STEAM 교육이념에 기반한 중등학교 교육공간 설계 평가모델 개발 = Development of a Design Evaluation Model for Secondary School Educational Spaces Based on STEAM Educational Principles

국문 초록 (Abstract)

본 연구는 STEAM（과학, 기술, 공학, 예술 및 수학） 교육이념을 기반으로, 중등학교 교육공간이 다학제적 탐구, 협력적 문제 해결, 실물 제작 및 기술 융합 활동을 효과적으로 지원할 수 있는지를 평가하기 위한 설계 평가모델을 개발하는 데 목적이 있다. 제4차 산업혁명과 지식 기반 사회로의 전환에 따라 교육공간은 단순한 지식 전달의 장소를 넘어 복합적 학습 행위와 창의적 실천을 지원하는 환경으로 변화할 필요가 있다. 그러나 기존 중등학교 교육공간은 여전히 강의 중심의 고정적 공간 구성에 머무르는 경우가 많으며, STEAM 교수학습 활동이 요구하는 탐구성, 협력성, 유연성, 안전성 및 기술 통합성을 체계적으로 평가할 수 있는 지표 체계 역시 충분히 마련되어 있지 않다. 이러한 문제의식에 따라 본 연구는 학습 환경 지각 관점과 공간-행위-인지 프레임워크（SBC）를 통합하여, 중등학교 STEAM 교육공간의 설계 적합성을 정량적·진단적으로 평가할 수 있는 모델을 구축하고자 하였다.
연구 방법은 이론적 연역, 전문가 검토, 계층분석법（AHP） 및 사례 검증의 순서로 구성하였다. 먼저 STEAM 교육이념, 교육공간 평가, 학습 환경 및 공간 행위 관련 선행 연구를 검토하여 예비 평가 요소를 도출하였다. 이후 15명의 전문가를 대상으로 1차 전문가 중요도 조사를 실시하고, 전문가 집단집중면접（FGI）을 통해 지표의 의미적 모호성, 구조적 중복성 및 조작 가능성을 검토하였다. 이를 바탕으로 최종 평가 지표 체계를 확립하고, AHP 분석을 통해 각 평가항목과 평가지표의 상대적 중요도와 가중치를 산출하였다. 마지막으로 5개의 국제 중등학교 STEAM 교육공간 사례에 모델을 적용하여, 평가모델의 진단 가능성과 적용 가능성을 검증하였다.
연구 결과, 본 연구는 최종적으로 9개의 평가항목과 39개의 평가지표로 구성된 중등학교 STEAM 교육공간 설계 평가모델을 도출하였다. 9개 평가항목은 물리적 환경 품질 및 적합성（A）, 감성 자극 및 동기 유발（B）, 심리적 소속감 및 유대감（C）, 협력성 및 시나리오 부하（D）, 미적 인지 자극（E）, 공간 유연성 및 재구성（F）, 탐구 지향성 및 실습 안전（G）, 동선 합리성（H）, 기술 통합성（I）으로 구성된다. AHP 분석 결과, 탐구 지향성 및 실습 안전（G）이 가장 높은 가중치를 보였으며, 이는 STEAM 교육공간에서 탐구 도구 접근성, 재료의 자율적 활용, 실습 활동의 안전 분리 관리 및 작업대 안전성이 우선적으로 고려되어야 함을 의미한다. 특히 G3 탐구 활동의 안전 분리 관리와 G4 실험 및 작업대의 안전성은 STEAM 교육공간이 개방성과 창의성을 강조하는 동시에 실습 과정의 위험을 체계적으로 통제해야 함을 보여준다.
