혼합형 STEAM 초등교사연수의 성취도와 전이의도에 영향을 미치는 교사의 특성

Abstract

과학 기술의 발달은 사회의 변화를 주도하고, 이런 변화가 교육 분야에 주는 영향력 또한 매우 크다. 인터넷 기술의 발달은 웹 기반 교육의 활성화로 이어져 원격교육의 시대를 열게 하였고, 융합기술이 이루어 낸 혁신은 미래세대의 경쟁력 확보를 위해 교육이 융합의 방향으로 가도록 촉진하고 있기 때문이다. 최근 융합교육에 대한 관심의 증가는 미래를 선도할 기술이 각 분야의 고립된 연구에서 도출되는 것이 아니라 융합 기술에 의해 이루어 질 것이란 예상에 기인한다(과학창의재단, 2012). 우리사회의 실제적 문제해결을 가능케 하는 융합기술은 융합인재에 의해 실현될 수 있고, 이는 다시 융합교육의 필요성으로 연결되는 것이다. 융합교육은 시험 위주의 교육으로 인한 이공계 기피현상, 과학에 대한 흥미도 감소(이미경, 정은영, 2008)를 해소하고 학습자에게 경험위주의 실제적 교육을 제공하여 과학 분야의 진로선택을 활성화 하는 데에 목적이 있다. 이것을 실현하기 위해 떠오른 교육 패러다임이 STEAM 교육이다. STEAM 이란, Science, Technology, Engineering, Arts, Mathematics의 첫 글자를 이용하여 만든 두문자로서 미국과학재단(National Science Foundation)이 추구하는 STEM(Science, Technology, Engineering, Mathematics) 교육과정에 예술(Art)이 통합된 형태의 교육과정이다. 한편 이러한 STEAM 교육의 확산을 위해서는 무엇보다 교육 제공자로서 교사들의 이해가 우선되어야 할 것이다. 교사연수의 중요성에 대한 공통된 인식으로 다양한 교사연수 과정이 개설되고 있는데, 한국과학창의재단이 운영하는 ‘창의인성 교육넷’은 초·중·고등학교 교사들을 위한 STEAM 원격교육 프로그램을 제공하고 있고, 각 시·도 교육청을 주최로 하는 STEAM 교육도 증가하는 추세이다. 하지만 STEAM 교사연수의 확산에도 불구하고 교사연수의 질적 향상 방안이나 교수전략에 대한 고찰은 부족한 실정이다. 지금까지의 STEAM 관련 논문들을 고찰해보면, 로봇의 STEAM 교육 활용방안을 모색하거나(권순범, 남동수, 이태욱, 2011; 한정혜, 박주현, 조미헌, 박일우, 김진오, 2011) 교사들의 STEAM에 대한 인식(신영준, 한선관, 2011) 등을 주로 연구하였고, STEAM 교사양성을 위해 요구되는 교사의 개인 특성에 대해서는 논의가 부족하였다. 하지만 교사의 개인특성이 교사연수의 학습 성과에 미치는 영향에 대해 분석한다면 STEAM 전문 교사들에게 필요한 자질과 교사연수 전략에 대한 지침을 제공할 수 있다. 따라서 본 연구에서는 STEAM 교사를 양성하기 위해 혼합형 교사연수 프로그램을 제공하고 성공적인 STEAM 교육에 영향을 미치는 교사의 특성을 파악하여 STEAM 교사연수과정의 개발에 적용할 수 있도록 함을 목적으로 하고 있다. 본 연구에서는 STEAM에 대한 흥미도와 이해도가 높을수록, STEAM 각 영역별 흥미도와 이해도 분산이 낮을수록 STEAM 학습의 성과가 높을 것으로 가정하였다. 즉, STEAM에 대한 전반적인 흥미도와 이해도, 그리고, STEAM 각 영역별 흥미도와 이해도 분산을 STEAM 교육의 성과를 예측하는 교사들의 특성으로 보았다. 본 연구의 목적을 달성하기 위해 다음과 같은 연구문제를 상정하였다. 연구문제1. 교사의 STEAM 흥미도와 이해도는 교사연수의 성취도를 예측하는가? 연구문제2. 교사의 STEAM 흥미도와 이해도는 교사연수의 전이의도를 예측하는가? 연구문제3. 교사의 STEAM 각 분야에 대한 흥미도와 이해도의 분산은 교사연수의 성취도를 예측하는가? 연구문제4. 교사의 STEAM 각 분야에 대한 흥미도와 이해도의 분산은 교사연수의 전이의도를 예측하는가? 위와 같은 연구문제를 수행하기에 앞서, 혼합형 교사연수 중 집합연수를 위한 교재 개발과 온라인 학습을 위한 홈페이지 제작이 이루어졌다. 홈페이지에는 총 297개의 STEAM 관련 자료를 공유하였고 학습자간 토론과 멘토의 지원을 받을 수 있도록 설계되었다. 연구문제를 분석하기 위해 전이의도의 측정도구는 선행연구(Holton et al., 2000)를 통해 추출되었고 STEAM 흥미도와 이해도, 성취도의 측정도구는 본 연구를 위해 자체 개발되었다. 특히 성취도는 연수생들이 최종 과제물로 제출한 융합교육용 수업지도안을 통해 측정되었는데 교육공학전문가 3인에 의해 개발된 루브릭을 기준으로 평가하였다. 루브릭은 융합의 정도와 실제 적용가능성을 중점으로 평가하는 융합설계와 수업 전개에서 얼마나 창의성과 인성을 확장시키는 가를 평가하는 창의설계, 그리고 교안의 완성도를 하위요소로 구성되었다. 평가 후에는 측정자간 신뢰도(inter-rater reliability)를 구하여 평가도구의 신뢰도를 확인하였다. 본 연구의 교사연수는 한국과학창의재단에서 전국의 초등교사 중 희망자를 대상으로 80명을 선정하여 제공되었다. 연수는‘이화여자대학교 사범대학부설 교육연수원 첨단과학 초등교사 연수센터’에서 진행하였고, 연수에 참여한 80명의 대상 중에 연수이수자는 78명으로 나타났다. 