 실험집단의 창의력 검사 결과에서 정교성과 성급한 종결 에 대한 저항 영역의 유의도가 .000으로 나타나 귀무가설을 기각하여 정규성이 만족되지 않았다. 나머지 영역에서는 유의도가 유의수준인 .05보다 크게 나타 나 귀무가설이 채택되어 정교분포임이 확인되었다.
하위 요소 기술통계(N=13)
통계량 유의도
M SD Max Min
유창성 90.308 14.279 113 65 .962 .779
독창성 84.462 17.295 127 54 .927 .307
제목의
추상성 109.231 36.431 154 40 .934 .380
정교성 108.846 10.197 128 91 .966 .840
성급한 종결에
대한 저항 90.308 11.636 110 67 .963 .793
창의력 평균 96.154 13.397 113 67 .936 .402
창의력 지수 108.846 15.889 133 73 .953 .648
<표 Ⅳ-9> 비교집단 창의력 검사 정규성 검정
비교집단은 모두 정규성을 확보한 것으로 나타났다. 실험집단과 비교집단의 정규성 확보 여부에 따라 집단 간・집단 내 비교 시 모수적 통계방법과 비모 수적 통계방법을 혼합하여 검사결과를 비교하였다.
Ÿ 집단 간 비교
본 연구에서 개발한 교육 프로그램이 학습자의 창의력에 미친 영향을 살펴 보기 위해 실험집단과 비교집단의 창의력 사전・사후검사 결과를 비교하였다.
먼저 실험 투입 전 두 집단이 동질집단 임을 확인하기 위해 사전검사를 비 교하였는데 정규성을 확보한 영역에 대해서는 독립표본 t검정을 실시하여 <표
Ⅳ-10>에 제시하였고 제목의 추상성과 정교성의 경우 실험집단의 사전검사 결 과에서 정규성을 확보하지 못하여 Mann-Whitney U검정을 실시하여 <표 Ⅳ -11>에 제시하였다.
두 집단의 창의력 사전검사를 비교한 결과 유창성과 제목의 독창성에서는 두 집단이 동질 집단으로 나타났지만 나머지 영역에 대하여서는 이질집단인 것으로 나타났다. 모집으로 이루어진 집단이기 때문에 실험집단의 평균이 일반 적인 집단에 비해 창의력 수준이 높은 것이 원인인 것으로 판단된다.
하위요소 집단 N M SD t p
유창성 실험 13 98.154 15.513
1.342 .192
비교 13 90.308 14.279
독창성 실험 13 101.000 17.272
2.440 .022*
비교 13 84.462 17.295
제목의 추상성
실험 13 108.154 19.065
-.094 .926
비교 13 109.231 36.431
창의력 평균 실험 13 109.308 13.263
2.516 .019*
비교 13 96.154 13.397
창의력 지수 실험 13 123.769 16.971
2.314 .030*
비교 13 108.846 15.889
<표 Ⅳ-10> 창의력 사전검사 결과 비교(독립표본 t검정)
비교 13 108.846 10.197 9.54 성급한 종결에
대한 저항
실험 13 104.385 10.153 18.23
23.000 .002**
비교 13 90.308 11.636 8.77
<표 Ⅳ-11> 창의력 사전검사 결과 비교(Mann-Whitney U검정)
비교 13 104.154 16.552
제목의 추상성
실험 13 108.846 20.780
.006 .995
비교 13 108.769 40.225
<표 Ⅳ-12> 창의력 사후검사 결과 비교(독립표본 t검정)
*p<.05
창의력 사후검사 중 유창성과 제목의 추상성의 결과를 비교한 결과 실험집
단이 유창성이 비교집단에 비해 유의미하게 상승한 것으로 나타났다.
