거꾸로 교실 연계 STEAM 교육 적용방안 연구

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“이 보고서는 2015년도 정부의 재원으로

한국과학창의재단의 지원을 받아 수행된 성과물임 ”

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2015 STEAM 교사 연구회

(과학·수학기반 STEAM 프로그램 개발을 통한)

거꾸로 교실 연계 STEAM 교육 적용방안 연구

복자여자중학교 STEAM 교사 연구회

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Ⅰ . 서론

1. 연구의 필요성 · · · 1

2. 연구의 목적 · · · 1

3. 구체적 연구 문제와 가설 · · · 2

4. 용어의 정의 가. STEAM · · · 2

나. 체험학습 · · · 2

다. 발견학습 · · · 3

라. 실험학습 · · · 3

마. 강의식 학습 · · · 3

바. 학습동기 · · · 3

사. 거꾸로 학습(Flipped learning) · · · 3

Ⅱ . 이론적 배경과 관련 문헌 개관

1. 이론적 배경 · · · 4

2. 선행 연구의 고찰 · · · 4

Ⅲ . 연구 방법 및 절차

1. 연구설계 · · · 6

2. 연구의 절차 및 설험설계 · · · 6

3. 연구대상 · · · 8

4. 측정도구 · · · 8

5. 자료분석 및 통계적 방법 · · · 10

6. 내적 타당도와 외적 타당도(제한점) · · · 10

Ⅳ . 연구의 설계

1. 융합인재교육(STEAM) 연구를 위한 환경조성 가. 연구를 위한 인적 구성 · · · 11

나. 연구를 위한 물적 구성 · · · 11

2. 적용 프로그램 개발 가. 적용 프로그램 개발의 개요 · · · 12

(6)

3. 프로그램 적용의 실제

가. 프로그램 적용 방법 · · · 13

나. 프로그램 적용 시기 · · · · 13

다. 프로그램 적용 형태 · · · 14

라. 프로그램 적용 개요 · · · 15

마. 프로그램 적용 실제 1) 교사 연구회 활동 · · · 15

2) Flipped learning 준비 · · · 16

3) STEAM CAMP · · · 16

4) 산출물(적용 프로그램 교구) · · · 16

5) 교과수업 · · · 17

Ⅴ. 연구결과

1. 설문조사 가. 융합인재교육(STEAM) 관련 설문조사 1) 융합인재교육(STEAM) 인식 조사 · · · 18

2) 융합인재교육(STEAM) 실태 인식 조사 · · · 18

3) 융합인재교육(STEAM)에 있어서 도움이 되는 교과목에 대한 인식 조사 · · · 18

4) 융합인재교육(STEAM)에 대한 효과 인식 조사 · · · 19

나. 교과학습 관련 설문조사 1-1) 학생활동중심 교과학습 관련 실태조사 · · · 20

1-2) 학생활동중심 교과학습의 제한 요소 · · · 20

2) 학생활동중심 교과학습과 학습 흥미도 관련 인식조사 · · · 21

3) 학생활동중심 교과학습과 학습 성취도 관련 인식조사 · · · 21

4) 학생활동중심 교과학습 · · · 21

다. STEAM CAMP 관련 설문조사 1) 교과학습에 있어 STEAM CAMP의 영향 조사 · · · 22

2) STEAM 프로그램으로 교과학습에 가장 큰 영향을 받은 교과 조사 · · · 22

3) STEAM CAMP 지속여부 희망 조사 · · · 23

4) STEAM CAMP 운영방법 조사 · · · 23

2. 결과의 종합적 해석 가. 과학교과목에 대한 흥미 · · · 24

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나. 과학교과목에 대한 자신감 · · · 25

다. 과학교과목에 대한 태도 · · · 25

라. 결과의 종합적 해석 · · · 25

Ⅵ . 결론 및 제언

1. 결론 · · · 27

2. 제언 · · · 27

Ⅶ . 참고문헌

· · · 29

Ⅷ . 부록

· · · 30

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표목차

<표 1> 선행연구 · · · 4

<표 2> 측정도구 · · · 8

<표 3> 개발 프로그램 목록 · · · 12

<표 4> 프로그램 적용의 개요 · · · 15

<표 5> STEAM 교육 인식실태 설문결과 · · · 18

<표 6> STEAM 교육 적용실태 설문결과 · · · 18

<표 7> 교과교육에 있어 타교과의 영향 설문결과 · · · 18

<표 8> STEAM 교육의 효과 설문결과 · · · 19

<표 9> 학생활동중심 교육 실태 설문결과 · · · · 20

<표 10> 학생활동중심 교과학습의 비활성화원인 설문결과 · · · 20

<표 11> 학생활동중심 교과학습과 흥미도 설문결과 · · · 21

<표 12> 학생활동중심 교과학습과 성취도 설문결과 · · · 21

<표 13> 학생활동중심 교과학습 영향 설문결과 · · · 21

<표 14> STEAM CAMP에 따른 교과학습 영향 설문결과 · · · 22

<표 15> 교과별 영향정도 설문결과 · · · 22

<표 16> STEAM CAMP 지속여부 설문결과 · · · 23

<표 17> STEAM CAMP 운영형태 설문결과 · · · 23

<표 18> STEAM 교육 운영에 대한 기타 의견 · · · 26

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그림목차

<그림 1> 연구의 설계 · · · 6

<그림 2> 연구의 절차 · · · 7

<그림 3> 분석대상 · · · 8

<그림 4> 설문절차 · · · 9

<그림 5> 프로그램 만족도 설문 · · · 9

<그림 6> 교과태도 검사도구 · · · 9

<그림 7> 창의력 검사도구 · · · 9

<그림 8> 연구 기반 조성 · · · 11

<그림 9> 개발 프로그램 · · · 12

<그림 10> 프로그램 적용 계획 · · · 14

<그림 11> 프로그램 적용 형태 · · · 14

<그림 12> 교사 협의회 · · · 15

<그림 13> 현장답사 : 수학체험관 · · · 15

<그림 14> 현장답사 : 횽대용과학관 · · · 15

<그림 15> powerpoint와 O-CAM을 이용한 학생 동영상 제작 · · · 16

<그림 16> 휴대전화 어플(카XX톡)을 이용한 영상 활용 · · · 16

<그림 17> 학교홈페이지를 이용한 영상 활용 · · · 16

<그림 18> 학습내용 확인을 위한 물리적 환경 조성(미디어 공유기 설치) · · · 16

<그림 19> 학습내용 확인을 위한 물리적 환경 조성(테블릿 PC 활용, 과학실) · · · 16

<그림 20> STEAM CAMP : 입소식 · · · 16

<그림 21> program Ⅰ : 오르락! 내리락! · · · 16

<그림 22> program Ⅱ : 별바라기 · · · 16

<그림 23> 현장 체험학습 Ⅰ : K-WATER · · · 16

<그림 24> 현장 체험학습 Ⅱ : 대산항 국가부두 · · · 16

<그림 25> 현장 체험학습 Ⅲ : 동서화력발전 · · · 16

<그림 26> program Ⅰ 산출물_1 · · · 16

<그림 27> program Ⅰ 산출물_2 · · · 16

<그림 28> program Ⅱ 산출물_1 · · · 16

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<그림 30> program Ⅲ 산출물_2 · · · 16

