스마트교육을 기반으로 한 과학과 융합(STEAM) 교재 개발 : 혼합물의 분리 = Textbook Which is based on SMART Education in Science Class

국문 초록 (Abstract)

본 연구의 목적은 스마트 교육을 기반으로 한 과학과 융합(STEAM) 스마트교재를 개발하고, 이를 수업에 적용하여 평가하고 수업의 효과를 분석하는데 있다.
연구의 목적을 달성하기 위한 연구내용은 첫째, 스마트 교육을 기반으로 한 2학년 과학 교과의 ‘Ⅴ. 물질의 특성’ 단원 중 소단원 ‘Ⅴ-2. 혼합물의 분리’ 단원을 중심으로 교수-학습 과정안을 개발한다. 둘째, 개발한 교수-학습 과정안을 토대로 저작도구를 이용하여 스마트교재를 개발한다. 셋째 개발한 스마트교재를 활용하여 수업을 실행한 후 수업을 평가 한다 이다.
연구 과정은 ADDIE 모형에 따라 분석, 설계, 개발, 실행, 평가의 5단계로 진행하였다. 분석 단계에서는 2009 개정 중학교 과학과 교육과정 해설서, 성취기준·성취수준 분석 및 ‘혼합물의 분리’ 단원 교과서 분석을 하였다. 설계 단계에서는 교수-학습 과정안을 구상하고 학습목표 및 수업과정을 설계하였다. 개발 단계에서는 단원의 내용 중 ‘밀도 차를 이용한 혼합물의 분리’, ‘끓는점 차를 이용한 혼합물의 분리’, ‘용해도 차를 이용한 혼합물의 분리’, ‘크로마토그래피를 이용한 혼합물의 분리’ 단원으로 각각 2차시씩 총 8차시 분량의 교수-학습 과정안과 STEAM활동지, 학습지를 개발하였으며 이중 4차시는 STEAM 활동으로 구성하였다. 개발한 교수-학습 과정안을 토대로 SDFPageMaker2를 이용하여 스마트교재를 개발 하였으며, 수업의 효과성을 알아보고자 사전·사후 설문지를 제작하였다. 실행단계에서는 교수-학습 과정안을 기반으로 만든 스마트교재를 수업에 적용하였으며 2015년 10월 19일부터 10월 30일까지 안산시 소재 남녀공학 Y중학교 2학년 각각 5학급을 대상으로 실험집단과 비교집단으로 나누어 1주일에 4차시씩 수업에 직접 활용하였다. 총 8차시의 수업을 실행한 후 사전·사후 설문을 실시하여 실험집단과 비교집단의 과학수업에 대한 흥미도 변화, 융합(STEAM) 수업에 대한 학생들의 태도변화, 교재에 대한 만족도 변화, 스마트 교육을 기반으로 한 수업에 대한 만족도를 알아보았다.
본 연구의 결과는 다음과 같다.
스마트교육을 기반으로 한 수업에서 과학수업에 대한 흥미도 변화(t값=-3.95, p<.01), 융합(STEAM) 수업에 대한 학생들의 태도 변화(t값=-3.94, p<.05), 교재에 대한 만족도 변화(t값=-12.8, p<.001)에서 모두 사전 점수와 사후 점수 간에 유의미한 차이를 보였으며, 스마트 교육을 기반으로 한 수업에 대한 만족도는 109명(61.3%)의 학생이 스마트교육을 통한 학습이 과학 공부에 많은 도움이 되었고, 학습이후 과학에 대한 흥미와 자신감이 향상되었다고 답하였다. 따라서 스마트 교육을 기반으로 한 과학과 융합(STEAM) 수업이 과학수업에 대한 흥미, 융합(STEAM) 수업에 대한 학생들의 태도, 스마트 교재에 대한 만족도, 스마트 교육을 기반으로 한 수업에 대한 만족도에 매우 긍정정인 영향을 미친 것으로 밝혀졌다.

목차 (Table of Contents)

• Ⅰ. 서론 1
• 1. 스마트교육 교재 개발의 필요성 및 목적 1
• 2. 스마트교육 교재 개발의 목표 4
• Ⅱ. 이론적 배경 5
• 1. 스마트교육의 이해 5
• 가. 스마트교육의 개념 5
• 나. 스마트 교육 도구 8
• 다. 스마트 교육 선행연구 고찰 12
• 2. 융합교육의 이해 14
• 가. 융합인재교육(STEAM) 14
• 나. 미래핵심역량과 융합인재교육(STEAM) 14
• 다. 융합인재교육(STEAM)의 학습준거 15
• 라. 과학과 융합교육 선행연구 고찰 17
• 3. 디지털 교과서의 이해 18
• 가. 디지털교과서의 개념과 특징 18
• 나. 디지털 콘텐츠의 특징 18
• 다. 디지털 교과서의 필요성 21
• 라. 디지털 교과서 저작도구 22
• Ⅲ. 연구방 24
• 1. 분석단계 25
• 2. 설계단계 29
• 3. 개발단계 30
• 가. 교수-학습 과정안과 교수-학습 자료개발 30
• 나. SDFPageMaker2를 이용한 스마트교재 개발 31
• 다. 타당도 도구 작성 32
• 4. 실행 단계 33
• 5. 평가 단계 33
• Ⅳ. 연구결과 33
• 1. 스마트교육을 기반으로 한 교수-학습 과정안 개발 34
• 가. 교수-학습 과정안 개요 34
• 나. 각 소단원별 교수-학습 과정안 37
• 다. 각 소단원별 학습지 및 STEAM학생활동지 46
• 2. 스마트교육을 기반으로 한 과학과 융합(STEAM) 교재 개발 58
• 가. 과학과 융합(STEAM) 스마트교재 개요 58
• 나. 과학과 융합(STEAM) 스마트교재의 구성 59
• 3. 스마트교육을 기반으로 한 과학과 융합(STEAM) 교재의 적용 효과 74
• Ⅴ.결론 및 제언 78
• 참고문헌 80
• ABSTRACT 82
• 부록 85