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2016년 2월 박사학위 논문
초․중등 학생들의 STEAM 태도와 이공계 진로선호에 관한 연구
조선대학교 대학원
과 학 교 육 학 과
정 낙 주
초․중등 학생들의 STEAM 태도와 이공계 진로선호에 관한 연구
Study on the Students’ STEAM Attitudes and their Career Interests in STEM Area
2016년 2월 25일
조선대학교 대학원
과 학 교 육 학 과
정 낙 주
초․중등 학생들의 STEAM 태도와 이공계 진로선호에 관한 연구
지도교수 박 현 주
이 논문을 교육학 박사학위신청 논문으로 제출함 2015년 10월
조선대학교 대학원
과 학 교 육 학 과
정 낙 주
정낙주의 박사학위논문을 인준함
위원장 조선대학교 교 수 김 선 영 (인)
위 원 연세대학교 교 수 백 윤 수 (인)
위 원 단국대학교 교 수 한 혜 숙 (인)
위 원 조선대학교 교 수 이 범 규 (인)
위 원 조선대학교 교 수 박 현 주 (인)
2015년 12월
조선대학교 대학원
목 차
ABSTRACT ···ⅸ
제1장 서론 ···1
제1절 연구의 필요성 및 목적 ···1
제2절 연구 문제 ···3
제3절 용어의 정의 ···4
제4절 연구의 제한점 ···7
제2장 이론적 배경 ···8
제1절 STEAM의 배경 ···8
제2절 우리나라 STEAM 교육정책 ···10
제3절 STEAM 태도와 핵심역량 ···13
제4절 선행연구 ···22
제3장 연구방법 ···28
제1절 연구의 절차 ···28
제2절 연구 대상 ···28
제3절 검사도구 ···30
제4절 자료 수집 및 분석 ···35
제4장 연구 결과 및 논의 ···38
제1절 STEAM 태도 ···38
1. 흥미도 ···38
2. 자기효능감 ···52
제2절 STEAM 핵심역량 ···63
1. 배려 ···63
2. 소통 ···69
3. 창의성 ···75
4. 융합 ···82
제3절 이공계 진로선호 ···87
1. 학교급별 이공계 진로선호의 차이 ···87
2. 성별 이공계 진로선호의 차이 ···88
3. STEAM 수업과 이공계 진로선호의 차이 ···89
4. 이공계 진로선호도 문항별 내용 ···90
5. STEAM 태도 및 핵심역량과 이공계 진로선호의 관계 ··· 94
제4절 이공계 진로선호에 관한 포커스그룹 면담 ···108
제5장 결론 및 제언 ···116
제1절 요약 및 결론 ···116
제2절 제언 ···120
▣ 참고문헌 ···123
▣ 부록 ···130
표 목차
<표 2-1-1> STEAM의 세부 내용 ···9
<표 3-2-1> 연구 대상 ···28
<표 3-2-2> 포커스그룹 면담 참여자 ···29
<표 3-3-1> STEAM 태도 검사도구 구성 ···31
<표 3-3-2> 배려, 소통 검사도구 구성 ···32
<표 3-3-3> 창의성, 융합 검사도구 ···33
<표 3-3-4> 이공계 진로선호 검사도구 구성 ···34
<표 3-4-1> 창의성, 융합 평가차원과 하위영역별 채점 준거 ···36
<표 4-1-1> 학교급별 수학 흥미도 차이 ···38
<표 4-1-2> 성별 수학 흥미도 ···39
<표 4-1-3> STEAM 수업과 수학 흥미도 ···40
<표 4-1-4> 수학 공부를 즐거워하는 정도 ···41
<표 4-1-5> 수학 수업에서 흥미로운 것을 배운 정도 ···42
<표 4-1-6> 수학공부를 하지 않으면 좋겠는지 정도 ···43
<표 4-1-7> 수학관련 책을 즐겨 읽는 정도 ···43
<표 4-1-8> 수학 체험전 등 활동의 관심 정도 ···44
<표 4-1-9> 학교급별 과학 흥미도 차이 ···44
<표 4-1-10> 성별 과학 흥미도 ···45
<표 4-1-11> STEAM 수업과 과학 흥미도 ···46
<표 4-1-12> 과학 공부를 즐거워하는 정도 ···47
<표 4-1-13> 과학 수업에서 흥미로운 것을 배운 정도 ···48
<표 4-1-14> 과학 공부를 하지 않으면 좋겠는지 정도 ···48
<표 4-1-15> 과학관련 책을 즐겨 읽는 정도 ···49
<표 4-1-16> 과학축전, 과학관견학 등 활동의 관심 정도 ···49
<표 4-1-17> 학교급별, 성별 수학/과학 흥미도 ···50
<표 4-1-18> 학교급별 수학 자기효능감 차이 ···52
<표 4-1-19> 성별 수학 자기효능감 ···53
<표 4-1-20> STEAM 수업과 수학 자기효능감 ···54
<표 4-1-21> 수학 교과서 내용에 대한 자신감 정도 ···55
<표 4-1-22> 수학 시간에 대한 자신감 정도 ···55
<표 4-1-23> 수학 과제물에 대한 자신감 정도 ···56
<표 4-1-24> 수학 시험에 대한 자신감 정도 ···56
<표 4-1-25> 학교급별 과학 자기효능감 차이 ···57
<표 4-1-26> 성별 과학 자기효능감 ···58
<표 4-1-27> STEAM 수업과 과학 자기효능감 ···59
<표 4-1-28> 과학 교과서 내용에 대한 자신감 정도 ···60
<표 4-1-29> 과학 시간에 대한 자신감 정도 ···60
<표 4-1-30> 과학 과제물에 대한 자신감 정도 ···61
<표 4-1-31> 과학 시험에 대한 자신감 정도 ···61
<표 4-1-32> 학교급별, 성별 수학/과학 자기효능감 평균 ···62
<표 4-2-1> 학교급별 배려의 차이 ···64
<표 4-2-2> 성별 배려의 차이 ···65
<표 4-2-3> STEAM 수업과 배려 ···66
<표 4-2-4> 잘 못하는 친구에게 활동 기회를 주는 정도 ···67
<표 4-2-5> 실험이 늦은 친구를 기다려 주는 정도 ···67
<표 4-2-6> 실험이 힘든 친구를 도와주는 정도 ···68
<표 4-2-7> 실험결과가 다른 친구의 의견을 들어주는 정도 ···68
<표 4-2-8> 다른 친구의 입장 생각하며 의견 주장하는 정도 ···69
<표 4-2-9> 학교급별 소통의 차이 ···69
<표 4-2-10> 성별 소통의 차이 ···70
<표 4-2-11> STEAM 수업과 소통 ···71
<표 4-2-12> 수학/과학에 대해 친구들과 생각을 교환하는 정도 ···72
<표 4-2-13> 생각이 다른 친구들과 의견을 교환하는 정도 ···73
<표 4-2-14> 실험결과를 친구들이 이해하기 쉽게 정리하는 정도 ···73
<표 4-2-15> 친구들을 논리적으로 설득하는 정도 ···74
<표 4-2-16> 생각이 다른 친구들과 의견을 나누는 것에 대한 응답 ···74
<표 4-2-17> 학교급별 창의성의 차이 ···75
<표 4-2-18> 성별 창의성 ···76
<표 4-2-19> STEAM 수업과 창의성 ···77
<표 4-2-20> 창의성 세부 영역별 평가 결과 ···78
<표 4-2-21> 공통문항(보행도로)에 관한 창의성 측정 결과 ···80
<표 4-2-22> 선택문항(학교급별 문항)에 관한 창의성 측정 결과 ···81
<표 4-2-23> 학교급별 융합의 차이 ···82
<표 4-2-24> 성별 융합의 차이 ···83
<표 4-2-25> STEAM 수업과 융합 ···84
<표 4-2-26> 융합 문항별 내용 ···85
<표 4-3-1> 학교급별 이공계 진로선호의 차이 ···87
<표 4-3-2> 성별 이공계 진로선호의 차이 ···88
<표 4-3-3> STEAM 수업과 이공계 진로선호 ···89
<표 4-3-4> 이공계 관련 직업에 대한 관심의 정도 ···90
<표 4-3-5> 이공계 관련 직업이 국가경제 발전에 기여하는 정도 ···91
<표 4-3-6> 이공계 관련 직업에 대한 선호도 ···92
<표 4-3-7> STEAM 태도와 이공계 진로선호의 관계 ···94
<표 4-3-8> 수학 흥미도와 이공계 진로선호의 관계 ···94
<표 4-3-9> 과학 흥미도와 이공계 진로선호의 관계 ···95
<표 4-3-10> 수학 자기효능감과 이공계 진로선호의 관계 ···95
<표 4-3-11> 과학 자기효능감과 이공계 진로선호의 관계 ···96
<표 4-3-12> STEAM 핵심역량과 이공계 진로선호의 관계 ···96
<표 4-3-13> 배려와 이공계 진로선호의 관계 ···97
<표 4-3-14> 소통과 이공계 진로선호의 관계 ···97
<표 4-3-15> 창의성과 이공계 진로선호의 관계 ···98
<표 4-3-16> 융합과 이공계 진로선호의 관계 ···98
<표 4-3-17> STEAM 태도 및 핵심역량과 이공계 진로선호와의 회귀분석 결과 ···99
<표 4-3-18> STEAM 교육에 따른 STEAM 태도 및 핵심역량과 이공계 진로선호와의 회귀분석 결과 ···100
<표 4-3-19> 성별에 따른 STEAM 태도 및 핵심역량과 이공계 진로선호와의 회귀분석 결과 ···101
<표 4-3-20> STEAM 태도 및 핵심역량과 이공계 진로선호와의 회귀분석 결과 ···102
<표 4-3-21> STEAM 교육에 따른 STEAM 태도 및 핵심역량과 이공계 진로선호와의 회귀분석 결과 ···103
<표 4-3-22> 성별에 따른 STEAM 태도 및 핵심역량과 이공계 진로선호와의 회귀분석 결과 ···104
<표 4-3-23> STEAM 태도 및 핵심역량과 이공계 진로선호와의 회귀분석 결과 ···105
<표 4-3-24> STEAM 교육에 따른 STEAM 태도 및 핵심역량과 이공계 진로선호와의 회귀분석 결과 ···106
<표 4-3-25> 성별에 따른 STEAM 태도 및 핵심역량과
이공계 진로선호와의 회귀분석 결과 ···107
그림 목차
[그림 3-1-1] 연구 절차 ···28
[그림 4-1-1] 학교급별 수학 흥미도 차이 ···39
[그림 4-1-2] 성별 수학 흥미도 평균 ···40
[그림 4-1-3] STEAM 수업에 따른 학교급별 수학 흥미도 평균 ··· 41