<그림 31> program Ⅲ 산출물_3 · · · 16

<그림 32> 2학년 적용 · · · 17

<그림 33> 2학년 활동(LED 별자리 조명 만들기) · · · 17

<그림 34> 2학년 활동(간이 망원경 만들기)3학년 활동 · · · 17

<그림 35> 3학년 적용 · · · 17

<그림 36> 3학년 활동(LED 별자리 조명 만들기) · · · 17

<그림 37> 3학년 활동(간이 망원경 만들기)3학년 활동 · · · 17

<그림 38> STEAM 교육 인식실태 설문결과 · · · 19

<그림 39> STEAM 교육 적용실태 인식 설문결과 · · · 19

<그림 40> 교과교육에 있어 타교과의 영향 설문결과 · · · 19

<그림 41> 타교과 영향에 대한 교과목 설문결과 · · · · 19

<그림 42> STEAM 교육의 효과 설문결과 · · · 20

<그림 43> STEAM 교육의 실태 설문결과 · · · 21

<그림 44> 학생활동중심 교과학습의 비활성 원인 설문결과 · · · 21

<그림 45> 학생활동중심 교과학습과 흥미도 설문결과 · · · 22

<그림 46> 학생활동중심 교과학습과 성취도 설문결과 · · · 22

<그림 47> 학생활동중심 교과학습과 영향 설문결과 · · · 22

<그림 48> STEAM CAMP에 따른 교과학습 영향 설문결과 · · · 24

<그림 49> 교과별 영향정도 설문결과 · · · 24

<그림 50> STEAM CAMP 지속여부 설문결과 · · · 24

<그림 51> STEAM CAMP 운영형태 설문결과 · · · 24

<그림 52> 과학교과목 흥미 변화 분석 결과 · · · 24

<그림 53> 과학교과목 자신감 변화 분석 결과 · · · · 25

<그림 54> 과학교과목 태도 변화 분석 결과 · · · · 25

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2015년 STEAM 교사 연구회 최종 보고서

복자여자중학교 STEAM교사 연구회 책임연구원 박상일

Ⅰ. 서론

1. 연구의 필요성

2011년 실시한 ‘수학·과학 성취도 비교연구(TIMSS)’에서는 우리나라가 과학 성취도 1위, 수학 성 취도 2위를 차지했다. 문제는 높은 학업성취도에도 불구하고 학습에 대한 흥미, 자발성에 있어서 는 하위권 수준을 벗어나지 못하고 있다는 점이다.

2006년 PISA에서는 과학에 대한 흥미가 57개국 중 55위를 기록했고, 2011년 TIMSS에서는 수학 과목의 자신감과 즐거움 점수가 50개국 중 47위, 49위였다. 과학 과목도 자신감이 50위, 즐거움이 47위에 머물렀다.

이러한 현상에는 여러 가지 이유가 있겠지만, 학교에서 진행되는 일방적인 지식 전달식, 암기식 과학수업과 문제풀이 일변도의 수학수업도 하나의 원인이라 할 수 있다. 주입식·암기식 문제 풀이 중심의 수업 방식으로는 시험지를 통해 측정하는 성취도는 높일 수 있지만 해당 과목을 학습하려 는 동기와 흥미는 이끌어 내지 못하는 것이다. 또한, 학교 수업시간에는 교과서에서 배우는 내용 이 실생활과 연계되어 있음에도 불구하고 교과서와 실생활을 분리하는 경향이 있어 학생들의 흥 미를 이끌어내지 못하는 실정이다. 또, 지난 2012년부터 2014년까지 적용되었던 『수학교육 선진 화 방안』이 종료되고, 2015년부터 오는 2019년까지 『수학교육 종합계획』이 새롭게 적용된다. 이 에 따라 수학교육을 통해 수학 기반의 핵심역량 함양, 수학의 가치와 유용성 인식 확산, 선진 수 학교육 기반 조성이 필요하게 되었다.

이에 따라 학교현장에서 수학·과학에 대해 학생들이 흥미를 갖고, 보다 능동적으로 참여하며, 스 스로 문제를 정하고 해결할 수 있는 능력을 길러줄 수 있는 프로그램을 개발하여 적용하는 과정 을 통해 시대와 사회가 요구하는 창의적 인재를 양성할 수 있는 연구가 필요하다. 또, 학상일정의 물리적 한계로 인한 학생활동 중심 STEAM 교육 진행의 제한점을 극복하기 위한 프로그램 적용상 의 연구 또한 병행되어야 한다.

2. 연구의 목적

본 STEAM 교사 연구회의 활동은 과학과 수학과목의 흥미와 자신감, 학습동기를 높이는 프로그 램을 개발하고 학교현장에서 적용하기 위한 일반화 및 효과적 적용을 위한 거꾸로 교실(flipped

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프로그램을 교과시간 및 교육과정 취약시기(하계방학 직전 및 하계방학 중)에 적용시킨 결과를 통 해 교사 연구회의 운영 성과를 알아보고 일반화된 프로그램 적용에 대한 효과를 알아보기 위함이 다. 구체적 연구목적은 아래와 같다.

첫째, 개발된 STEAM 프로그램의 적용이 학생들의 창의력, 흥미도 및 성취도, 학습태도에 미치는 영향을 통해 STEAM 교육의 효율성을 검증한다.

둘째, 개발된 STEAM 프로그램에 대한 일반화 가능성에 대해 검증하고, 이를 바탕으로 하여 단 위학교에서 사용가능한 프로그램을 개발한다.

셋째, 개발된 STEAM 프로그램의 적용을 통해 STEAM 프로그램의 효율성을 높일 수 있는 적용 형태에 대해 검증하여 STEAM 교육의 다양한교수·학습 형태를 개발한다.

3. 구체적 연구 문제와 가설

‘STEAM 교육 콘텐츠의 적용을 통해 과학과 수학 교과목의 흥미와 자신감, 학습동기가 유의미하 게 제고될 수 있으며, 거꾸로 교실(flipped learning)은 STEAM 교육 프로그램의 적용에 대한 물리 적 제한 요소를 극복할 수 있는 교수·학습 형태이다.’

위 가설을 검증하기 위해 교사 연구회에서 개발한 STEAM 교육 콘텐츠¹⁾를 적용하고, 실험군과 대조군의 창의력 검사, 흥미도 검사 및 성취도 검사를 사전·사후로 실시하여 STEAM 교육의 효과 를 검증한다.

4. 용어의 정의

가. STEAM

과학 기술 분야의 인재 양성을 위해 실시하고 있는 STEM(Science, Technology, Engineering, Mathematic) 교육에 A(Arts) 부분이 통합된 교육 접근 방식으로 다양한 활동과 경험은 학습에 대 한 흥미, 자신감, 지적 만족감, 성취감 등을 느껴 학습에 대한 동기유발, 욕구, 열정, 몰입의 의지가 생기고 개인적 의미를 발견하여 선순환적인 자기주도적 학습이 가능하게 된다.

나. 체험학습(體驗學習, Experiential Learning)

학습자가 작업현장, 일터 또는 모의학습장(simulation set)에서 특정한 활동에 참여하고 활동하는 과정을 성찰해봄으로써 새로운 지식과 스킬을 얻게 되는 학습방법을 의미. 특히 실제생활에서의 체험활동을 통하여 얻은 경험과 지식을 업무나 학습에 적용하는 활동을 통하여 체험학습의 효과 성을 제고시킬 수 있음.

1) 2015년 교사 연구회에서 개발한 수학기반 프로그램 2종, 과학기반 프로그램 1종을 STEAM CAMP에서 선 적용 시킨 후, 수정·보완하여 일반교과 시간에 적용시킨다. 적용대상은 2학년 1개 학급, 3학년 1개 학급으 로 구성한다.

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다. 발견학습(發見學習, discovery learning)

교사의 학습안내 활동을 최소로 하여 학습자가 스스로 학습목표에 도달할 수 있도록 학습환경 을 조성해 주는 학습형태로 발견학습의 목표는 학습자의 탐구능력과 자발적인 학습의욕을 신장시 키는 데 있으며, 학습방법의 학습과 문제해결력의 습득이 강조된다. 발견학습의 과정은 과제의 파 악, 과제해결을 위한 가설의 설정, 가설의 검증, 적용의 단계로 이루어지는데, 학습과정에서 직관 적 사고가 특별히 강조되며, 연역적 및 귀납적 사고의 과정을 중시. 학습활동에 학생의 능동적인 참여가 강조되며, 교사는 학습보조자의 역할을 수행한다.

