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영재와영재교육 The Journal of the Korean Society for the Gifted and Talented 2016, Vol. 15, No. 2, pp. 121-147 초등학생을위한소프트웨어교구활용 STEAM 교육프로그램개발 * 태진미 ( 숭실대학교 ) ** 요약 본연구는한국과학창의재단의첨단제품활용형 STEAM 교육콘텐츠개발사업의일환으로교구를활용해소프트웨어 ( 이하 SW) 적정보를결합하는과정에서학습에대한동기유발및창의 융합적사고와문제해결력을배양하는초등학생용 STEAM 교육프로그램의개발을목적으로한다. 프로그램의개발은학습자들의창의적설계력함양을위해사용자의불편함과요구를찾아내가능한해결책을상상 발굴하고이를적용 보완하는창의적문제해결방법인디자인씽킹 (Design Thinking) 전략을기반으로하였다. 연구를통해초등 3 4학년용 6차시프로그램 2종, 5 6학년용프로그램 10차시 ( 모듈형 ) 와 6차시총 28차시의 STEAM 프로그램을구안하였다. 연구개발한프로그램은전문가를대상으로타당도를확인하였고 S시의 2개초등학교의협조를얻어 704명의학생들에게 4차시이상적용하였다. 수업적용후교사와학생을대상으로개발한프로그램에대한만족도를평가한결과두집단모두대부분의하위영역에서높은평균값을나타냄으로써개발프로그램의만족도측면에서효과적이었음을확인하였다. 주제어 : 리틀비츠, STEAM, 창의적설계, 디자인씽킹 * 이연구는 2015 년교육부의재원으로한국과학창의재단의지원을받아수행된연구의일부이며, 2016 한국영재교육학회춘계학술대회발표자료를수정 보완한자료임. ** jmtae91@hanmail.net

122 영재와영재교육 ( 제 15 권제 2 호 ) Ⅰ. 서론 창의성 발현에 관한 연구들은 창의성 함양이 개인뿐만 아니라 개인을 둘러싼 공동 체 간의 상호작용을 통해 발현되고 있음을 보고하고 있다 (Csikszentmihalyi, 1996; Glaveanu, 2009, Plucker, Beghetto, & Dow, 2004). 따라서 창의적 인재양성을 위해서 는 누구나 창의성을 함양하고 발현시킬 수 있는 사회문화적 환경조성을 위해 적극적 으로 노력해야 한다. 특히 인터넷의 발전으로 집단지성이 강조되는 네트워크 시대가 되면서 창조형 인재양성을 위해 소통과 협력이 원활한 사회문화 환경의 조성이 더욱 중요해졌다 ( 최상덕, 김지하, 박병영, 차성현, 2011). 그러나 유감스럽게도 대부분의 많 은 학교들은 어린 학생들이 다양한 경험을 얻을 수 있거나 소통과 협업을 통해 창의 성을 키워가는 곳으로 기능하지 못했다. 학업성취를 높이는데 중점을 둔 교육 풍토에 서는 더욱 그러했다 (Renzulli, 2005). 우수한 잠재력을 타고난 영재학생이든 일반학생 이든 미래사회를 살아갈 학습자들 모두에게 다양한 사회 구성원들과 소통하고 협력해 창의성을 발현해 볼 수 있는 도전적 창의교육의 환경조성이 요구된다는 점에서는 공 통적이다. 국내의 영재교육이 대체로 주중이나 주말 등 100시간 남짓의 간헐적 형태 로 이루어지는 상황임을 고려할 때 영재학생들이 소속된 정규 학교에서의 교육이 보 다 창의적이고 도전적인 형태로 이루어진다면 일반학생들의 창의성 증진과 더불어 영 재교육의 효과 측면에서도 배가될 것이다 ( 태진미, 2014). 2011년 교육부는 제2차 과학기술인력 육성 지원 기본계획 (11~15) 에 창조적 융 합인재 양성을 위해 STEAM 교육 ( 융합인재교육 ) 을 중점과제로 설정하였다. 과학기술 분야의 학습에 대한 동기유발 및 창의 융합적 사고와 문제해결력을 배양하고자 시작 된 국내의 STEAM 교육은 현재 초 중등학교와 영재교육기관을 중심으로 폭넓게 확 산되고 있다. 특히 정부는 초 중등 전체 학교를 대상으로 하는 STEAM 교육 콘텐츠 ( 프로그램 ) 개발 및 보급 면에서 매우 많은 지원을 하고 있는데, 초기단계에서 주요했 던 과학 예술 융합형 뿐만 아니라 이제는 학문분야 주제별 융합, 첨단제품 활용, 미래 직업 연계형 프로그램으로 다양한 유형의 STEAM 교육 프로그램 개발이 진행되고 있다. 최근 시도되고 있는 첨단제품 활용형 STEAM 교육 프로그램은 첨단제품에 응용되 는 기술이나 기능, 디자인과 교육과정을 연결시켜 초 중등 학생들이 흥미롭게 그 분 야를 연구하거나 개발하고자 하는 비전을 제시하고자 시행하고 있다. 한 예로 다양한 사물이 네트워크로 연결되고 사용자가 필요에 따라 사물의 구동을 프로그래밍하고 제 어하는 IoT 기술이 보편화되면서 학생들에게 컴퓨터 프로그래밍언어를 이해하고 프로 그래밍 할 수 있는 능력을 배양하는 것이 매우 중요한 교육 이슈로 떠오르고 있다 ( 김 성원, 이영준, 2015; 문외식, 2014; 서영호, 정승범, 김종훈, 2016). 사물과 SW 적 정보

초등학생을위한소프트웨어교구활용 STEAM 교육프로그램개발 123 를결합하고설계하는것은디지털시대를능동적으로향유하는인적자원의육성을위해매우중요하고필수적이라는인식이보편화됐기때문이다 ( 교육부, 2014). 한편컴퓨터프로그래밍언어를이해하고주어진프로그래밍문제를해석하여프로그래밍언어로구현하는것에대해보통의많은학생들은상당히큰어려움을겪고있다. 효과적인프로그래밍언어교육에대해연구했던조재수 (2 010 ) 는대학수준의학습자들조차컴퓨터프로그래밍언어를이해하는데어려움을겪고있다고보고하며, 여러가지원인중의대표적인하나로초등학교에서부터이어져온주입식교육의문제점을지적하였다. 어려서부터학생들이 SW 적인 정보 를결합하는과정에서자신만의상상력을발휘해문제해결의원리를 설계 하고 직접실행 해보며 수정 하는 기술 공학적 활동들이충분히주어지지못했던것이중요한원인이될수있다 ( 문외식, 2014; 한상준, 정남용, 2015). 프로그래밍언어를가르치는교수자들도효과적인프로그래밍언어교육에관심이많은데, 만일학생들이좀더쉽게프로그래밍언어를이해하고프로그래밍할수있는기술과능력을향상시킬수있다면컴퓨터네트웍시대를살아갈미래학습자들의창의적문제해결력배양에크게기여할것이다. 관련선행연구로초등학생들을대상으로수업시간에스크래치프로그래밍과센서보드를활용해교육하는 STEAM 프로그램을개발하고적용했던문외식 (2014) 은소프트웨어와하드웨어를연계한 STEAM 학습은알고리즘향상, 문제해결능력, 융합적사고력등을크게신장할수있으며, 궁극적으로학습태도및학업성취력을높일수있다고보고하였다. 한편 STEAM 교육의국내연구동향을분석했던김성원, 이영준 (2015) 은현재초등학생을대상으로과학기반 STEAM 교육은상당히보편화된반면에피지컬컴퓨팅을활용한 STEAM 교육은상대적으로미흡한실정이라고보고하였다. 피지컬컴퓨팅이란프로그램이나센서등을이용해컴퓨터가반응하도록하는것이다. 대표적으로 아두이노 는컴퓨터메인보드의단순버전으로서기판에다양한센서나부품등의장치를연결할수있는데, 다른컴퓨터프로그래밍에비해배우기가쉽다고는하나여전히초등학생들이배우기에는어렵고시간도꽤많이걸리는한계가있다. 이러한문제점을고려해연구자는기술 공학적설계를쉽고간단하게체험해볼수있도록리틀비츠 ( 전자회로가내장된자석형블록장난감 ) 를활용한프로그램을설계하게되었다. 리틀비츠 (Little Bits) 는 MIT media lab의연구원출신인 Ayah Bdeir( 아야브데어 ) 가개발했고 LED 모듈과같은간단한모듈부터 RF모듈처럼고급기능의모듈까지현재 50종이넘는모듈들이개발되어있다 ( 도구의인간, 2015). 마치레고블록을가지고놀듯이모듈화된회로를만지고조립, 분해하는동안학습자스스로가전자회로를구성하는원리들을익혀자신의아이디어를가지고사물을제어해보는창의적설계가쉽고용이하다는이점이있다. 따라서본연구는 SW교구중리틀비츠를활용해 SW 적정보를결합하는과정에서학습에대한동기유발및창의 융