또한 동선 합리성（H）, 기술 통합성（I）, 협력성 및 시나리오 부하（D）, 공간 유연성 및 재구성（F）, 물리적 환경 품질 및 적합성（A）도 비교적 높은 가중치를 나타냈다. 이는 STEAM 교육공간의 질이 단일한 시각적 디자인이나 장비 수준에 의해 결정되는 것이 아니라, 안전한 탐구 환경, 효율적인 동선 조직, 안정적인 기술 인프라, 협력 활동 지원, 공간 재구성 가능성 및 기본적인 물리 환경 품질이 상호 연계되는 복합적 구조에 의해 형성됨을 의미한다. 반면 감성 자극 및 동기 유발（B）, 미적 인지 자극（E）, 심리적 소속감 및 유대감（C）은 상대적으로 낮은 가중치를 보였으나, 이는 해당 요소의 중요성이 낮다는 의미가 아니라, STEAM 교육공간 평가에서 실습 안전, 탐구 수용성, 동선 및 기술 지원과 같은 기초적·운영적 조건이 우선적으로 확보되어야 함을 시사한다.
5개 사례에 대한 적용 결과, 본 평가모델은 사례 간 공간 설계 품질의 차이와 단일 사례 내부의 구조적 강점 및 취약점을 비교적 명확하게 식별할 수 있었다. 일부 사례는 공간 유연성, 협력 활동 지원 및 비공식 학습공간의 연결성에서 높은 평가를 받았으나, 물리적 환경 제어 또는 음환경·열환경과 관련된 지표에서는 상대적으로 보완이 필요한 것으로 나타났다. 또 다른 사례는 기술 통합성과 디지털 인프라 측면에서 강점을 보였으나, 공간 재구성 가능성이나 다중 활동 병행에 대한 지원은 제한적으로 평가되었다. 이러한 결과는 본 모델이 단순히 총점을 산출하는 도구가 아니라, 공간 개방성과 환경 제어, 탐구의 자율성과 안전 관리, 기술 도입과 공간 유연성 간의 상충 관계를 진단할 수 있는 분석 도구로 활용될 수 있음을 보여준다.
결론적으로 본 연구는 교육학적 관점과 건축·실내공간 설계 관점을 통합하여, 중등학교 STEAM 교육공간의 설계 적합성을 평가할 수 있는 정량적 평가모델을 제시하였다는 점에서 의의를 가진다. 이 모델은 기존의 물리적 성능 중심 학교시설 평가에서 벗어나, 학습 행위 지원성, 공간 인지 적합성, 협력성, 탐구 안전성 및 기술 통합성을 함께 고려하는 교수학습 적합성 평가로의 전환을 가능하게 한다. 또한 본 연구에서 구축한 평가모델은 중등학교 STEAM 교육공간의 신축, 리모델링, 사용 후 평가 및 설계 의사결정 과정에서 활용 가능한 기초적 진단 도구로 기능할 수 있다. 다만 본 연구의 사례 평가는 공개된 2차 자료와 전문가 판단에 기반하였으므로, 향후에는 현장 실측 데이터, 센서 기반 환경 정보, 사용자 만족도 조사 및 장기적 학습 성과 데이터를 결합하여 모델의 객관성과 설명력을 지속적으로 보완할 필요가 있다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

This study aims to develop a design evaluation model for assessing whether secondary school educational spaces can effectively support interdisciplinary inquiry, collaborative problem solving, hands-on making, and technology-integrated activities based on the STEAM educational concept. With the advent of the Fourth Industrial Revolution and the transition toward a knowledge-based society, educational spaces need to move beyond places for knowledge transmission and become environments that support complex learning behaviors and creative practices. However, many existing secondary school educational spaces still remain within lecture-centered and fixed spatial configurations, and there is still a lack of a systematic indicator system for evaluating the inquiry orientation, collaboration, flexibility, safety, and technological integration required by STEAM teaching and learning activities. In response to this problem, this study integrates the Learning Environment Perception Perspective （supported by the LEI as a measurement tool） and a Spatial–Behavioral–Cognitive （SBC） framework constructed by this study to develop a quantitative and diagnostic model for evaluating the design suitability of secondary school STEAM educational spaces.