라. 실험학습(實驗學習, experimental learning method)

문제 해결 학습과 밀접한 관계에 있는 학습 방법이며, 일상 생활 경험에서 제기된 과제를 실험 이란 재현법에 의하여 실증하면서 문제 해결을 해 나아가고자 하는 방법이다.

마. 강의식 학습(또는 수용학습, 受容學習, expository teaching)

새로 학습할 내용이 학습자의 인지구조 속에 존재하고 있는 기존개념과 어떤 연관을 지음으로 써 학습자에게 새로운 의미를 부여하게 되어 학습이 유의미하게 되고, 그러한 인지구조와의 관련 성은 학습과제가 실사성과 구속성을 가질 때 가능하다.

바. 학습동기(學習動機, learning motive)

학습목표를 개인의 목표와 결부시켜 분명한 목표의식을 가지게 하고, 적성이나 흥미에 맞는 과 제의 제시와 보상, 경쟁심의 적용, 피드백(feed-back) 등을 활용하는 학습에 작용하는 동기

사. 거꾸로 교실(flipped learning)

역진행 수업(flipped teaching / flipped learning / flipped classroom) 또는 거꾸로 교실은 혼합 형 학습의 한 형태로 교실수업에서 학습을 보다 효과적으로 돕기 위해 테크놀로지를 활용하는 수 업방식을 의미한다. 역진행 수업의 가장 보편적인 방식은 학생들이 교실수업전에 교사가 제공하는 수업 영상을 미리 시청한다. 그 후 수업시간에 교사는 교과 내용 중심으로 가르치기보다 학생들과 상호작용하거나 심화된 학습활동을 진행한다. 따라서 역진행 수업 방식에서는 개별화 수업, 프로 젝트 중심 학습 등과 같은 학습자 중심 활동 시간을 포함시킬 수 있다. 국내외에서 기존의 학교 시스템의 변화와 더불어 학생들의 요구와 여러 장점을 지닌 교수방식으로 새로운 교육의 대안으 로서 flipped learning(flip-flop)을 제안하고 있는데, 이와 같은 학습활동은 학생들에게 더 많은 활 동과 역량을 발휘할 기회를 제공할 수 있을 것이라 예상하고 있다.

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Ⅱ. 이론적 배경과 관련 문헌 개관

1. 이론적 배경

여러 가지 연구에 의하면 단순한 주입식 교육보다 지식을 창출하는 과정을 스스로 습득하도록 하는 교육이 과학적 사고력을 신장시킨다고 한다. 교과 지식의 양이 폭발적으로 증가하는 상황에 서 학습의 수요자인 학생들에게 필요한 모든 지식을 교과시간에 가르칠 수 없으므로 자기주도적 으로 학습할 수 있는 프로그램을 개발·적용해 필요한 지식을 스스로 습득해 나갈 수 있도록 하는 것이 필요하다.

또, 그동안 이루어진 여러 가지 연구에 따르면 학생 주도적 활동(탐구, 실험, 발명활동 및 체험 학습 등)은 학생들의 자존감을 높이고, 교과목과 관계없이 교과에 대한 흥미도, 성취도를 높인다고 하고 있다.

2. 선행연구의 고찰

동아리 활동이 자신감 및 흥미도 관계에 대한 유의미성은 여러 가지 선행 연구에서 잘 나타나 있다. 선행 연구내용 및 결과는 아래의 <표 1>과 같다.

<표 1> 선행연구

구분 저자 주제 연구내용 및 결과

STEAM

박혜원(2012) /석사논문

융합인재교육(STEAM)을 적용한 과학수업이 자기효능감, 흥미 및 과학 태도에 미치는 영향

융합인재교육을 적용한 과학수업은 과학교과 에 대한 자기효능감, 교과 및 활동에 대한 흥미 및 과학 관련 직업에 유의미한 영향을 주고 있음.

김가영(2013) /석사논문

중등학교 교사들의 융합인재교 육(STEAM)에 대한 인식 연구

성별, 교직경력별, 최종학력별, 전공별 변인에 따른 차이가 거의 없이 STEAM 교육에 대해 긍정적으로 인식하고 있으며, 현장에서 확대 되기를 기대하고 있음. STEAM 교육의 저변 확대를 위해 교육과정의 재편성이나 수업시 수의 조정 등의 행·재정적 지원이 필요함.

이형민(2013) /석사논문

과학기반 STEAM을 적용한 ‘태 양계와 별’ 단원 수업이 창의적 사고활동 및 과학적 태도에 미 치는 영향

과학기반 STEAM을 적용한 수업은 유창성, 융통성, 정교성 영역에서 통계적 유의미성이 나타났으며, 학생들의 흥미와 호기심 증진에 기여하는 것으로 나타남.

유장표(2015) /석사논문

STEAM 교육방법을 이용한 중 학교 과학 밀도 실험 흥미도와 이해도 연구

STEAM 교육을 통해 과학교과 수업활동에 대한 능동적, 적극적 참여가 형성되었으며, 일상생활에서 관찰 가능하고 쉽게 접근할 수 있는 주제의 선정이 필요함.

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선행연구에서는 STEAM 교육은 학생들의 교과 흥미도, 자신감 등의 태도에 있어 유의미한 긍정 적 효과를 미칠 수 있다고 하고 있으며, 성취도 또한 향상되는 것으로 나타나고 있다. Flipped learning은 성취도를 유의미한 수준에서 높이진 못하지만 교사-학생 상호작용 및 학생-학생 상호 작용으로 인하 성취도와 인성, 적극적이며 자발적인 수업의 참여를 이끌 수 있다고 하였다.

구분 저자 주제 연구내용 및 결과

flipped learning

오데레사(2015) /석사논문

거꾸로 교실(flipped learning) 을 통한 학생창의중심의 수학 수업 방안

거꾸로 수업의 수혜를 받은 학생 대부분이 수업을 여러 가지 측면에서 만족스러워 했으 며, 교과의 성취도 또한 유의미한 수준에서 증가함.

이병희(2015) /석사논문

플립드 러닝(flipped learning) 을 활용한 과학수업이 과학 학 업성취도와 과학적 태도에 미 치는 효과

flipped learning을 활용한 과학수업이 성취 도 향상에 긍정적 영향을 미쳤으며, 호기심, 자진성, 협동성, 끈기성 등의 과학 태도 향상 에 효과적 수단임.

정주은(2015) /석사논문

Flipped learning을 적용한 수 학수업이 학업성취도와 학습태 도에 미치는 영향

flipped learning을 적용한 학습 환경에서 학 습자들의 학업성취도와 전통적 학습 환경에 서 학습자들의 학업성취도에서는 유의미한 차이를 보이진 않지만, 학습자들의 학습태도 및 흥미도에서는 유의미한 차이가 나타남.

박재현 /박사논문

디지털 세대를 위한 플립드 러 닝과 융합형 교과서 기반의 학 습모델

통제집단과 실험집단의 평균 점수사이에서 통계적 유의미성이 있지 않지만, 인지전략, 자기 점검, 노력 등의 과학적 태도 영역에서 유이미한 향상을 보임. 학습자의 학습 상황 에서 개념 발달을 돕는 모델로 사용될 수 있 으며, 학습의 책임을 학습자에게 이양함으로 써 학습을 주도할 수 있는 능력이 향상됨.

이희숙 /박사논문

플립러닝의 효과 관련 요인 간 의 구조적 관계 분석

가정학습과 교실 수업의 연계성을 높이기 위 한 전략이 필요하며, 교사-학생, 학생-학생 사이의 상호작용으로 인해 성취도와 인성을 높이는데 매우 긍정적 효과를 보임. 성공적 flipped learning을 위해 수업 준비, 수업 실 행에 있어 열의와 허용적, 민주적 교수태도 가 요구됨.