본 연구에서는 연수 이수자 중 설문에 충실히 응답하고 학습지도안을 제출한 67명을 대상으로 연구를 진행하였다. 수집된 자료의 분석을 위해서는 각 연구문제에 대해 다중회귀분석을 수행하였다. 이상의 과정을 통해 얻은 연구 결과는 다음과 같다. 첫째, STEAM 흥미도와 이해도가 성취도를 예측하는가를 살펴본 결과 두 예측변인이 모두 유의미하게 성취도를 예측하는 것으로 확인되었고 설명력은 높았다. 둘째, STEAM 흥미도와 이해도의 전이의도에 대한 예측력을 검증하였더니 흥미도만이 전이의도를 유의미하게 예측한 것으로 나타났으나, 설명력은 낮았다. 셋째, STEAM 흥미도와 이해도의 분산이 성취도를 예측하는가를 분석한 결과 두 변인 모두 유의미한 결과를 나타내지 않았다. 넷째, STEAM 흥미도와 이해도의 분산이 전이의도를 예측하는가를 알아보았지만 모두 유의미한 결과를 나타내지 않았고 거의 설명력이 없었다. 이상의 결과에 대해 상술하면 다음과 같다. 첫째, STEAM 흥미도는 전이의도와 성취도를 모두 유의하게 예측하였다. 이는 흥미의 심화가 만족스런 직무활동 성과를 예측한다는 선행연구나(어윤경, 2009), 학습자의 흥미가 성취도를 예측한다는 여러 연구들 (강영하, 조붕환, 임경희, 2003; 주영주, 김종희, 이선희, 2011; Harackiewicz et al., 2008)에 의해 지지된다. 특히 초기의 흥미가 학습목표를 선정하게 하고 학습을 지속하게 하여 학습목표를 달성하게 할 뿐만 아니라 이런 긍정적 경험은 계속적으로 흥미를 심화시켜 새로운 학습에 몰입하게 하는 선순환구조를 갖고 있다는 연구(Harackiewicz et al., 2008)는 내용에 대한 흥미와 학습의 성취 및 전이 사이의 긴밀한 관계에 대해 설명해 준다. 교사들이 과거에 경험하였던 과학, 기술, 공학, 예술, 그리고 수학 과목에 대한 긍정적 학습 경험은 이런 내용과 관련된 새로운 학습에 흥미를 일으키게 되었고 학습목표를 향한 몰입이 교사들의 연수성과와 현업 적용의지로 나타나게 된 것으로 추론할 수 있다. 둘째, 이해도는 성취도를 유의하게 예측한 반면 전이의도는 유의하게 예측하지 못하였다. 이것은 강명희와 동료들(2009), 권주석(2009), 박성혜(2000), 임청환(2003), James & Alice(2007), Morris 외(1981), 그리고 Abdelkader(2004)의 연구에서와 같이 학습내용에 대한 사전 이해가 학습에 대한 성과와 만족에 유의한 영향을 미친다는 선행연구와 일치하지만 전이에 대한 부분은 일관적이지 않다. 이에 대해 Abdelkader(2004)는 직접 경험에 의해 습득된 지식과 내용 학습을 통한 사전지식을 분리하여 설명하였는데 학습자의 학습 성과는 학습자가 학습당시 경험하였던 맥락과 학습적용 맥락과의 일치성의 정도에 영향을 받기 때문으로 보았다. 또한 Kolb(1984)의 경험학습이론은 경험을 통해 지식의 구체화가 일어난다고 하였는데, 이는 본 연구에서의 교사들은 실제 교실현장에서 STEAM 교육을 제공한 적이 없는 교사들이 과반수이상이므로 현업 적용을 위한 암묵적 지식이나 맥락적 이해가 부족한 결과로서 전이의도를 예측하지 못한 것으로 생각해 볼 수 있다. 그리고 본 연구에서 측정한 이해도는 STEAM의 각 과목에 대한 이해도로서 융합교육을 통해 얻게 된 것이 아니므로 융합교수의 전이의도를 예측하지 못한 것으로 추측할 수 있다. 즉, 새로운 환경에 적응하여 학습을 전이하기 위해서는 추가적인 융합지식이 필요할 수 있다. 셋째, 흥미도의 분산과 이해도의 분산은 성취도를 유의미하게 예측하지 않았지만 회귀모형의 B값이 모두 음수를 나타냄으로써 부적 상관이 나타났다. 이를 통해 교사들이 응답한 STEAM의 다섯 분야에 대한 흥미와 이해의 정도가 유사할수록 성취도가 높아지게 되는 경향을 추정해볼 수 있다. 즉, 분야별 고른 흥미와 이해를 겸비한 교사가 특정 교과목에 대해서만 흥미나 이해도가 높은 교사보다 융합인재에 가까워지는 것으로 해석 할 수 있다. 이를 통해 앞으로 미래의 과학 인력이나 STEAM 전문교사, 그리고 예비 교사들을 교육할 때에 STEAM의 다양한 분야에 고루 흥미를 가지고, 이해할 수 있도록 교육 프로그램을 제공하는 것이 중요하다고 생각해 볼 수 있다. 마지막으로 흥미도의 분산과 이해도의 분산은 전이의도를 예측하지 못하였다. 흥미도의 분산과 이해도의 분산을 예측변인으로 전이의도를 결과변인으로 다중회귀분석을 한 결과, 모형도 유의미하지 않았지만 거의 설명력이 없었기 때문에 본 연구에서 전이의도는 STEAM의 다섯 분야에 대한 흥미나 이해의 유사성의 영향은 거의 받지 않았다. 즉, 전이의도는 STEAM 흥미도의 영향만을 유의미하게 받는 것으로 드러났다. 본 연구는 STEAM이라는 새로운 패러다임에서 교사들의 학습 성취와 전이를 위해 필요한 학습자 특성에 대해 알아보았고 흥미도와 이해도의 영향력에 대해 확인하였다. 그리고 각 영역별 흥미도와 이해도의 분산과 학습 성과와의 상관관계에 대해서도 확인하였다. 