[그림 4-1-4] 학교급별 과학 흥미도 차이 ···45
[그림 4-1-5] 성별 과학 흥미도 평균 ···46
[그림 4-1-6] STEAM 수업에 따른 학교급별 과학 흥미도 평균 ··· 47
[그림 4-1-7] 학교급별 수학/과학 흥미도 평균 ···51
[그림 4-1-8] 학교급별 수학 자기효능감 차이 ···52
[그림 4-1-9] 성별 수학 자기효능감 평균 ···53
[그림 4-1-10] STEAM 수업에 따른 학교급별 수학 자기효능감 평균 ··· 54
[그림 4-1-11] 학교급별 과학 자기효능감 차이 ···57
[그림 4-1-12] 성별 과학 자기효능감 평균 ···58
[그림 4-1-13] STEAM 수업에 따른 학교급별 과학 자기효능감 평균 ··· 59
[그림 4-1-14] 학교급별 수학/과학 자기효능감 평균 ···62
[그림 4-2-1] 학교급별 배려의 차이 ···64
[그림 4-2-2] 성별 배려 평균 ···65
[그림 4-2-3] STEAM 수업에 따른 학교급별 배려 평균 ···66
[그림 4-2-4] 학교급별 소통의 차이 ···70
[그림 4-2-5] 성별 소통 평균 ···71
[그림 4-2-6] STEAM 수업에 따른 학교급별 소통 평균 ···72
[그림 4-2-7] 학교급별 창의성의 차이 ···75
[그림 4-2-8] 성별 창의성 평균 ···76
[그림 4-2-9] STEAM 수업에 따른 학교급별 창의성 평균 ···77
[그림 4-2-10] 창의성 세부 영역별 평균 ···79
[그림 4-2-11] 학교급별 융합의 차이 ···82
[그림 4-2-12] 성별 융합 평균 ···83
[그림 4-2-13] STEAM 수업에 따른 학교급별 융합 평균 ···84
[그림 4-2-14] 융합 문항별 평균 ···86
[그림 4-3-1] 학교급별 이공계 진로선호의 차이 ···87
[그림 4-3-2] 성별 이공계 진로선호 평균 ···88
[그림 4-3-3] STEAM 수업에 따른 학교급별 이공계 진로선호 평균 ··· 89
[그림 4-3-4] 학교급별 이공계 관련 직업에 대한 관심의 정도 ···90
[그림 4-3-5] 이공계 관련 직업이 국가경제발전에 기여한다고 생각하는 정도··· 91
[그림 4-3-6] 이공계 관련 직업에 대한 선호도 ···92
[그림 5-2-1] 이공계 진로선호 정책 방안 ···120
ABSTRACT
Study on the Students’ STEAM Attitudes and their Career Interests in STEM Area
Jung, Lak Ju
Advisor : Prof. Park HyunJu, Ph.D.
Major in Elementary Science Education Graduate School of Chosun University
The purpose of this study was to investigate elementary and secondary school students’ STEAM attitudes and core competence of STEAM, and their career interests in STEM area, and propose directions for implementation of STEAM.
STEAM attitudes consist of interests and self-efficacy, and STEAM core competencies consist of caring, communication, creativity, and convergence.
Data were collected a total of 336 students in the southern part of Korea. The results obtained from this study were summarized as follows. First, interests and self-efficacy of elementary and middle school students were found to be more positive than those of high school students. Male students had more positive reactions than female students especially in motivation and increased interest to science and to mathematics. Second, caring and communication of elementary students showed higher than those of secondary school students, and there was no gender difference. On the other hand, there was a gender difference in creativity and convergence. Female students had more positive reactions than male students in elementary and middle school, but opposite in high school. Third, career interests in STEM area were found to be the highest in elementary school and the lowest in high school. There was statistically significant difference, but only middle school students had it in the case of gender. Fourth, there was meaningful correlation between STEAM attitudes, caring and communication of elementary and secondary
school students and their career interests in STEM area. Creativity and convergence did not have effect on the career interests in STEM area. Fifth, scientific interests in elementary school, self-efficacy to science in middle school and communication in high school were the main factors of career interests in STEM area by regression analysis.
The implications of this study are as follows: First, there is a need of development and implement STEAM program with consideration to level of school and gender. Second, teacher should actively participate in the in-service teacher's STEAM program. Third, the program should have more exclusive teachers in elementary level for practical uses.
Key words: STEAM attitudes, Core Competence of STEAM, Career Interests, K-12
제1장 서론
제1절 연구의 필요성 및 목적
1. 연구의 필요성
미래 사회는 융합과 통섭의 시대이다. 미래 사회의 급격한 변화는 분과적인 사고보 다는 통합적이고 전체적인 사고가 유용하다(강호감 등, 2007). 미래의 기후변화, 에너 지, 식량, 환경, 질병 등 인류의 현안 문제의 해결 방식은 과거와는 다른 새로운 방식 으로 여러 분야를 넘나들며 문제를 해결하는 창의적 융합 역량이 필요하다(한국과학교 육단체총연합회, 2013). 또한 사회가 고도로 발전하고 복잡해서 개인이 혼자 해결할 수 있는 문제가 제한적이고, 다양한 능력과 지식을 지닌 사람들이 함께 팀워크와 네트워 크를 이루어 문제를 해결해야 하는 시대가 예상된다(조벽, 2011). 따라서 창의와 융합 은 21세기 핵심어이다(김왕동, 2011).
이에, 교육 분야에서도 다양한 접근의 융합과 통합이 시도되고 이학, 공학, 인문학, 사회학, 그리고 예체능 계열 등의 학문적 융합 뿐 만 아니라, 사고와 경험의 융합 등이 적극적으로 시도되고 있다.
또한 미래사회는 정보의 양이 급격히 늘어나고 있으며 지식의 반감 속도도 매우 빨 라지고 있다. 이에 따른 평생학습을 요구하는 시대가 도래했다. Samuel Arbesman은 변화하는 지식에 적응하는 방법을 학습하는 것의 중요성을 강조한다(이창희 역, 2014).
즉 교육은 지식의 전달이 아니라, 학생들이 살아갈 21세기 사회에 필요한 핵심역량을 길러주어야 한다는 것이다. 윤현진 등(2008)은 핵심역량은 올바르게 인지하고 판단하고 그것을 행동으로 옮길 수 있는 능력으로, 가장 중요한 사실들을 이해할 수 있는 능력 을 전제로 하는 복합적 능력이라고 했다. 광주광역시교육청(2013)도 미래사회는 백과사 전적 지식이나 앎의 형태에 머무르는 지식으로는 충분치 않으며 그 이상의 것을 요구 하며, 오히려 적은 양이지만 전이가능한 근본적인 능력인 핵심역량이 필요하다고 했다.
이와 같이, 핵심역량은 융합과 통섭의 시대에 미래 사회의 경쟁력을 위한 필수적인 요 소이다.
백윤수 등(2012)은 미래사회가 요구하는 새로운 인재상으로 융합형 인재를 제시하였 다. 그에 따르면, 융합형 인재는 ‘창의성 및 다양한 분야를 융합하는 능력을 가지고 타 인을 배려하고 소통’하며, ‘남과 더불어 일을 할 수 있는 능력’을 갖춘 인재를 의미한다 (백윤수 등, 2012).