정영식, 서진화 /학회지논문

스마트 교실을 활용한 ‘뒤집힌 교수·학습 모형’ 개발

flipped learning의 단점을 보완하기 위해 개 발된 Patrol 모형(계획단계, 실행단계, 추적단 계, 추천단계, 요구단계, 안내단계)의 적용결 과 학생의 주도적 발언, 모둠활동 및 개별활 동이 활발하게 진행되며, 교사의 궤간 순시 시간의 증가로 긍정적 영향이 미침.

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Ⅲ. 연구 방법 및 절차

1. 연구설계

본 연구는 학생 자율 동아리 En-Science 및 본교 자율 동아리 학생 40명을 대상으로 하여 개발 된 STEAM 교육 프로그램 적용하고, 적용 결과를 feed-back하여 일반화된 프로그램을 flipped learning 형태 수업으로 적용한 결과에 대한 성과를 분석한 것이다. 이를 통해 STEAM 교육의 효 과, STEAM 교육 프로그램의 적절한 적용 방법 및 개발 프로그램의 유용성에 대해 검증할 수 있 다.

여러 가지 선행연구에 의하면 학생 활동 중심의 활동은 과학 교과목에 대한 태도(흥미도 및 자 신감, 학업성취도의 향상 등)가 유의미하게 증가하는 것으로 나타나고 있다. 또, flipped learning은 학생-학생 상호작용(모둠 및 개별 활동) 및 교사-학생 상호작용으로 인해 교과수업의 높은 성취도 뿐만 아니라 인성적 측면까지 긍정적 효과가 유의미하게 증가하는 것으로 나타나고 있다. 이는 학 생활동 중심의 STEAM 교육이 갖는 물리적 한계성을 flipped learning을 통해 극복할 수 있다는 것을 의미한다.

본 연구의 진행은 아래 <그림 1>과 같이 계획·진행 한다.

기존 활동 분석 (2012 ~ 2014)

q 교육과정 분석 q 기존 프로그램 분석 q 설문지 분석

2015 실행 프로그램 개발

q 수학기반 프로그램 개발 q 과학기반 프로그램 개발

프로그램 실행

q STEAM CAMP 활용 q 일반 교과 활용(flipped

-learning) 사후검사

q 창의력 검사 q 과학 흥미도 검사 q 성취도 검사

사전검사

q 창의력 검사 q 과학 흥미도 검사 q 성취도 검사 프로그램

개선/일반화

q 프로그램 보완/수정 q 프로그램 일반화 q 프로그램 적용방법의

다변화

<그림 1> 연구의 설계

2. 연구의 절차 및 실험설계

앞 절에서 제시한 연구문제를 해결하기 위해 아래의 <그림 2>와 같은 절차에 따라 연구를 진 행한다.

학생 자율 동아리를 대상으로 우선 적용할 프로그램을 개발하고 이를 연구 대상 학생들에게 적

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용한다. 학생들의 프로그램 적용에 따른 과학태도, 창의력 및 성취도 변화를 사전검사와 사후검사, 설문지 및 정기고사를 분석하여 일반화된 프로그램을 개발하여 일반수업에 flipped learning 형태 로 적용시킨다. 이를 통해 STEAM 교육의 유의미성(과학태도, 창의력 및 성취도 향상 등) 및 수업 의 효과를 극대화 시킬 수 있는 적용형태를 검증한다.

연구계획

문헌연구

프로그램 개발

본 연구 연구 대상 선정

사전 검사 STEAM CAMP

사후 검사

∎ 별바라기 : 천상열차분야지도를 소재로한 과학기반 융합 프로그램

∎ 톱니바퀴의 변신 : 톱니바퀴를 소재로한 수학기반 융합 프로그램

∎ 오르락! 내리락! : 경사율을 소재로한 수학기반 융합 프로그램 연구의 이론적 배경

학생 기초 조사

결과분석_1차 학생 기초 조사 분석

사전 검사 분석

개발 프로그램 적용

사후 검사 분석

일반화 결론

실행 프로그램 일반화 사전준비 flipped learning 기반구축

flipped learning 자료제작 flipped learning 시범적용

중화반응 실험 영상 중화적정 실험

적용 flipped learning 일반화 프로그램 적용 : 별바라기 사후 검사

결과분석_2차 사후 검사 분석

최종결론

프로그램 만족도 조사

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3. 연구대상

본 성과분석은 개발된 프로그램의 적용 결과 STEAM 교육이 과학교과와 수학교과에에 대한 학 습동기, 흥미도, 자신감 및 창의력 신장과 어떤 관계를 갖는지에 대해 살펴보고, STEAM 교육 프로 그램의 효과적 적용방법을 살펴보고자 함이다.

이를 위해 본교에서 이루어지는 동아리 활동, 체험학습 및 STEAM CAMP에 참여하여 프로그램 을 적용받은 학생 자율 동아리 회원(30명) 및 동아리 비가입 학생 중 참여의사를 밝힌 학생(10명) 을 대상으로 하여 개발 프로그램을 1차 적용한 후, 그 결과를 분석하여 일반화 프로그램을 구성하 고, 이를 flipped learning 형태로 2학년 6개 학급, 3학년 2개 학급에 적용 후 이를 실험군으로 하 여 프로그램을 적용받지 않은 학생과 교과에 대한 태도, 흥미, 자신감 및 교과 성취도를 비교·분석 한다.

검사도구 : 사전검사/사후검사

(과학 흥미도 검사, 창의력 측정, 학업성취도, 프로그램 운영 만족도)

실험군 : 프로그램 적용

검사도구 : 사전검사/사후검사

(과학 흥미도 검사, 창의력 측정, 학업성취도)

대조군 : 프로그램 비적용

<그림 3> 분석 대상

4. 측정도구

수학과 과학에 대한 흥미도, 자신감, 창의력 및 성취도 검사를 사전·사후로 실시하여 STEAM 교 육 프로그램이 교과학습에 미치는 영향 및 STEAM 교육 프로그램의 flipped learning 형태로의 적 용에 대한 효율성을 분석한다. 이를 위한 측정도구는 아래의 <표 2>와 같다.

<표 2> 측정도구

구분 측정도구 내용 비고

사전검사

과학 흥미도 검사지 교과 흥미도, 자신감 검사

창의력 측정도구 창의력 검사 한국과학창의재단

학업 성취도 학업 성취도 평가 본교 정기고사

사후검사

과학 흥미도 검사지 교과 흥미도, 자신감 검사

창의력 측정도구 창의력 검사 한국과학창의재단

학업 성취도 학업 성취도 평가 본교 정기고사

프로그램 운영 만족도 설문지 프로그램 운영 만족도 검사 캠프 참여학생 및 일반수업 적용 학생

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프로그램 투입 사전·사후로 이루어지는 교과 흥미도 및 자신감 검사의 도구는 과학 흥미도 검사 지를 사용하여 학생들의 태도변화를 검증하고, 창의적 사고력 검사를 이용해 학생들의 창의성 향 상정도를 측정한다. 또, 설문지를 이용한 프로그램 운영 만족도 검사를 통해 운영방법의 적절성을 검중한다.

예비 설문 예비 설문지 제작

본 설문 프로그램

참여 학생 전원 본 설문지 제작

feed-back

본 설문

무작위 선발된 학생

<그림 4> 설문절차

본 연구에서 사용하는 과학 흥미도 검사는 OECD/PISA에서 활용한 ‘수학교과목’에 대한 흥미도 조사문항을 한국과학교육학회에서 ‘과학교과목’에 대한 학생 흥미도 조사 문항으로 번안한 것을 사용한다. 이 검사지는 과학에 대한 태도, 과학학습인식, 과학학습전략 3가지로 분류하였으며 총 33문항을 제시하였다. 검사지의 신뢰도를 알 수 있는 Cronbach α 계수는 0.6이상이면 신뢰성이 있다고 본다.

창의력 검사는 한국과학창의재단에서 제공한 창의력 측정도구를 사용하여 측정한다.