본 연구를 통해 교사들의 STEAM 흥미도와 이해도를 고르게 향상시킬 수 있는 교사연수가 제공되어야 함을 알 수 있었다. 본 연구결과를 토대로 STEAM 교사의 학습 성과를 예측하는 다양한 학습자 변인을 탐구하는 후속 연구가 요구된다. 본 연구에서는 67명의 연구대상을 통해 분석을 시도하였으므로 다양한 예측변인에 대해 고찰하기 어려웠다. 특히 본 연구가 초등 과학교육을 위한 초등교사의 특성에 대해 연구했다면 중·고등학교의 교사들을 상대로 심화된 STEAM 교육을 위해 필요한 요소와 교육과정의 특수성에 따른 융합방향을 모색하는 연구도 학습자의 지속적인 STEAM 교육을 위해 필요하다고 생각된다. 본 연구는 성취도 외에는 연구 대상의 자기기입식 설문을 토대로 분석하였고 연수 기간 내에 제출된 자료에 의해서만 분석되었다. 측정방법을 다양화하여 연수 후 학교 현장에서 교사의 행동을 측정한다든가 교사들의 인식을 구체적으로 분석하는 질적 연구가 도입된다면 현재 교사들이 처한 환경이나 교수과정에서 느끼는 인식을 종합적으로 분석하여 교수 환경에서 요구되는 실제적이고 적절한 교사연수를 제공할 수 있을 것으로 생각된다. 이는 교사들의 STEAM 교육의 맥락 이해를 향상시키는 동시에 STEAM 교육의 확산을 위해 요구되는 요소에 대한 정보를 제공할 수 있으므로 후속연구로 제언하는 바이다.;The purpose of this study is to examine the effects of teachers’ interest and understanding about STEAM on achievement and intent to transfer and the effects of variances of interest and understanding on achievement and intent to transfer. STEAM refers to a new pedagogical strategy for convergence which involves Science, Technology, Engineering, Arts, and Mathematics. Many science educators focus on STEAM education due to its ability to provide problem solving abilities for practical questions to learners and improve their creativities. Thus many education institutes in Korea have offered teacher training program for the spread of STEAM education. This study was conducted among 80 elementary teachers throughout the nation in South Korea during a blended teacher training program for STEAM education. For this research, Internet web pages containing 297 science content items were developed and a science laboratory tour program was designed. In order to investigate STEAM interest and understanding, 5 items from each STEAM field were developed with 5-point Likert scales and its variances were calculated through survey results. Achievements are evaluated using a rubric for lesson plans, and an instrument of intent to transfer is adopted from LTSI (Learning Transfer System Inventory) (Holton et al., 2000). The major findings of this research are as follows: First, this study revealed that STEAM interest and understanding predict achievement to be statistically significantly with high R2 (F=73.71, p<.05, R2=.70). Second, only STEAM interest not understanding, predicts intent to transfer(F=3.39, p<.05). Third, the variances of STEAM interest and understanding did not have significant effects on achievement(F=.914, p<.05). Fourth, the variances of STEAM interest and understanding did not have significant effects on intent to transfer with little R2(F=.13, p<.05).