124 영재와영재교육 ( 제 15 권제 2 호 ) 합적사고와문제해결력을배양하는초등학생용 STEAM 교육프로그램의개발을목적으로수행하였다. 본연구의목적을달성하기위한구체적연구내용은첫째, 문헌고찰을통해협력적창의활동수행을강화할수있는효과적인 STEAM 교육프로그램개발의설계원리를도출한다. 둘째, 전문가를대상으로개발한프로그램에대한타당성을검증한후초등학교현장에적용하고교사와학생을대상으로만족도조사를실시함으로써 SW 교구활용 STEAM 프로그램으로서의적절성과현장활용성을확인하는것이다. Ⅱ. 이론적배경 1. STEAM 교육의개념및개선요구 정부는 2011년을기점으로 창의적과학기술인재양성을통한국가경쟁력강화 의일환으로초 중등단계에서 STEAM 교육을폭넓게시행해오고있다 ( 기획재정부외, 2011). STEAM 은과학 (Science), 기술 (Technology), 공학 (Engineering), 예술 (Art s), 수학 (Mathematics) 의 과목 또는 내용 을통합해가르치는통합 ( 융합 ) 형인재교육의접근방식이다 ( 교육과학기술부, 한국과학창의재단, 2012; 김진수, 2012; 백윤수외, 2011). 한편융합인재교육의원류, 변천및정체성을고찰한강갑원 (2015) 은 STEAM 에서통합교육의이유가학생들에게학습흥미를높이고융합적소양을높이는데있으며, 융합적소양으로는창의성과문제해결력, 종합적사고력을들수있다고했다. 여기에서의융합적소양은창의성이나발명이상의넓은개념으로서, 창의성이나발명교육에비해문제의해결책을구안하는과정인 창의적설계 과정과 제작 을강조한다는점에서융합인재교육의정체성을명확히할필요가있다고했다. 교육과학기술부와한국과학창의재단 (2012) 역시기존의교육이지식과개념을위계에따라순서대로배우는것에비해 STEAM 교육은지식을왜배우는지, 어디에사용되는지이해하고실생활의문제해결력을배양한다는측면에서차이가있다고했다. 그간의국내융합인재교육 (STEAM) 연구동향을분석했던곽혜정 (2015) 에의하면 2012년부터 STEAM 교육에대한연구는급격히증가했고연구방법으로는문헌연구, 프로그램개발연구, 실험연구등이이루어졌으며, 연구의절반이상이초등학생을대상으로수행되었다. 전체연구의반이상이프로그램개발연구였는데, 이는국내의 STEAM 연구의상당비율이프로그램개발연구였음을보여준다. 아주짧은기간동안에상당히많은 STEAM 교육프로그램이개발 보급되었고 STEAM 프로그램의효과성역시긍정적인것으로조사된점 ( 박현주외, 2014) 을고려할때과학기술에대

초등학생을위한소프트웨어교구활용 STEAM 교육프로그램개발 125 한흥미와이해도증진을위한정부의정책적노력이어느정도성과를거두었음을추정할수있다. 국내의 STEAM 프로그램개발방향을안내하기위해한국과학창의재단은몇가지기본적인기준을설정하고제안한바있다 ( 장영록, 2015). 첫째, S.T.E.A.M 중반드시 2개이상의교과혹은요소를포함할것둘째, 과학기술에대한흥미와이해를높일수있도록 과학 내용을포함할것셋째, STEAM 학습준거 ( 상황제시, 창의적설계, 감성적체험 ) 를포함할것을권고하였다. 한편미국에서 STEM 교육을대학원과정에처음으로개설하고확산하며국내의 STEAM 교육의방향설계에도도움을제공했던 Sanders(2011) 는 STEM 은단순한통합교육이아닌, 기술 공학적설계를반드시포함한통합교육프로그램이되어야함을강조했다. 이러한점을고려할때 STEAM 교육은과학기술및예술분야의여러교과내용을즐겁게학습할수있도록 동기 를유발하고과학적원리와지식을활용해 창의 융합적사고력 과 문제해결력 을배양하는프로그램이되어야한다. 통합교육과정에근거해국내융합인재교육 (STEAM) 의문제점을분석하였던임유나 (2012) 는국내 STEAM 교육이과학기술계전반에서많은관심과기대를받고있으나실제적용모습을보면중요한문제점을안고있다고보고하였다. 예를들어 STEAM 교육을과학, 기술, 공학, 예술, 수학교과내용의단순한결합으로이해하거나, 과학 혹은 특정교과목 을중심으로각교과와관련된다양한활동을제공하는것으로인식하고있다. 즉, STEAM 수업의구성및개발의핵심인 기술 공학적설계 관련전문성이부족하고폭넓게준수되지못하고있는실정이다 ( 김민철, 2013; 김성원, 이영준, 2015). 또한기존의정규교과에빠르게변화 발전해가는실생활과연관된 첨단기술 에대한내용이부족하고기술과관련된과학적원리설명이부족하다 ( 박광렬, 2015; 장영록, 2015) 는점에문제의식을가지고이를보완하는차원에서 STEAM 교육이설계되고적용될필요가있는데, 이러한점이많이간과되는경향이있다. 따라서현시점에서개발하는 STEAM 교육콘텐츠는수업구성과정에서간과되기쉬운 기술 공학적설계 경험을증진하고실생활에서접하는다양한 첨단기술 이나 제품 을활용해학교의교과교육을보완할수있는미래지향적융합인재교육프로그램으로서기능하도록개선하려는노력이요구된다. 2. 리틀비츠의특징과 STEAM 교육활용가능성 리틀비츠 (LittleBits) 는 모든사람을발명가로!(make everyone into an inventor) 라는비전하에개발된전자회로키트이다 ( 도구의인간, 2015). MIT 미디어랩출신인아야브데어 (Ayah Bdair) 가어떻게하면전자공학을좀더쉽고즐겁게활용해창의적

