이공계 진로의식 신장을 위한 초등 5~6학년용 설계기반 미래 유망직업 STEAM 프로그램 개발 및 적용 효과
임유나, 민부자, 홍후조*
고려대학교
Development and Application Effect of Design−based STEAM Program for Boosting the Career Consciousness of 5~6th Grade Elementary School Students for Natural Sciences and Engineering
Yoona Lim, Buja Min, Hoojo Hong*
Korea University A R T I C L E I N F O A B S T R A C T
Article history:
Received 26 November 2014 Received in revised form 26 December 2014 26 January 2015
Accepted 28 January 2015
In this research, two careers connectable with the contents of the curriculum of fifth to sixth grade elementary school students were selected among other promising future careers in biotechnology and medical engineering fields. 'Design-based promising future career STEAM program' was developed and its validity and effectiveness were verified. Reflecting recent issues, and complying with the STEAM standard (frame) instructional materials were developed through group deliberations for nine months, based on the achievement standards through an analysis of subject curriculum revised in 2009. This was prepared so that students are able to experience biotechnology and medical engineering related careers in a simulational form emphasized with creative design to make them prefer natural sciences and engineering careers and draw their interests and recognition of the relevant careers under the two disciplines. As a result of such application to STEAM Leader School students at the verification stage of the program, the contents and level of the program were verified suitable, receiving favorable reviews.
And as a result of applying the developed program on other elementary school students, it was discovered that significant improvements were found in their career consciousness. Through this research, it was suggested that there is a need for a simplification of the curriculum content standards, a provision of 'standard for integration,' development of teachers' ability in reconstituting or organizing the STEAM and proceeding classes, continuous long-term support to see the effects of a policy or a program, and a reinforcement of career education integrated in the curriculum.
Keywords:
science and technology, STEAM, biotechnology and medical engineering,
design-based, natural sciences and engineering career, career education, curriculum reconstitution, program development
* 교신저자 : 홍후조 ([email protected]) http://dx.doi.org/10.14697/jkase.2015.35.1.0073
Ⅰ. 서론
우리나라 학생들의 이공계 기피 현상은 매우 심각하다. 보도에 따르 면 컴퓨터공학과 최연소 합격자가 치대로 진로를 바꾸고, 로스쿨에는 상대적으로 인재가 넘쳐나는 실정이다. 의대로 진학한 사람도 생명과 학과 관련된 연구 분야보다 경제적 부에 도움이 되는 전공을 택하고자 한다(Seoul Newspaper, April 12, 2014). 이 문제를 해결하기 위한 방 안으로 ‘국가과학기술 경쟁력 강화를 위한 이공계 지원 특별법’을 만 들었지만, 법 제정 취지에 벗어나는 대상자들이 갈수록 늘어나 문제로 지적되고 있다(Segye Times, April 9, 2014). 이러한 현상은 청년층뿐 만 아니라 청소년기에서도 드러나기 시작한다. 청소년을 대상으로 장 래 희망직업을 조사하면 교사, 의사, 공무원 등 특정 직업에 편중되어 있고(MEST, 2012; Park, 2013), 과학기술 분야 진로를 희망하는 학생 은 매우 드물다는 것을 알 수 있다.
PISA나 TIMSS와 같은 국제수준 학업성취도 평가에서 과학 영역의 결과를 보면, 우리나라 학생들은 최상위 수준의 과학 학업성취를 기록 하고 있으나, 과학에 대한 자신감이나 흥미, 가치 인식 등 정의적 영역 의 특성은 최하위 수준을 나타내고 있다(KICE, 2012). 과학의 학업성
적이 높더라도 자신감도 없고 흥미도 느끼지 못한다면 장래에 과학기 술분야로 진출하여 미래사회를 이끌어가는 주역이 되기는 어려울 것 이다. 오늘날 과학기술의 발전이 국가 발전의 척도라고 인식될 만큼 과학의 중요성이 강조되고 있고, 많은 국가에서 과학 선진화와 국가 발전을 위한 기초적인 작업으로서 과학교육을 논하고 있는 상황에서 (Lim, 2014), 과학자를 꿈꾸는 아이들이 매우 적고, 이공계로 진출하기 를 꺼려하는 현재의 상황은 무척 우려스럽다.
오늘날 IT(정보기술), BT(생명공학기술), NT(나노기술), ST(우주항 공기술), ET(환경공학기술), CT(문화기술)의 융합적 신기술이 등장했 고, 과학기술 분야 간의 융합으로 인해 더욱 다양한 신기술과 신산업이 탄생하고 발전이 가속화되는 추세에 있다. 우리나라는 2020년 이후로 IT, BT, NT 등의 과학기술 융합이 더욱 가속화될 것으로 예상하고 있으며(KISTEP, 2010), 이러한 상황에서 국가 경쟁력 강화를 위해서 는 과학기술과 예술, 인문학 분야를 섭렵하는 창의융합인재 양성이 중차대하다는 인식이 확대되어 융합인재교육(STEAM)이 빠른 기간 내에 강화, 확대되었다.
우리가 지향하는 창의융합형 과학기술인재 양성을 위해서는 이론 적 ․ 추상적으로 접근하는 딱딱한 과학기술이 아니라, 어린 시절부터
Journal of the Korean Association for Science Education
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관찰, 실험, 조작 등의 체험을 통한 실제적 ․ 구체적 과학기술 교육을 통해 흥미 있고 유익한 과학으로 접근하는 것이 중요하며, 과학기술인 재에 대한 자긍심과 열망은 어린 시절의 과학 ․ 기술 ․ 공학 분야에 대한 진로체험을 통해서도 촉발될 수 있을 것이다. 이에 본 연구에서는 초․
중등 학생들이 정규수업 과정에서 미래 유망직업과의 연계를 바탕으 로 구성된 STEAM 프로그램을 이수하게 된다면, 과학기술에 대한 관 심과 흥미를 갖게 될 것이고, 소기의 융합적 문제해결 경험을 할 수 있으며, 학생들이 직업을 소개받고 일의 핵심 부분을 경험하게 함으로 써 직무수행에 필요한 지식 ․ 기술 ․ 태도에 관한 정보를 얻고, 이공계 관련 진로 인식 및 진로 탐색에 도움을 줄 수 있을 것으로 보았다.
이러한 프로그램은 초 ․ 중 ․ 고교 모든 학교급 학생들이 연구의 대상 이 될 수 있겠으나, 본 연구에서는 우선적으로 초등학교 5~6학년을 대상으로 하여 ‘미래 유망직업’과 ‘창의적 설계’가 더욱 강조된 형태의 STEAM 교육 프로그램 개발을 수행하였다. 이를 위해 2009 개정 교육 과정의 5~6학년 모든 교과교육과정 분석을 통해 통합이 가능한 성취 기준들을 추출하고, 과학 ․ 기술 ․ 공학의 최신 이슈를 포함시키고자 하 였다. 동시에 생명 ․ 의공학 관련 유망 직업을 탐색하고 실질적인 직업 진로를 모의 체험하게 하여 이공계 진로에 대한 학생들의 인식과 흥미 를 이끌어 낼 수 있는 STEAM 프로그램을 개발하고자 하였다. 또한 이렇게 개발된 프로그램을 교과 수업 내에 적용하였을 때, 초등학생들 의 이공계 진로의식을 신장시키는 데 실제적인 효과가 있는지를 확인 하는 것을 연구의 목적으로 하였다.
