디자인 사고과정을 적용한 초등영재 융합프로그램 개발과 효과분석

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

To comprehensively understand the complicated and diverse world, the communication and interaction of different and endless thought are needed, and these ability is achieved through convergence program that aims at something new. The comprehensive ability that enables to create up-to-date knowledge and solve complicated problems is recognized as essential factor of future leaders.
The character of gifted students are highly expected to as future leaders is interest on the diverse fields, high grasp about complex notion, and the creative thinking skill and behavior. The necessity of convergence education for gifted students is gradually raised for the developing their ability to high level.
Design is the convergence study needs the thinking skills and technical skills that cross the boundaries of various studies for completed design result. The purpose of design thinking process is to achieve creative result through dissemination of knowledge and interaction of thinking among various ones.
The research which catch up with the stream of times developed the convergence program through design thinking process for the purpose of improving convergent thinking ability and problem solving ability (The following is design thinking convergence program). This completed program is applied to elementary gifted students based on the assessment of five experts consist of pedagogics professors and gifted resource teacher, and mainly evaluate the formation process of convergent thinking skill and the interest and satisfaction of class.
The object of research is elementary school twenty grade 4,5 students (eleven male students and nine female students) of after school gifted student class of Seobu District Office of Education in Seoul and the class which lasts for 320 hours at eight times a two weeks. The research result that design thinking convergence program for the elementary students is developed and applied is as follows.
First, the thinking skill and problem solving ability is improved and their convergent thinking skill is formed through design thinking convergence program deals with the subject of " traffic". The comprehensive thinking skill is the one that several knowledge are combined and efficiently utilized. The main thinking flow of design thinking process is the sequences of problem comprehension, problem solution, plan, application, and assessment and thinking skill is improved through the interaction of divergent thinking and convergent thinking in this process. Students create diverse idea, collect it by using conceptual knowledge, and apply it to final result by thinking comprehensively on this process.
Second, their study interest and self-confidence are enhanced and curiosity is created about the fields that they don't know. They are very interested in new subject of traffic and solve the problem confidently during the class. In particular, humanities and social science students are interested in new fields such as mathematics, science and design that they don't experience during the class.
Therefore, they who have interest in wide range of field, and creative thinking and behavior improve, utilize, and apply convergent thinking through diverse studies in the design thinking convergence program. The researchers suggest the consideration and improvement of follow-up study based on the development and application process of design thinking convergence program as follows.
First, the development and research of convergence program consists of diverse class subject is necessary as their convergent thinking skill is improved through it. This program is applied to not only humanities and social science students but also the students of different fields such as mathematics, science, and art and don't separate the class because its subject cross the boundaries of various studies. In addition, the expected effect about their creative result is anticipated through problem solving process based on convergent thinking and their advantage and disadvantage are offset together. As a result, its utilization and value for gifted students are very high if diverse convergence program is developed.
Second, various assesment tools that measure their convergent thinking skill must be developed to evaluate the effect of convergence class. The researchers perceived that convergent thinking skill was created and creative result was achieved based on it. However, we had difficulty in understanding when thoght convergence was happened in some ways in their brain. As a consequence, various assesment tools that evaluate the forming process of convergent thinking skill based on the thinking phase. Especially, we think that the follow-up research on the difference between the knowledge formation and thinking formation of convergence class and those of general class is necessary.
Third, the cooperation of teachers who are specialized in diverse fields is essential because it is the convergence of various studies. The researchers majored in science and design jointly, but not specialized in other fields such as humanities and social science, mathematics, engineering, and technology. As teachers have their major and interesting fields, the cooperation of their professional knowledge contributes to the improvement in convergence class program contents and gifted students class level.