126 영재와영재교육 ( 제 15 권제 2 호 ) 사고를확장할수있을지고민하는과정에서자석형의전자회로를다양하게조합할수있는교구로개발하게되었다. 리틀비츠의구성세트는기본부터심화모델까지약 59개에이르며, 그중에서도가장대표적으로활용되는키트 4종이있는데, 베이스, 프리미엄, 디럭스, 신스키트가있다. [ 그림 1] 리틀비츠의대표적모듈 ( 예시 ) 초등학생들의놀이공작용키트로서는대표적으로프리미엄과디럭스키트가주로활용되는데, 프리미엄키트는 14개의모듈을활용해다양한모듈조합이가능하다. 팬 ( 미니선풍기 ) 모듈이나진동모터, 로봇을움직이는서보모터등이있으며, 디럭스키트에는 12가지의기본회로로바퀴를만드는데유용한직류모터, 로봇을움직이는서보모터, 소리에반응하는사운드스위치, 구부려지는불빛인 EL 와이어등다양한모듈이포함되어있다. 초등교과에서배운내용지식을활용해문제해결의원리를설계한후시제품을제작하는과정에서색종이나우드락, 호일, 골판지, 와이어나, 종이컵, 빨대, 나무젓가락등다양한기타재료들로만든시제품에리틀비츠를접목함으로써 SW 정보결합이가능하다는점에서어린학습자들을위한 SW 기술공학적문제해결교육매체로서특히활용성이크다. 최근영재교육기관에서조금씩활용이이루어지고있으나, STEAM 교육사례로서학문적으로소개된사례는찾아보기어려운실정이다 ( 태진미외, 2016). 2011년부터미국에서리틀비츠가처음생산되고국내에유입되어교육현장에활용된역사가매우짧은만큼유용한 STEAM 교육매개체로서의활용가능성이향후다각도로시도되고검증될필요가있을것으로판단된다.

초등학생을위한소프트웨어교구활용 STEAM 교육프로그램개발 127 3. 디자인씽킹프로세스를통한창의적문제해결 디자인씽킹 (Design Thinking) 은독일의소프트웨어기업인 SAP 의플레트너회장이창안하고미국의스탠퍼드대학이 d.school을중심으로확산하며전세계적으로알려지게된창의적문제해결방법이다. 참여자들이팀을이루어현장에서직접사용자들을관찰하고인터뷰하며팀원들간에지속적인소통을통해사용자들이겪는불편함을찾아내인간중심의관점에서창의적문제해결을시도한다는점이디자인씽킹의가장큰핵심원리이다 (Kelley & Kelley, 2014). 실리콘벨리의 IDEO 사와독일 SAP 사는디자인씽킹프로세스를혁신적문제해결방법론으로제안하며전세계적으로확산하고있다. 현재국내의다양한기업중미래부산하기관인한국정보통신산업진흥원 (NIPA) 은국내벤처기업대표들이디자인씽킹을비즈니스전략에접목해창의적제품생산과서비스에적용할수있도록돕고있고미래부역시현장과소통하는창의적문제해결의시도를위해디자인씽킹의활용을확대하고있다. 한편한국과학창의재단은 2014년부터초중등학생과성인을대상으로전국민의창의성함양을위한중장기연구프로젝트로서 DHA(D eveloping H uman creativity) 프로그램을개발하였는데, 이경화외 (2 016 ) 가 2 015 2 016 년동안개발한 D H A 프로그램에는 TRIZ 원리와함께디자인씽킹프로세스가문제해결의핵심전략으로활용되기도하였다 ( 이경화외, 2016). 스탠퍼드대학원의디스쿨 (d.school) 은디자인씽킹의과정을 5단계로제안하고있는데, 현재이모델이세계적으로가장보편적으로통용되고있다 ( 양경란, 문석찬, 한규하, 박소현, 2015). [ 그림 2] 스탠퍼드대학교 d.sc hoo l 디자인씽킹프로세스 5 단계 스탠퍼드의디자인씽킹프로세스 5단계중첫째, 공감 (Empathize) 단계에서는사용자를관찰, 인터뷰하며숨겨진필요를발견하는것이중요하다. 문제의 해결 보다

128 영재와영재교육 ( 제 15 권제 2 호 ) 도문제의 발견 을더욱중시하는데, 그런측면에서디자인씽킹의원리중가장핵심적인단계가바로공감단계라고볼수있다 (Kelley & Kelley, 2014). 이단계에서는사용자로부터느낌, 불편함등의의견을이끌어내는열린질문, 경청, 정보 자료수집이관건이다. 둘째, 정의 (Define) 단계에서는통찰한것을공유하고주요사항을분류해구조화한후 집중해야할핵심적인문제를도출 하고명확히정의하는것이중요하다. 셋째, 아이디어 (Ideate) 단계에서는팀원들이낸아이디어를경청하고추가, 발전시키며다양한유형의많은해결책을구상한다. 넷째, 시제품 (Prototype) 제작단계에서는빠르고값싸게다양한시제품을만드는것이강조된다. 시제품을만들어보면구상했던아이디를실제로작동해볼수있다는측면에서매우유용하다. 한편학습자들은자신의시제품을제작하는데과다한자원 ( 시간, 재료, 인력 ) 을투입하는경향이있다. 따라서디자인씽킹원리를지도하는교수자는학습자들이완벽함을추구하지않고빠르게시제품을제작해보도록지도하는것이매우중요하다. 다섯째, 시연 (Test) 단계에서는신속하게시연하고문제점을발견하고보완 발전시키는것이중요하다. 열린마음으로다양한사용자들과동료들의비판을수용하고피드백함으로써자신들이만든시제품을수정보완하는태도를함양하게함으로써창의적문제해결의과정을성공적으로체화시키는것을목적으로한다. 디자인씽킹프로세스는창의적으로문제를발견하고발산적사고와수렴적사고를폭넓게활용해해결책을모색한다는측면에서다른창의적문제해결원리와유사하다. 한편쉽고간단하게 5단계의방법론을경험하고 시제품제작 및 시연 까지거치는과정에서사용자들의불편함을해소하고숨겨진필요를발견해다양한대안을혁신적으로상상하고발굴할수있도록교육할수있다는점에서교육적효과및활용도가높다. 성공적인산출물을탄생시키기위해서는실제로최종산출물생성이전에사용자의요구를지속적으로파고들어근원적인불편함을파악하고중간단계의시제품을끊임없이수정하고보완하도록함으로써현장성높은실천적창의성증진에매우유용하다는점이디자인씽킹프로세스가가진차별화된장점이다. 4. 디자인씽킹기반 STEAM 교육설계모형 국내에서 STEAM 교육을설계하기위해연구된모형은매우다양한데, 대표적으로백윤수외 (2011) 는과학기술과관련된여러분야의융합적지식, 과정, 본성에대한흥미와이해를높여창의적이고종합적으로문제를해결할수있는융합적소양을갖추기위한모형으로서상황제시, 창의적설계, 감성적체험의 3단계를기본틀로하는융합, 창의, 소통, 배려의 4C-STEAM 을제안하였다. 백윤수외 (2011) 의연구를토대로한국과학창의재단은상황제시, 창의적설계, 감성적체험의요소를국내 STEAM