<그림 5> 프로그램 만족도 설문 <그림 6> 교과태도 검사도구 <그림 7> 창의력 검사도구

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5. 자료 분석 및 통계적 방법

본 연구는 개발한 STEAM 교육 프로그램이 과학과 수학 교과목 학습 태도에 주는 영향 및 flipped learning 형태 적용의 효율성을 알아보고자 함이다.

분석대상은 다양한 프로그램을 적용시키는 실험군과 프로그램의 적용을 받지 않는 대조군으로 두 집단에서 실시하는 사전검사와 사후검사의 결과가 모두 정규성을 따를 때 두 집단사이에서 보 이는 차이에 대한 유의미성을 찾는다.

본 분석의 귀무가설로 ‘STEAM 교육 콘텐츠의 적용은 과학과 수학 교과목의 교과 학습 태도에 긍정적 변화를 줄 수 있으며, Flipped Learning 형태의 적용으로 STEAM 교육 적용에 대한 제한요 소를 극복할 수 있다’로 유의수준 0.05, 2 sample t-test를 통해 검증하며, 검증에 앞서 두 자료의 분산에 대해 등분산검정을 수행한다.

6. 내적 타당도와 외적 타당도(제한점)

본 연구는 실험대상으로 선택한 학생(프로그램 적용 학생)과 무작위 선정된 인원을 분석하여 STEAM 교육 활동이 과학 교과의 흥미도, 자신감, 창의력 및 성취도에 미치는 영향 및 flipped learning 형태의 STEAM 교육 효과에 대한 것이다.

본 분석의 제한점은 아래와 같다.

첫째, 프로그램 일차 적용 대상인 학생 자율 동아리 회원들은 기본적으로 비회원들에 비해 과학 에 대한 흥미가 높은 인원으로 구성되어 있어 기본적으로 흥미도(관심도), 자신감 및 성취 도가 높게 나타난다. 일반 학생을 대상으로 프로그램을 진행할 경우 측정된 값은 다소 낮 아질 수 있다.

둘째, 단위학교 학사일정 및 교원의 구성 특성 등에 따라 프로그램의 적용이 본 분석과정과 같 은 형태로 이루어지지 않을 수 있으므로 운영 효과가 다소 상이하게 나타날 수 있다.

셋째, STEAM 교육 프로그램 및 flipped learning 교수법의 차이에 따라 운영 효과가 다소 상이 하게 나타날 수 있다.

(21)

Ⅴ. 연구의 실제

1. 융합인재교육(STEAM) 연구를 위한 환경 조성

가. 연구를 위한 인적 구성

본교 교사 6명으로 구성된 ‘Do Dream(두 드림)’ 교사 연구 동아리는 2012년 개설되어 4년에 걸 쳐 지속적으로 STEAM 교육 관련 연구, 자유학기제 및 거꾸로 교실(flipped learning) 등 교실 수업 혁신에 관한 연구를 실천하고 있으며, 개발 프로그램(교수·학습 콘텐츠 및 산출물 등)은 교육자료 전(2012년, 교총), STEAM 교육 연구회(2013년, 충청남도 교육청), 명인 과학교사의 명품 과학수업 (2014년, 한국과학창의재단) 및 해외 우수 콘텐츠 개발(2014년, 한국과학창의재단) 등에서 그 효과 를 인정받고 있다.

2015년 본교 교사 연구 동아리는 4년에 걸쳐 지속되어온 프로그램 개발·적용에 대한 노하우를 축적한 경험이 풍부한 교사들을 중심으로 하여 국어, 수학, 일반사회 및 과학 교과 교사들로 연구 팀을 구성하였다.

나. 연구를 위한 물적 구성

2012년 여름방학을 이용해 1주일간의 ‘융합형 교과캠프’를 시작으로 하여 개발된 프로그램을 최 초로 적용시켰으며, 이후 명칭을 ‘STEAM CAMP’로 바꿔 개발 프로그램에 대한 적용을 지속적으로 하고 있다. 또한 사이언스 데이(2013년, 충남과학교육원 지원), 대학생 STEAM 교육 기부단(2014 년, 한국과학창의재단 지원) 및 WISET(2014년, 여성부/공주대학교 지원) 프로그램 등을 통해 본교 연구 동아리에서 개발한 프로그램 및 검증된 프로그램을 적용시키는 활동을 하고 있다. 또, 프로 그램의 적용만으로 끝나는 것이 아니라 사전·사후 평가를 통한 운영 데이터를 축적하여 내실 있는 프로그램의 적용이 가능하며, 축적된 데이터를 통한 연구 논문인 ‘창의적 체험활동(자율 동아리) 연계 STEAM 교육을 통한 과학교육 활성화 방안(2014년, 목정미래재단, 미래창조교육상)’이 대상을 받는 등 프로그램 적용에 대한 효과를 인정받고 있다.

연구팀 구성

◼ 4년에 걸친 지속적 연구로 인한 노하우 축적

◼ 개발 프로그램에 대한 공인

연구 프로그램 적용

◼ 다양한 방법을 통한 프로그램 적용 노우하 축적

연구의 인적/물적 기반 조성

<그림 8> 연구 기반 조성

(22)

2. 적용 프로그램 개발

가. 적용 프로그램 개발의 개요

본 연구를 통해 개발되는 콘텐츠는 크게 두 가지로 나눌 수 있다.

‘배움을 즐기는 수학기반 융합 콘텐츠(fun한 수학, 가칭)’로 국어교과와 연계한 ‘실생활 소재 스 토리텔링 프로그램’과 과학교과의 속도, 농도, 기울기 등과 연계한 ‘과학 소재 수학 프로그램’을 개 발한다.

‘체험, 탐구 중심의 수학기반 융합 콘텐츠(materience, 가칭)’로 진로/직업과 연계한 ‘수학 관련 진로/직업 탐색 프로그램’과 과학교과의 실험 방법을 차용한 ‘수학실험 프로그램’을 개발한다.

수학기반 융합 프로그램 개발

◼ 수학기반 국어 교과 융합 프로그램

(수학소재 활용 실생활 연관 스토리텔링)

◼ 수학기반 과학 교과 융합 프로그램

(과학소재를 이용한 수학 프로그램)

콘텐츠 1. FUN한 수학

(배움을 즐기는 수학기반 융합 콘텐츠)

콘텐츠 2. materience

(체험, 탐구 중심의 수학기반 융합 프로그램)

◼ 수학기반 과학 교과 융합 프로그램

(수학실험 프로그램)

<그림 9> 개발 프로그램

나. 개발 프로그램 목록

<표 3> 개발 프로그램 목록

구분 개발 콘텐츠 주제 소주제 적용

대상

STEAM 요소

     비고

수학 기반

FUN한 수학

수학과 우리생활

물건의 가격은 어떻 게 결정될까?

중학교 1~3학년

적용 예정 경주에서 수학 찾기 중학교

1~3학년

과학, 수학과

놀다

과학적 정의에 담긴 수학

중학교 2~3학년

물리야 놀자!! 중학교 2~3학년

materience 톱니바퀴 의 변신

톱니바퀴를 이용해 유골의 신장을 측정 해라!

중학교

2학년 개발 /

1차 적용 과학적 원리를 이용

하면 나도 천하장사

중학교 2학년

(23)

3. 프로그램 적용의 실제

가. 프로그램 적용 방법

프로그램의 적용은 크게 두 부분으로 구성한다.

기존 방식을 활용하여 자율 동아리 단위로 개발된 프로그램을 교내 STEAM CAMP를 이용하여 1차 적용하고, 이를 검증하여 얻어진 결과를 feed-back하여 일반화 STEAM 교육 프로그램을 개발 한다. 일반화 프로그램은 flipped learning 교수·학습 형태를 적용하여 일반 수업에 2차 적용하고, STEAM의 효과(교과 태도, 흥미도, 창의력 등에 미치는 효과) 및 STEAM 교육 적용 방안에 대한 다양한 방법론적 측면을 검증한다. 일반 수업에서의 적용 학년은 개발된 프로그램의 교육과정을 고려하여 선정한다.