그러나 우리나라의 교육은 상급학교 진학을 위한 경쟁교육으로 인하여 다양한 교육 적 시도가 어려운 상황이며, 그 결과로 여러 가지 문제점들이 보고되고 있다(윤병조, 2009). 예를 들면, 매 3년 주기로 실시하는 PISA(Programme for International Student Assessment, 국제학업성취도 평가)에서 나타난 우리나라의 과학 또는 수학 분야 성취 도 결과 분석을 보면 알 수 있다. PISA의 결과에 따르면, 우리나라 학생들은 2000년 1 위, 2003년 3위, 2006년 5～9위, 2009년 2～4위, 2012년 5∼8위 등 수학과 과학 성취도 는 상위수준을 꾸준히 유지하고 있다(송경미 등, 2013; 오근영, 2012). 하지만, 수학 또 는 과학에 대한 자신감이나 흥미도는 세계 최하위를, 과학 흥미도에 대한 결과는 평가 에 참여한 세계 여러 나라 중 최하위를 차지하였다(김수진 등, 2012). 이에 대하여 김 석준(2013)은 우리나라의 관계자들은 학생들의 수학, 과학 학업성취도는 최상위권을 휩 쓸어 교육 강국의 면모를 전세계에 과시했다고 자평하고 있으나, 학생들의 흥미도가 매우 낮아 외신들의 반응은 다소 냉랭했다고 주장했다. 이와 같이 수학, 과학에 대한 학업성취도는 높으나 흥미도가 낮고 이공계 관련 대학 진학률이 낮아지게 되자 이에 대한 반성과 대책으로 도입된 것이 STEAM 교육이다(백윤수 등, 2010).
STEAM 교육정책은 초․중등학생의 과학, 수학, 공학, 기술 분야에 대한 흥미와 이 해를 높이고 융합적 사고와 문제해결 능력을 갖춘 융합인재 양성을 목표로 하여 시행 되었다. STEAM 교육 정책이 도입된 이후, STEAM 교육의 효율적인 접근을 위하여 STEAM에 대한 연구가 활발하게 진행되고 있다. 2011년부터 2014년 8월말까지 발표 된 STEAM 관련 약 380편의 논문을 분석한 결과에 따르면(안혜란, 2015), STEAM 프 로그램의 효과성(36%)에 관한 연구가 가장 많고, 다음으로 프로그램 개발(31%), 교사 의 인식 등에 관한 실태 조사 및 분석(21.6%) 등에 관한 연구가 수행되었다. STEAM 프로그램의 효과성 검증 논문은 창의성(창의적 문제해결력, 창의력, 창의적 사고 등)(39%)과 관련된 연구가 가장 많았고, 다음으로 정의적 영역(과학적 태도, 흥미, 과 학인식 태도, 효능감, 자기주도적 능력, 학습 몰입 등)(35%), 인지적 영역(과학탐구능 력, 논리적 사고력, 융합적 사고, 과학적 의사소통능력 등)(26%)에 관한 연구의 순으로 나타났다(안혜란, 2015). 정의적 영역 내에서는 과학적 태도나 흥미, 효능감 등에 대하
여 세부적으로 살펴보는 연구로서 종합적, 융합적인 효과를 알아보는 연구는 극히 제 한적으로 진행되었다. 다시 말하면, STEAM 태도에 관한 연구는 주로 과학적 태도나 흥미에 관한 연구 등이 과학과 중심으로 이루어져 STEAM에서 요구하는 태도나 역량 을 총체적으로 조사하지 못하고 있다.
또한, 지금까지 STEAM이 과학/수학 태도나 흥미, 창의성 등에 미치는 영향에 대한 연구는 수행되었으나 수학/과학 흥미와 배려, 소통을 지닌 융합인재의 창의성과 이공 계 진로선호는 어떠한지 등에 대한 연구는 이루어지지 않았다. 즉, STEAM 도입 목적 가운데 하나가 학생들의 수학/과학 흥미도를 높이고 우수 인력이 이공계 직업을 선택 할 수 있도록 유도하기 위함인데 수학/과학 흥미도가 높은 학생과 자기효능감이 높은 학생들은 이공계 진로를 선호하는지, 배려, 소통, 창의성, 융합 등 핵심역량은 이공계 진로선호에 영향을 주는지 등에 대한 연구는 매우 제한적으로 진행되는 경향이 있다.
따라서, 본 연구에서는 초ㆍ중등 학생들의 STEAM 태도와 핵심역량 및 이공계 진 로선호의 실태를 살펴보고, 학교급별, 성별로는 어떤 차이가 있는지를 분석하여 향후 STEAM 교육에 대한 기초 자료를 제공하고 이공계 진로선호를 위한 STEAM 태도 향상에 관한 교육정책을 제안하고자 한다.
제2절 연구 문제
본 연구는 초ㆍ중등 학생들의 STEAM 태도와 핵심역량을 총체적으로 조사하여 이 공계 진로와의 관계를 조사하는 것으로 구체적인 연구문제는 다음과 같다.
첫째, 초․중등 학생들의 STEAM 태도(수학/과학 흥미도, 수학/과학 자기효능감)는 어떠한가? 또한 학교급별, 성별은 어떤 차이가 있는가?
둘째, 초․중등 학생들의 STEAM 핵심역량(배려, 소통, 창의성, 융합)은 어떠한가?
또한 학교급별, 성별은 어떤 차이가 있는가?
셋째, 초․중등 학생들의 STEAM 태도 및 핵심역량과 이공계 진로선호의 관계는 어떠한가? 또한 학교급별, 성별은 어떤 차이가 있는가?
넷째, STEAM 태도 및 핵심역량, 그리고 이공계 진로선호를 위한 정책적 제언은 무 엇인가?
제3절 용어의 정의
1. STEAM
STEAM은 과학(Science), 기술(Technology), 공학(Engineering), 수학(Mathematics) 의 내용에 예술(Art)을 추가하여 만든 통합적 교육방법이다(교육과학기술부, 2010).
STEAM에서의 예술이란 좁은 의미에서는 디자인을 생각할 수 있지만 광범위한 의미 에서의 예술은 순수예술 분야, 인문교양 분야, 언어소통 분야까지도 모두 포함하는 개 념이다(김진수, 2011).
그러나, 백윤수 등(2011)은 우리나라 교육사회 환경에 적합한 STEAM 교육으로 4-C STEAM 교육을 제안하였다. 4-C STEAM은 다양한 분야의 융합적 내용을 창의 적 설계(Creative Design)와 감성적 체험(Emotional Touch)으로 경험함으로써 과학기 술과 관련된 다양한 분야의 융합적 지식, 과정, 본성에 대한 흥미와 이해를 높여 창의 적이고 종합적으로 문제를 해결할 수 있는 융합적 소양(STEAM Literacy)을 갖춘 인 재를 양성하는 교육이다(백윤수 등, 2011).
본 연구에서의 STEAM은 백윤수 등(2011)이 정의한 STEAM 교육을 의미한다.
2. STEAM 태도
성의석(2012)에 따르면 태도는 학습활동을 하는 데 강력한 영향을 줄 수 있으며, 단 순히 학습에 집중하고 바른 수업자세를 가진다는 의미를 넘어서 효율적인 학습 방법을 알고 능동적인 학습 습관을 형성하는 데 바탕이 되는 마음가짐이라고 하였다. Allport 도 학교를 다니면서 배우게 되는 정의적 특성 가운데 학습에 가장 영향을 미치는 가장 대표적인 요인은 태도(성의석, 2012, 재인용)라고 하였다. 태도에는 과학적 태도, 수학 적 태도, 공학적 태도, 사회적 태도, 도덕적 태도, 미적 태도 등 학문 영역에 따라 여러 가지로 구분할 수 있으나, 지금까지 연구에서는 각 교과별 태도만을 검사하였다. 김효 남(1998)은 과학에 대한 태도를 과학 학습자들이 과학에 대하여 갖는 정서적이고 심리 적인 반응이라고 하였으며, 이희경(2013)은 수학 태도를 수학의 중요성과 가치를 인식 하고, 수학에 흥미를 느끼는 경향성으로 정의하였다.
정의적 특성은 인간 행동의 사회, 정서적인 측면을 포괄한 개념으로 과학 흥미, 과학
인식, 과학 자기효능감을 포함한다(김자림, 2012). 또한, 수학에 대한 정의적 특성은 수 학에 대한 경험으로 인하여 형성된 정서와 신념, 동기와 관련된 심리적 특성이며, 구성 요소로는 흥미, 자신감(자기효능감), 가치인식, 자기조절력, 수학불안이다(백미영, 2012).
이정주(2014)는 인간의 정의적 특성은 학자에 따라 다양하게 정의되고 있는데, 그 중에 서 일반적인 개념은 태도, 인식, 흥미 등으로 생각할 수 있으며, 특히, 본질적인 것은 태도라고 하였다. 즉, 인간의 정의적 특성의 본질은 태도라고 할 수 있으며, 이에 따르 면 STEAM의 정의적 특성의 본질은 STEAM 태도라고 할 수 있다. 다시 말하면, STEAM의 정의적 특성에 관한 연구는 STEAM 태도에 관한 연구와 동일한 의미로 사용할 수 있다.
본 연구는 박현주 등(2014)이 개발한 정의적 특성 검사도구를 활용하였다. 박현주 등 (2014)은 정의적 특성 검사도구에 수학/과학 학습동기, 수학/과학 흥미도, 수학/과학 자 기효능감, 배려와 소통, 이공계 진로선호를 포함하였다. 그러나, 본 연구에서는 배려, 소통은 백윤수 등(2012)이 제안한 STEAM의 핵심역량에도 해당되고 이공계 진로선호 는 본 연구에서 다루고자 하는 종속 변인에 해당되어 별도로 분리하여 살펴보았으며, 수학/과학 학습동기는 문항의 신뢰도가 낮아 분석에서 제외하였다. 따라서, 본 연구에 서의 STEAM 태도는 박현주 등(2014)이 연구한 STEAM의 정의적 특성 가운데 수학/
과학 흥미도와 수학/과학 자기효능감을 의미한다.