초등학생을위한소프트웨어교구활용 STEAM 교육프로그램개발 129 교육프로그램개발의 준거틀 로서폭넓게확산하였다 ( 교육과학기술부, 한국과학창의재단, 2012). 김진수 (2011) 는 STEAM 교육을위한 큐빅모형 을설계하였는데, 첫째, 학문통합방식 (X 축 ) 에따라연계형, 통합형, 융합형을, 둘째, 학교급 (Y 축 ) 에따라초, 중, 고, 대를구분하였고셋째, 통합요소 (Z 축 ) 에따라활동중심, 주제중심, 문제중심, 탐구중심, 흥미중심, 경험중심, 기능중심, 개념중심, 원리중심의다양한 STEAM 교육프로그램개발가능성을제안하였다. 김성원외 (2012) 는첫째, 융합단위 (A) 에따라개념 / 탐구과정, 문제 / 현상, 체험활동으로둘째, 융합방식 (B) 에따라다학문적, 간학문적, 탈학문적으로셋째, 융합맥락 (C) 에따라개인적맥락, 지역 사회적맥락, 세계적맥락으로 STEAM 교육의설계모형을제시하였다. 이들모형이국내 STEAM 교육프로그램을체계적으로개발하는데많은기여를했다는점에서매우큰의의가있으나창의 융합적사고와문제해결력을배양하는 과정적원리 를포함하고있지는않다. 따라서 STEAM 교육설계모형중현장의교사들이이해하기쉽고적용이간단하도록한국과학창의재단에서준거틀로제시한 3개의요소 ( 상황제시, 창의적설계, 감성적체험 ) 에최근사용자중심의창의적문제해결원리로서주목받고있는 디자인씽킹 (Design Thinking, 사고의설계 ) 원리에기반해 STEAM 교육프로그램을개발할수있도록다음과같은개념모형을설정하게되었다. [ 그림 3] 디자인씽킹기반 STEAM 교육설계모형

130 영재와영재교육 ( 제 15 권제 2 호 ) 먼저 STEAM 교육의목표는 융합적사고력 과 창의적문제해결력 향상에두었으며많은지식을배우는것보다성공감을경험해볼수있는 감성적체험 의과정으로서기능할수있도록전체모형을설계한다. 초등교육과정과잘연계된 STEAM 교육프로그램을개발해보급한다면현장에서의활용도도높을것으로기대되므로교과연계형의체계로일관하였으며창의적설계는디자인씽킹원리에따라 [ 그림 3] 과같은단계를거치며전개하도록개념화하였다. 상황제시 단계에서는학생들의동기, 관심을유발할수있는문제상황제시로전체프로그램을아우르며자연스러운융합을유도할수있는친근하면서도흥미로운 스토리텔링 의형식을추구한다. 창의적설계 단계에서학습자들이공감-문제정의- 아이디어- 시제품-시연의단계를거치도록설계한다면 SW 교구인리틀비츠를활용한다양한산출물의제작이사용자의숨겨진필요와다양한관점에서의문제해결접근이가능하다는전제에서 [ 그림 3] 과같은새로운 STEAM 교육의모형을제시하였다. 특히아이디어구상시문제해결방법을구체적인그림으로표현하고입체화하다보면기술 공학적설계의세부문제를정교하게구상해볼수있다는장점이있다. 또한시제품제작시리틀비츠를가지고시제품을만들어직접구동을시연해보면최초의아이디어가사용자에게적절한지, 어떤수정과보완이필요한지에대한검토가가능하다. 이런과정을반복하다보면학생들은단순히아이디어만산출하던것에서구체적인산출물과그산출의효과까지도눈으로확인하고피드백받을수있으므로 실천적창의성 함양에큰도움이될수있다. I I I. 연구방법 1. 연구방법 본연구에서는초등학생을대상으로학습에대한동기유발및창의 융합적사고와문제해결력을배양하는 SW 교구활용 STEAM 교육프로그램개발 을위해초등교육과정을분석하고협력적창의활동을촉진하는디자인씽킹원리및지도방법관련문헌, STEAM 교육이론, 프로그램개발의요구관련 문헌 을고찰하였다. 이후기술교육, 컴퓨터네트워크전공교수 2인과리틀비츠전문가 1인 STEAM 교육관련박사학위를소지한초등교사 2인의전문가들을대상으로프로그램개발방향에대한자문및개발한프로그램의내용구성의타당성을검증하였다. 개발한프로그램은현장적용후수업에참여한교사와학생들을대상으로만족도조사를실시해적절성을확인하였고최종수정 보완을거쳐완성하였다.

초등학생을위한소프트웨어교구활용 STEAM 교육프로그램개발 131 2. 연구절차및내용 본연구에서수행한전체연구개발의과정및절차는 [ 그림 4] 와같다. < 연구개발 > < 적용 > < 완성 > 문헌 요구조사 (9 월 ) 초등교과분석 (10 월 ) 전문가자문 (10 월 ) 프로그램개발및타당화 (11 월 ) 시범적용 (12~ 2 월초 ) 만족도검사전문가자문 (2 월초 ) 최종보완 (2 월말 ) [ 그림 4 ] 연구개발절차 구체적프로그램의개발은 ADDIE 모형에따라 [ 그림 5] 와같이분석-설계-개발 - 실행 -평가의 5단계절차로수행하였다. [ 그림 5 ] 프로그램개발절차 분석단계 에서는 STEAM 교육에대한학생및교사요구를문헌을통해고찰하였다. SW 교구인리틀비츠를활용해첨단제품에활용되는원리를경험해볼수있되교

132 영재와영재교육 ( 제 15 권제 2 호 ) 육과정과잘연계된프로그램으로개발을위해초등교육과정및교과목을분석하였고프로그램개발방향전반에관한전문가자문을실시하였다. 설계단계 에서는학년급별수업목표설정및디자인씽킹원리에따른교수 -학습방법을설계하였고이에대한타당성검증을위해전문가대상의평가지와교사, 학생대상의만족도검사지를설계하였다. 개발단계 에서는리틀비츠를활용한 STEAM 프로그램을개발하였고개발한프로그램에대해기술교육, 컴퓨터네트워크전공교수 2인과리틀비츠전문가 1인 STEAM 교육관련박사학위를소지한초등교사 2인에게타당성을검증하고검토의견을수집하였다. 전문가타당도검사지는초등교육과정과의 연계성측면, 교육프로그램으로서의 윤리적측면, 수업설계적측면 기능적측면 평가적측면 의총 5개차원으로구성되어있으며, 전문가들의타당화검증결과및지적사항을수렴해수정하였다. 실행단계 에서는전문가타당도검증후보완한자료를실제 2개초등학교의 3 ~6 학년학생 7 04 명을대상으로수업을실시하였다. 정규학교프로그램운영에피해가가지않아야하므로시간확보에어려움이있어학교및학급별상황에따라적용시간은조금씩차이가있었으나전체학생들모두에게최소 4차시이상의수업을압축 적용하였다. 평가단계 에서는시범적용에참여했던교사, 학생들을대상으로프로그램만족도를조사하였다. 교사대상 의만족도는교재구성의적절성, 프로그램의기능성, 학습만족도측면으로총 10문항 학생대상 의만족도는교재만족도, 수 과학기술흥미도, 융합 창의문제해결력, 인성, 진로등의 5개측면으로총 20문항으로구성되었다. 그외에도수업적용과정에서학생들의반응및다양한의견을기록한질적자료를종합반영해최종프로그램개발을완성하였다. I V. 연구결과 1. SW 교구활용 STEAM 프로그램개발결과 가. 프로그램의구성 본연구에서개발한초등학생용 SW 교구활용 STEAM 프로그램은 [ 그림 6] 과같이수업개요, 교수 학습지도안, 활동지, 평가지, 참고자료의 5가지영역으로구성하였다. 수업개요 영역은주제및제작의도, STEAM 과목및단계요소, 학습목표, 차시별교육계획총괄표로구성하였는데, 이는주제선정의배경및의도를이해하고이활동을통해학생들이어떤내용, 과정적목표를도달하게되는지에대해전체적인흐름을파악함으로써방향성있는수업운영이가능하도록도모하였다.