사전 M 101.000 84.462 92.731
SD 17.272 17.295 18.918
사후 M 121.615 99.308 110.462
SD 16.761 20.176 21.439
교정 사후 M 115.655 105.268
SD 4.127 4.127
N 13 13 26
창의력 평균
사전 M 109.308 96.154 102.731
SD 13.263 13.397 14.682
사후 M 118.2308 101.077 109.654
SD 8.36813 10.7196 12.856
교정 사후 M 114.886 104.422
SD 2.055 2.055
N 13 13 26
창의력 지수
사전 M 123.769 108.846 116.308
SD 16.971 15.889 17.814
사후 M 134.6154 114.308 124.462
SD 10.96615 13.332 15.820
교정 사후 M 130.471 118.452
하위요소 분산원 제곱합 자유도 평균제곱 F p
독창성
공분산(사전독창성) 6396.779 1 6396.779 32.466 .000
집단 562.013 1 562.013 2.852 .105
오차 4531.670 23 197.029
합계 328736.000 26
창의력 평균
공분산(사전창의력평균) 2452.614 1 2452.614 50.542 .000 집단 563.163 1 563.163 11.605 .002**
오차 1116.107 23 48.526
합계 316755.000 26
창의력 지수
공분산(사전창의력지수) 3913.842 1 3913.842 57.156 .000 집단 767.657 1 767.657 11.210 .003**
오차 1574.963 23 68.477
하위요소 시기 M SD t p
하위요소 시기 M SD t p
하위 요소 기술통계(N=13)
통계량 유의도
M SD Max Min
보존 1.231 0.599 2 0 .766 .003**
비례 0.385 0.650 2 0 .650 .000**
변인통제 0.846 0.899 2 0 .766 .003**
확률 0.308 0.630 2 0 .567 .000**
상관 0.077 0.277 1 0 .311 .000**
조합 1.769 0.439 2 1 .533 .000**
합계 4.615 1.557 7 2 .924 .286
<표 Ⅳ-18> 실험집단 논리적 사고력 검사 정규성 검정
**p<.01
하위 요소 기술통계(N=13)
통계량 유의도
M SD Max Min
보존 1.077 0.760 2 0 .825 .014*
비례 0.077 0.277 1 0 .311 .000**
변인통제 0.615 0.650 2 0 .772 .003**
확률 0.077 0.277 1 0 .311 .000**
상관 0.231 0.439 1 0 .533 .000**
조합 1.231 0.832 2 0 .785 .005**
합계 3.308 1.932 7 0 .970 .889
<표 Ⅳ-19> 비교집단 논리적 사고력 검사 정규성 검정
*p<.05, **p<.01
Ÿ 집단 간 비교
본 연구에서 개발한 교육 프로그램이 학습자의 창의력 논리적 사고력에 미 친 영향을 살펴보기 위해 실험집단과 비교집단의 논리적 사고력 사전・사후검 사 결과를 비교하였다.
먼저 실험 투입 전 두 집단이 동질집단 임을 확인하기 위해 정규성을 확보
하위요소 집단 N M SD 평균순위 Mann-Whitne
하위 요소 시기 N M SD t 유의도
하위요소 N 시기 M SD Z p
정규성 검정 결과 과학과 관련된 인식, 흥미, 태도와 평균 점수가 모두 유의
창의력 검사에서는 유창성과 독창성의 영역, 창의력 평균과 창의력 지수가 통계적으로 유의미한 상승한 것으로 나타났다. 이러한 결과는 본 연구에서 개 발한 교육 STEAM 교육 프로그램이 STEAM 교육에서 강조하는 창의력 향상 에 기여하고 있음을 보여준다.
논리적 사고력 합계가 유의미한 향상이 나타난 것은 STEAM 형태의 프로그 래밍 교육이 논리적 사고력을 길러주며 이를 통해 프로그래밍 교육 자체에도 효과가 있음을 보여준다.
다만 과학과 관련된 정의적 영역에 대한 유의미한 상승을 이끌어 내지 못한 점은 다소 아쉬운 부분이다.
1) 요구 분석
스마트폰, 로봇이 대중화 되면서 센서에 대한 관심이 높아지고 있다. 최근 아두이노 등의 센서보드를 활용한 프로그래밍 교육에 대한 다양한 연구가 진 행되고 있다. 이번 연구에서는 STEAM 교과 융합을 위한 도구로 센서를 선정 하여 교육 프로그램을 진행하였다. 센서를 이용한 스크래치 프로그래밍 활동을 통해 과학 주제를 학습하고 융합적인 사고를 경험함으로서 프로그래밍과 과학 학습에 흥미를 느낄 수 있도록 STEAM 교육 프로그램을 구성하였다. 교육 프 로그램에서 중요한 요소인 센서를 활용하기 위한 도구로 센서보드를 사용하였 다. 센서보드는 소리 센서, 빛 센서, 전기 저항 센서, 슬라이드와 버튼이 있어 소리, 빛, 전기신호, 슬라이드와 버튼의 입력을 받을 수 있다는 장점이 있다.
과학 현상인 빛, 소리 등을 직접 입력 받을 수 있어 이를 이용한 다양한 프로 그래밍이 가능하고 이를 통해 과학 교과에서 배우던 개념을 직접 다루고 그것 을 이용하여 창의적인 프로그램을 만들 수 있다.
2) 설계 및 개발
(1) 주제의 선정
센서 기반의 스크래치 프로그래밍과 과학 주제를 융합하기 위하여 2009 개 정 과학과 교육과정 중 초등학교 4～6학년의 내용을 분석하였다. 과학 교과를 중심으로 내용을 선정한 이유는 STEAM 교육이 과학에 대한 흥미와 태도를 향상시키기 위한 것이고 궁극적으로 인류가 직면한 문제의 해결과 과학에 대
센서 기반의 스크래치 프로그래밍과 과학 주제를 융합하기 위하여 2009 개 정 과학과 교육과정 중 초등학교 4～6학년의 내용을 분석하였다. 과학 교과를 중심으로 내용을 선정한 이유는 STEAM 교육이 과학에 대한 흥미와 태도를 향상시키기 위한 것이고 궁극적으로 인류가 직면한 문제의 해결과 과학에 대