3. STEAM 핵심역량
21세기 미래사회를 이끌어 갈 인재가 지녀야 할 역량에는 창의력, 논리․비판적 사 고력, 문제해결력, 의사소통능력, 대인관계 능력, 자기관리 능력, 정보처리 능력 등 여 러 가지가 있다. 이러한 능력을 미래핵심역량이라고 한다. 광주광역시교육청(2013)에서 는 미래핵심역량을 창의성, 비판적 사고력, 문제해결력, 정보활용능력, 생태․인문학적 감수성, 자기주도적 학습력, 소통능력, 시민의식, 기초 학습능력 등 9가지를 제시하고 있다. 윤현진 등(2008)은 미래핵심역량으로 창의력, 문제해결력, 의사소통능력, 정보처 리능력, 대인관계능력, 자기관리능력, 시민의식, 범지구적 소양, 진로개발능력 등 10가 지를 제시하고 있으며, PISA에서는 미래사회의 핵심역량으로 비판적 사고력, 협동적 문제해결력, 과학의 사회적 책임, 환경 감수성 등 4가지를 제시하고 있다(BBS 부산, 2015). 그러나, 이러한 미래핵심역량은 하나의 교과에서 모두 길러 줄 수는 없다.
이에 따라, 백윤수 등(2012)은 STEAM을 통해 기르고자 하는 인재상을 ‘창조와 혁 신을 추구하는 인재’, ‘소통능력을 갖춘 인재’, ‘융합 지식을 이해하고 활용하는 인재’,
‘배려와 존중을 실천하는 인재’로 정하고 4C-STEAM을 제시하였다. 그들은 4C-STEAM을 창의성(Creativity), 소통(Communication), 융합(Convergence), 배려 (Caring)를 추구하는 교육이라고 했다.
본 연구에서의 STEAM 핵심역량은 백윤수 등(2012)이 제안한 4C-핵심역량(창의성, 소통, 융합, 배려)을 의미한다. 창의성은 인지능력측면, 성격적 측면, 환경적 측면 등을 모두 고려해야(안은정, 2013)하며, 유창성, 유연성, 독창성, 정교성, 민감성, 집중력, 과 제집착력, 재정의 및 재구성력 등(안은정, 2013, 재인용; Guilford, 1967; Urban, 1995) 여러 가지 요소가 있지만, 본 연구에서의 창의성의 하위요소는 유창성, 유연성, 독창성 만을 의미한다. 또한, 융합은 ‘학문, 학제 간의 물리적인 결합이 아니라 화학적 결합을 통하여 하나의 완전히 새로운 형태의 산물을 창조해 내는 것’이라고 하였으나(최정훈, 2011), 본 연구에서의 융합은 ‘문제를 인식하고 해결방안을 제시하는 데 있어서 과학, 기술, 공학, 예술, 수학 등을 포함하는 다양한 영역의 지식과 사고 기능을 활용하는 능 력’을 의미한다(박현주 등, 2014).
4. 이공계 진로선호
1997년 IMF 사태 이후 청소년들의 이공계 기피현상은 매우 심각하다. 이공계 기피 는 학생들이 이공계열을 선택하기 싫어하는 것으로 과거에 비해 이공계열을 선택하지 않고 상대적으로 다른 계열을 더 선호하는 현상이라 할 수 있다(강규승, 2009; 진미석, 윤형한, 2002). 이에 반하여 이공계 진로선호는 우수 학생들에게 이공계열을 선택하도 록 하는 것이라 할 수 있다. 박현주 등(2014)은 STEAM 교육은 STEM 분야의 진로 진학에 대한 관심을 증진하는 데 그 목적이 있다고 했다. 이에 본 연구에서의 이공계 진로선호는 능력 있는 융합인재들이 수학, 과학, 기술, 공학 분야에 진출할 의사가 있 는지 등을 파악해 보는 것을 의미한다.
제4절 연구의 제한점
본 연구는 초,중등 학생들의 STEAM 태도 및 핵심역량과 이공계 진로선호와의 관 계를 알아보고자 수행된 것으로 연구 범위와 연구 방법에서 다음과 같은 제한점을 가 지고 있다.
첫째, 연구대상이 남부지방 소재 초, 중, 고등학교 학생으로 제한되어 있기 때문에 연구결과를 전국으로 일반화하기에는 제한이 있다.
둘째, STEAM 교사연구회와 STEAM 리더스쿨을 대상으로 표집하였기에 STEAM 수업을 받은 학생이 받지 않은 학생보다 높은 비율로 표집되었으므로 STEAM 수업 여부에 따른 결과를 일반화하기에는 제한이 있다.
셋째, 사회적 경험에 영향을 미치는 학생들의 다양한 변인에 대한 통제가 이루어지 지 못하였다. 즉 교수-학습을 지도하는 교사변인, 학습 환경 변인, 학생의 인지적, 심리 적 변인 등 다양한 변인이 있을 수 있으나 본 연구에서는 그러한 변인들에 대한 고려 는 이루어지지 않았다.
넷째, 본 연구에서는 STEAM 태도를 학습동기, 자아개념을 제외하고 흥미도와 자기 효능감만 조사하였으며, 핵심역량을 백윤수 등(2012)이 제안한 4-C 핵심역량으로 한정 하였으므로 STEAM 태도 전체 및 미래핵심역량을 대표한다고 보기에는 한계가 있다.
제2장 이론적 배경
제1절 STEAM의 배경
1. STEM과 STEAM
STEAM은 미국에서 1990년대부터 사용하고 있는 STEM 교육에 예술(Arts)을 넣어 과학 수업에 예술적 기법을 접목하고자 하는 융합적 교육 방안이다(백윤수 등, 2011).
따라서 STEAM을 이해하기 위해서는 STEM에 대하여 먼저 살펴볼 필요가 있다.
STEM은 1990년대 미국국립과학재단(National Science Foundation)에서 과학, 기술, 공학, 수학의 약칭으로 사용되기 시작하였으며, 교육 분야에서는 각 교과간의 통합을 의미한다(김다미, 2012; 이학용, 2012; 이효녕, 2011). 그런데, 미국에서는 국내외에서 미국 학생들의 수학과 과학 성취도가 다른 선진국 청소년들에 비해 낮을 뿐아니라 이 공계열에 대한 학생들의 등록률 및 전공 선택비율이 줄어들어 STEM 인력 수급에 대 한 위기감이 고조되자 이를 해결하기 위하여 2006년 ‘미국 경쟁력 강화 대책’으로 STEM 교육 강화를 국정과제의 중점대책으로 결정(백윤수 등, 2012)하면서 STEM 연 구가 활발하게 진행되고 있다. 영국도 대학에서 STEM 영역의 전공자 감소에 대한 우 려에서 ‘과학과 혁신을 위한 기본틀 2004-2014’(DES, 2004)를 통해 세계 수준의 선도 자 역할을 수행하기 위해서는 STEM 교육 정책이 필요함을 표명하였다(백윤수 등, 2012).
이렇듯 STEM은 수학, 과학 등 과학기술 관련 교과에 대한 학생들의 흥미를 높이고 성취도를 향상시키기 위한 노력에서 시도되었으며 경제, 공학적 사고 및 공학적 소양 의 필요성을 강조한 융합교육의 한 유형이다(백윤수 등, 2011). 그러나 기존의 STEM 교육에는 창의성이라는 중요한 부분이 간과되었음이 지적되고 있으며(김다미, 2012), 과학 교육에서 강조되고 있는 독창성과 창조성은 음악과 미술 같은 예술 분야에서도 중시되는 측면으로 과학과 예술의 통합의 필요성이 제기되었다(김다미, 2012). 이에 따 라 STEM-A 유형이 도입되었으며 이 유형은 예술(Art)을 통한 STEM 교육을 의미한 다(백윤수, 2011).
STEAM은 융합교육의 한 형태로 Yakman이 학위논문을 통해 처음으로 이 용어를
사용하였다(복주리, 2012). Yakman(2007)이 연구한 STEAM의 세부 내용은 다음과 같 다(서주희, 2012, 재인용).
<표 2-1-1> STEAM의 세부 내용 < Yakman, 2007; 서주희, 2012, 재인용 >
STEAM 세부내용 대응되는
초등학교 교과 Science
(과학)
생물학, 생화학, 화학, 지구과학, 탐구,
물리와 우주, 생명공학, 생물의학 과학
Technology (기술)
농업, 건축, 통신, 정보, 제조, 의학, 힘과 에너지, 생산과 운송
실과 및 창의적 체험 활동
Engineering (공학)
항공우주, 농업, 건축, 화학, 민간, 컴퓨터, 전자, 환경, 유체, 산업․시스템, 재료학, 기계학, 해군과 해양
Arts (예술)
순수미술, 언어학․인문학, 운동․신체(교육,
역사, 철학, 정치, 심리, 사회학, 신학 포함) 국어, 외국어, 도덕, 음 악, 미술, 체육, 사회 Mathematics
(수학)
대수, 셈하기, 통신, 데이터 분석․확률, 기하학,
수․연산, 문제해결, 증거․증명, 이론과 삼각법 수학
STEAM은 1990년대 미국 국가과학 재단인 NSF에서 과학, 수학, 공학, 기술의 통합 을 ‘SMET’라는 용어를 사용하여 부르기 시작했고 이후 STEM으로 바뀌어 계속 사용 되었다(임하리, 2012; Sanders, 2009). STEAM은 STEM교육에 근거하며 보다 많은 학 생들의 이해를 돕고, 어려운 과학, 기술, 공학, 수학으로의 연결과 급변하는 세계의 문 제 해결을 위한 방대한 필요에 따라 나온 것이다(복주리, 2012; Dakers, 2006).