초등학생을위한소프트웨어교구활용 STEAM 교육프로그램개발 133 [ 그림 6] 초등 3 4 학년용프로그램구성예시 전체프로그램은초등 3 4학년용각 6차시 2종, 초등 5 6학년용 10차시 ( 모듈형 ) 1 종과 6차시총 28차시로구성하였다.

134 영재와영재교육 ( 제 15 권제 2 호 ) 나. 프로그램의내용 개발한전체프로그램의제목및차시구성은 < 표 1> 과같다. 초등3 4학년 (6 차시 ) 행복을전달하는 < 표 1 > 프로그램의주제및차시구성 초등 3 4 학년 (6 차시 ) 초등 5 6 학년 (10 차시 ) 초등 5 6 학년 (6 차시 ) 재미있는얼굴 캠페인너의목소리가보여! 센서와함께놀자사용자중심맞춤놀이기구제작과학, 미술, 창재과학, 음악, 미술, 창재실과, 과학, 미술실과, 과학, 수학, 미술 차시 1 2 3 4 프로그램 진짜미소가짜미소 (E,A) 정서와스트레스지수 (E,M) 같은얼굴다른느낌! 웃는얼굴속의숨겨진과학 (S,T,A) 작은장난감리틀비츠와친해지기 (S,T,E) 차시 1 2 3 4 프로그램 내가좋아하는곤충표현해보기 (A) 내가좋아하는곤충소리내보기 (T,E,A) 내가상상한미래곤충 (I) (S,A) 리틀비츠로표현해보기 (T,E,A,M) 차시 프로그램 차시 1 리틀비츠와 1 친해지기 2 (T,E, M)) 2 프로그램 놀이기구의원리와설계 (S, A, M) 3 3 사용자중심야간추적놀이용맞춤형놀이기구손전등만들기설계 제작하기 (S, T,E) (S,T,E,A,M) 4 4 내가상상한 5 리틀비츠로 5 5 5 미래곤충 (II) 재미있는 재미있는얼굴 - 리틀비츠로초인종설계하기설계 제작하기 6 소리창작하기 (T,E,A) (S,T,T,A) 6 6 6 (S,T,E,A) 우리반놀이기구전시발표회 (A) 7 센서가장착된 8 자동차만들기 (T,E) 9 세 가지 모듈을 10 활용한놀이활동설계하기 (T,E,A) 프로그램의개발은디자인씽킹원리에따라제작할산출물을사용할소비자의필요, 관심을관찰하고반영해개인및팀별구성원들이선택한산출물을리틀비츠를

초등학생을위한소프트웨어교구활용 STEAM 교육프로그램개발 135 활용해설계하도록구성하였다. 무엇보다도초등학교교과내용분석및그간 STEAM 연구, 피지컬컴퓨팅관련문헌분석을통해정규교과에서활용가능한 SW 기술 공학설계활동주제를선정한후 < 표 2> 와같이저학년과고학년의전반적발달수준을고려해세부프로그램을연구 개발하였다. < 표 2 > 학년별프로그램의개발방향 구분중학년고학년 STEAM 에대한이해증진 STEAM 에대한활용증진중점방향개인적수준의탐구지향팀수준의문제해결탐구지향 SW 기술 공학원리경험에초점 SW 기술 공학원리활용에초점리틀비츠 1 3개의모듈활용전체모듈 + 기타재료활용활용교과지식을중심으로한내용교과지식을응용한내용 예를들어초등 3 4학년용 행복을전달하는재미있는얼굴캠패인 은평상시우리의정서와스트레스지수, 뇌와얼굴표정간의관계, 전기와자석의원리이해등과학 (S), 수학 (M) 적원리를배운다음우리주위의사람들에게기쁨과즐거움을줄수있는 재미있는얼굴장난감 을디자인 (A) 하도록하였다. 필요에따라더많이선택할수는있으나리틀비츠사용에부담을갖지않도록기본적으로 3개정도의리틀비츠모듈을활용해우리가족의특성, 요구에맞는재미있는얼굴을기술 공학적으로설계 (T,E,A) 한후 재미있는얼굴 장난감이의도한대로구동하도록시제품을만들고시연과정을거친다. 단순한아이디어구상이아닌디자인씽킹프로세스로서사용자즉, 우리가족구성원의심리상태와그에게행복감을줄수있는 재미있는얼굴 장난감을학생주도로설계하고시제품을만들어테스트를거치고의견을다각도로수렴해문제점을보완하는동안학생들은즐겁고자연스럽게성공적체험을하고융합적사고력과창의적문제해결력을기르도록도모하였다. 또다른예로초등 5 6학년용프로그램중 센서와함께놀자 에서는리틀비츠의각모듈들을친숙하게배운후 야간추적놀이용손전등만들기 와 재미있는초인종, 센서가장착된자동차, 세가지모듈을활용한놀이활동설계 등의활동을수행하도록설계하였다. 초등고학년실과수업에우리주변에사용되는센서를이용한제품을배우는단원, 과학에서는빛의성질을이해하고여러가지색깔의빛을만드는단원이있다. 따라서이런교과수업을배우는과정에서학습자스스로가센서의원리를적용해사용자가편리하게활용할수있는손전등을기술 공학적으로설계하게된다. 휴지심, 종이컵, 와이어등의다양한기타재료를가지고외형을만들지만디자인씽킹원리에따라학습자스스로사용자에게맞는빛의강도나색상, 조광원리와디자인 ( 손목착용, 허리부착, 목걸이형등 ) 을다양한방법으로설계하고구동시키도록제