국문 초록 (Abstract)

복잡하고 다양한 세상의 모습을 총체적으로 이해하기 위해서는 서로 다르고 끊임없는 생각들이 교차하고 소통해야 하며, 이러한 능력은 새로움을 지향하는 융합교육을 통해 이루어질 수 있다. 오늘날과 같은 사회는 다양한 학문을 융합하여 새로운 지식을 창출하고, 복잡 다양한 문제를 해결해 나가는 융합적 능력이 미래를 이끌어갈 리더들의 필수 요소로 인식되고 있다.
미래의 인재로 가장 큰 기대를 받고 있는 영재학생들은 폭넓은 분야에 대한 관심, 복잡한 개념에 대한 높은 이해 능력과 창의적으로 사고하고 행동하는 특징을 지닌다. 그리고 이러한 영재의 특징을 보다 높은 수준으로 발전시킬 수 있도록 영재를 위한 융합교육의 필요성은 점점 강조되고 있다.
디자인이라는 학문 역시 완성된 디자인 결과물을 내기 위해 다양한 학문의 경계를 넘나드는 사고력과 기술력이 필요한 융합학문이라 할 수 있다. 디자인 사고과정은 다양한 학문들 사이의 지식의 전이와 사고의 상호작용을 통해 창의적 산출물을 내는 것을 목표로 한다.
이러한 시대적 흐름에 발맞추어 본 연구는 초등 영재학생들의 융합적 사고력과 문제해결력을 키우기 위한 목표로 디자인 사고과정을 이용한 융합프로그램을 개발하였다(이하 디자인사고 융합프로그램). 그리고 교육학 교수와 영재담당교사 등 총 5인으로 구성된 전문가의 평가를 거쳐 완성된 프로그램을 초등영재학생들에게 적용하고, 이들의 융합적 사고력 형성과정과 수업흥미 및 만족도를 중심으로 평가하였다.
연구대상은 서부교육청 단위학교 방과 후 영재학급에 소속된 초등학교 4,5학년(남학생 11명, 여학생 9명)학생 총 20명으로 구성되어 있고, 수업은 2주간 8차시의 수업으로 총 320시간 동안 실시되었다.
초등영재학생들을 대상으로 한 디자인사고 융합프로그램을 개발하여 적용한 연구 결과는 다음과 같다.
첫째, ‘교통’을 주제로 한 디자인사고 융합프로그램은 초등영재학생들의 사고력과 문제해결력을 촉진시키며 이를 통해 학생들은 융합적 사고력을 형성할 수 있었다. 융합적 사고능력은 여러 지식을 융합하여 효율적으로 활용할 수 있는 능력이라 할 수 있다. 디자인 사고과정의 주요 사고 흐름은 문제이해, 문제해결, 계획과 적용, 평가의 순서이며, 이러한 사고과정 속에서 발산적 사고와 수렴적 사고의 순환으로 사고력이 촉진된다. 학생들은 다양한 아이디어를 생성하고 개념지식들을 활용하여 아이디어를 수렴할 수 있으며, 이러한 과정을 통해 융합적으로 사고하여 최종 산출물에 적용 시킬 수 있는 것으로 나타났다.
둘째, 디자인사고 융합프로그램은 학생들의 학습흥미와 자신감을 향상시키고, 자신이 잘 알지 못하는 분야에 호기심을 가지게 하였다. 수업을 진행하는 동안 학생들은 ‘교통’이라는 새로운 주제에 대해 큰 흥미를 가지고, 자신감 있게 문제를 해결하였다. 특히 인문사회영재인 학생들은 디자인사고 융합수업을 진행하는 동안 평소 영재학급 수업시간에 접해보지 못했던 수학이나 과학, 디자인 등 새로운 분야에 관심을 보이는 것으로 나타났다.
따라서 디자인사고 융합프로그램은 폭넓은 분야에 대한 관심, 창의적인 사고와 행동 특성을 나타내는 영재학생들이 다양한 탐구활동을 통해 융합적 사고력을 키우고 이를 활용하고 응용할 수 있도록 하는데 도움을 준다고 할 수 있다.
이에 연구자는 디자인 사고 융합프로그램을 개발하고 적용하는 과정을 통해 후속 연구에 있어 고려할 사항들과 개선할 측면들을 다음과 같이 제언하고자 한다.
첫째, 디자인사고 융합프로그램은 초등영재학생들의 융합적 사고력을 촉진하기 때문에 다양한 수업 주제로 구성된 융합프로그램 개발 연구가 필요하다. 디자인사고 융합프로그램은 인문사회 영재 뿐 아니라 수학과학, 정보, 예술 영재 등 다양한 분야의 영재들에게 적용할 수 있으며, 주제가 학문의 영역을 넘나들기 때문에 영재학생들을 따로 구분지어 교육할 필요가 없다. 또한 융합적 사고력을 이용하여 문제를 해결하는 과정을 통해 영재학생들의 창의적 산출물에 대한 기대효과를 가질 수 있으며, 이들의 강점과 약점을 서로 상호·보완 할 수 있다. 따라서 다양한 융합프로그램이 개발된다면 영재학생들을 위한 활용도와 가치가 매우 높을 것이다.
둘째, 융합수업을 효과를 평가하기 위해 학생들의 융합적 사고력을 측정하는 다양한 평가도구들이 개발되어야 한다. 연구자는 디자인사고 융합수업을 통해 영재학생들에게 융합적 사고력이 형성되고 이를 통해 창의적 산출물을 생성할 수 있었다는 것을 알 수 있었다. 하지만 학생들의 머릿속에 어떤 시점에서 어떤 방법으로 사고의 융합이 일어나는지 구체적으로 파악하기가 매우 어려웠다. 따라서 사고의 단계별로 융합적 사고력이 생성되는 과정을 평가할 수 있는 다양한 평가도구들이 필요하다 할 수 있겠다. 특히 영재를 대상으로 한 융합수업이 일반수업의 지식 형성과 사고 형성에 있어 어떤 차이가 있는지에 대해서도 지속적인 후속 연구가 필요하다고 생각한다.
셋째, 다양한 학문의 융합이기 때문에 다양한 분야의 전문성을 지니는 교사들의 연계가 필요하다. 본 연구자는 과학과 디자인을 복수 전공 하였지만, 인문사회, 수학, 공학, 기술 등의 모든 영역에서 전문성을 지니지 못한다. 교사들은 각자의 전공분야와 관심분야가 있기 때문에 융합수업을 위한 교사의 전문지식 연계활동이 융합수업 프로그램의 내용과 영재수업의 수준을 높이는데 큰 기여를 할 것으로 보인다.

