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예술작품 제작 활동을 활용한 STEAM 교육이 초등학생의 학습 몰입도와 과학 창의적 문제해결력에 미치는 영향

Title
예술작품 제작 활동을 활용한 STEAM 교육이 초등학생의 학습 몰입도와 과학 창의적 문제해결력에 미치는 영향
Other Titles
Development and Application of STEAM Program for Elementary School Students for the Better Learning Flow & Creative Problem Solving in Science
Authors
조순영
Issue Date
2014
Department/Major
교육대학원 생물교육전공
Publisher
이화여자대학교 교육대학원
Degree
Master
Advisors
여성희
Abstract
Due to the advent of ubiquitous age in 21s century, synthesizing a variety of knowledge is more important than simply gaining knowledge. Creativity and synthesis are the topic of education, and in education site, STEAM education, a form of multidisciplinary education, is drawing attention as a new educational flow. Students are able to exhibit their creativity through STEAM education program, create various results, and develop abilities to solve complex problems based on multidisciplinary thinking. Accordingly, this study aims to develop STEAM education program that could easily replace class in regular curriculum and that could enable easy understanding of scientific concepts through artwork production activity. The study also seeks to explore how the developed program affects students’engagement and creative problem solving abilities, and to analyze the creativity exhibited in the product of artwork production activity. The subjects of the application of STEAM education program using artwork production activity in this study were 89 grade 3 students in H elementary school in Seoul. For students’ learning flow, selected from learning flow questionnaire created by Seok, Im Book, Gang, Ih Chul(2007) were used. For creative problem solving ability, Choi, Sun Young, Gang, Ho Gam(2006) was revised, supplemented and reconstituted to be used in this study. T-test, frequency analysis, and others were conducted on collected data using SAS 9.2. The results & conclusions of this study are as follows. First, in this study, STEAM education program that easily replaces class in regular curriculum and that could enable easy understanding of scientific concepts through artwork production activity was developed. The program consists of total of 4 modules and 6 classes, and differentiates composition of creative problem solving level and group organization per module, and constitutes STEAM education program. Second, after applying STEAM education program to the students, significant effects on learning flow were observed(p<.05). Before the implementation, homogeneity in the scores of experimental and control groups was verified, and the difference in the scores of the two groups were statistically significant(p<.01). After testing the 9 sub-factors of learning flow before and after applying STEAM education program in the experimental group, all sub-factors except ‘specific feedback’ and ‘Balance between challenge and ability' had significant effects(p<.05). Thus, the program developed in this study is determined to be effective for improving learning flow of the students. Third, STEAM education program generated significant effects on creative problem solving in Science(p<.05). Before the application of the program, homogeneity in the scores of experimental and control groups was verified, and after the application, the differences between two groups were significantly significant(p<.01). After testing the sub-factors of scientific creative problem solving in Science before and after the application of STEAM education program, the large domains, ‘defining problem’and ‘solving problem’demonstrated significant effects(p<.05). Sub-factor of ‘defining problem’, ‘suggesting various problems’, showed significant difference(p<.05), but no significant difference was observed in ‘selecting appropriate research questions’(p<.01). ‘Contemplating solution’, a sub-factor of ‘solving problem’showed significant difference(p<.01), and so did ‘creating