Ⅱ. 이론적 배경
1. 미래 유망직업과 교과 통합적 진로교육
직업은 기술의 발전 추세에 따라 미래에 유망한 직업이나 쇠퇴하는 직업으로 구분해 볼 수 있다. 수많은 전문가들은 미래에 유망한 직업으 로 정보화 및 첨단과학 분야 직업을, 미래에 쇠퇴하는 직업으로 기존의 전통 직업을 거론하고 있다(Yoo & Myeong, 2012). 특히 IT, BT, NT, ET 등 신기술이 등장하고 발전함에 따라 미래 전문가들은 앞으로 이 와 관련된 직업들이 유망직업으로 부상할 것으로 예측하고 있으며, MEST & KOFAC(2010)이 제시한 미래를 여는 25가지 과학기술 중 생명 ․ 의공학 관련 기술에는 ‘농업생명공학기술’, ‘신개념 의료기술’,
‘뇌질환 치료기술’, ‘의료 및 U-Health 기술’, ‘신종 전염병 치료기술’
등이 있으며, 관련 유망학과로 유전공학과, 생명과학과, 생명공학과, 생물학과, 분자생물학과 등을 안내하고 있다. 본 연구에서 선정한 생명
․ 의공학 전문가는 한국과학기술기획평가원이 한국표준직업분류 (KSCO)의 과학기술분야 소분류를 기준으로 관련 문헌조사 및 전문가 의견 등을 수렴하여 선정한 과학기술분야 10대 신직업군에 속한다 (Lee, 2011).
그러나 우리나라 청소년들의 장래희망은 전통적으로 안정적이라고 인식되는 직업에 머무르는 경향이 있으며, 선호하는 직업의 종류도 일부 직업에 한정되어 있다. 이공계 관련 직업으로는 유일하게 공학관 련 엔지니어가 고등학교에서 9위로 나타났는데, 고등학교 계열별 분석 에서 공학관련 엔지니어는 전문계 고교에서 인기가 높은 반면 일반계 고교에서는 낮게 나타나고 있어 우수인력의 이공계 기피라는 질적인 문제가 심각할 가능성이 제기되었다(KRIVET, 2007). 2012년에 중1~
고2학생 6,291명을 대상으로 실시한 조사에서도 10대 희망직업 순위 에 이공계 관련 직업은 없는 것으로 나타났다(MEST, 2012).
그간 학교의 진로교육은 학생들에게 단순히 직업에 대해 소개하거 나 도서, 영상, 강연 등을 통한 간접적인 진로교육이 주를 이루어왔고, 대학 진학 위주의 교육에 중점을 두었던 것이 직업에 대한 편중된 의식을 심하게 만든 요인 중 하나로 볼 수 있을 것이다. 또한 학생들이 희망 직업은 있지만 그 직업이 구체적으로 어떤 일을 하는지 모르고 있다는 보도는(Joongang Ilbo, February 5, 2014), 진로교육이 더 이상 지식 위주의 형식적 교육으로 그치는 것이 아니라 각 직업이 어떤 특성이 있고 어떻게 준비해야 하는가에 대해 구체적으로 알려주는 형 태의 교육으로 변화해야 한다는 것을 의미한다. 뿐만 아니라 미래의 직업에 부응하는 미래형 인재를 길러내는 정책도 필요하다.
학생이 스스로 적성과 재능을 발견해 삶의 방향을 개척해 나갈 수 있도록 돕는 것이 진로교육이라면, 이는 특정한 시간과 장소에서 특별 프로그램에 의해 단편적으로 이루어질 것이 아니라 학생들이 학교생 활 중 보내는 시간 비중이 가장 높은 교과수업을 통해 자연스럽게 이루어지도록 하는 것이 가장 효과적일 것이다(Hong, 2005). 또한 전 통적 지식 전달식의 진로교육에 대한 문제의식에 따라 학교의 교과교 육과 진로교육을 연계하는 교과내 진로교육으로의 전환이 여러 연구 를 통해 제안되기도 하였으며(Hong, et al., 2006, 2007; Lim, et al., 2008; Lee, et al., 2009; Jeong, et al., 2010), 호주, 캐나다, 체코, 오스트 리아, 덴마크, 핀란드, 독일, 영국 등 많은 국가에서는 이미 교과내에 통합된 진로교육이 이루어지고 있다(OECD, 2004). 본 연구는 STEAM 프로그램을 개발하는 데 있어 미래 유망직업 중 하나로 생명․ 의공학 분야의 직업들을 선정하고, 학교 교과과정을 통해 자연스럽게 관련 직업들을 탐색하고 모의적 수준으로 체험할 수 있는 형태로 통합된 STEAM 프로그램을 개발하고자 한 것이다.
2. STEAM 교육과 설계기반(design-based) 학습
다양화 ․ 다원화 ․ 정보화 ․ 세계화된 오늘날 인간이 자연과 사회에서 직면하는 문제들은 복합적이고 그 해결이 쉽지 않기 때문에 해결과정 과 방법에 있어서 통합 ․ 융합적인 접근을 필요로 한다. 또한 우리 삶의 다양한 측면들이 서로 연결되어 있듯이, 학교에서 배우는 교과의 내용 들도 서로 연결되어 있다. 예를 들어, 과학교과에서 다루는 문제들은 기술이나 수학 등 다른 교과의 문제와 연결되어 있고, 우리의 일생생활 이나 직업 세계의 문제들과도 연결되어 있다. STEAM 교육은 기본적 으로 과학과 기술, 수학, 예술, 사회 등을 서로 연결하는 공부방식이며, 이를 실생활과 직업세계로 연결해보는 매우 실제적인 공부를 지향한 다.
STEAM 교육은 교육과 과학의 시너지 창출과 창의 ․ 융합형 과학기 술인재 양성을 위해 2011년부터 교육과학기술부의 초 ․ 중등교육 정책 으로 시작되어(MEST, 2010; MOSF, et al., 2011), 연구시범학교와 교사연구회를 중심으로 학교현장에서의 실제적인 적용이 이루어지고 있으며, 2012년에는 연구시범학교의 명칭을 ‘STEAM 리더 스쿨’로 지정하고 적용을 넓혀 나갔다. 그리고 2013년부터는 모든 단위학교의 학교교육과정에 STEAM의 요소가 반영된 교육과정 재구성을 명시하 고 학생들이 일정 시간의 STEAM 교육을 이수할 수 있도록 하고 있다.
이렇듯 STEAM 교육은 짧은 기간 동안 학교현장과 과학기술계 전반
설계
시작 ⇨
1단계 문제 영역 정립
⇨
2단계 문제
정의 ⇨
3단계 개념 설계 창안
⇨ 4단계
개념 설계 분석/평가
⇨
5단계 제품 설계 개발
⇨ 설계
종료
Figure 1. Systematic design procedure (Creative engineering design)
절차 연구 내용
이론적 탐색 및 개발 준비
•STEAM 교육 프로그램과 설계기반 학습에 대한 이해, 선행 연구 고찰
• 생명･의공학 분야 직업인 물색 및 연구 협력 네트워크 구축(연구자문진, 수업적용진, 삽화가, 디자인 도안 협력자 등)
• 프로그램 개발 지침 설정
• 과학(생명･의공학) 관련 교과교육과정 분석 및 수업 흐름도 설정
• 주제별 직업군의 범위 및 직업 선정
• 자료집 및 지도안 형식 초안 작성 및 검토, 수정
1차 연구 개발
• 주제별 전문가, 직업 분야 종사자 협의회
• 바이오환경전문가, 생체의공학자 되어보기 프로그램 학생용 자료 연구 개발
• 학생용 자료에 따른 교사용 자료 연구 개발
1차 수업 적용 및
피드백
• 프로그램 개발자 수업 적용 및 피드백
• 현장 교사 및 관련 전문가 협의를 통한 개선 방향 검토
2차 연구 개발 • 바이오환경전문가, 생체의공학자 되어보기 프로그램 학생용 자료 수정･보완 개발
• 학생용 자료에 따른 교사용 자료 수정･보완 개발
2차 수업 적용 및
피드백
•STEAM 리더 스쿨 수업 적용
•STEAM 리더 스쿨 수업 적용 결과 확인 및 개선 사항 협의
• 현장 교사 및 관련 전문가 협의를 통한 개선 방향 검토
프로그램
최종 완성
• 주제별 프로그램 학생용 및 교사용 자료 수정･보완을 통한 최종 완성
• 생명･의공학 관련 직업 체험 프로그램 교재로 제작
Figure 2. Program development process
에 많은 관심이 고조되어 학교교육 전반으로의 급속한 확대가 이루어 졌다.