STEAM은 학자에 따라 다르게 정의하고 있다. 김진수(2007)는 과학, 기술, 공학, 예 술, 수학의 5가지 영역 또는 과목을 통합하여 교육을 하고자 하는 것이라고 하였다. 최 정훈(2011)은 미국 등이 추구하는 STEM 교육에서 나아가 STEAM 교육의 개념을 확 장하여 예술, 인문․사회 분야를 아우르고 사회와도 연계할 수 있는 능력을 가진 융합 인재교육이라고 하였다.
Yakman(2008)은 과학, 기술, 공학, 예술, 수학의 첫글자로 만든 신조어로 이러한 5가 지 전통적 학문영역들의 통합을 시도하는 교육학적 모델이라고 하였다. 한편, STEAM 에서의 Art(예술)는 단순한 예술영역을 뜻하는 것이 아니라, 순수 예술, 응용 예술, 신 체 예술 및 심리학, 사회학, 신학, 언어․인문학, 정치학, 철학 등을 포함한다(김다미, 2012, 재인용; 이학용, 2012; Yakman, 2008).
제2절 우리나라 STEAM 교육정책
1. 필요성
STEAM이 우리나라 교육에서 화두가 된 것은 Steve Jobs가 지구상의 새로운 물질 은 없으며, 새로운 융합(Convergence) 만이 있을 뿐이라고 한 이후부터라고 해도 과언 이 아닐 것이다. 더군다나 Bill Gates, Mark Elliot Zuckerberg 등 인문학적 감성과 공 학적 기술이 결합된 훌륭한 콘텐츠를 만들어 내는 다방면으로 뛰어난 인물을 배출해 내는 것이 STEAM 때문이라는 것이 회자되면서 그 중요성이 강조되고 2010년 범정부 적인 대책이 발표된 것으로 보인다.
그러나, STEAM에 대한 근본적인 이해와 청사진은 아직 미흡한 실정이다. STEAM 이 발생하게 된 배경, 추구하는 교육 목표 등은 나라마다 다르고 교육환경 및 여건도 서로 다르므로 우리나라의 STEAM도 다른 나라의 STEAM과 차별성 있게 접근해야 한다(백윤수 등, 2011). 특히, 미국이나 영국 등 외국에서의 STEAM은 Yakman이 정 의한 바와 같이 과학, 기술, 공학, 예술, 수학 등 5가지 학문 영역의 통합적 구조화를 시도하고 있으나, 어떻게 통합해야 하는지를 제시하지 못하고 있다.
이에 따라 백윤수 등(2012)은 우리나라의 STEAM은 과학학습에 있어서 흥미, 동기 및 성취의 기쁨 등을 통해 새로운 문제에 도전하려는 열정과 감성적 체험을 통한 선순 환의 경험을 할 수 있도록 진행되어야 하며, 창의적 설계를 통해 과학기술 지식을 실 제 생활의 문제해결의 기본으로 이해하여 자기주도적으로 과학기술의 의미와 가치를 확인할 기회를 제공해야 함을 주장하였다.
2. 구성요소
미래학자 Daniel Pink(2006)는 디자인, 공감, 놀이, 스토리텔링, 의미, 조화를 21세기 의 인재가 갖춰야 할 기본 능력이라고 강조하였다. 예술교육은 위의 6가지 능력과 더 불어 타인과 조화로운 창조적 인성을 형성하는 효과를 가진다. 예술교육에서 주로 활 용하는 상상의 도구들은 창의성 교육 차원에서 유용하며, 예술교육의 힘은 관찰, 상상, 창의, 표현, 구성 통합이다(이대영, 2010). Maes(2010)는 과학, 기술, 공학, 수학 등 융 합교육의 결과가 개인의 창의성으로 발현되기 위해서는 반드시 예술과 인문학(Arts)이
포함되어야 한다고 했다(백윤수, 2011, 재인용). 과학, 기술, 공학, 수학이 빛을 발휘하 기 위해서는 직관, 설계, 감성, 예술이 필요함을 강조한 말이다.
Bronowski(1967)는 과학자와 예술가의 창의적 과정은 실질적으로 동일하다고 하였 다. Strosberg(2001)는 과학과 예술은 상호 촉진하는데, 과학은 예술에 방법론적 도구 를 제공하며, 예술은 과학 발전에 창의적 모델을 제공하여 공진화한다고 했다. 김진영 (2012)은 과학적 요소와 예술적 요소가 통합되어 구성된 수업을 실시한다면 창의성의 발현이 촉진될 것이므로 STEAM 프로그램을 통한 과학기술과 예술의 통합의 시도가 필요하다고 강조했다. 예술은 다른 어떤 인간의 정신영역보다 도전성과 혁신적 사고를 중시하는 분야로서, 과학과 예술적 사고가 통합될 때 보다 창의적이고 우수한 과학자 가 길러질 수 있다(Root-Bernstein, 1999). 이러한 점에서 볼 때 STEAM은 예술의 통 합을 통해 STEM 교육이 미처 설명하지 못한 창의성에 대한 답을 제시하며 미래의 창의적 융합인재와 과학기술 인재의 체계적인 양성을 위한 교육이라 할 수 있다(김다 미, 2012).
STEM/STEAM 유형들은 주로 관련 학문 분야 내용의 융합이나 통합을 강조하는 경향이 있다(권혁수, 2011; 김진수, 2007; 백윤수 등, 2011). 그러나, 2009 개정 과학교 육과정의 ‘융합형 과학’의 문제점에서 나타난 바와 같이 단순한 내용의 융합이나 통합 은 오히려 학습자들의 학습량을 증가시킬 뿐만 아니라 익숙하지 않은 융합, 통합식 접 근으로 인하여 학습동기를 저하시키는 부작용을 초래할 수 있다(백윤수 등, 2011).
이에 따라 백윤수 등(2011)은 우리나라 과학기술교육의 문제점을 최소화하고 학생들 의 과학, 기술, 공학에 대한 흥미도 제고 및 동기 유발의 극대화, 창의․인성 교육을 포함한 융합인재교육(STEAM) 방안으로 4C - STEAM을 제안하였다. 그들은 또한, STEAM은 다양한 분야의 융합적 내용을 창의적 설계(Creative Design)와 감성적 체 험(Emotional Touch)으로 경험함으로써 과학기술과 관련된 다양한 분야의 융합적 지 식, 과정, 본성에 대한 흥미와 이해를 높여 창의적이고 종합적으로 문제를 해결할 수 있는 융합적 소양을 갖춘 인재를 양성하는 교육(백윤수 등, 2011)이라고 하였다.
STEAM의 구성요소는 창의적 설계와 감성적 체험, 내용 융통합이다. 창의적 설계는 학습자들이 주어진 상황에서 지식, 제품, 작품 등과 같은 산출물을 구성하기 위하여 창 의성, 효율성, 경제성, 심미성 등을 발현하여 최적의 방안을 찾아 문제를 해결하는 종 합적인 과정으로써 자기주도적 학습을 의미한다(박현주 등, 2014; Apedoe et al., 2008).
‘창의적 설계’에서는 창의적 사고 과정을 필요로 하나 사고 과정에서 그치지 않고 더 나아가 최종 산물을 만들어 내는 실천 단계까지를 포함하고 있어 창의적 사고 과정으
로도 의미는 있지만 최종 산물을 만들어 가는 과정에서 보다 의미 있는 경험이 제공될 수 있다(박현주 등, 2012).
감성적 체험은 학습자들이 학습에 대하여 긍정적 감정을 느끼고 성취의 기쁨과 실패 의 가치를 경험하게 하는 다양한 활동들이 포함되는데, 학습에 대한 흥미, 자신감, 지 적 만족감, 성취감 등을 느껴 학습에 대한 동기유발과 욕구, 열정, 몰입 의지가 생기게 하는 선순환적 자기주도적 학습이 가능하게 하는 모든 활동과 경험을 의미한다(백윤수 등, 2012). 또한, 내용 융통합은 다양한 지식의 이해, 다양한 지식 간의 연결성 및 연관 성에 대한 이해, 새로운 가치적 관점의 융합 지식의 활용 등과 관련된 능력을 의미한 다(박현주 등, 2014).
3. 우리나라 STEAM 교육정책
우리나라에서는 2011년 주요업무 보고(교육과학기술부, 2010)에서 세계적 과학기술인 재 육성을 위한 추진 전략으로 초․중등 STEAM 교육 강화를 제시하면서 STEAM 교육이 본격적으로 확산되기 시작하였다.