experimental design’(p<.05), but no significant difference was observed in scores of ‘verifying solving method’. Thus, although the program developed in this study seemed to be effective in improving creative problem solving in Science of the students, considering the properties of creative problem solving in Science and that the grade 3 subjects were inexperienced in describing scientific research process and, the program needs to be implemented long-term. Fourth, after analyzing satisfaction of STEAM education program, students’ satisfaction level was generally high at 4.38. Item about the pleasure from learning science through artwork production activity had the highest score of 4.71. Fifth, in the analysis of creativity observed in the products of artwork production activity, in module 1, most subjects ceased at repeatedly performing the teacher’s demonstration. In module 2, most of them were able to successfully design fish of different sizes and shapes adapted to environment based on multidisciplinary thinking of science and art. In module 3, when students were provided with only information about habitat location and characteristics of animals, they were able to creatively draw various animals due to their limited scientific knowledge. In module 4, they were able to understand mimicry of animals and design deemed threatening shape of butterfly wings based on multidisciplinary thinking of science and art. Therefore, in evaluating students’ use of multidisciplinary thinking through analysis of product of artwork production activity.;21세기는 유비쿼터스 시대의 도래로 단순히 지식을 쌓는 것보다 다양한 지식을 어떻게 융합하여 활용할 것인가가 중요하다. 창의와 융합이 교육의 화두가 되고, 교육현장에서는 새로운 교육적 흐름으로 융합교육의 한 형태인 STEAM 교육이 주목받고 있다. STEAM 교육은 학생들이 창의성을 발휘하여 각기 다른 결과물을 창출해 낼 수 있고, 융합적 사고를 바탕으로 복합적인 문제를 해결할 수 있는 능력을 함양하게 한다. 따라서 본 연구에서는 정규교과수업에서 차시 대체가 가능하고 예술작품 제작 활동을 통해 과학 개념을 쉽게 이해할 수 있는 STEAM 교육 프로그램을 개발하고, 적용하여 학생들의 학습 몰입도와 과학 창의적 문제해결력에 어떠한 영향을 주는 지 알아보고, 예술작품 제작 활동의 산출물에 나타난 창의성을 분석하고자 한다. 본 연구에서 개발한 STEAM 교육 프로그램의 적용은 서울 소재 H초등학교 3학년 중 89명의 학생들을 대상으로 실시하였다. 학습 몰입도는 석임복, 강이철(2007)이 개발한 검사지를 사용하고, 과학 창의적 문제해결력은 최선영, 강호감(2006)이 개발한 과학 창의적 문제해결력 검사틀을 수정·보완 후 재구성하여 활용하였다. 수집된 자료는 SAS 9.2을 이용하여 t 검증, 빈도 분석 등을 한다. 본 연구의 결과 및 결론은 다음과 같다. 첫째, 정규교과수업에서 차시 대체에 용이하고, 예술작품 제작 활동을 통해 과학 개념을 쉽게 이해할 수 있는 STEAM 교육 프로그램을 개발하였다. 개발된 프로그램은 총 4모듈 6차시이며, 모듈별로 창의적 문제 해결력 수준을 다르게 하고, 동시에 집단 구성도 차별화하여 STEAM 교육 프로그램을 구성하였다. 둘째, 학생들에게 STEAM 교육 프로그램을 적용한 결과, 학습 몰입도에 유의미한 효과를 보였다(p<.05). 실험집단에서 학습몰입도의 9개의 하위요인에 대한 사전과 사후의 검정을 한 결과, ‘도전과 능력의 조화’와 ‘구체적인 피드백’의 두 요인을 제외하고 모두 유의미한 효과를 보였다(p<.05). 따라서 본 연구에서 개발한 프로그램은 학생들의 학습 몰입도 향상에 효과적인 프로그램이라고 판단된다. 셋째, 학생들에게 STEAM 교육 프로그램을 적용한 결과, 과학 창의적 문제해결력에 유의미한 효과를 보였다(p<.05). 실험집단에서 STEAM 교육 프로그램을 적용한 전과 후에 과학 창의적 문제해결력의 하위요인에 대한 검정을 한 결과, 대영역인 ‘문제 정의하기’와 ‘문제 해결하기’ 영역에서 효과를 보였다(p<.05). ‘문제 정의하기’의 하위 영역인 ‘다양한 문제 제안하기’에서 유의미한 차이가 있고(p<.05), ‘적절한 탐구문제 선택하기’에서는 점수 차이가 유의미하지 않게 나왔다. ‘문제 해결하기’의 하위 영역인 ‘해결책 생각하기’에서 유의미한 차이가 있고(p<.01), ‘실험계획 세우기’에서도 유의미한 차이가 있으나(p<.05), ‘해결방법 확인하기’에서는 점수 차이가 유의미하지 않게 나왔다. 따라서 본 연구에서 개발한 프로그램은 학생들의 과학 창의적 문제해결력 향상에 효과적인 프로그램이라고 판단되지만 초등학교 3학년 학생이 과학탐구과정을 서술하는 것이 미숙하다는 점과 창의적 문제해결력의 속성을 고려할 때 보다 장기간에 걸쳐 적용할 필요가 있다고 판단된다. 넷째, STEAM 교육 프로그램을 적용한 실험집단에서 수업에 대한 만족도를 측정한 결과, 분석 결과 STEAM 교육 프로그램에 대한 학생들의 만족도는 4.38점으로 전반적으로 높게 나왔고, 미술 작품 제작 활동을 통해 과학을 배워서 즐거웠다는 문항이 4.71점으로 가장 높게 나왔다. 다섯째, 예술작품 제작 활동의 산출물에 나타난 창의성을 분석한 결과 모듈의 학습이 진행할수록 융합적 사고가 발휘되어 작품이 완성된 것을 확인하였다. 모듈 1의 예술작품 활동에서 대부분의 초등학생들은 교사의 시범과정을 반복적으로 수행하는 수준에 그쳤다. 모듈 2의 예술작품 제작 활동에서 환경에 적응한 생물에 대한 과학 지식과 미술의 디자인 개념을 융합하여 작품을 만들었다. 모듈 3의 예술작품 제작 활동에서 동물의 서식 장소와 특징만 제공해주었을 때 대부분 학생들이 다양한 동물을 그리지 못했는데 이는 프로그램의 적용 대상이 된 초등학교 3학년 학생들이 다양한 물속 생물에 대한 과학지식을 많이 알고 있지 않기 때문에 창의적으로 작품으로 펼치지 못한 것으로 판단된다. 모듈 4의 예술작품 제작 활동에서 학생들은 동물의 의태로 환경에 적응한 생물에 대한 과학 지식과 미술의 색에 대한 느낌을 표현하는 등의 내용을 융합하여 자신이 생각하는 위협적인 모양의 나비 날개를 디자인하여 개인 작품을 만들었다. 이와 같이 예술 작품 제작 활동은 모둘 단계별로 학생의 융합적 사고 과정을 알 수 있는 평가 도구가 될 수 있을 것이라 판단된다.
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