STEAM 교육의 일차적인 목적은 학생들이 현대 사회를 살아가는 데 필요한 과학적 지식과 기술의 융합적 소양(STEAM literacy)을 가 진 교양인을 양성하고자 하는 데 있으며(Kim, 2012), Sanders(2009)는
“통합적 STEAM 교육은 STEAM 과목 중 2개 이상 과목 사이의 내용 과 과정을 통합하는 교육 접근 방식이며, 사회, 예술 등의 과목과도 연계를 통하여 적용될 수 있다”고 하였다. KOFAC(2012)에서는 STEAM 프로그램 구성에 ‘상황 제시’, ‘창의적 설계’, ‘감성적 체험’의 3단계를 제시하고 있는데, 이는 학생들이 STEAM 교육을 통해 더 많 은 실험과 더 주의 깊은 관찰의 기회, 실습과 실기 등과 같이 기술을 정교하게 다듬는 기회, 열린 마음으로 문제를 곰곰이 생각하고 해결방 안을 창의적으로 궁리해보는 기회를 가지고, 문제해결에 성공하는 경 험 혹은 실패하더라도 다시 도전해보는 자세를 기르고 그로부터 흥미 와 자신감을 갖기를 기대하는 것이다.
Lee(2012)는 STEM/STEAM 교육의 핵심을 기술공학적 설계 (design)와 같은 방법론에서 찾고 있다. Sanders(2009, 2011)도 STEM 교육에서 기술과 공학은 필수 요소이며, STEM 교육을 하는 데 있어서 과학 교육자들은 공학적 설계 활동의 맥락에서 내용과 과정을 적용해 야 한다고 하였다. 즉 STEAM 교육의 핵심이 바로 ‘설계’라는 방법론 으로 귀결될 수 있으며, 과학교육과 연계된 STEAM 교육의 경우에
설계기반의 문제해결방법에 관심을 둔다는 것이다.
설계는 기초과학, 수학, 공학을 적용해 자원을 목표에 부합하도록 가공하는 의사결정 과정으로 정의되기도 하였고(ABET, 2004), 어떤 문제에 대하여 팀 또는 개인이 해결안이라고 생각하는 모든 아이디어 를 구현하는 것이자, 창의적 문제해결의 과정을 ‘문제 정의, 아이디어 창출, 아이디어 평가, 아이디어 판단, 아이디어 실행’의 순서에 따라 최적의 답을 찾고 실행하는 일련의 과정이라고도 하였다(Lee & Kim, 2007). 또한 Thompson(2004)은 체계적인 창의적 공학 설계과정으로 서 Figure 1과 같은 5단계 설계 절차를 제시하였다.
본 연구의 프로그램을 개발하는 데 있어 설계기반의 프로그램을 지향한다는 것도 학생 스스로 문제 해결 방법을 찾아가는 ‘창의적 설 계’를 더욱 강조한 것이다.
Ⅲ. 설계기반 미래 유망직업 STEAM 프로그램 개발 1. 프로그램 개발의 의도 및 절차
과학기술과 의술이 발달하고 인간의 수명이 늘어날수록 사람들의 건강에 대한 관심과 삶의 질 향상에 대한 요구가 더욱 높아질 것이며, 관련 직업의 종류도 점차 늘어날 것이다. 이에 본 프로그램은 학생들이 생명의 신비를 밝히고 질병의 치유를 돕는 생명공학 기술 및 의공학
Table 1. Program development guidelines
영역 프로그램 개발의 지침
주제 선정
• 과학기술 이슈와 현안에서 출발한 새롭고 참신한 주제를 선정 - 학생에게 가르쳐주고 싶은 이슈가 무엇인지 도출
• 주제와 관련된 전문가가 어떤 일을 하는지 핵심을 분석하여 반영 - 학생이 그 직업을 이해할 수 있는 프로세스 추가
교육과정 분석을 통한 Big Idea 도출
및 프로그램 설계
• 철저한 교육과정 분석을 통해 교과 내용과 연계성을 갖춘 프로그램 개발 - 교과 시간에 적용 가능하도록 구성
- 차시대체형 프로그램: 교과서를 배우지 않고도 개발 프로그램으로도 수업 대체가 가능하도록 구성
• 교육과정 분석을 통한 핵심 개념(Big Idea) 도출 후 학생들이 어떤 문제를 어떤 방식으로 탐구하도록 할지 설계 - 학생들이 동기부여 될 수 있는 도전적인 문제 선정
- 새롭고 참신한 주제로 새로운 수업 컨셉과 새로운 수업 방법을 제시
- 문제중심, 주제중심, 프로젝트 기반 등을 바탕으로 프로그램의 처음부터 끝까지 아우를 수 있는 컨셉을 정교하게 설정
상황 제시
• [흥미･관심] 학생이 흥미를 느낄 수 있도록 하는, 학생 눈높이에 맞는 구체적인 상황
• [실생활연계] 학생이 자신의 문제로 인식하여 몰입할 수 있는 실제(real world) 상황
• [스토리텔링] 전체 프로그램을 하나의 일관된 이야기로 이끌어가는 장치
창의적 설계
• [창의성] 학생이 자신의 아이디어와 발상을 프로그램에 반영하도록 설계, 학생 스스로 문제의 해결 방법을 제시하도록 설계
• [학습자중심] 교사가 가르치는 지식 전달식 수업이 아닌, 활동(해보기, 만들기, 실험하기, 토의하기 등)을 통해 학생 스스로 개념을 깨우치고 과정을 체득하도록 설계
• [다양한 산출물] 학생(모둠)마다 서로 다른 해결책과 접근 방법 제시, 서로 다른 산출물이 나오도록 설계
• [협력학습] 협력을 통해 문제를 해결하고 결과를 도출하도록 설계
감성적 체험
• [성취감] 학습자가 문제를 해결하였다는 성공의 경험 ※ 실패의 요인을 분석하고 극복하는 경험도 포함
• [도전의식] 실패하더라도 또다시 시작하도록 격려. 연계된 활동 및 새로운 문제에 도전
• [피드백] 교사, 학습자, 스스로, 동료 학습자간의 평가, 칭찬, 보상 진로 연계 • 학생의 활동이 해당 직업을 이해할 수 있는 프로세스로 설계
• 직업인에게 요구되는 자질이나 특징 등을 정리하고 자신에게 비추어 보도록 안내
Figure 3. Interconnection models of regular classroom teaching and STEAM program
기술을 연결하는 일을 모의적으로 체험할 수 있는 STEAM 프로그램 을 경험함으로써 자연스럽게 관련 교과의 학습내용과 기능을 익히고 관련 직업에 대한 관심과 도전의식을 고취할 수 있도록 하는 데 개발 의도를 두었다.
프로그램 자료집은 초등학생용 자료와 수업과정안, 설명, 보완자료 가 포함된 교사용 자료의 두 종류로 나누어 개발하였고, 구체적인 개발 의 절차는 Figure 2와 같다.
Figure 2의 개발 절차에서 연구 개발, 수업 적용 및 전문가 평가를 통한 검증, 수정 ․ 보완 등의 과정이 크게는 두 차례로 구분되었지만, 연구진의 협의와 수정 ․ 보완은 수시로 이루어졌다. 최종적으로 개발된 프로그램은 전국의 초등학교에서 수업 자료로 활용할 수 있는 형태로 제작되어 보급되었다.