136 영재와영재교육 ( 제 15 권제 2 호 ) 작하는경험을제공하는프로그램을설계하였다. < 표 3 > SW 교구활용 STEAM 교육프로그램개요 ( 예시 ) 차시 1~2 3~4 5~6 과목단원단원학습목표 STEAM 관련교과별성취목표및내용 실과 과학 미술 실과 과학 생활용품제작에사용되는생활과기술여러가지재료의특성을 리틀비츠 (L i t t l e B i t s ) 기본모 (5 학년 ) 설명할수있다. (5 학년 ) 듈알아보기생활과전기 - 우리주변에사용되는 리틀비츠 (L i t t l e B i t s ) 모듈연전자 (6 학년 ) 센서를이용한제품에대하결하기여알수있다. (6 학년 ) 소리의 성질 (6 학년 보완 ) 색과빛의세상 생활과기술 (5 학년 ) 생활과전기전자 (6 학년 ) 재미있는나의탐구 미술다양한표현 실과 과학 생활과기술 (5 학년 ) 생활과전기전자 (6 학년 ) 소리의성질 (6 학년보완 ) 미술다양한표현 다양한방법으로소리를내버저모듈을연결해다양한소리만들기고소리를내는여러가지 소리의세기를조절하기방법을설명할수있다. 소리의높낮이를조절하기 빛의성질을이해하고여러색깔의빛을만들수있다 다양한재료를이용하여생활용품을창의적으로구상하여만들수있다. (5 학년 ) - 센서를활용한간단한제품을제작할수있다. (6 학년 ) 탐구계획에따라탐구를실행할수있다. 재활용품을활용해만들고싶은것을만들수있다. 다양한재료로생활용품을만들수있다. (5 학년 ) - 센서를활용한제품을제작할수있다. (6 학년 ) RGB LED 로 여러 가지 색깔의 빛 만 들어 보기 여러 가지색깔의 빛 만들기 센서를연결하여손전등만들기 파워 - 버튼- 와이어- L ED 센서 연 결하기 손전등 만들기 빛의 강도, 색상, 전구의 위치, 조광 원리를사용자에맞게차별화해설계 빛의성질을이용하여손전등만들기 빛의양을조절하는방법알아보기 야간추적놀이용손전등만들기 휴지심, 종이컵등을활용하여손전등만들기 센서를연결하여초인종만들기 파워 - 와이어- 사운드트리거 - 와이어- 디머- 버저모듈연결하기 초인종만들기 어떤장소, 어떤상황에서필요한초인종인지필요를고려해설계독려 다양한방법으로소리를내버저모듈을연결하여초인종만들기고소리를내는여러가지 소리의세기를조절하기방법을설명할수있다. 소리의높낮이를조절하기 재활용품을활용하여만들고싶은것을만들수있다. 초인종만들기 종이 박스 등을 활용하여 초인종 만 들기

초등학생을위한소프트웨어교구활용 STEAM 교육프로그램개발 137 모든프로그램은초등교사들에게익숙하도록각차시별로도입, 전개, 마무리의형태로수업틀을구성하되, 산출물제작단계에서는자연스럽게디자인씽킹의 5단계를밟도록설계하였다. 굳이 5단계의각명칭을사용하지않더라도활동내용및방법을상세히제시함으로써자연스럽게디자인씽킹의원리가수업에녹아들도록설계하였다. 한편 4종의프로그램에모두적용된공통적인원리로서첫째, 각프로그램의전체차시를아우르는 상황제시 를꼽을수있다. 학습자들은상황속문제를자신의문제로인식하며초등교과에서배운다양한지식을자연스럽게융합해아이디어와발상을표현하도자극받는다. 둘째, 창의적설계 과정으로서의전체문제해결과정은디자인씽킹프로세스에따라서사용자의특징과요구에따른다양하고협력적인문제해결의경험을시도하도록구성하였다. < 표 4> 디자인씽킹원리에따른사용자중심의산출물제작 ( 예시 ) 공감 (E) 정의 (D ) 아이디어 (I ) 시제품 (P ) 시연 (T) 후 중학년 고학년 재미있는얼굴 너의목소리가보여 센서와함께놀자 맞춤놀이기구제작 우리엄마관찰, 인터뷰 언제가제일행복해? 미래에는어떤곤충이살까? 내추적용손전등의불편했던점은? 장애인들은놀이기구를타며어떤불편함을느낄까? 나를볼때행복해하므로나와닮은귀여운인형제작 지구온난화 ( 기후변화 ) 로인해진화한곤충제작 손을자유롭게쓸수있는손전등제작 장애인들이자신의건강, 심리상태에따라스스로조절하는놀이기구제작 함박웃음의춤추는소녀 파워, 압력센서, 서보모터 추운환경에살게된털북숭이무당벌레 파워, 슬라이드디머, 서보모터안경부착형 파워, 브랜치, 서보모터, 와이어, 롱 LED 장애인을위한속도조절놀이기구 파워, 와이어, 슬라이드디머, 서보모터 고개를좌우로움직이게개선함 찢은종이조각과 팬 을조합해움직임을정교화함 파워장치를손에들지않아도되도록개선 슬라이드디머를활용한속도조절장치의위치와방법정교화 는활용한리틀비츠모듈의이름

138 영재와영재교육 ( 제 15 권제 2 호 ) 목표한사용자의필요를발견하기위해사용자를면밀히관찰하고공감하는 공감 (E) 및관찰을통해얻은통찰을교류하고분류하는과정을통해구체적인문제를찾아내고정의해보는 정의 (D) 단계를거쳐다양한관점에서의 아이디어 (I) 를도출하게된다. 도출한아이디어를바탕으로리틀비츠와기타재료를활용해빠르고신속하게시제품 (P) 으로제작한다. 제작한시제품은친구들과선생님앞에서실제로시연하고다양한피드백을거쳐수정 보완하여최종완성하도록프로그램을구성하였다. 셋째, 모든활동이학습자들의능동적참여와소통, 협력을통해즐겁고효능감있는창의적문제해결로서의 감성적체험 이이루어지도록개별적선택의존중, 표현의다양성, 다양한발표활동을포함시켰다. 2. 개발프로그램의검증결과 가. 전문가타당도검사 본연구를통해개발한프로그램은전문가를대상으로 < 표 5> 와같이초등교과와의연계성측면, 윤리적측면, 수업설계적측면, 기능적측면, 평가적측면에서타당성을확인하였다. < 표 5 > 개발프로그램에대한전문가타당도검사결과 평가항목 초등교과연계성 사회윤리측면 STEAM 수업설계측면 평가내용 내용 과정 공정성 윤리성 안전 저작권 개념 상황 감성적체험 창의적설계 매우그렇다그렇다보통 첨단제품을활용한다는점에서매우바람직함. 초등교과와의관련성높음 특정 학생의 인권이나 차별성을 야기하는 내용 없음. 창의 인성적 측면 에서 매우 권장할만한 내용임 상황제시를 스토리텔링 형으로 제시하여 매우 효과적이었음. STEAM 에 대한 이해도가 높아 좋은 프로그램 개발이 기대됨 교과목표와는관련성이있으나난이도가다소어려운수준임디자인씽킹원리가창의적설계과정에효과적인것으로보임 다양한그림, 사진, 동영상등이사용되어수업전개에는용이한것으로판단되나저작권문제가없도록철저히점검보완할것 전체적으로 SW 기술 공학적원리를초등생에맞게쉽게잘풀어낸 STEAM 교육콘텐츠라고판단됨. 학습자들이즐겁게협력하며창의적문제해결이이루어질수있도록설계된유용한프로그램이라고보여짐 전반적으로 양 호하나 과학과 기술에 치중한 내용이많음 윤리적, 안전문제관련문제점발견되지않음 학생들의 흥미 유발, 창의성 개발에 노력했 으나 토론 시 간을 더 늘일 필요가있음