나. 프로그램 적용 시기

최종 프로그램의 적용은 교육과정 운영 취약시기(1학기 기말고사 이후 / 2학기 기말 고사 이후) 등을 이용하여 학교 교육과정에 따른 교과 수업에 대한 부담을 최소화 시킨다. 또, 학기말 교육과 정 운영의 취약시기에 개발 프로그램의 적용을 통해 학사 일정이 파행 운영되는 것을 막는 효과 도 함께 얻을 수 있다.

구분 개발 콘텐츠 주제 소주제 적용

대상

STEAM 요소

     비고

오르락!

내리락!

업힐(up-hill) 라이딩! 중학교 2학년

개발 / 1차 적용

언덕길 오르기 중학교

2학년

입체지형 만들기 중학교 2학년

simcity! 나만의 도시 만들기

중학교 2학년

과학

기반 ^- ^별바라기

온고지신! 천상열차 분야지도의 현대적 해석

중학교 3학년

개발 / 일반수업

적용 황도 12궁, 나의 별

자리를 찾아라!

중학교 3학년

LED 별자리 만들기 중학교 3학년

(24)

STEAM CAMP

프로그램 개발 일반화

자율 동아리 단위 프로그램 적용

교사 사전준비

feed-back

feed-back 취약시기 이용 프로그램 적용

학습내용 관련 동영상 제공 활동내용 준비

학생 사전활동

교실수업 적용

<그림 10> 프로그램 적용 계획

다. 프로그램 적용 형태

프로그램은 flipped learning 교수·학습 형태를 이용한다. 적용대상 학생들은 미리 제작된 학습내 용 관련된 동영상을 시청하고, 학습활동에 필요한 활동과제를 수업 전에 준비하여 활동에 대한 시 간을 확보하는 한편, 적용 프로그램에 대한 이해도를 높이게 된다. 또, 학생활동(교구 제작활동) 전 관련 교과내용에 대한 심화학습을 통해 지식을 확장시키는 활동을 한다.

사전준비

학습내용 영상제작

동영상 시청

영상시청 및 활동과제 준비

교과학습

라. 프로그램 적용의 개요

프로그램의 적용은 연구회에서 개발한 STEAM 교육 프로그램 3종 중 2, 3학년에 공통적으로 적 용이 가능한 ‘program Ⅲ : 별바라기’를 flipped learning 교수·학습 형태로 적용하였다. 프로그램의 적용은 아래의 <표 4>와 같다.

<표 4> 프로그램 적용의 개요

구분 운영내용

STEAM CAMP

적 용 기 간 2015년 7월 20일(월) ~ 7월 27일(월) 적용(수혜)

학 생 40명(2학년 : 20명 / 3학년 : 20명)

적 용

프 로 그 램

∎ progaram Ⅰ : 톱니바퀴의 변신

∎ progaram Ⅱ : 오르락! 내리락!

∎ progaram Ⅲ : 별바라기

∎ 현장 체험학습 : 한국수자원공사 충청지부(충북 청주) / 대산항 국가 부두(충남 서산) / ㈜오일뱅크(충남 당진) / 동서화력발전(충남 당진) 적 용 방 법 교내 STEAM CAMP를 이용한 개발 프로그램 우선적용(1차)

교과 수업

적 용 기 간 2015년 10월 19일(월) ~ 10월 23일(월) 적용(수혜)

학 생

∎ 2학년 : 6개 학급(189명)

∎ 3학년 : 2개 학급(72명)

적 용

프 로 그 램

∎ program Ⅱ : 톱니바퀴의 변신

∎ program Ⅲ : 별바라기

적 용 방 법 ∎ STEAM CAMP를 통해 1차 적용한 프로그램을 flipped learning 교수·

학습 방법을 통해 적용

마. 프로그램 적용의 실제

1) 교사 연구회 활동

<그림 12> 교사 협의회 <그림 13> 현장답사 : 수학체험관 <그림 14> 현장답사 : 홍대용과학관

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2) flipped learning 준비

<그림 15> powerpoint와 O-CAM을 이용한 학생 동영상

제작

<그림 16> 휴대전화 어플(카XX톡)을 이용한 영상 활용

방안

<그림 17> 학교홈페이지를 이용한 영상 활용 방안

<그림 18> 학습내용 확인을 위한 물리적 환경 조성(미디어 공유기

설치)

<그림 19> 학습내용 확인을 위한 물리적 환경 조성(테블릿 PC 활용,

과학실)

3) 학생 활동(STEAM CAMP)

<그림 20> STEAM CAMP : 입소식 <그림 21> program Ⅰ(오르락!

내리락!) <그림 22> program Ⅲ(별바라기)

<그림 23> 현장 체험학습

Ⅰ(K-WATER)

Ⅱ(대산항 국가부두)

Ⅲ(동서화력발전)

4) 산출물(적용 프로그램 교구)

<그림 26> program Ⅰ 산출물_1 <그림 27> program Ⅰ 산출물_2 <그림 28> program Ⅱ 산출물_1

(27)

<그림 29> program Ⅲ 산출물_1 <그림 30> program Ⅲ 산출물_2 <그림 31> program Ⅲ 산출물_3

5) 교과수업

<그림 32> 2학년 적용 <그림 33> 2학년 활동(LED 별자리 조명 만들기)

<그림 34> 2학년 활동(간이 망원경 만들기)

<그림 35> 3학년 적용 <그림 36> 3학년 활동(LED 별자리 조명 만들기)

<그림 37> 3학년 활동(간이 망원경 만들기)

(28)

Ⅴ. 연구 결과

1. 설문조사

가. 융합인재교육(STEAM) 관련 설문조사

1) 융합인재교육(STEAM)에 대한 인식 조사

<표 5> STEAM 교육 인식실태 설문결과

구분 N 알고있음(N) 보통(N) 모르고 있음(N)

융합교육(STEAM)에 대해 알고 있었습니까? 34 38.26(13) 32.35(11) 29.41(10)

학생들은 융합인재교육(STEAM)에 대해 대체적으로 알고 있으나(38.26%), 자세한 개념은 확립되 어 있지 않은 것으로 나타났다(보통 이하 61.76%).

2) 융합인재교육(STEAM) 실태 인식 조사

<표 6> STEAM 교육 적용실태 설문결과

구분 N 그렇다(N) 보통(N) 그렇지 않다(N)

평소 STEAM 교육이 이루어지고 있다고 생각합

니까? 34 61.76(21) 32.35(11) 5.88(2)

교과 공부에 있어 다른 교과가 도움이 됩니까? 34 73.53(25) 20.59(7) 5.88(2)

STEAM 교육이 교과 공부에 도움이 된다고 생각하는 비율은 그렇다 이상이 73.53%로, 대부분의 학생이 교과목의 융합이 학습에 어떤 식으로든 도움이 될 것이라 생각하고 있다. 평소 교과목의 융합이 이루어지고 있다고 응답한 비율은 그렇다 이상이 61.76%로 2013~2014년에 비해(그렇다 이상 61.53%) 높아졌다. 그동안 지속해온 교과, 여름방학 캠프, 융합형 동아리 활동 및 교육과정 취약시기를 이용한 다양한 프로그램의 적용으로 인한 학생들의 인식변화라고 생각할 수 있다.

3) 융합인재교육(STEAM)에 있어서 도움이 되는 교과목에 대한 인식 조사

<표 7> 교과교육에 있어 타교과의 영향 설문결과

구분 N 과학(S) 기술(T) 공학(E) 인문(A) 수학(M)

융합교육에 있어 도움이 되는 교과는 어떤 것입니까? 34 35.29 (12)

8.82 (3)

0 (0)

29.41 (10)

26.47 (9)

교과목의 학습에 있어 도움이 되는 교과는 과학(35.29%)과 수학(26.47%)이라고 생각하고 있으

(29)

며, 인문분야가 도움이 된다고 생각하는 비율인 29.41%보다 높은 이유는 인문분야 보다는 과학과 수학에 인문분야의 내용이 포함된 콘텐츠가 주를 이루기 때문이다. 공학의 경우 중학교 교육과정 에서 소개되고 있지 않기 때문에 0%를 나타내고 있다.