2. 프로그램 개발의 방향 및 지침 가. 프로그램 개발 지침 설정
본 연구진은 설계기반 생명 ․ 의공학 직업 관련 STEAM 프로그램을 개발하기 위해 이론적 탐색과 연구 협력 네트워크를 구축한 후, 프로그 램 개발의 방향과 지침을 설정하였다. 학생들에게 상황 제시, 창의적 설계, 감성적 체험의 단계(KOFAC, 2012)를 경험할 수 있도록 하는 것을 기반으로 하되, 이공계 진로의식 신장을 위한 교과통합적
STEAM 프로그램 개발이라는 본 연구의 목적에 따라 주제 선정 및 프로그램 개발에 있어 진로와 연계한 개발의 방향을 추가적으로 설정 하여 프로그램 개발의 지침을 설정하였다(Table 1). 그리고 아래의 지 침을 반영하는 형태로 개발이 이루어졌다.
한국과학창의재단에서는 STEAM의 수업 유형을 하나의 중심 교과 에 과학, 기술, 공학, 예술, 수학 요소를 연계하는 ‘교과내 수업형’, 주제를 중심으로 관련된 여러 교과를 연결하는 ‘교과 연계 수업형’, 주제중심으로 교육과정을 재구성한 후 창의적 체험활동이나 방과후학 교에서 활용하는 ‘창 ․ 체 활용형’의 세 가지 형태를 제시하고 있다.
본 연구에서 개발한 프로그램은 직업 각각에 대해 3차시로 구성되었으 며, 교사의 교육과정 재구성 형태에 따라 ‘교과내’, ‘교과 연계’, ‘창의 적 체험활동 활용’ 중 어떤 형식으로든 반영이 가능하도록 개발되었다.
또한 본 프로그램은 교육과정의 성취기준 추출을 통해 정규수업에도 대체가능한 형태로 개발되었다. Figure 3과 같이 정규수업과 상호보완 의 요철(凹凸)관계를 이루도록 개발된 자료이기 때문에 교사가 학교 현장에서 적용할 때에 모형 1~3 중 적합한 형태로 활용할 수 있어서 시간에 쫓기지 않고 수업 활용도를 높일 수 있도록 한 것이다.
나. 프로그램 개발 모형 설정
본 연구에서는 정규수업을 일부 대체할 수 있고 진로교육과 관련된 설계기반의 STEAM 프로그램으로 개발하고자 하였기 때문에, ‘교과
Table 2. Stage flowchart of integrated program in line with the STEAM standard (Frame)
STEAM 준거(틀) 체계적 설계 절차 진로체험 단계
상황 제시 문제 영역 정립 꿈꾸기 주제별 다양한 직업 세계들을 경험하고 미래 유망 직업에 대한 학생들의 꿈이 시작되는 단계 문제 정의
창의적 설계 개념 설계 창안 꿈 키우기 해당 직업을 위해 필요한 기능이 무엇인지 파악하고 전문가가 되어 보는 단계
꿈 펼치기 직업과 관련된 다양한 활동을 통해 직업에 대한 긍정적인 감성을 체험하는 단계 개념 설계 분석/평가
감성적 체험 제품 설계 개발 꿈 다지기 직업 탐색을 통해 도전의식을 가지고 학생 자신의 미래를 설계해보는 단계
Table 3. Aims and overview of the program
선정된 직업 프로그램 제작 의도(목적) 및 개요
바이오환경 전문가
프로그램 목적
5학년 1학기 과학 '4. 작은 생물의 세계’ 단원의 학습 내용과 관련되어, 학생들이 바이오환경전문가가 하는 일을 경험하고 바이오환경전문가로의 진로에 관심을 가질 수 있도록 하며, 일상생활 속에서 자연 생태계를 보전할 수 있는 일들을 적극적으 로 실천해 볼 수 있도록 하는 것에 목적이 있음.
프로그램 개요
학생들이 가까이는 가정과 지역 사회의 환경 문제, 더 나아가서는 지구 생태계 보전을 위한 바이오자원을 이용한 친환경기술 에 관심을 가질 수 있도록 하는 것과, 환경 문제 해결의 방법을 고안하기 위해 과학 탐구를 경험하고 과학적 소양을 기를 수 있도록 구성함.
생체의공학자
프로그램 목적
5학년 1학기 과학 '1. 우리 몸’ 단원의 학습 내용과 연계되어, 학생들이 생체의공학자가 하는 일의 중요성을 알고 경함하며, 생체의공학자로의 진로에 관심을 가질 수 있도록 하는 것에 목적이 있음.
프로그램 개요
학생들이 어린이 생체의공학자가 되는 동시에 프로젝트 팀의 일원으로서 협력적으로 탐구하고 아이디어를 모아 하나의 작품을 완성해내는 경험하는 과정을 통해 상상력과 창의성을 자극하고 생체의공학에 재미를 느낄 수 있도록 구성함.
Table 4. Examples of the achievement standards from the curriculum (Case of biomedical engineer program)
학년군 교과 영역 학습 내용 성취기준
5~6
과학 (8) 우리 몸의 구조와 기능
㈎ 우리 몸의 각 기관의 위치와 생김새를 안다.
㈏ 모형을 통하여 뼈와 근육을 관찰하고, 뼈와 근육의 관계와 기능을 이해한다.
㈐ 모형을 통하여 소화, 순환, 호흡, 배설, 감각 기관의 종류와 위치, 생김새와 기능을 이해한다.
㈑ 우리 몸의 소화, 순환, 호흡, 배설, 감각 기관이 유기적으로 관련되어 있음을 이해한다.
㈒ 건강한 생활 습관과 운동이 우리 몸을 구성하는 기관을 원활하게 기능하게 함을 이해한다.
미술 <표현>
① 주제 표현
체계적인 발상을 통해 주제를 발전시키기
㉮ 체계적인 발상을 통해 주제를 발전시키기
∙ 다양한 자료를 탐색하여 표현 의도와 아이디어를 체계적으로 발전시킨다.
※ 출처: MEST (2011a: 25-26, 2011b: 12-13).
성취기준’, ‘STEAM 요소’, ‘창의적 설계기반’, ‘진로체험’, ‘협동 ․ 협 력 수업’이 통합된 프로그램의 성격을 지닌다.
본 프로그램은 현장교원들이 수업에 그대로 또는 재구성하여 적용 할 수 있도록 개발하고자 하였기 때문에 학교에 STEAM 준거로 소개 되어 잘 알려진 ‘상황 제시, 창의적 설계, 감성적 체험’을 차시의 기본 흐름으로 하되, 창의적 설계가 강조된 생명 ․ 의공학 관련 분야 직업인 의 진로체험을 할 수 있도록 Thompson의 창의적 공학 설계과정 (Figure 1)의 단계가 동시에 어우러질 수 있도록 전개하였다. 특히, 진로체험 단계에 대해서는 진로를 학생들의 ‘꿈’으로 보고 꿈을 꾸고 (꿈꾸기), 키우며(꿈 키우기), 펼친 후(꿈 펼치기), 최종적으로 꿈을 다 지는(꿈 다지기) 흐름으로 개발하였다(Table 2).
3. 프로그램 개발의 실제
가. 교과교육과정 분석을 통한 미래 유망 직업의 선정
본 연구의 프로그램 개발을 위한 직업 선정을 위해 생명공학 및 의공학 전공 교수, 연구진, 교육과정 전문가 등이 4회 이상의 회의를 진행하여 생명 ․ 의공학 관련 직업군 중 미래에 유망하고, 초등학교 5~6 학년 교과교육과정과 통합이 가능하다고 판단된 직업을 선정하였으 며, 선정된 직업은 바이오환경전문가, 생체의공학자이다. 각 직업별 프로그램의 제작 목적 및 전체적인 개요는 다음과 같다.