목차 (Table of Contents)

• Ⅰ. 서론 1
• A. 연구의 필요성 및 목적 1
• B. 연구내용 3
• C. 용어의 정의 3
• D. 연구의 제한점 4
• Ⅱ. 선행연구 5
• A. 디자인 사고과정 5
• 1. 디자인과 디자인사고의 개념 5
• 2. 디자인 문제해결과 프로세스 6
• 3. 디자인교육과 수업모형 12
• B. 융합 교육 18
• 1. 통합과 융합 18
• 2. STEM 21
• 3. STEAM 23
• 4. 영재교육에서의 융합교육 30
• Ⅲ. 연구방법 35
• A. 연구 대상 35
• B. 연구 절차 36
• C. 자료수집 및 분석 37
• 1. 전문가 평가 37
• 2. 참여 관찰 37
• 3. 수업 만족도 조사 38
• 4. 면담 38
• Ⅳ. 연구결과 및 논의 39
• A. 디자인사고 융합프로그램 개발 39
• 1. 디자인 사고과정 수업모형 고안 39
• 2. 디자인사고 융합프로그램 개발 42
• 3. 전문가 평가 55
• B. 디자인 사고 융합프로그램의 적용 및 분석 57
• 1. 참여 관찰 57
• 2. 수업 만족도 조사 73
• 3. 면담 75
• Ⅴ. 연구결론 및 제언 80
• 참고문헌 82
• 부록 87
• ABSTRACT 120