The research method consisted of theoretical deduction, expert review, Analytic Hierarchy Process （AHP）, and case validation. First, preliminary evaluation elements were derived through a review of prior studies on the STEAM educational concept, educational space evaluation, learning environments, and spatial behavior. Subsequently, a first-round expert importance survey was conducted with 15 experts, and expert focus group interviews （FGI） were used to examine the semantic ambiguity, structural redundancy, and operational feasibility of the indicators. Based on this process, the final evaluation indicator system was established, and the relative importance and weights of each evaluation category and indicator were calculated through AHP analysis. Finally, the model was applied to five international cases of secondary school STEAM educational spaces to verify its diagnostic and practical applicability.
As a result, this study derived a design evaluation model for secondary school STEAM educational spaces consisting of nine evaluation categories and 39 evaluation indicators. The nine evaluation categories include physical environmental quality and suitability （A）, emotional stimulation and motivation （B）, psychological belonging and connectedness （C）, collaboration and scenario load （D）, aesthetic–cognitive stimulation （E）, spatial flexibility and reconfiguration （F）, inquiry orientation and practical safety （G）, circulation rationality （H）, and technological integration （I）. The AHP analysis showed that inquiry orientation and practical safety （G） received the highest weight, indicating that accessibility to inquiry tools, autonomous use of materials, safety zoning for inquiry activities, and the safety of experimental and workbenches should be prioritized in STEAM educational spaces. In particular, the high importance of G3, safety zoning for inquiry activities, and G4, the safety of experimental and workbenches, demonstrates that STEAM educational spaces must not only emphasize openness and creativity but also systematically control risks that may occur during hands-on activities.
In addition, circulation rationality （H）, technological integration （I）, collaboration and scenario load （D）, spatial flexibility and reconfiguration （F）, and physical environmental quality and suitability （A） also showed relatively high weights. This indicates that the quality of STEAM educational spaces is not determined by a single visual design element or level of equipment, but rather by a complex structure in which a safe inquiry environment, efficient circulation organization, stable technological infrastructure, support for collaborative activities, spatial reconfigurability, and basic physical environmental quality are mutually connected. By contrast, emotional stimulation and motivation （B）, aesthetic–cognitive stimulation （E）, and psychological belonging and connectedness （C） showed relatively lower weights. This does not imply that these elements are unimportant; rather, it suggests that foundational and operational conditions, such as practical safety, inquiry accommodation, circulation, and technological support, should be secured first in the evaluation of STEAM educational spaces.
The application of the model to five cases showed that the evaluation model could relatively clearly identify differences in spatial design quality among cases as well as structural strengths and weaknesses within individual cases. Some cases received high evaluations in terms of spatial flexibility, support for collaborative activities, and connectivity with informal learning spaces, while showing a need for improvement in indicators related to physical environmental control, acoustic environment, or thermal environment. Other cases demonstrated strengths in technological integration and digital infrastructure, but were evaluated as relatively limited in terms of spatial reconfigurability or support for the simultaneous operation of multiple activities. These findings show that the model can function not merely as a tool for calculating total scores, but also as an analytical tool for diagnosing the tensions between spatial openness and environmental control, autonomy in inquiry and safety management, and technological introduction and spatial flexibility.
In conclusion, this study is significant in that it proposes a quantitative evaluation model for assessing the design suitability of secondary school STEAM educational spaces by integrating educational perspectives with architectural and interior spatial design perspectives. The model moves beyond conventional school facility evaluation centered on physical performance and enables a shift toward the evaluation of teaching and learning suitability by considering support for learning behaviors, spatial–cognitive suitability, collaboration, inquiry safety, and technological integration. In addition, the evaluation model developed in this study can function as a basic diagnostic tool for the construction, remodeling, post-occupancy evaluation, and design decision-making processes of secondary school STEAM educational spaces. However, because the case evaluation in this study was based on publicly available secondary data and expert judgment, future studies need to continuously improve the objectivity and explanatory power of the model by incorporating on-site measurement data, sensor-based environmental information, user satisfaction surveys, and long-term learning outcome data.