나. 교과교육과정 핵심 성취기준과의 통합 및 STEAM 요소 추출
교사는 어느 과목을 가르치든 교과서에 담긴 내용보다 더 큰 의미와 방향을 제시하는 것이 바람직하며(Won, 2012), 학생들은 학교 수업에 서 학습한 내용(교육과정이 제시하는 최소 학습 내용 성취기준)을 기 반으로 하여 자발적인 동기와 의지에 의해 그 이상의 지식과 기능을 습득할 수 있게 되는 것이 효율적이고 합리적일 것이다. 이와 마찬가지 로 STEAM 프로그램을 구성하는 데 있어서도 교과교육과정에 제시된 핵심 성취기준을 바탕으로 다른 요소들이 통합된 프로그램으로 개발 되는 것이 학생의 학습부담과 교사의 교수부담, 수업시간부담을 크게 늘이지 않을 수 있고, 정규수업을 대체하거나 발전시키는 형태의 수업 으로 운영될 수 있다. Table 4는 교과교육과정 문서에서 생체의공학자 프로그램 구성시에 통합이 가능한 학습 내용 성취기준을 추출한 사례 이다. 이것은 과학과의 ‘(8) 우리 몸의 구조와 기능’과 미술과의 ‘주제 표현’ 영역에서 생체의공학자 프로그램 구성에 알맞은 성취기준을 추 출한 것이다.
Table 5는 프로그램별로 관련 교과와 통합 가능한 STEAM 요소를 추출한 것이다. 이때 STEAM 요소는 위 Table 4의 교과 성취기준으로 부터도 추출될 수 있지만, 이 외에도 교과 성취기준에 명확히 제시되어 있지 않다 하더라도 각 주제별로 반영 가능한 타교과(타학문)와 타학 년의 STEAM 관련 요소로부터도 추출될 수 있다. 예를 들어, 생체의공 학자 프로그램의 경우, ‘여러 신체 기관의 특징과 기능 파악하기’와
Table 5. STEAM elements extracted from the relevant subjects
프로그램(직업) STEAM 요소
바이오환경 전문가
∙ 자연 생태계가 파괴된 사례 살펴보기
∙ 미생물 등의 바이오 자원에 대해 알아보기
∙ 쌀뜨물 EM 발효액을 만들고 효과 확인 실험하기
∙ 바이오환경전문가가 되어 바이오 기술 아이디어 설계하기
∙ 바이오환경전문가 되어보기 프로젝트를 한 경험을 산문 또는 운문으로 표현하고 발표하기
∙ 들이 측정을 정확하게 하여 쌀뜨물 EM 발효액 만들기
생체의공학자
∙ 여러 신체 기관의 특징과 기능 파악하기
∙ 생체공학기술로 만들어진 인공 신체 기관 알아보기
∙ 인공 신체 기관을 구상하고 발전적으로 설계해보기
∙ 인공 신체 기관 설계 계획에 따라 작품으로 완성하고 발표하기
: 과학 : 기술 : 공학 : 예술 : 수학
Table 6. Reconstitution of the curriculum through integration (Case of biomedical engineer program)
차시 기존 교과 학습 주제(교과서) 프로그램에 의한 교육과정 재구성 STEAM
준거(틀)
체계적
설계절차 진로단계
1 인체 모형 만들기를 통하여 우리 몸에 대해 흥미와 호기심 갖기
인체 모형 만들기 및 생체의공학자 되기 프로젝트
안내(개발교재 활용하여 동기유발 대체 가능) 상황 제시 문제 영역
정립 꿈꾸기
2 뼈와 근육이 하는 일을 알아보기 뼈와 근육이 하는 일을 알아보기
교과 학습
교과 학습
꿈 키우기
3 소화 기관이 하는 일 알아보기 소화 기관이 하는 일 알아보기
4 심장이 하는 일 알아보기 심장이 하는 일 알아보기
5 호흡 기관이 하는 일 알아보기 호흡 기관이 하는 일 알아보기
6 배설 기관이 하는 일 알아보기 배설 기관이 하는 일 알아보기
7 자극에 대한 우리 몸의 반응 알아보기 자극에 대한 우리 몸의 반응 알아보기
8 운동과 건강한 생활 알아보기 운동과 건강한 생활 알아보기
9 우리 몸에 대하여 정리해보기
학습내용을 바탕으로 개발할 신체 기관의 특징을 파악하고, 설계 계획 세우기(개발교재 활용하여
학습정리 대체 가능) 창의적
설계
문제 정의
10 인체의 골격 구조 맞춰보기 생체의공학자가 되어 인공 신체 기관
설계/개발하기(개발교재 활용)
개념 설계 11 창안
[미술] 주제 표현
체계적인 발상을 통해 주제를 발전시키기
12 프로젝트 활동 결과 발표 및 평가
진로 설계(개발교재 활용)
감성적 체험
개념 설계 분석/평가
꿈 펼치기 꿈 다지기
총 과학(10차시)+미술(2차시) 12차시
Table 7. Final development programs
학교급 프로그램명 관련 직업 적용시기 교과 단원 시수 STEAM 요소
초등 5~6
사람과 자연을 살리는 전문가
바이오환경 전문가
5-1 5, 6
과학 실과
4. 작은 생물의 세계
[가정생활] (4) 쾌적한 주거와 생활 자원 3 생체공학 사이보그,
Dreams come true! 생체의공학자 5-2 5, 6
과학 미술
1. 우리 몸
[표현영역] 주제표현 3
: 과학 : 기술 : 공학 : 예술 : 수학
‘인공 신체 기관 설계 계획에 따라 작품으로 완성하고 발표하기’는 과학과 미술 교과 성취기준으로부터 추출되었지만, ‘인공 신체 기관을 구상하고 발전적으로 설계해보는 것’은 초등실과 교육과정에 제시되 어 있지는 않지만 STEAM 중 기술, 공학 요소가 반영된 것이다.
다. 개발 프로그램의 수업 적용을 위한 교육과정 재구성
Table 6은 본격적인 프로그램 개발에 앞서 Table 2에서 설정한 STEAM 준거(틀), 체계적 설계 절차, 진로체험 단계별 차시 흐름도와 Figure 3의 ‘전후(투입)형’ 모형에 따라 과학을 중심으로 미술을 통합 하여 교육과정을 재구성한 사례이다. 과학과 미술 교과서에 있는 기존 의 학습 주제 중 교육과정의 성취기준(Table 4)을 모두 학습할 수 있도
록 하였으며, 일부 학습 주제에 대해서는 개발교재를 활용하여 대체할 수 있도록 한 것이다.
4. 개발 프로그램 및 타당성 검증 가. 개발 프로그램
앞에서 제시한 프로그램 개발 과정을 거쳐 완성된 프로그램의 관련 직업, 적용가능 학년, 관련 교과 및 단원, STEAM 요소를 종합적으로 정리하여 제시하면 Table 7과 같다. 각 프로그램별 3차시용으로 개발 되었는데, 이는 반드시 3차시에 제시된 모든 활동을 순서에 따라 적용 해야 한다는 의미가 아니라, 교사가 본 프로그램을 활용하여 교육과정 을 어떻게 재구성하느냐에 따라 활동 모두를, 또는 활동 중 일부를
상황 제시/문제 영역 정립/꿈꾸기 창의적 설계/문제 정의/꿈 키우기 창의적 설계/개념 설계 창안/꿈 키우기
창의적 설계/개념 설계 창안/꿈 키우기 감성적 체험/개념 설계 분석･평가
/꿈 펼치기 진로 설계/꿈 다지기
※ 두 차례의 적용･검증 단계를 거친 최종 개발 자료임.
Figure 4. Some examples of final development materials for students
Figure 5. Photos on student activities in a STEAM leader school (Case of bio-environment expert program)
수업에 적용할 수 있도록 만들어진 것이다.