STEAM 교육 정책이 제안된 이후, STEAM 교육의 효율적인 접근을 위하여 STEAM에 대한 연구가 활발하게 진행되고 있다. 2011년부터 2014년 8월말까지 발표 된 STEAM 관련 약 380편의 논문을 분석한 결과에 따르면(안혜란, 2015) STEAM 프 로그램의 효과성에 관한 연구가 가장 많고 다음으로 프로그램 개발, 교사의 인식 등에 관한 실태 조사 및 분석 등에 관한 연구가 수행되었다고 한다. 이 연구가 STEAM 관 련 연구를 모두 분석하지 못했지만, 이를 통해 보더라도 1년에 거의 100편 정도의 STEAM 관련 논문이 발표될 정도로 많은 연구가 진행되고 있음을 알 수 있다. 연구 의 주요 내용으로는 STEAM 프로그램의 효과성 검증 논문 가운데 창의성과 관련된 연구가 가장 많았고, 다음으로 정의적 영역, 인지적 영역에 관한 연구의 순서로 나타났 다(안혜란, 2015).
교육부에서는 STEAM의 초․중등학교 현장 적용 및 정착을 위하여 다음과 같이 노 력하고 있다(박현주 등, 2014). 첫째, 교육과정의 목표에 STEAM 관련 내용을 구체적 으로 명시하고, 이를 교육의 내용, 교수학습 방법 등을 통하여 교육현장에 접목하고자 하였다. 둘째, STEAM 연구시범학교나 교사연구회를 중심으로 STEAM을 확대하고 있다. 2011년 16개의 STEAM 연구시범학교, 47개의 교사연구회가 2012년도에는 각각
80개와 150개(김권숙, 2012), 2013년도에는 연구시범학교가 88개로 확대(박현주 등, 2014)되어 현장 적용 방안을 연구하고 있다. 셋째, STEAM 수업 모델 및 초․중등 수 준에서 사용할 수 있는 다양한 STEAM 프로그램 및 STEAM 교육에 관한 참고자료 를 개발하여 학교현장에 보급하려고 노력하고 있다.
그럼에도 불구하고 현실적으로 초․중등학교 교사들은 STEAM 수업을 위한 시간 확보, 학습 내용 평가, 수업 자료 제작, 업무 부담 등을 어려운 제약점이라고 하였다 (박현주 등, 2014). 이에 따라, STEAM을 학교 현장에 정착시키기 위한 홍보, 교사들 의 인식개선과 프로그램 개발 및 지도를 위한 다양한 연수, 관심제고 등의 교육정책 개발을 위하여 노력할 필요가 있다.
제3절 STEAM 태도와 핵심역량
1. STEAM 태도
교육에 있어서 태도는 매우 중요하다. 학습자가 어떤 마음가짐으로 학습에 임하느냐 에 따라 교육의 효과도 달라질 수 있기 때문이다.
교육학용어사전에서 태도는 ‘특정한 사물이나 인물에 대한 개인의 반응에 영향을 미 치는 학습된 내재적 상태로 학자에 따라 여러 가지로 정의되나 ① 행위 그 자체가 아 니라 행위의도이며, ② 다양한 상황에서 태도 대상에 대한 개인적 반응의 일관성을 통 해 추리될 수 있으며, ③ 경험을 통해 학습된다’고 했다(서울대학교교육연구소, 2011).
쉐리프(Muzafer Sheriß)는 ‘태도의 특징으로서 ① 대상을 갖는다 ② 경험이나 학습에 의해 형성된다 ③ 감정적 특성을 갖는다 ④ 지속적인 준비상태이다 ⑤ 관련된 자극이 나 종류가 다종다양하며 일반적이고 보편적인 것, 개인적이고 특수한 것도 있다’는 5가 지를 들었다(정치학대사전편찬위원회, 2015).
이춘식(1998)은 태도는 비교적 지속적인 신념의 조직체로서 어떤 대상에 대한 좋아 하고 싫어하는 정도의 감정이며, 여러 가지 경험에 의해 학습되어지는 심리적 상태를 의미한다고 하였다. 성의석(2012)은 태도는 학습활동을 하는 데 있어서 강력한 영향을 줄 수 있다고 볼 수 있으며, 단순히 학습에 집중하고 바른 수업자세라는 의미를 넘어 서 효율적인 학습 방법을 알고 능동적인 학습 습관을 형성하는 데 바탕이 되는 일련의
마음가짐이라고 하였다. Allport도 학교를 다니면서 배우게 되는 정의적 특성들로서 가 치, 포부, 도덕성, 성격, 동기, 자아개념, 태도 등이 있는데 이 가운데 학습에 가장 영향 을 미치는 가장 대표적인 요인은 태도라고 하였다(성의석, 2012, 재인용). 이와 같이 태 도는 인간의 정의적 특성 가운데 하나로서 경험이나 학습에 의해 형성되는 비교적 지 속적인 신념의 조직체이며, 어떤 대상에 대하여 좋아하고 싫어하는 정도의 감정이나 어떤 사물에 대한 마음가짐 또는 그 마음가짐이 드러난 자세라고 할 수 있다.
이러한 태도는 과학적 태도, 수학적 태도, 공학적 태도, 사회적 태도, 도덕적 태도, 미적 태도 등 학문 영역에 따라 여러 가지로 구분할 수 있으나 본 연구에서는 STEAM 관련 태도 중 과학적 태도와 수학적 태도, 공학 태도를 중심으로 살펴보고자 한다.
과학적 태도에 대하여 김영희(2015)는 과학자가 자연현상을 관찰하고 해석하는 과정 에서 보여주는 비판적 사고나 객관적 판단 등과 관련된 마음가짐이나 행동의 경향성이 며, 개방성, 협동성, 비판성, 끈기성, 호기심 등도 포함된다고 했다. 권재술(1998)은 과 학적 태도는 탐구하는 것, 과학 정신과 관련된 것으로 문제를 해결하고 아이디어와 정 보를 평가하고 의사를 결정하는 데 있어 특별한 접근방법에 대한 태도를 의미하며 개 방성, 호기심, 정직성, 객관성, 협동성, 관심과 흥미 등이 포함된다고 하였다. Carin &
Sund(1970)는 과학적 태도로 강한 호기심, 겸손과 회의, 실패에 대한 긍정적 태도, 개 방적인 마음을 들고 있다. 또 Anderson(1970)은 탐구활동을 통하여 아동들이 지녀야 할 바람직한 태도로 호기심, 합리성, 객관성, 보류된 판단, 비판적인 마음, 개방적인 마 음, 정직성, 겸손을 들었다. Klopfer는 과학에 관한 정의적 영역을 과학에 대한 태도와 과학적 태도로 구분하고 과학에 대한 태도에는 과학에 관한 인식, 흥미, 가치를 포함하 였고, 과학적 태도로는 비판성, 판단유보, 객관성, 인내성, 합리성, 협동성 등이 포함된 다고 하였다(김효남 등, 1998, 재인용).
또한, 김효남 등(1998)은 과학에 대한 태도란 과학학습자들이 과학에 대하여 갖는 정 서적이고 심리적인 반응이며 과학적 태도는 과학자가 가지는 태도로서 탐구하는 자세, 과학정신과 관련된 것으로 문제해결력, 아이디어와 정보의 평가, 의사결정에 있어서의 접근방법이라고 했으며, 이정주(2014)는 과학에 대한 태도를 과학과 관련된 정의적 특 성 영역으로 구분한 인식, 흥미, 태도의 범주를 의미한다고 했다. 최성연 등(2007)은 과 학에 대한 태도는 과학의 가치에 대한 태도, 과학 및 과학 학습에 대한 태도, 과학 활 동에의 참여로 구분할 수 있다고 했다.
수학적 태도에 대하여 이주희(2014)는 수학에 대한 자신감, 수학에 대한 불안, 수학
의 유용성 인식, 과제 집착력과 의지, 수학 수업에의 참여로 그 범위를 규정했다.
Aiken(1970)은 수학에 대한 태도를 수학적인 대상이나 수학 학습과 관련된 상황에서 긍정적 또는 부정적으로 반응하려는 개인의 학습된 성향이라고 정의하고, 수학 학습 태도는 인지적인 영역이 아닌 정의적 영역에 해당하는 것으로 수학이나 수학 학습에 대하여 가지고 있는 가치관이나 흥미도, 수학을 하는 자세, 수학에 대해 가지는 정서 등에 대한 것이라고 했다(차은지, 2011, 재인용). 또한, 한국교육개발원은 수학의 정의 적 측면을 수학적 성향과 수학적 태도로 구분(최병훈, 2014, 재인용)하고 수학적 성향 은 수학을 이용하여 문제를 해결하는 데 있어서의 자신감, 문제를 해결할 때 수학적 아이디어를 탐구하고 다른 해결 방법을 찾으려는 융통성, 수학적 과제를 꾸준히 수행 하려는 의지, 수학에 대한 관심, 호기심, 창의력, 자신의 생각과 수행한 것을 감시하고 반성하는 경향, 가치인식, 수학의 역할 및 가치에 대한 이해라고 하였으며, 수학적 태 도는 교과에 대한 자아개념(우월감, 자신감), 교과에 대한 태도(흥미, 목적의식, 성취동 기), 교과에 대한 학습습관(주의집중, 자율학습, 능률적 학습)이라고 하였다.