초등학생을위한소프트웨어교구활용 STEAM 교육프로그램개발 139 평가항목 기능측면 평가측면 평가내용 수업자료 무오류 인지적 정의적 심동적 매우그렇다그렇다보통 그간매우많은 STEAM 프로그램이 초등학생 수 준에 맞지 않고 어려웠 으나 쉽고 적용이 용이 하여 기능적 측면에서 우수함 초등학생들의 발달 수준 에 적합한 첨단제품 활 용형 STEAM 프로그램 으로서 인지, 정의적 측 면의평가도적절함. 사용자의 필요를 관찰하 는디자인씽킹원리준 수도평가에포함할것 기계, 전자분야를적극도입한디지털시대 STEAM 교육콘텐츠로바람직함. 다만리틀비츠가분실이잘되는문제, 작동시오류문제에대한안내를교사용교재에포함시킬필요가있음 재미있고유용한 STEAM 프로그램으로예상됨. 한편웃는얼굴의근육정도에서각도의수치화를한다면더욱 SW 기술 공학적프로그램으로타당함. 따라서이런수행여부를평가하는것도좋지않을까생각됨 리틀비츠활용법에대한내용 ( 보조자료 ) 필요 교육과정과의연계성있는평가가되면더욱좋지않을까현재는활동중심의평가로판단됨. 전문가들은본연구에서개발한프로그램이초등교과와의연계성, 윤리, 수업설계, 기능, 평가적측면모두에서긍정적이라답변하였다. 그러나난이도가다소어렵다거나과학과기술에치중한내용이많음, 저작권문제에대한철저한점검및보완, 토론시간을좀더확대할것을권고하였다. 또한초등학생들이관리하기에매우작고분실위험이높은특성을가진만큼 리틀비츠의관리 및활용시 유의사항 에대한안내를교사용지도서에포함할것을조언하였다. 따라서연구자는난이도를조정하고토론시간을확대하였으며저작권문제에대한예방을위해사진의경우최대한직접제작및활용이허용된자료중심으로사용하고동영상도활용가능한자료만출처를밝히고사용하도록수정 보완하였다. 또한교사용지도서에리틀비츠의활용법 ( 보조자료 ), 관리및구입비용부담완화를위한지도노하우를포함시켰다. 나. 수업적용만족도검사 1) 교사대상만족도조사결과 본연구를통해개발한프로그램의수업적용가능성과프로그램에대한개선점을확인하기위해시범적용에참여했던교사 17명을대상으로만족도를조사한결과는 < 표 6> 과같다.

140 영재와영재교육 ( 제 15 권제 2 호 ) < 표 6 > 교사대상프로그램만족도분석결과 (N=17) 교재구성의적절성 SW 교구활용프로그램의기능성 학습만족도 만족도문항 M SD 1. 교육과정과잘연계되었다 3.88.69 7 2. 교재가활용하기편리하게구성되었다 4.47.62 4 3. 활동과제가명확하고구체적이다 4.40.68 2 4. 주제및소재가흥미롭다 4.53.51 4 5. 첨단과학기술지식을잘응용하고있다 4.35.60 6 6. 창의 융합적사고를독려한다 4.65.49 3 7. 학생주도의문제해결활동이잘이루어진다 4.94.24 3 8. 이프로그램의수업활동에대해만족한다 4.76.56 2 9. 창의적융합인재양성에도움이된다 4.65.70 2 10. 이수업을지속하기희망한다 4.25.79 3 교재구성의적절성을설문하는 3개의문항에대해평균이상의만족도를보였으나교육과정과의연계성부분은 M= 3.88 로상대적으로낮은만족도를보였다. 프로그램개발과정에서초등교과와의연계성을높이기위해매우노력하였으나실제적용후교사들이느끼는교육과정과의연계성은기대보다높지는않은것으로확인되었다. 한편 SW 교구활용프로그램의기능성, 학습만족도전반에서매우높은만족도를보임으로써개발한프로그램이전반적으로효과적인프로그램임을알수있다. 2) 학생대상만족도조사결과 시범적용에참여했던전체학생들 (N=704) 을대상으로프로그램만족도를실시한결과는 < 표 7> 과같다. < 표 7 > 학생대상프로그램만족도분석결과 (N=704) 교재만족도 수 과학기술흥미도 만족도문항 M SD 1. 수업활동이재미있다 4.44.84 1 2. 내용수준 ( 난이도 ) 이적당하다 3.97.98 5 3. 지속적으로참여하고싶다 4.20 1.012 4. 수 과학기술분야에흥미를갖게한다 3.97 1.096 5. 수 과학기술에대한이해가높아진다 3.94 1.059 6. 수 과학기술분야학습에흥미가생긴다 3.93 1.099 7. 첨단기술에관심이생긴다 3.96 1.104 8. 수 과학기술관련도서에관심이생긴다 3.72 1.161

초등학생을위한소프트웨어교구활용 STEAM 교육프로그램개발 141 융합 창의문제해결력 인성 진로 9. 창의적문제해결력이높아진다 3.92 1.042 10. 끈기를갖고작업하는과제집착력이생긴다 4.05.99 6 11. 하나가아닌다양한생각을펼치게된다 4.03 1.040 12. 실생활과연계된활동이다 3.91 1.094 13. 배운지식을잘활용할수있다 3.91 1.085 14. 적극적으로참여하게되는활동이다 4.15 1.013 15. 친구들과의견을나누는데도움이된다 3.96 1.090 16. 내생각을표현할수있다 3.98 1.138 17. 다른친구의의견을존중하는데도움이된다 3.99 1.045 18. 협력하고배려하는태도에도움이된다 4.02 1.048 19. 새로운분야에도전정신을갖게된다 4.07 1.040 20. 수 과학기술분야진로에관심을갖게된다 3.91 1.153 전체합 4.01.80 0 학생들은교재만족도, 수 과학기술흥미도, 융합 창의문제해결력, 인성, 진로등전영역에서전반적으로높은만족도를보였다. 특히수업활동에대해매우재미있게참여했고지속적으로참여하고싶다는의사를보였는데, 이는개발한프로그램이초등학생들이수 과학기술분야에흥미를갖고융합적으로사고하며창의적으로문제를해결하도록돕는 STEAM 교육프로그램으로서적절하다는인식을나타낸다. V. 논의및결론 1. 논의 본연구는 STEAM 교육을통해학습자들이 창의적설계 ( 강갑원, 2015; 교육과학기술부, 한국과학창의재단, 2012; 정재화, 전재돈, 이효녕, 2015) 를능동적으로시도해보는것이중요하며, 단순한통합적지식의전수과정이아닌, 기술 공학적설계를체험해보는과정으로서의개선이필요하다 ( 김민철, 2013; 김성원, 이영준, 2015; 임유나, 2012) 는견해를프로그램개발에반영하였다. 또한기존의학교교육과정이빠르게변화 발전해가는실생활과연관된 첨단기술 에대한내용이부족하고기술로구현하는과학적원리설명이부족하다 ( 김지숙, 2011; 박광렬, 2015; 박용철, 2010; 장영록, 2015; 한국교육개발원, 2011) 는문제의식을가지고이를보완하는차원에서의 SW 교구를활용한 STEAM 교육을설계하고적용할필요가있다고판단하였다. 창의적설계력함양을위해사용자의불편함과요구를찾아내가능한해결책을상상 발굴하고이를적용 보완하는창의적문제해결방법인디자인씽킹전략을기반으로한다면소통과협력을강화하면서도숨겨진사용자의요구를발견하는문제해결력증진에기여할것

