과학기반 STEAM 프로그램이 초등 영재 학생들의 창의적 문제해결력과 과학적 태도에 미치는 영향

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

The purpose of this study was to examine the effects of the science-based STEAM program on the creative problem solving ability and scientific attitude of elementary gifted students. For this study, teaching plans and worksheets for students based on STEAM were developed and applied for the students. The objects of this study were a fourth grade experimental class (18 students) and a comparative class (20 students), composed of elementary school gifted students in Gyeonggi Province. Pre-test revealed that the experimental class had better scientific attitude and both classes showed similar creative problem solving abilities. Teaching science with the Renzuilli program was applied to the comparative class. Teaching with the STEAM program was applied to the experimental class through 12 periods for 6 weeks from September to November, 2011 with the theme of "Making a device to see the sound". The two groups had same topice ('sound'), time, and periods to control the variables.
Before and after the experiment both groups were tested in areas of science creative problem solving ability and scientific attitude. And qualitative analysis based on the questionnaire of experimental class students was used to see the level of awareness and satisfaction of the program.
The results of this study were as follows:
First, the change in science creative problem solving ability in the experimental group applying science-based STEAM program had statistically meaningful difference (p<.05).
Second, the scientific attitude of the experimental class improved, but it had no meaningful difference statistically. But it is expected that continuing STEAM Program might have positive effects on improving scientific attitude with the following three reasons: 1) Attitude is hardly evaluated during short period of time, 2) The analysis of pre-test and post-test showed meaningful improvement in the mean of experimental class(p<.05), 3) the experimental class showed statistically meaningful improvement in the level of curiosity(p<.05). and openness(p<.01).
Third, according to the analysis of questionnaire for evaluating the program, experimental class students had positive recognition in respect to the STEAM program and showed higher level of satisfaction of the lessons while students responded that the contents of the program were difficult.
Therefore, science-based STEAM program applied in this study is suggested to be used valuably for elementary school gifted students' education as it is considered to improve the creative problem solving ability, scientific attitude and the level of interest and achievement of the students.

Key words: STEAM, creative problem solving ability, scientific attitude, elementary gifted student.

국문 초록 (Abstract)

본 연구는 과학기반 STEAM 프로그램이 초등 영재 학생들의 창의적 문제해결력과 과학적 태도에 미치는 효과를 검증하는 데 그 목적이 있다.
이를 위해서 과학기반 STEAM 프로그램을 구안하였고, 경기도에 소재하고 있는 2개의 영재 학급을 실험반(18명)과 비교반(20명)으로 선정하여 실험연구를 실시하였다. 사전 검사를 통해 과학적 태도의 점수는 실험반이 더 높고, 창의적 문제해결력은 동질함을 검증하였다. 프로그램의 주제는 ‘소리를 보는 장치 만들기’로, 투입 기간은 2011년 9월부터 11월에 걸쳐 6주간 총 12차시이며, 실험반과 비교반의 주제, 기간, 차시를 동일한 조건으로 설정하여 변인을 통제하였다. 비교반에서는 Renzuilli 3부심화모형 프로그램으로 수업을 실시하고, 실험반에서는 과학, 기술, 공학, 예술, 수학 교과가 통합되도록 재구성한 STEAM 프로그램으로 수업을 진행하였다.
투입된 STEAM 프로그램이 영재 학생들의 창의적 문제해결력과 과학적 태도의 향상에 어떠한 영향을 미치는지 검사 도구를 통해 분석하였고, 학생들에게 STEAM 프로그램에 대한 설문조사를 실시하여 인식 및 만족도 등을 분석하였다.
본 연구의 결과는 다음과 같다.
첫째 STEAM 프로그램을 적용한 실험반 아동들의 과학 창의적 문제해결력 변화에 있어서 비교반 학생들에 비해 통계적으로 유의한 향상을 보였다(p<.05).
둘째, 실험반 아동들의 과학적 태도는 비교반 학생들에 비해 향상되었으나 통계적으로 유의한 수준은 아니었다. 태도라는 부분이 단기간의 변화를 보기 어렵다는 점과 실험반의 평균이 사전 검사에 비해 사후 검사에서 통계적으로 유의한 향상이 있었다는 점(p<0.05), 과학적 태도의 하위 요소인 호기심(p<0.05)과 개방성(p<0.01) 영역에서는 비교반에 비해 통계적으로 유의미한 향상이 있었다는 연구 결과를 통해, STEAM 프로그램을 지속적으로 실시하였을 경우, 과학적 태도의 향상에 긍정정인 효과를 볼 수 있을 것으로 기대해 볼 수 있다.
셋째, 학생 설문지 조사 결과에서는 학생들이 STEAM 프로그램에 대해 긍정적인 인식을 갖게 되었고, 수업에 대한 만족도가 높았던 반면, 학습 내용은 어려웠다는 반응을 얻을 수 있었다.
따라서, 이 연구에 적용한 과학기반 STEAM 프로그램은 영재 학생들의 창의적 문제해결력을 향상 시킬 수 있고, 과학적 태도의 향상에 고무적이며, 학생들에게 흥미와 성취감을 줄 수 있다는 측면에서 초등 과학 영재 교육에서 활용할 가치가 있음을 알 수 있다.

목차 (Table of Contents)

• 목 차
• Ⅰ. 서 론 1
• 1. 연구의 필요성 및 목적 1
• 2. 연구 문제 4
• 3. 용어의 정의 5
• 4. 연구의 제한점 6
• Ⅱ. 이론적 배경 9
• 1. STEAM 교육의 정의 및 방법 9
• 2. 영재교육에서의 통합 및 융합적 접근 18
• 3. 창의적 문제해결력 21
• 4. 과학적 태도 23
• Ⅲ. 연구 방법 및 절차 25
• 1. 연구 대상 25
• 2. 연구 절차 26
• 3. 연구 설계 28
• 4. 검사 도구 28
• 5. STEAM 프로그램 활용 수업 계획 32
• 6. 자료 처리 및 분석 36
• Ⅳ. 결과 및 논의 39
• 1. 창의적 문제해결력의 변화 39
• 2. 과학적 태도의 변화 44
• 3. STEAM 교육에 대한 실험반 학생 설문 조사 49
• Ⅴ. 결론 및 제언 55
• 1. 결론 55
• 2. 제언 56
• 참고문헌 57
• 부록 63
• ABSTRACT 96