공학 태도에 대하여 최유현(2008)은 학생들이 공학에 대한 개념을 이해하고 공학의 개인적, 사회적 측면에서 중요성에 관하여 나타나는 비교적 지속적인 행동에 미치는 인지적, 정의적, 행동적 반응 상태라고 하였다. 성의석(2012)은 학생들이 공학에 대해 갖고 있는 호의적 또는 비호의적인 정서적 경향성을 말하고 태도의 하위 요소로는 흥 미, 중요성, 창의력에 대한 인식이 있다고 했다.
이와 같이 태도는 학자에 따라 다양하게 정의하고 있으며, 학문의 분야에 따라 다르 게 정의하고 있으나 흥미(관심, 호기심)와 자아개념(자신감), 학습습관, 개방성, 겸손, 가치 인식 등 인간의 정의적 특성이라 정의할 수 있다.
정의적 특성은 다른 특성들과 완전히 구별하기는 어려우며, 정의적 특성을 실체적인 개념이 아닌 구성개념으로 이해하는 것이 중요하다(김희숙, 2007, 재인용; Tyler, 1973).
Anderson(1981)은 정의적 특성은 감정을 지니고 있고 전형적인 느낌의 방식이며, 어느 정도의 강도와 방향 그리고 지향하는 대상(아이디어, 활동, 대상물)을 지니고 있다고 하였다. 권재술 등(1998)은 정의적 특성은 한 개인의 환경에 대한 일시적이거나 즉흥적 인 반응을 의미하는 것이 아니라 일관된 반응이라고 하였다. 또한, Kempa(1986)는 과 학에 대한 정의적 특성에 대하여 과학 학습에 대한 학생들의 태도와 흥미, 신념, 가치 뿐만아니라, 도덕적 판단이나 개인 간의 관계 등을 인지적, 운동 기능적 특성과 구별하 여 정의적 특성이라고 하였다(김희숙, 2007).
한편, 이정주(2014)에 따르면 인간의 정의적 특성에는 태도, 인식, 흥미 등이 있으나
가장 본질적인 것은 태도라고 하였다. 이에 따르면 STEAM의 정의적 특성의 본질은 STEAM 태도라고 할 수 있다. 이에 지금부터 본 연구에서 사용하는 STEAM의 정의 적 특성이라는 용어는 STEAM 태도와 동일한 의미로 사용할 것이다. 그런데 지금까 지의 연구는 STEAM의 정의적 특성에 관한 연구 중심으로 이루어지고 있으며, STEAM 태도에 관한 연구는 이루어지지 않고 있다. 따라서 본 연구에서의 STEAM 태도에 관한 연구는 STEAM의 정의적 특성에 관한 연구를 중심으로 살펴보고자 한 다.
STEAM의 정의적 특성에 관하여는 STEAM의 도입 목적에서 찾아볼 수 있다.
STEM/STEAM은 미국 등 선진국에서 학생들의 낮은 수학․과학 성취도, 그리고, 흥 미가 STEAM 관련 직업에 대한 인력 수급의 부족으로 이어질 것에 대한 우려에서 시 작되었다(박현주 등, 2014; AAAS, 2012)고 하였으며, Sanders(2006)도 미국에서 STEM/STEAM은 첫째, 학생들의 수학, 과학에 대한 학업성취도 향상, 둘째, 과학교사 의 전문성 계발, 셋째, 여학생과 소수민족의 이공계 진출 장려라는 목표를 달성하기 위 해 이루어지고 있다고 했다. 이에, 미국 등 선진국에서의 STEM 교육 성과에 대한 연 구는 학생들의 STEM 교과목이나 분야에 대한 흥미도 향상이나 STEM 관련 직업에 대한 선호도 증가에 집중된다(박현주 등, 2014; Goonatiake & Bachnak, 2012).
우리나라의 STEAM에 대하여 백윤수 등(2011)은 학생들의 과학기술에 대한 융합 개념 형성도 중요하지만, 과학에 대한 낮은 효능감이나 흥미 등을 향상시켜 과학학습 에 대한 동기 유발을 목적으로 설정하고 있다고 했다. 이와 같이 STEAM의 목적은 학생들에게 과학에 대한 흥미를 제고하여 과학에 대한 효능감이나 자신감을 향상시키 고 우수 인력의 이공계로의 진출을 장려하기 위하여 도입되었다고 할 수 있다.
STEAM의 정의적 특성에 대한 연구는 박혜원(2012), 박현주 등(2014) 등의 연구가 있다. 박혜원(2012)은 STEAM을 적용한 과학수업은 초등학생의 과학관련 자기효능감, 흥미 및 과학 태도에 긍정적인 영향을 미치고 있다고 하였다. 박현주 등(2014)은 STEAM의 철학과 특징 및 선행연구를 토대로 정의적 특성을 수학/과학 흥미도, 배려, 소통, 자기주도적 학습, 그리고 이공계 진로 선택으로 설정하여 그에 대한 검사도구를 개발하였다.
본 연구에서의 STEAM 태도는 박현주 등(2014)이 개발한 정의적 특성 검사도구를 활용하여 흥미도와 자기효능감을 검사하였다. 흥미는 어떤 것에 대하여 관심을 가지게 되는 것을 말한다. 김석중(2006)은 흥미는 학생이 어떤 현상을 감지하여 그 현상을 열 심히 추구하는 것에까지 넓은 범위에 걸쳐있다고 하였다. 또한, 그는 과학교육에서 정
의적 면의 성장은 초등학교에서는 흥미 조성의 정도이고 중학교에서는 태도 육성에까 지, 그리고 대학에서 인격 형성에까지 그 심도를 진전할 수 있다고 하였다. 황정규 (1987)는 특정 교과 또는 학습과제에 대한 흥미는 학습자가 동일한 유형의 다른 학습 과제에 자발적 관심을 보이는 정도라고 했다(박현주 등, 2014, 재인용).
자기효능감은 주어진 과제를 달성하는데 필요한 행위 과정을 조직하고 실행할 수 있 는 가능성에 대한 신념(임은정, 1998, 재인용; Bandura, 1997)으로 애매하고 예측할 수 없으며, 어느 정도 긴장되는 요소들이 포함되어 있는 특수한 상황에서 어떤 결과를 성 취하기 위해서 요구되는 행동을 자신이 얼마만큼 잘 해낼 수 있느냐, 할 수 없느냐 하 는 자신의 능력에 대한 개인적인 판단이다(임은정, 1998, 재인용; Bandura, 1997b).
이러한 자기효능감은 학생이 지각하는 자기효능감에 따라서 성취행동이 달라질 수 있으므로 자기효능감을 높이면 어떤 행동을 성취하고자 하는 동기가 높아지고 학업성 취도 향상될 수 있다(임은정, 1998).
2. STEAM 핵심역량
21세기는 지식의 생성 및 반감 속도가 빨라짐에 따라 처리해야 할 정보도 많아지고 버려야 할 정보도 많아지고 있다. 종전처럼 학교에서 배우고 외운 지식만으로 살아갈 수 없는 사회 즉, 평생학습하지 않으면 안 되는 사회가 된 것이다. 이에 학교교육에서 는 예측할 수 없는 시대변화에 대응하여 내일의 삶을 풍요롭게 하는 데 유용하게 활용 할 수 있는 지식을 창출해 낼 수 있는 역량을 길러주어야 한다.
Samuel Arbesman은 지식의 반감기(이창희 역, 2014)라는 책에서 지식의 반감기는 물리학 13.07년, 경제학 9.38년, 수학 9.17년, 심리학 7.15년, 역사학 7.13년, 종교학 8.76 년이라고 했다. 또한, 그는 단순히 지식을 습득하는 것보다 변화하는 지식에 어떻게 적 응해야 할까를 배우는 게 더 중요하다고 했다.
광주광역시교육청(2013)도 미래사회에는 백과사전적 지식이나 앎의 형태에 머무르는 지식으로는 충분치 않으며 그 이상의 것을 요구하며 오히려 적은 양이지만 전이가능한 근본적인 능력인 핵심역량을 필요로 하는데, 핵심역량이란 선천적으로 타고나는 것이 아니라 학습될 수 있는 것으로 지적능력, 인성, 기술 등을 포괄하는 다차원적 개념으로 향후 직업세계를 포함한 미래의 삶에 성공적으로 대처하기 위해 필수적으로 요청되는 능력이라고 했다.
윤현진 등(2008)은 21세기 미래 사회에서 요구하는 핵심역량으로 창의력, 문제해결 력, 의사소통능력, 정보처리능력, 대인관계능력, 자기관리능력, 기초학습능력, 시민의식, 범지구적 소양, 진로개발능력 등 10가지를 제시하고 있으며, PISA에서는 미래 사회의 핵심역량으로 비판적 사고력, 협동적 문제해결 능력, 과학의 사회적 책임, 환경 감수성 등 4가지를 제시하고 있다. 광주교육에서 추구하는 미래핵심역량으로는 창의성, 비판적 사고력, 문제 해결력, 정보활용능력, 생태․인문학적 감수성, 자기주도적 학습력, 소통 능력, 시민의식, 기초 학습능력 등 9가지를 제시하고 있다(광주광역시교육청, 2013).