4) 융합인재교육(STEAM)에 대한 효과 인식 조사

<표 8> STEAM 교육의 효과 설문조사

구분 N 효가가 크다(N) 보통이다(N) 효과가 없다(N)

융합수업에 대한 효과에 대해 어떻게 생각하십니까? 34 50.00(17) 50.00(17) 0(0)

교과학습에 있어 융합수업의 효과는 50.00%가 효과가 클 것이라고 생각하고 있으며, 보통이라 고 답한 학생이 나머지 절반인 50.00%인 것으로 볼 때 교육과정에 단위학교의 상황에 맞게 잘 다 듬어진 STEAM교육 콘텐츠를 적용한다면 학생들의 능동적 참여를 이끌어낼 수 있는, 학생활동중 심의 교과학습 및 학업 성취도 또한 제고될 수 있을 것으로 생각된다.

1. 평소 융합인재교육(STEAM)에 대해 알고 있었 습니까?

2. 평소 교과수업에서 교과목간 융합(통합)이 이루 어지고 있다고 생각하십니까?

<그림 38> STEAM 교육 인식실태 설문결과 <그림 39> STEAM 교육 적용실태 인식 설문결과

3-1. 특정 교과를 공부하는데 있어서 다른 교과가 도움이 된다고 생각하십니까?

3-2. 특정 교과를 공부하는데 있어서 다른 교과가 도움이 된다면 어떤 교과가 그렇다고 생각하 십니까?

<그림 40> 교과교육에 있어 타교과의 영향 설문결과 <그림 41> 타교과 영향에 대한 교과목 설문결과

(30)

4. 학기 중 수업이 교과를 융합한 형태로 진행된 다면 그 효과에 대해 어떻게 예상하십니까?

<그림 42> STEAM 교육의 효과 설문결과

나. 교과학습 관련 설문

1-1) 학생활동중심 교과학습 관련 실태조사

<표 9> 학생활동중심 교육 실태 설문조사

평소 학생활동중심 교과학습이 이루어지고 있

습니까? 34 52.94(18) 32.35(11) 14.70(5)

평소 교과학습에 있어 활동이 잘 이루어지고 있다고 생각하는 비율은 52.94%로 몇몇 교과목에 서 학생활동중심 교과학습이 어느 정도 이루어지고 있다고 생각하고 있다. 이는 모둠별 토의학습, 실험·실습 등 그동안 이루어진 혁신수업에 대한 결과라고 생각된다.

1-2) 학생활동중심 교과학습의 제한 요소

<표 10> 학생활동중심 교과학습의 비활성화 원인 설문겨로가

구분 N 빈도

물리적 여건(활동장소 등)

34

2.94(1)

활동시간의 부족 55.88(19)

콘텐츠 부족 0(0)

교사들의 준비 부족 2.94(1)

학생들의 활동에 대한 낮은 흥미도 38.25(13)

학생활동중심의 교과학습에 대해 활동시간의 부족(55.88%) 및 학생들의 활동에 대한 낮은 흥미 도(38.25%)를 제한점으로 생각하고 있다. 이는 앞 절에서 언급한 것처럼 학생들의 능동적 참여를 이끌 수 있는 프로그램의 개발과 더불어 단위학교 교육과정의 재편성 등을 이용해 활동시간을 보 장해 줄 필요가 있다는 것을 의미한다. 또한, 이번 연구에서 이루어졌던 flipped learning 형태의 교수·학습 방법을 통해 STEAM 교육의 제한 요소를 최소화하여 학생활동중심의 효과적 교수·학습 활동이 이루어질 수 있다는 것을 보여준다.

(31)

2) 학생활동중심 교과학습과 학습 흥미도 관련 인식조사

<표 11> 학생활동중심 교과학습과 흥미도 설문결과

학생활동중심의 교과학습이 교과 학습의 흥미

도를 높일 수 있다고 생각하십니까? 34 70.59(24) 23.53(8) 5.88(2)

학생활동중심의 교과학습을 통해 교과 학습의 흥미도를 높일 수 있다고 생각하는 비율은 70.59%로 대부분의 학생들은 강의식 수업보다는 활동중심의 수업을 원한다고 생각된다.

3) 학생활동중심 교과학습과 학습 성취도 관련 인식조사

<표 12> 학생활동중심 교과학습과 성취도 설문결과

학생활동중심의 교과학습이 교과 학습의 성취

도를 높일 수 있다고 생각하십니까? 34 64.70(22) 26.47(9) 12.5(3)

앞서 학생활동중심의 교과학습이 학습의 흥미도를 높일 수 있다고 생각하는 것과 동일하게 교 과 학습의 성취도 또한 높일 수 있다고 생각하고 있다(64.70%). 이는 교과 학습의 흥미도가 성취 도를 높일 수 있는 요소임을 생각하면 필연적인 결과라고 생각된다. 또한, 지속적인 활동중심의 STEAM교육을 접한 학생들의 학습 흥미도 및 자신감, 태도가 그렇지 않은 학생들보다 높은 연구 결과가 이를 증명하고 있다.

4) 학생활동중심 교과학습

<표 13> 학생활동중심 교과학습 영향 설문결과

학생활동중심의 학습이 가장 필요한 교과는 무엇이라

고 생각하십니까? 34 44.12

(15)

20.59 (7)

2.94 (1)

14.70 (5)

17.65 (6)

학생활동이 가장 필요한 교과로 과학(44.12%)이라고 응답한 것은 과학 교과목이 학생들의 활동 을 가장 잘 이끌어 낼 수 있는 교과라고 생각하고 있기 때문이다.

1. 평소 학생활동중심의 교과학습이 이루어지고 있다고 생각하십니까?

1-2. 평소 학생활동중심의 교과학습이 이루어지고 있지 않다면 그 이유는 무엇이라고 생각하십 니까?

(32)

2. 학생활동중심의 교과학습이 이루어진다면 학습에 대 한 흥미도가 높아질 것으로 생각하십니까?

3. 학생활동중심의 교과학습이 이루어진다면 학습에 대 한 성취도가 높아질 것으로 생각하십니까?

<그림 45> 학생활동중심 교과학습과 흥미도 설문결과 <그림 46> 학생활동중심 교과학습과 성취도 설문결과

4. 학생활동중심의 교과학습이 학습에 대한 흥미도 및 성취도에 효과가 있다고 한다면 어떤 교과목에 서 가장 필요하다고 생각하십니까?

<그림 47> 학생활동중심 교과학습과 영향 설문결과

다. STEAM CAMP 관련 설문조사

1) 교과학습에 있어서 STEAM 캠프의 영향 조사

<표 14> STEAM CAMP에 따른 교과학습 영향 설문결과

STEAM 캠프가 교과학습에 도움이 되었습니까? 34 70.59(24) 29.41(10) 0(0)

대부분의 학생들은 STEAM 캠프가 교과 학습에 도움이 되었다고 생각하고 있으며(70.59%), 도움 이 되지 않았다고 생각하는 학생은 전혀 없는 것으로 나타났다. 이는 치밀하게 구성된 STEAM교 육 프로그램이 학생들의 교과학습에 많은 도움이 될 수 있다는 것을 나타낸다.

