언플러그드 컴퓨팅을 활용한 STEAM 교육이 초등학생의 창의적 문제해결력에 미치는 영향 = The Effect of STEAM Education Program using Unplugged Computing on Creative Problem-Solving Abilities in Elementary Students

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

The objective of current education is to cultivate creative human resources who can make reasonable decision makings based on diverse knowledge and complicated information. For the achievement of the objective, a variety of educational methods are attempted, which includes STEAM class with a comprehensive approaching for solving social problems by integrating science, technology, engineering, art, mathematics and unplugged computing to learn programming principles and problem-solving capabilities without information equipment.
This study aimed to develop a guidance plan for the STEAM class which applies the unplugged computing teaching and learning method by Professor Tim-bell by selecting the topics of comprehending social issues and exploring their solving methods and to examine its effectiveness. For this purpose, this study developed the guidance plan according to the PDIE model procedure by Kim Jinsu(2011) and organized activity sheets and activity materials based on “let’s Play, Software CS unplugged 3.1(NAVER(www.playsw.or.kr), 2016) according to learning objectives per session, conducting the STEAM class applying unplugged computing.
To verify the effects of the STEAM program applying unplugged computing on the problem-solving capabilities of elementary school students and other learning effectiveness, 2 classes in the fourth grade in S elementary school located in Ansan, Gyeonggido were selected. The developed program was applied for the experimental class, while the traditional lecture was applied for the control class. Afterwards, in terms of the difference of creative problem-solving capabilities between the two group, the pre-survey and post-survey were respectively conducted by using the test sheets developed by MI research team of the department of psychology in Seoul National University based on ‘A brief version of creative problem solving capability test development research(Ⅰ)’ by Korea Education Development Institute. The average values were quantitatively compared and the learning outcomes were compared. Also, the individual interviews were qualitatively analyzed.
As a result, the creative problem solving capabilities of the experimental group that received the STEAM class program applying unplugged computing were found to be higher than the control group that received the traditional lecture. It was also revealed that there were statistically significant positive influences on the domains of self-confidence, independence, critical/logical thinking, and motivated thinking. Therefore, it was identified that the STEAM class applying unplugged computing contributed to the enhancement of creative problem-solving capabilities of the fourth graders in elementary school.

국문 초록 (Abstract)

오늘날 교육의 목표는 다양한 지식과 복잡한 정보를 바탕으로 합리적인 의사 결정을 하는 창의적인 인재를 육성하는 것이며 이러한 목표 달성을 위해 다양한 교육 방법들이 시도되고 있다. 정보기기 없이 프로그래밍 원리를 학습하고 문제해결력을 향상시킬 수 있는 언플러그드 컴퓨팅 수업과 과학, 기술, 공학, 예술, 수학을 융합하여 사회 문제 해결을 위한 종합적인 접근 방법인 STEAM 수업이 그 일환이다.
본 연구는 사회적 문제에 대한 이해와 관심을 가지고 해결방안을 탐구할 수 있는 주제를 선정하여 Tim-bell 교수의 언플러그드 컴퓨팅 교수․학습 방법을 선택 적용한 STEAM 수업을 개발하고 그 효과성을 살펴보려 하였다. 이를 위해 김진수(2011)의 PDIE 모형 절차에 따라 지도안을 개발하고 차시별 학습 목표에 따라 ‘소프트웨어야 놀자 CS unplugged 3.1(네이버(www.playsw.or.kr), 2016)을 바탕으로 활동지와 활동자료를 구성하여 언플러그드 컴퓨팅을 활용한 STEAM 수업을 실시하였다.
언플러그드 컴퓨팅을 활용한 STEAM 프로그램이 초등학생의 창의적 문제해결력에 미치는 영향과 그 밖의 학습효과를 검증하기 위하여 경기도 안산 소재 S초등학교 4학년 2개 반을 선정하였으며 실험반은 개발된 프로그램을 비교반은 전통적 강의식 수업으로 진행하였다. 이 후 두 집단의 창의적 문제해결력의 차이를 한국교육개발원의 ‘간편 창의적 문제해결력 검사 개발 연구(Ⅰ)’를 토대로 서울대 심리 연구실 MI 연구팀에서 개발한 검사지를 이용하여 사전 설문 조사와 사후 설문 조사하여 평균 값을 정량적으로 비교하고 학습 결과물 분석, 개별 면담을 통해 정석적으로 분석하였다.
그 결과 언플러그드 컴퓨팅을 활용한 STEAM 수업 프로그램을 적용한 실험집단이 전통적 강의식 수업을 받은 비교집단에 비해 창의적 문제해결력이 높게 나타났으며 자기 확신 및 독립성, 비판적․논리적 사고, 동기적 사고 영역에서 통계적으로 유의미한 긍정적 영향을 미치는 것으로 나타났다. 따라서 본 연구에서는 언플러그드 컴퓨팅을 활용한 STEAM 수업이 초등학교 4학년 학생의 창의적 문제해결력 향상에 도움이 된다는 것을 확인할 수 있었다.

목차 (Table of Contents)

• Ⅰ. 서론
• 1. 연구의 필요성과 목적 1
• 2. 연구의 내용 4
• 3. 연구의 제한점 4
• Ⅱ. 이론적 배경
• 1. STEAM 교육 5
• 2. 언플러그드 컴퓨팅 12
• 3. 창의적 문제해결력 17
• Ⅲ. 연구 방법
• 1. 연구 설계 23
• 2. 프로그램 개발 계획 26
• 3. 프로그램 개발의 실제 30
• Ⅳ. 연구 결과 및 분석
• 1. 프로그램 적용 결과 38
• 2. 학습지 및 학습자 면담 분석 46
• Ⅴ. 결론 및 제언
• 1. 결론 50
• 2. 제언 52
• 참고문헌 53
• 부 록 57
• ABSTARCT 86