이와같이, 핵심역량은 기관에 따라 다르게 제시하고 있으나, 창의력, 문제해결력, 소 통능력, 시민의식, 기초학습능력은 공통적으로 갖추어야 할 핵심역량이라고 할 수 있 다. 또한, 모든 지식을 가르칠 수도 없을 뿐 아니라 지식은 계속 생성되고 소멸되기 때 문에 학생들에게는 21세기를 살아가는 데 필요한 핵심역량을 길러줄 필요가 있다.
4C-STEAM의 핵심역량에 대하여는 백윤수 등(2012)이 연구하였다. 백윤수 등(2012) 은 STEAM에서는 ‘창조와 혁신을 추구하는 인재’, ‘소통능력을 갖춘 인재’, ‘ 융합 지식 을 이해하고 활용하는 인재’, ‘배려와 존중을 실천하는 인재’ 육성으로 창의성 (Creativity), 소통(Communication), 융합(Convergence), 배려(Caring)의 4C를 핵심역량 의 영역으로 제시하였다. 그들은 창의성은 창의력, 문제해결력, 문제확인능력, 정보수집 능력, 정보분석능력, 의사결정능력, 평가능력 등의 요소를 포함하며 창의는 교과 및 학 문영역에서 기초적이고 중점적인 역량으로서 기존의 문제해결능력을 포함한다고 했다.
그러나, 본 연구에서는 창의성은 독창성과 유창성, 유연성으로 한정하여 연구하였다.
백윤수 등(2011)은 21세기는 타인과 소통하고 타인으로부터 정서적 공감대를 이끌어 낼 수 있는 사람이 중심이 되는 사회이기 때문에 단순히 과학기술 지식을 이해하는 수 준을 넘어서 원활한 소통을 토대로 타인을 배려할 수 있는 인성의 함양이 중요하다고 했다. 소통은 언어적 소통, 시청각적 소통, 학문적 능력, 글로벌 소통능력, 소통하는 태 도, 협력하는 요소가 포함되며 자신과 다른 사람을 이해하고 국제 사회에서의 사회문 화적인 이해를 위한 소통 능력은 기존의 의사소통능력이나 대인관계능력과 관련된다고 했다(백윤수 등, 2012). 배려는 자기애, 자신감, 자아정체감, 타인을 위한 배려, 타인존 중, 다문화 이해 등과 같은 사회적 정서 학습 요소를 포함하며, 경쟁사회에서 인간으로 서의 본성에 기초한 인성의 또 다른 부분이자 이타적 특성에 기반을 둔 것으로 자신과 남을 이해하고 나아가 집단, 사회, 국가, 인류 전체에 대한 인식과 존중에 핵심이 있다 (최영재, 2013). 김현정(2014)은 창의적인 융합인재교육을 위해서는 배려를 통한 교육이 효과적임을 파악하였으며, 배려교육과 디자인 교육을 접목하여 참여디자인의 가치와
융합인재교육의 필요성을 강조하며 문학, 사회학, 과학 및 예술 등을 접목한 상호보완 적인 교육이 이루어져야 하고 배려심 함양의 심성교육의 필요성을 강조하였다.
융합은 다양한 지식의 이해, 다양한 지식간의 연결성 및 연관성에 대한 이해, 새로운 가치적 관점의 융합 지식의 창출, 융합 지식의 활용 등과 관련된 능력이며, 융합은 창 의, 소통, 배려와는 다른 차원이나 맥락적인 지식을 이해, 설계, 응용 및 활용하는 것으 로서 중요한 핵심역량이다(백윤수 등, 2012).
위와 같이 STEAM의 역량이 미래사회를 이끌어갈 융합인재가 갖추어야 할 융합적 능력이나 소양이라고 보았을 때 창의적 사고, 논리․비판적 사고, 의사소통능력, 자기 관리능력, 문제 해결력, 정보활용능력, 생태․인문학적 감수성, 시민의식 등의 능력이 필요하다고 할 수 있으나, 본 연구에서는 STEAM 핵심역량을 백윤수 등(2012)이 제시 한 4C-STEAM 핵심역량 즉, 창의, 배려, 소통, 융합을 STEAM 핵심역량으로 정의하 고 연구하고자 한다.
3. 이공계 진로선호
청소년기는 자신의 미래를 설계하고 구체적인 준비를 하는 시기이므로 올바른 진로 선호 지도가 중요하다. 김경애(2004)는 직업세계가 다양화, 전문화되고 급변하는 시대 를 살아갈 청소년들이 지식․정보 사회의 생산적인 성원으로서 행복하고 질 높은 삶을 영위하도록 하려면 조기에 개인의 소질과 적성을 발굴하고 체계적인 진로교육이 이루 어져야 한다고 했다. 진로교육은 Marland가 모든 교육은 진로교육이라고 역설하면서부 터 시작되었다(김경애, 2004). 진로교육은 진학지도와 생활지도를 포함하면서 장래의 직업선택을 돕는 직업지도까지를 포함한 교육으로서, 학교에서는 진로교육이 핵심이 되어 학생들의 무한한 잠재력과 가능성을 계발해 주고 자신이 흥미를 갖고 있는 분야 에 진로를 선택할 수 있도록 경험을 가지게 하는 기회를 폭넓게 주어야 한다(김경애, 2004). 그러나 우리나라에서는 학생들의 올바른 진로선택 보다는 진학교육에만 힘써왔 다고 할 수 있다.
장동호(2004)의 연구에 따르면, 초등학생의 경우 장래희망을 물어보면 20～30%가 과 학자․기술자가 되겠다고 하지만 학년이 높아짐에 따라 급속히 감소된다고 한다. 1997 년 IMF 사태 이후 많은 과학관련 연구원들이 대규모로 구조 조정되면서 이공계 기피 현상으로 국가경쟁력을 확보하는 데 커다란 위기에 직면해 있다(황유선, 2006). 우리나
라와 같이 자원이 부족한 나라로서는 이공계 분야의 뒷받침이 없이는 국가 경쟁력을 가지기는 불가능하다. 특히, 청소년들의 이공계 기피현상은 매우 심각하다. 이공계 기 피는 학생들이 이공계열을 선택하기 싫어하는 것으로 과거에 비해 이공계열을 선택하 지 않고 상대적으로 다른 계열을 더 선호하는 현상이라 할 수 있다(황유선, 2006).
청소년들의 이공계 기피현상에 대하여 장창원 등(2002)은 경제 개발이 본격적으로 이루어진 지난 40여년 간의 경제성장과정에서 이공계 졸업자의 기여도가 컸으나, 임금, 인사 등 노동시장의 제도적이며 구조적인 측면에서 인문․사회계열을 우대하는 경향에 그 원인이 있다고 했다. 한상근(2002)은 수학과 과학 과목이 힘들다거나 흥미가 없다는 등의 정의적 요인(황유선, 2006, 재인용)을 들었으며, 박지영(2010)은 PISA 결과에서 보는바와 같이 학생들의 38%만이 과학학습이 즐거운 것으로 인식하는 등 과학에 대한 부정적 인식으로 인해 이공계 기피현상까지 이어진다고 하였다. 박승재(2002)는 초․중 등학교 교육과정에서 과학교육의 상대적인 중요성이 낮고, 이공계의 기초교육 연구 및 교육 종합시스템의 열악, 연구실적을 중시하는 성과 중심의 대학평가를 원인으로 들고 있다(최수진, 2005, 재인용).
청소년들의 이공계 진로선호를 위한 방안으로 기업에서는 이공계 출신을 우대하는 정책을 펴야 함은 물론 고등학생들에게 이공계 출신자들의 현실 중에서 좋은 점을 발 굴하여 적극 홍보하는 것이 필요하다(황유선, 2006). 최경희(2001)는 이공계 기피현상의 원인이 남학생과 여학생의 차이에서도 나타나기에 양성평등교육을 실현할 수 있는 교 수학습 전략과 자료 개발 방안이 필요하다고 하였다. 또한, 황유선(2006)은 대학생과 졸업생들은 과학기술인에 대한 우대 풍토 조성을 이공계 기피현상에 대한 대처방안으 로 보고 있다고 하였다.
최근에는 청소년들이 이공계 진로선호를 하는데 도움이 될 만한 일들이 여러 가지 발표되었다. 학생들이 중학교 한 학기 동안만이라도 시험부담 없이 자신의 꿈과 끼를 찾는 진로탐색 기회를 가져야 한다는 취지에서 2016학년부터는 자유학기제를 도입(조 계승, 2014)하기로 한 것이다. 시장조사전문기관 엠브레인의 트렌드모니터가 전국 만 19～59세 성인 남녀 2000명을 대상으로 조사한 결과, 청소년이 선호하는 10대 직업 중 응답자의 66.2%(복수응답)는 ‘IT 전문가’가 앞으로 가장 유망한 직종이 될 것으로 조사 됐다. 뒤를 이어 엔지니어(49%), 공무원(33.8%), 요리사(28.3%), 연예인(25.5%), 의사 (24.8%), 사업가(23.8%), 디자이너(22.5%), 교사(14%), 간호사(8.2%) 순으로 나타났다고 했다(강승태, 2015). 이공계 관련 직업이 유망한 직업으로 떠오른 것이다.
최근 정부에서는 과학 분야 노벨상 수상자 배출을 위한 ‘넥스트 디케이드
