디자인 기반 학습에서 나타나는 초등학생들의 창의적 문제해결 과정 분석 = Analysis of Elementary Students’ Creative Problem Solving Process in Design-based Learning

국문 초록 (Abstract)

이 연구는 디자인 기반 학습(Design-based Learning: DBL)동안에 초등학생들이 나타내는 창의적 문제해결 과정의 특징을 분석고자 하였다. 이를 위해 설정한 연구 문제는 다음과 같다. 첫째, 디자인 기반 학습을 적용한 과학 수업에서 초등학생의 창의적 문제 해결 과정은 어떻게 변화하는가? 둘째, 디자인 기반 학습을 적용한 과학 수업에서 학생들의 창의적 문제 해결 과정의 특징은 무엇인가? 마지막으로, 디자인 기반 학습을 적용한 과학 수업에 대한 초등학생의 선호도는 어떠한가? 이 연구문제를 해결하기 위해 디자인 기반 학습에 관련된 선행연구를 통해 초등학생들에게 적합하도록 디자인 기반 학습 모형을 수정·보완하고 6학년 과학 교과서에 있는 ‘에너지와 도구’단원을 재구성하여 수업하였다. 연구 대상자는 서울 소재의 S 초등학교 6학년 학생 23명이며, 3주 동안 디자인 기반 학습을 토대로 에너지의 종류, 에너지의 변환, 지레, 경사면 그리고 도르래와 같은 에너지에 관련된 개념을 배웠다. 3주 후에 학생들은 배웠던 개념들을 바탕으로 루브 골드버그 장치를 설계하고 제작하였다. 총 5주 동안 디자인 기반 학습을 적용한 과학 수업이 진행되었다. 이 때 6명의 학생으로 한 모둠을 이뤄 2주 동안 골드버그장치 만들었으며, 그 후에 자기 모둠이 제작한 루브 골드버그 장치와 다른 모둠의 장치들을 평가하였다. 연구자는 학생들의 활동지, 녹화한 모둠 담화 자료, 비형식적인 면담 자료를 분석하였다. 그 결과는 다음과 같다.
첫째, 디자인 기반 학습에서 창의적 문제해결 과정은 총 5단계로 문맥 명료화하기, 조사하기, 설계하기, 제작하기, 평가하기의 단계를 거치고 있지만 그 모습은 비선형적이며 동시에 여러 단계가 나타났다.
둘째, 디자인 기반 학습에서 창의적 문제해결 과정의 각 단계 특징을 살펴보면, 설계하기 단계에서 학생들은 자신의 아이디어를 시각화하는 과정을 통해 좀 더 정밀하고 구체적인 아이디어를 생성할 수 있었다. 설계하기 - 제작하기 ? 평가하기 단계가 하나의 순환 고리처럼 형성되는 것이 관찰되었다.
셋째, 디자인 기반 학습을 적용한 과학수업에 대해 학생들은 지속적이고 적극적인 평가를 통해 실패에 대한 두려움을 극복하였다고 응답하였으며, 여러 실험과 그 실험에 대한 결과 자료를 가지고 판단할 수 있게 되었다고 하면서 디자인 기반 학습을 적용한 수업에 대해 긍정적인 태도를 보였다.
이러한 분석을 통해 디자인 기반 학습이 다른 사람들과 의견을 토의할 수 있는, 자신의 아이디어를 전 단계로 돌아가 재검토할 수 있는 기회를 마련해준다는 것을 알 수 있었다. 또한 학생들은 과학 수업이 좀 더 학생중심의 수업, 학생이 즐거워하는 수업이 될 수 있다는 가능성을 보여준다. 이러한 결과를 통해, 과학 수업동안에 학생들이 창의적 문제해결 과정을 경험하도록 가르치기 위해서는 디자인 기반 학습이 효과적인 교수 학습전략으로 활용할 수 있음을 시사한다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

The purpose of this study was to describe development of elementary school students’ creative problem solving process through Design-based Learning(DBL). Subjects was 23 6th graders. For 3weeks, they learned concepts of Energy which are kinds of energy, energy conversion, lever, incline, and pulley through DBL. Then they started to design and build a Rube Goldberg device with what they had learned in previous science classes. They worked as a group of 6students and it took for 2 weeks to finish building it. After that, they discussed the result of their own Rube Goldberg device, assessed their and others’ results and gave feedback each other. We analyzed students’ worksheets, recorded forcused group’s discussion and interviewed qualitatively. As a result, creative problem solving process through DBL is nonlinear and not one step at a time. Students tend to change their ideas quickly after they have discussion. It means DBL provides opportunities to discuss opinions with others, re-think about own ideas and turn back to previous step. Also they start to think that the most important value to success the goal of the class is collaboration. This study has significant implications for proposing effective ways to teach creative problem solving in science class.

목차 (Table of Contents)

• Ⅰ. 서론 1
• 1. 연구의 필요성 및 목적 1
• 2. 연구 문제 및 제한점 4
• Ⅱ. 이론적 배경 5
• 1. 과학교육과 창의적 문제해결 과정 5
• 가. 창의성과 문제해결 그리고 창의적 문제해결 5
• 나. 창의적 문제해결 과정 6
• 2. 과학교육과 디자인 기반 학습 8
• 가. 디자인 기반 학습의 역사적 배경 8
• 나. 디자인 기반 학습 11
• Ⅲ. 연구 방법 14
• 1. 연구 대상 및 연구 절차 14
• 2. 디자인 기반 학습적용 교육 프로그램 개발 16
• 가. 프로그램의 교수·학습 단계 및 구성 16
• 나. 프로그램의 주제 23
• 3. 자료 수집 및 분석 방법 26
• 가. 자료수집 26
• 나. 자료분석 27
• Ⅳ. 연구 결과 및 논의 29
• 1. 2모둠의 창의적 문제해결 과정 30
• 가. 2모둠의 창의적 문제해결 과정의 변화 30
• 나. 2모둠의 창의적 문제해결 과정의 각 단계별 특징 33
• 2. 4모둠의 창의적 문제해결 과정 44
• 가. 4모둠의 창의적 문제해결 과정의 변화 44
• 나. 4모둠의 창의적 문제해결 과정의 각 단계별 특징 47
• Ⅴ. 결론 및 제언 55
• 1. 결론 55
• 2. 제언 57
• 참고문헌 58
• ABSTRACT 62
• 부록 64