개발 프로그램은 연구협력진들의 수시 검토와 두 차례의 수업 적용 및 평가를 거친 후 삽화가와 교재제작 전문가의 협력을 통해 Figure 4와 같은 형태의 교재로 제작되었고, 프로그램 전체를 종합하는 제목 은 ‘생명의 신비, 우리의 미래’로 정하였다. 프로그램을 수행할 수 있도 록 구성된 교재는 학생들이 프로젝트에 대해 흥미와 수행 동기를 가질 수 있도록 안내하고 문제 해결이 필요한 상황을 제시, 프로젝트 팀 구성, 교과 학습을 통해 기본 지식 익히기, 학습 내용을 바탕으로 문제 해결을 위한 창의적 설계 계획 세우기, 계획에 따른 설계(개발) 수행 및 발표 ․ 평가, 최종적으로 진로를 설계하는 과정으로 구성되었다. 이 는 프로젝트의 전 과정에서 관련 진로 분야에 대한 어린이 과학자가 되어 보다 적극적으로 수업과 프로젝트에 참여할 수 있도록 한 것이다. 이러한 과정을 통해 학생들은 모의 직업인이 되어본다는 동기를 가지 고 학습을 시작하여 보다 열정을 가지고 교과 학습에 임할 수 있으며,
과학에 대한 긍정적 태도 신장과 이공계 진로의식 형성에 도움이 될 수 있을 것으로 보았다.
교사용 자료는 도입 부분에 ‘프로그램의 개요와 제작 의도’, ‘학습 목표’, ‘STEAM 요소’, ‘연계 교과 및 단원’, ‘차시별 교수 ․ 학습 과정 안’, ‘평가 계획’을 차례로 안내하고, 이후 학생용 자료를 날개책 형태 로 구성하여 교수 정보와 수업에 유용한 자료들을 추가적으로 제시하 였다. 그리고 마지막으로 학생용 자료에는 제시되어 있지 않지만, 교사 의 희망에 따라 적용할 수 있도록 날개책 형태의 ‘학습 안내 자료’를 추가로 제시하였다.
나. 프로그램의 타당성 검증
개발된 프로그램이 자료 개발의 취지에 적합한지, STEAM과 설계 기반, 진로탐색의 요소를 잘 반영하고 있는지, 해당 분야의 지식을
Table 8. Evaluational comments for revision by teachers of the STEAM Leader School (Case of biomedical engineer program)
학습자 반응
꿈꾸기 (상황 제시)
① 생체의공학이라는 용어를 이해하기 어려워하는 학습자들이 많았으나 인조인간 렉스의 이야기를 들으며 의학+공학의 개념으로 접근할 수 있었음.
② 인조인간 렉스에 관한 상황 제시 읽기자료를 제시해주니 흥미를 보임. 추가 자료로 뉴스에서 검색한 동영상 자료와 블로그 자료를 제시해 주니 더욱 흥미를 보임.
③ 프로젝트 진행과정을 안내하니 팀을 구성하여 프로젝트를 수행하는 것에 많은 관심과 흥미를 보임.
④ 관심 있는 신체기관을 선정하여 같은 신체기관을 선정한 학습자 4~5명끼리 프로젝트 팀을 구성하고 역할을 분담함.
꿈 키우기 (창의적 설계)
① 사전 과제를 제시하여 설계할 신체 기관의 특징과 기능을 파악함. ⇨ 사전 조사 과제를 모두 성실히 해옴.
② 사전 조사 과제를 모둠원들과 의견을 나누며 특징과 기능을 학습지에 정리함. ⇨ 과학 1단원에서 배웠던 내용을 바탕으로 신체 기관에 대해 바르게 이해하고 있음을 알 수 있었음.
③ 인공 신체 기관 설계 계획을 세울 때 구체적으로 무엇을 해야 하는지 모르는 학습자들이 많음. ⇨ 신체 기관의 역할과 특징을 고려하여 어떤 기능을 갖추고 있어야 하는지, 인공신체 기관을 설계할 때 적합한 소재는 무엇일지 의논해 보도록 안내함.
④ 많은 학습자들이 정해진 시간 안에 학습과제를 끝내는 데 어려움을 겪음. 시간 안에 인공 신체 기관 설계하기 학습단계를 끝내지 못해 중간놀이 시간 30분, 다음 날 아침활동 시간 20분을 활용하여 활동을 마무리 함.
⑤ 프로젝트 팀 별로 학습 결과물이 완성도 차이가 큼.
꿈 펼치기 (감성적 체험)
① 다른 팀의 프로젝트 발표를 PMI 기법으로 평가하는 것에 흥미를 보이는 학습자가 많음.
② PMI 기법으로 평가하기 때문에 발표에 대한 집중도가 높았음.
꿈 다지기 (진로설계)
① 생체의공학자가 하는 일과 갖추어야 할 자질에 대해 대부분의 학생들이 학습을 통해 알게 됨.
② 진로탐색의 기회는 되었으나 많은 학생들이 생체의공학자는 어려운 일을 하는 사람이라고 인식하기도 함.
정리
① 자기 자신의 관심사에 따라 팀을 구성하고, 조사･토의 학습을 통해 프로젝트를 해결해 나가는 과정에 흥미를 갖고 즐겁게 참여함.
② 과학 1단원에서 학습한 내용을 바탕으로 창의적인 아이디어를 생각해 프로젝트 해결을 잘함.
③ 생체의공학에 관한 용어나 내용을 어려워하는 학생들이 있어 학습 결과물에 수준 차이가 있음.
④ 학습 과제가 3차시에 해결되기에는 많은 분량이라는 학습자들의 의견이 대다수임.
운영 교사 최종 의견
① 프로그램 운영 측면에서
∙ 개발 프로그램의 제시된 차시에 교수 ․ 학습 내용을 다 소화할 수 없기 때문에 추가로 시간을 확보할 필요가 있음.
②STEAM 교육 관점 측면
∙ 연계교과로 제시한 5-2-1. 우리 몸 단원은 ｢생체공학 사이보그, Dreams come true｣라는 주제에 적합하며, 실제 학생들의 프로젝트 활동 중 관련 단원에서 학습한 과학 지식을 많이 활용하는 모습을 보임.
∙ 학습자들이 학습에 흥미를 갖고 적극적으로 참여할 수 있는 주제의 활동이라고 생각됨.
∙ 학습자들의 수준 차이를 고려해야 하는 학습 활동이라고 생각됨.
∙ 진로 지도와 연계시키기 위해서는 꿈꾸기(상황 제시)단계에서 인조인간 렉스 이야기 외에도 다양한 예시가 있으면 좋겠음.
실험 집단 R
5학년 22명
O1
사전 검사
X1
개발 프로그램 적용
O2
사후 검사
수업 만족도 조사 실시
비교 집단 R
5학년 22명
O3
사전 검사
X2
정규 수업
O4
사후 검사 ･
Figure 6. Experimental design
오류 없이 반영하고 있는지, 초등학생의 수준에 알맞게 개발되었는지 등을 검증하기 위해 프로그램 개발자와 STEAM 리더 스쿨(분당 S초) 에 의해 두 차례의 수업 적용이 이루어졌다. 또한 현장 교사를 비롯한 전문가들의 두 차례의 검토를 받아 수정 ․ 보완하여 프로그램의 적합성 을 확인한 후 최종 자료를 완성하였다. 본 프로그램을 현장에 적용한 주요 학생 활동 내용 모습(Figure 5)과 직접 수업에 적용해 본 교사가 작성한 적용 결과(Table 8)는 다음과 같다.
Table 8의 교사 의견서에서 볼 수 있듯이 학생들은 최신 과학기술과 연계된 프로젝트 수행에 많은 관심과 흥미를 보였으며, 사전과제나 모둠별 협동 학습에 열의를 가지고 적극적으로 임하였다는 것을 알 수 있다. 또한 기존의 학습 주제와 잘 연계되어 그 이상의 발전학습으 로서 긍정적인 반응을 얻을 수 있었다. 이렇게 연구개발진은 적용 교사 들과 수업 전중후의 협의를 거쳐 이를 수정 보완하여 최종 원고를 작성하고 연구 결과를 발표하였으며, 이를 다시 전문 출판사에 넘겨 편집, 적합한 삽화, 사진 등을 실어서 인쇄 보급하였다.