목차 (Table of Contents)

• I. 서론 1
• 1. 연구의 필요성 및 목적 1
• 1） 연구의 필요성 1
• 2） 연구의 목적 4
• 2. 연구 범위 및 방법 6
• 1） 연구 범위 6
• 2） 연구 방법 9
• 3. 연구 절차 및 프레임워크 12
• 1） 연구의 단계적 수행 절차 14
• 2） 논문의 구성 체계 16
• II. 이론적 고찰 19
• 1. STEAM 교육이념과 교육공간 19
• 1） STEAM 교육의 핵심 내용 19
• 2） STEAM 교육공간의 특성 22
• 2. 교육공간 평가의 이론적 기초 25
• 1） 학습 환경 지각 관점 및 SBC 프레임워크의 이론적 기초와 구성 26
• 2） 이론적 통합을 통한 평가 관점 확립 34
• 3. 선행 연구 고찰 35
• 1） STEAM 교육 이론·교육과정 연구 35
• 2） 교육공간 설계 연구 36
• 3） 교육 건축 평가 체계 연구 38
• III. STEAM 교육공간 평가를 위한 요소 고찰 43
• 1. STEAM 교육공간 도입의 필요성 43
• 1） 다학제적 탐구 활동과 공간적 제약성 43
• 2） 복합 탐구 활동에 따른 환경·인지적 요구 45
• 3） 실물 제작 및 디지털 기술 융합의 시스템 제약 47
• 2. STEAM 교육공간의 기능 요소 분석 48
• 1） 공간-행위-인지 프레임워크（SBC） 기반의 실물 탐구 수용 기능 49
• 2） 학습 환경 지각 관점 기반의 사회 심리적 지원 기능 50
• 3. STEAM 교육공간의 설계 요소 분석 51
• 1） 공간 위상 및 동선 조직 51
• 2） 경계 인터페이스 및 물리적 환경 52
• 3） 가구 시스템 및 안전 보호 52
• 4） 기저 기술 및 전시 매체 53
• 5） 재질·색채 및 여백 공간 53
• IV. STEAM 교육공간 평가모델 개발 55
• 1. 조사 개요 55
• 2. 공간평가 예비지표 도출 59
• 3. 전문가 참여를 통한 공간평가 지표 추출 64
• 1） 전문가 패널 구성 및 연구 설계 64
• 2） 델파이（Delphi） 기반 중요도 분석 및 논쟁 지표 구조 진단 67
• 3） 전문가 집단집중면접（FGI） 기반 논쟁지표 수정 75
• 4） 최종 평가 지표 체계 및 판독 기준 확립 83
• 4. AHP 기법을 활용한 공간평가지표 최적화 97
• 1） AHP 계층분석과정 개요 97
• 2） 전문가 AHP 설문 조사 및 가중치 산출 98
• 3） 지표별 최종 가중치 산출 결과 101
• 5. STEAM 교육공간 평가 모텔 설명 114
• 6. 소결 117
• V. STEAM 교육공간 평가 모텔의 검증 118
• 1. 조사 개요 118
• 1） 사례 선정 기준 118
• 2） 선정 사례의 개요 및 공간 구성 121
• 2. 평가모델의 적용 144
• 1） 전문가 15명의 평가 과정 144
• 2） 사례별 평가지표 성과 및 구조적 진단 148
• 3） 다중 사례의 평가지표 횡단 비교 및 유형 식별 169
• 4） 평가항목 가중 구조 비교 및 종합 평가 171
• 5） 평가모델의 민감도 분석 및 건전성 검증 174
• 3. 평가모델의 검증 176
• 1） 평가모델의 유효성 176
• 2） 평가모델의 적용 가능성 179
• 4. 소결 182
• VI. 결 론 183
• 참고문헌 188
• 영문초록 196
• 부 록 200