2) STEAM 프로그램으로 교과학습에 가장 큰 영향을 받은 교과 조사

<표 15> 교과별 영향정도 설문결과

STEAM 프로그램이 교과학습에 도움이 되었다면 어떤

교과에 가장 도움이 되었습니까? 34 76.47

(26)

8.82 (3)

0 (0)

5.88 (2)

8.82 (3)

(33)

STEAM 프로그램이 교과학습 중 어떤 교과목에 도움이 되었냐는 질문에 대부분의 학생(76.47%) 이 과학과목이라고 응답하였다. 이는 ‘융합인재교육 설문조사’에도 나타나는 일관적 반응으로 학생 들은 교과의 융합에 있어 중심과목을 과학이라고 생각하고 있으며, STEAM 교육을 통해 과학교과 학습에 큰 도움이 되었다고 느끼고 있다는 것을 의미한다. 이러한 결과를 STEAM교육을 적용한다 면 다양한 교과에서 학생들의 흥미를 이끌어 학습의 참여율을 높이고, 나아가 학업성취도까지 높 아질 수 있다는 것을 나타낸다.

3) STEAM CAMP의 지속여부 희망 조사

<표 16> STEAM CAMP 지속여부 설문결과

STEAM 캠프가 교과학습에 도움이 되었습니까? 34 82.35(28) 17.65(6) 0(0)

대부분의 학생들은 STEAM 캠프가 매년 지속되어야 한다고 생각하고 있으며(82.35%), 캠프가 지 속되지 않아야 한다고 응답한 비율이 전혀 없는 것으로 볼 때, 이번 STEAM 캠프가 학생들에게 긍정적 영향을 주었으며, STEAM 캠프가 지속된다면 학생들의 학업성취도, 교과 자신감 및 창의성 향상 등에 유의미한 효과가 있을 것이라 생각된다.

4) STEAM 캠프의 운영방법 조사

<표 17> STEAM CAMP 운영형태 설문결과

구분 N 빈도

현재와 동일한 방법(운영기간 및 프로그램을 모두 동일한 방법으로 운영)

34

32.35(11) 현재와 동일한 방법으로 진행하되 프로그램을 더 다양화(운영기간은 동일

하되 프로그램을 더 다양하게 운영) 44.12(15)

프로그램수가 적더라도 심화적으로 운영(운영기간은 동일하되 운영되는

프로그램을 심화적으로 운영) 11.76(4)

학기 중 방과후 시간을 이용하여 프로그램 운영(방과후 학교 프로그램처

럼 프로그램을 개설하고 수강 신청하는 방법을 이용) 11.76(4)

STEAM 프로그램이 지속된다면 어떤 형태가 가장 효과적이겠냐는 질문에 대해서 대부분의 학생 들은 현재와 동일한 방법으로 진행하는 것이 좋다고 생각하고 있으며(76.47%), 이 중 프로그램을 다양화 하자는 의견을 가진 학생은 57.69%, 심화프로그램을 운영했으면 좋겠다는 의견도 11.76%

로 나타난 것으로 보아 캠프를 지속적으로 운영하되, 다양하고 심도 있는 프로그램의 개발이 필요 할 것으로 생각된다. 또한 방과후 시간을 이용하여 프로그램을 운영했으면 좋겠다는 의견도 11.67%로 나타났는데, 이는 앞절에서 학생활동중심의 STEAM 교육 제한요소로 지적했던 시간부족 에 대한 방안으로 해석할 수 있다.

(34)

1-1. STEAM 캠프가 교과관련 학습에 도움이 되었 다고 생각하십니까?

1-2. 융합 프로그램이 교과관련 학습에 도움이 되 었다면 어떤 교과에 가장 도움이 되었다고 생 각하십니까?

<그림 48> STEAM CAMP에 따른 교과학습 영향 설문결과 <그림 49> 교과별 영향정도 설문결과

2-1. 융합인재교육(STEAM)의 활성화 등 여러 가지 측면에서 융합형 교과캠프가 매년 지속적으로 이루어져야 한다고 생각하십니까?

2-2. STEAM 캠프가 지속되어야 한다면 어떤 방법 이 가장 효과적이라고 생각하십니까?

<그림 50> STEAM CAMP 지속여부 설문결과 <그림 51> STEAM CAMP 운영형태 설문결과

2. 결과의 종합적 해석

본 캠프에 참여한 학생(42명) 중 무작위로 추출한 34명의 학생을 대상으로 과학 교과목에 대한 흥 미도, 자신감 및 태도에 대한 사후분석을 실시하였으며, 설문지는 5점 척도로 구성되었다.

가. 과학 교과목에 대한 흥미

<그림 52> 과학 교과목 흥미 변화 분석 결과

(35)

과학교과목에 대한 흥미는 항목에 따라 평점의 차이가 있지만 최대 3.94점에서 최소 3.03점으로 대조군과 비교할 때 흥미도가 유의미하게 높게 나타나는 것을 알 수 있다. 이는 다양한 활동중심 프로그램의 경험이 교과에 대한 흥미도를 높였다고 할 수 있다.

나. 과학 교과목에 대한 자신감

<그림 53> 과학 교과목 자신감 변화 분석 결과

과학과목에 대한 자신감 또한 흥미도의 향상과 더불어 동반 향상된 것을 알 수 있다. 결과에서 흥 미도 만큼의 향상 정도를 보이지만 꾸준한 프로그램의 적용을 통해 자신감이 더욱 제고될 수 있 을 것으로 생각된다.

다. 과학 교과목에 대한 태도

<그림 54> 과학 교과목 태도 변화 분석 결과

라. 결과의 종합적 해석

융합인재교육(STEAM)은 수학·과학에 대해 학생들이 흥미를 갖고, 보다 능동적으로 학습에 참여 하고, 스스로 문제를 정하고 해결할 수 있는 능력을 길러 줌으로써 학생들을 창의성을 지닌 과학

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한 결과를 종합해보면, 우선 학생들은 STEAM 캠프가 교과 학습에 많은 도움이 되었다고 생각하 고 있다. 융합 프로그램은 과학에 가장 큰 영향을 받고 있는 것으로 나타났으며, 마찬가지로 과학 교과학습에 가장 도움이 되는 것으로 나타났다. 이는 융합인재교육(STEAM)의 목적이 창의적 과학 인재육성이라는 것과 그 맥을 같이한다.

STEAM 캠프에 대한 만족도는 상당히 높은 것으로 나타났으며, STEAM 캠프가 지속되어야 한다는 의견이 대다수였다. 또한, 캠프의 지속운영은 현재와 동일한 방법으로 하면서 프로그램이 다양화 되어야 한다고 나타났으며, 학생활동중심의 STEAM 교육 프로그램을 학기중에 운영하기 어렵다면 방과후를 이용하여 진행된다면 좋겠다는 의견도 일부 나타났다.

이러한 결과로 볼 때 STEAM 교육이 학교 현장에서 지속적으로 이루어진다면 학생들의 교과에 대 한 성취도 및 자신감, 창의적 문제해결능력 등이 많이 향상될 것으로 생각되며, 물리적인 한계로 인하여 교과시간에 STEAM 수업이 이루어지지 못할 경우 창의적 체험활동을 연계하거나 캠프형식 의 수업으로 이를 대체한다면 좋은 결과를 얻을 것으로 생각된다.

아래의 표는 2015년 여름방학 STEAM 캠프 사후 설문내용 이외의 학생의견을 정리한 것이다.

<표 18> STEAM 교육 운영에 대한 기타 의견

1. 방학보다는 학기 중 방과후 시간을 이용하여 프로그램을 운영.

2. 프로그램에 만족하지만 학생활동중심의 프로그램을 더 늘렸으면 좋겠음.

3. 방학중 운영과 함께 학기중 운영도 희망함.

4. 예체능과목 중심의 프로그램도 희망.

5. 학생의 참여도가 높았으며, 자신에게 많은 도움이 되었음. 프로그램은 앞으로 많은 발전가능 성을 가졌다고 생각됨.

6. 학생들이 좀 더 참여하고, 재미있게 할 수 있는 프로그램의 개발이 필요.

7. 심화적 프로그램의 운영이 필요.

8. 프로그램 및 체험학습의 주제를 다변화하여 참여하는 학생들의 흥미도를 높일 필요가 있음.

9. 인상적 프로그램의 개발 필요.