Ⅳ. 설계기반 미래 유망직업 STEAM 프로그램 효과성 검증
1. 연구 방법
개발된 STEAM 프로그램이 초등학생들의 이공계 진로의식을 신장 시키는 데 실제적인 효과가 있는지를 확인하기 위하여, Figure 6과 같이 효과성 검증을 위한 실험을 설계하였다. 또한 실험 집단 학생들에 게는 STEAM 프로그램 적용 수업에 대한 만족도 조사를 포함하였다.
연구 대상을 선정하기 위하여 서울시 소재 G초등학교 5학년 6학급 에게 5단계 Likert 척도로 구성된 이공계 진로인식 관련 사전 검사를 실시하였다. 그리고 학생들의 이공계 진로인식에 집단간 차이가 없는 것으로 나타난 두 학급을 비교 집단(22명)과 실험 집단(22명)으로 선 정하고(Table 9의 사전 집단간 비교 결과 참고), 실험 집단에는 Table 6과 같이 정규 교육과정과 개발한 STEAM 프로그램을 재구성하여 적용하고, 비교 집단에는 기존과 같이 정규 수업을 실시하였다. Figure 7은 실험 집단의 학생들이 어린이 생체의공학자가 되어 활동하는 모습 이다.
위와 같은 실험 설계에 따라 프로그램들을 적용한 후, 실험 집단과 비교 집단의 사전-사후의 진로인식 변화에 대한 결과는 SPSS 20.0으 로 t-검증(사전 집단간 차이검증, 사후 집단간 차이검증, 사전-사후 집
Figure 7. Photos on student activities in Seoul G elementary school (Case of biomedical engineer program)
Table 9. The result of a pre-post comparison about career consciousness of Biotechnology and Medical Engineering
문항 문항 내용 집단
사전 사전
집단간 비교 t(p)
사후 사전-사후
집단내 비교 t(p)
사후 집단간 비교
M SD M SD t(p)
1 나는 생명 ․ 의공학 분야에서 일하는 사람이 지켜야 할 행동과 마음가짐에 대해 안다.
비교반 2.50 .859
-1.832 (.074)
3.05 1.253 -2.324*
(.030) -2.007 (.051)
실험반 2.95 .785 3.73 .985 -2.942**
(.008)
2 나는 생명 ․ 의공학과 관련된 전공이나 직업에 대해 알아보고 싶다.
비교반 2.64 .953
-1.706 (.095)
2.64 1.136 .000
(1.000) -4.277***
(.000)
실험반 3.14 .990 3.91 .811 -3.147**
(.005)
3 나는 생명 ․ 의공학과 관련된 직업 현장이나 연구실에 가서 체험해보고 싶다.
비교반 3.50 1.144
-1.104 (.276)
3.00 1.309 2.049
(.053) -4.271***
(.000)
실험반 3.86 1.037 4.36 .727 -2.925**
(.008)
4 나는 앞으로 생명 ․ 의공학과 관련된 직업을 가지고 싶다.
비교반 2.59 .908
-.491 (.626)
2.55 1.101 .170
(.866) -3.361**
(.002)
실험반 2.73 .935 3.55 .858 -3.367**
(.003)
Table 10. The students satisfaction results (Experimental group) [Unit: person(%)]
문항 문항 내용 전혀
아니다 아니다 보통
이다 그렇다 매우
그렇다 합계 평균 표준
편차 1 STEAM 수업 시간은 기존의 과학 수업보다 다양하고 재미있는 방식으로
진행되었다.
0 (0)
0 (0)
1 (4.5)
4 (18.2)
17 (77.3)
22
(100) 4.73 .550 2 STEAM 수업 시간에는 기존의 과학 수업보다 창의적인 활동을 할 수 있었
다.
0 (0)
0 (0)
2 (9.1)
3 (13.6)
17 (77.3)
22
(100) 4.68 .646 3 STEAM 수업을 통해 다른 과목의 지식을 함께 배울 수 있었던 것에 만족한
다.
0 (0)
0 (0)
2 (9.1)
6 (27.3)
14 (63.6)
22
(100) 4.55 .671 4 STEAM 수업은 기존의 과학 수업보다 과학에 대해 더 잘 이해할 수 있게
해주었다.
0 (0)
0 (0)
3 (13.6)
3 (13.6)
16 (72.7)
22
(100) 4.59 .734 5 STEAM 수업을 통해 과학, 기술, 공학이 우리 생활에 매우 중요하다는
것을 알게 되었다.
0 (0)
0 (0)
2 (9.1)
4 (18.2)
16 (72.7)
22
(100) 4.64 .658 6 과학에 기술, 공학, 예술 등의 내용이 함께 적용되어 어렵고 부담스러웠다.
(※ 부정 문항임)
11 (50.0)
8 (36.4)
2 (9.1)
1 (4.5)
0 (0)
22
(100) 1.68 .839
7 앞으로도 STEAM 수업에 계속 참여하고 싶다. 0
(0) 0 (0)
2 (9.1)
6 (27.3)
14 (63.6)
22
(100) 4.55 .671
단내 차이검증)을 실시하여 분석하였다. 또한 실험 집단 학생들만을 대상으로 실시한 수업 만족도 조사는 기술통계로 분석하였다.
2. 연구 결과
Table 9는 실험 집단과 비교 집단의 생명 ․ 의공학과 관련한 진로의 식의 변화를 알아본 것이다.
연구 결과, 생명 ․ 의공학 관련 직업인들이 가져야 할 행동과 마음가 짐에 대한 인식에 있어서는 비교 집단(정규 수업 진행)과 실험 집단(프 로그램 적용 수업 진행) 모두 수업 후 집단내에서 통계적으로 유의한 향상을 보였다. 그러나 사후 집단간 차이 검증에 있어서는 집단간 유의 한 차이를 나타내지 않았다. 이는 두 집단 모두 수업 내용을 학습하면
서 관련 직업인들의 태도에 대해 인식을 하게 된 것으로 해석된다.
다만, 평균차이에 있어서는 실험 집단의 학생들이 비교 집단의 학생들 보다 더 큰 상승폭을 보이고 있었다.
앞으로 생명 ․ 의공학 관련 전공이나 직업에 대해 더 알아보고자 하 거나 직업 현장에 가서 체험해보는 등 관련 직업에 대한 흥미와 관심, 적극적인 활동 의지에 있어서는 비교 집단의 경우 사전-사후에 통계적 으로 유의한 변화를 보이지 않은 반면, 실험 집단 학생들은 사후에 유의한 인식의 변화를 나타냈고, 두 집단간에도 유의한 차이를 나타냈 다(2번 t=-4.277, p=.000; 3번 t=-4.271, p=.000). 또한 앞으로 생명 ․ 의공학과 관련된 직업을 가지고 싶다는 의지 역시 비교 집단에서는 유의한 변화를 보이지 않은 반면, 실험 집단에서는 진로인식이 사후에 유의하게 향상되어, 집단간 차이를 나타냈다(t=-3.361, p=.002). 이 결
과를 통해 이공계 진로의식의 신장에 목적을 두고 개발된 STEAM 프로그램이 학생들의 이공계 진로의식 신장에 효과를 보인다는 것을 확인할 수 있었다.
Table 10은 실험 집단 학생들에게 기존 수업과 비교하여 STEAM 프로그램을 적용한 수업의 만족도를 조사한 결과이다.
실험 집단 학생들은 STEAM 수업이 기존의 과학 수업과 비교하여 훨씬 재미있고, 다양한 지식을 함께 배울 수 있으며, 창의적인 활동을 할 수 있었다는 것에 매우 만족하고 있다는 것을 알 수 있었다. 또한 86.4%의 학생들은 여러 교과의 내용이 통합적으로 구성된 것에 부담 을 느끼지 않는 것으로 나타났다. 위의 결과에서 볼 수 있듯이, 창의적 설계가 강조되는 STEAM 수업은 과학 수업이 학생들이 주체가 되어 적극적, 능동적으로 즐겁게 학습할 수 있는 배움의 장이 되도록 하는 데 도움을 줄 수 있을 것이며, 학생들은 수업을 통해 보다 많은 관련 지식을 습득하고 과학적 탐구 기능과 태도를 향상시킬 수 있을 것이다.
Ⅴ. 결론 및 제언
본 연구는 STEAM 교육을 위한 프로그램을 개발하는 데 있어서 미래사회 유망직종으로 제시되고 있는 생명 ․ 의공학 분야 중 초등학교 5~6학년 교과교육과정의 내용과 연계가 가능한 2개 직업을 선정하여 9개월간의 연구-개발-적용-평가-환류의 반복 과정을 거치며 설계기반 미래 유망직업 STEAM 프로그램을 개발한 것이다. 각 프로그램은 2009 개정 교과교육과정 분석을 통해 각 교과별 통합이 가능한 성취기 준들을 추출한 후, 과학 ․ 기술 ․ 공학의 최신 이슈를 포함하여 창의적 설계를 강조한 STEAM 준거(틀)에 따라 개발되었다. 또한 생명 ․ 의공 학 관련 직업을 모의적인 형태로 체험하고 실질적인 커리어패스를 경 험하게 함으로써, 학생들이 이공계 진로를 탐색하고 관련 진로에 대한 인식과 흥미를 이끌어 낼 수 있도록 하였다. 개발 최종 완성 이전 단계 에서 STEAM 리더 스쿨의 4개 학급에 적용한 결과, 프로그램의 내용 과 수준의 적합성을 확인하고 본 프로그램이 각 주제에 대한 학생들의 관심과 열의를 이끌어내고 학생들이 쉽게 접하지 못하는 이공계 관련 직업에 대해서도 자연스럽게 알아볼 수 있었다는 긍정적인 평가를 받 았다. 또한 이후 최종 개발된 프로그램을 다른 초등학교의 학급에 투입 한 결과, 학생들의 이공계 관련 진로의식이 통계적으로 유의하게 향상 되었으며, 과학 수업에 대한 만족도도 매우 높게 나타났다. 다만, 본 연구에서 의도한 진로의식의 향상 정도나 과학 수업에 대한 만족도 이외에도, 본 프로그램의 적용이 학생들의 개념 학습 향상에 주는 효과 에 관한 것은 추후 연구가 이루어져야 할 것이며, 다른 학년군 학생들 을 대상으로 하는 연구가 이루어져 프로그램 적용의 폭을 넓힐 수 있어야 할 것이다.
앞으로 STEAM 교육을 비롯한 과학기술 교육의 발전을 위해 본 프로그램 개발 과정에서 논의되었던 몇 가지 사항들을 제언하고자 한 다. 첫째, 교과교육과정 내용 기준이 각 교과교육에 대한 광범위한 내용을 다루기보다는 핵심적인 지식 및 아이디어를 중심으로 제시되 는 것이 바람직할 것이다. 학생들이 교과교육과정에 제시된 성취기준 을 모두 반영한 통합적 STEAM 프로그램을 충분히 경험하기 위해서 는 사실상 기존의 수업 시간보다 더 많은 수업 시간을 확보할 수밖에 없는 실정이다. 만약 교과교육과정의 내용 기준이 각 교과의 핵심 지식 과 개념을 중심으로 제시된다면, 교육과정 통합이 수월해지고
STEAM 교육과 같은 통합 프로그램 적용에 의해 학생들의 학습부담 이나 교사의 교수부담을 줄일 수 있을 것이다.
둘째, 우리나라는 각 교과별로 교육과정이 마련되어 제시되고는 있 지만 교과서라는 강력한 교수자료에 의해 학교 수업이 이루어지고 있 는 실정이다. 다시 말하면, 교사들은 교육과정에 따라 교과 통합적으로 수업을 만들어가는 것에 아직 익숙하지 않다. 그러나 교과간 통합의 논리가 바르게 서기 위해서는 교과의 내용 요소(개념)간의 통합에 의 한 STEAM 교육이 계획되어야 한다(Lim, 2012). 그러므로 무엇을 통 합할 것인가를 결정하는 데 있어 교과간, 학년간을 고려하고 교육과정 재구성의 편리성을 높이기 위해서는 ‘통합을 위한 기준’을 마련하여 제공하는 것도 도움이 될 수 있을 것이다. 단기적으로는 현재와 같이 다양한 STEAM 교육 프로그램을 개발하여 제공하는 것이 학교 현장 에 도움이 되겠지만, 결국 교사가 학습자의 특징과 학습 상황에 알맞게 교육과정을 통합적으로 재구성하는 적극적인 노력이 이루어져야 STEAM을 비롯한 통합적 교육의 적합성과 효과성이 높아질 수 있기 때문에 교과간 통합적 요소, 교차적 요소를 제시할 필요가 있다.
셋째, 융합 ․ 통합의 시대에 STEAM 교육의 필요성과 과학기술 교 육의 중요성 등에 대해서는 공감하고 있지만, STEAM 교육은 일부 시범적용학교나 교사연구회를 중심으로 이루어져왔다. 2013년부터 모든 단위학교 교육과정에 STEAM 교육을 반영하도록 했지만 아직 교사들의 STEAM 교육에 대한 이해나 통합 프로그램의 개발 및 운영 에 관한 전문성 발현에 어려움이 많다. 그러나 교사의 의지와 전문성에 기반하지 않은 새로운 교육 정책은 실효를 거두기 어렵기 때문에 학생 의 수준이나 수업 상황에 알맞게 STEAM 프로그램을 재구성 또는 조직하고 학생의 흥미를 고양하는 방향으로 수업을 이끌어나가는 교 사의 능력 또한 훈련되어야 한다.
넷째, 교과 내용이나 학습 내용에 대한 학생의 관심과 열정은 지속 적이고 발전적인 학습을 이끄는 가장 중요한 요소이기 때문에, 생활을 반영하고 창의적 ․ 직접적인 활동 등을 강조하는 STEAM 교육이 기존 과학교육의 대안으로서 각광받고 있는 것이다. 그러나 과학이나 기술
․ 공학을 좋아하는 태도나 이공계 진로에 대한 관심과 같은 정의적 특성들은 단기간에 형성되거나 쉽게 변화하기 어려운 속성을 지닌다. 그러므로 정의적 특성이나 창의성과 같은 고차원적인 능력을 신장시 키기 위해서는 단기적, 일시적인 교육을 통해 효과를 기대하기보다는 장기간의 지속적인 통합적 교육이 이루어져야 할 것이다. 또한 과학기 술은 혼자하기보다는 서로간 의견을 교환하며 협력적으로 발전시켜야 나가야 하는 학문이라는 점을 고려하여 어릴 때부터 학생들의 협력
․ 협동적 태도를 신장시킬 수 있도록 하는 팀 프로젝트와 같은 형태의 수업도 적극적으로 반영될 필요가 있다.
마지막으로, 학교교육은 학생들이 학교라는 교육제도를 거치는 동 안에 자신이 좋아하고 적성에 맞는 학업진로와 직업진로를 잘 찾도록 이끌어주어야 한다. 그러나 우리나라 학생들의 직업 인식은 여전히 전통적으로 선호하던 직업에만 머물러있는 경향이 있다. 이는 학교 수업을 통해 여러 관련 진로나 직업에 대한 충분한 정보를 제공하지 못하고 진로 ․ 직업 체험을 특별한 행사처럼 치러온 우리 교육의 문제 이기도 하다. 앞으로 학생들이 미래에 대한 발전적인 전망 속에서 새롭 게 만들어지거나 유망한 직업, 소멸하는 직업에 대해서도 알 수 있는 형태의 교육과정 구성도 필요하고, STEAM 교육에 있어서도 현재에 서 더 나아가 이공계 진로를 알고 이에 대한 긍정적인 인식을 심어줄