142 영재와영재교육 ( 제 15 권제 2 호 ) 이라고가정하였다. 이에리틀비츠를활용해위의사항을고려한초등학교의정규교과와연계한기술 공학적설계력증진 STEAM 활동을설계하였다. 연구결과초등학생들이어렵지않게 기술 공학적설계 를시도해보고경험하는데도움이됨을확인하였다. 미국의 STEM과한국의 STEAM 교육을비교해연구하고시사점을제시했던김민철 (2013) 은한국이 STEAM 교육을위해첨단장비와기기확보에노력을기울이는반면오히려근본적인원리나효과적이고손쉬운기술 공학적설계체험이결여되어있다고보고하였다. 그와관련해본연구의결과는네트워크환경의조성이굳이필요없이도리틀비츠와같은작은재료와폐품이나문구류만을활용해 사물 에소프트웨어적제어를경험해보는원리를익힘으로써얼마든지이러한문제점이개선될수있음을보여준다. 물론리틀비츠조각이워낙작아분실문제가발생한다던가센서장치가민감해이물질이묻는경우간혹제대로전류가흐르지않는문제, 설계및제작을위한충분한시간의확보문제등에대한추가적개선의노력도필요하다. 최근에는탐구학습모형에기초해증강현실기술의원리를배우는 STEAM 프로그램을개발했던안희숙, 최유미 (2014) 나앱인벤터를활용한 STEAM 프로그램을시도했던신승기, 최익선, 배영권 (2015), 스크래치프로그래밍언어를활용한 STEAM 교육프로그램을개발한서영호, 정승범, 김종훈 (2016) 등첨단인터넷기술을활용한공학기반 STEAM 교육으로점차교육영역이확장되어가고있다. 다만김민철 (2013) 이지적한바를고려할때굳이값비싼첨단장비와기기확보없이도다양한지역의학생들이경제수준의격차없이어려서부터기술 공학기반의설계능력도자극받을수있는기회제공의노력이요구된다. 그러한맥락에서볼때본연구의결과는컴퓨터프로그래밍능력을함양하기위해어려서부터쉽고재미있는방법으로학습자스스로가주도적으로 기술 공학적설계 를쉽게시도해보는교육환경을조성해야한다는조재수 (2010) 의지적및첨단장비나기기확보에구애받지않고적용이용이한 STEAM 교육프로그램의개발이필요하다는김민철 (2013) 의견해를수렴하는경험적연구라는점에서의의가있다. 2. 결론 본연구의결과를토대로얻은결론은다음과같다. 첫째, 리틀비츠와같이손쉬운 SW 교구를활용한 STEAM 프로그램을개발해보급한다면굳이비싼첨단장비나기기의확보에구애받지않고도초등학생들이어렵지않게 SW 기술 공학적설계 를시도해보고경험해볼수있는기회를제공할수있다. 둘째, STEAM 프로그램의개발원리로학습자들의창의적설계력함양을위해사

초등학생을위한소프트웨어교구활용 STEAM 교육프로그램개발 143 용자의불편함과요구를찾아내가능한해결책을상상 발굴하고이를적용 보완하는창의적문제해결방법인 디자인씽킹 을기반으로한다면소통과협력을강화하면서도숨겨진사용자의요구를발견하는인간중심의창의적문제해결력을자극하는융합활동프로그램이될수있다. 이상으로본연구는초등학생들이기술 공학적설계를쉽게이해하고개인및협업을통해융합적소양을함양한창의적인인재로성장하도록지원하기위해초등학교 3~4학년용 STEAM 교육프로그램 2종 ( 각 6차시 ) 과 5~6학년용프로그램 2종 (10 차시모듈형 1종, 6차시 1종 ) 을구안하였다. 전문가를대상으로개발한프로그램에대한타당성을검증하고초등학교현장에 704명의학생들을대상으로시범적용한후학생과교사의만족도를조사함으로써기술 공학적설계력을증진하는 STEAM 프로그램으로서의적절성과만족도를확인하였다. 한편개발한프로그램이학생들에게미치는구체적효과는향후좀더객관적인실험연구를통해다각적인검증이이루어져야할것이며, 지속적인현장적용을통해프로그램의완성도제고가요구된다.

144 영재와영재교육 ( 제 15 권제 2 호 ) 참고문헌 강갑원 (2015). 융합인재교육의 원류, 변천 및 그 정체성. 영재와 영재교육, 1 4 (2), 5-29. 곽혜정 (2015). 융합인재교육 (STEAM) 연구 동향 분석. 경인교육대학교 교육전문대학 원 석사학위논문. 교육과학기술부, 한국과학창의재단 (2012). STEAM 가이드북 손에 잡히는 STEAM 교육 서울 : 한국과학창의재단. 교육부 (2014). 2015 문 이과 통합형 교육과정 총론 주요 사항. 기획재정부 외 (2011). 창의적 과학기술인재대국을 위한 제 2 차 과학기술인재 육성 지원 기본계획 (1 1 ~ 1 5 ) 서울 : 기획재정부 외 9개 부처. 김민철 (2013). 미국의 STEM 교육 정책과 한국의 STEAM 교육 정책의 비교. 전남대 학교 대학원 석사학위 논문. 김성원, 이영준 (2015). STEAM 교육의 국내 연구동향분석- 피지컬 컴퓨팅 중심. 한국 컴퓨터정보학회 학술발표논문집, 2 3 (2), 143-146. 김성원, 정영란, 우애자, 이현주 (2012). 융합인재교육 (STEAM) 을 위한 이론적 모형의 제안. 한국과학교육학회지, 3 2 (2), 388-401. 김지숙 (2011). 미국 실과교육의 교육과정 운영 사례연구 : 초등기술교육을 중심으로. 한 국실과교육학회지, 2 4 (3), 185-201. 김진수 (2011). STEAM 교육의 큐빅 모형. 한국기술교육학회지, 1 1 (1), 124-139. 김진수 (2012). STEAM 교육론. 서울 : 양서원. 도구의 인간 (2015). 홈페이지 (http://www.doguin.com/#!littlebits/c10le). 검색일 : 2015.03.01. 문외식 (2014). 초등학생들이 수업시간에 스크래치 프로그래밍과 센서 보드를 활용한 STEAM 교육 모형 개발과 적용. 한국정보교육학회지, 1 8 (2), 213-224. 박광렬 (2015). 공학설계 기반 미국 STEM 융합교육 사례의 고찰과 시사점. 한국실과 교육학회지, 2 8 (2), 225-242. 박용철 (20 10). 스크래치 프로그래밍의 교육적 활용이 초등학생의 자기주도적 학습능력 에 미치는 효과. 경인교육대학교 교육대학원 석사학위논문. 박현주 외 (2014). STEAM 프로그램 효과성 제고 및 현장 활용도 향상 기본연구. 서울 : 한국과학창의재단. 백윤수 외 (2011). 융합인재교육 (STEAM) 실행방향 정립을 위한 기초연구. 서울 : 한 국과학창의재단. 서영호, 정승범, 김종훈 (2016). 초등학생의 창의성 신장을 위한 예술영역 교과 중심의

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초등학생을위한소프트웨어교구활용 STEAM 교육프로그램개발 147 Abstract D e v e l o p m e n t o f STEAM Ed u c a t i o n P r o g r a m Ut i l i z i n g So f t w a r e Te a c h i n g To o l f o r El e m e n t a r y Sc h o o l P u p i l s J i n - Mi Ta e (So o n g s i l Un i v e r s i t y ) As a part of the study to develop STEAM education content utilizing the most advanced product by KOFAC (Korea Foundation for the Advancement of Science and Creativity), this study intends to develop a STEAM education program for elementary school pupils that motivates them to study and cultivates creative/fusion thought and problem-solving power in the process to combine software (SW) information by utilizing the teaching tool. To cultivate learner's creative designing power, development of the program is based on the strategy of Design Thinking, the creative problem-solving method that imagines/finds and applies/supplements possible solutions by determining a user's inconvenience and demand. Through the study, we devised two programs in 6 hours for the 3rd~4th grades of an elementary school as well as a program in 10 hours for the 5th-6th grades (module type) and program in 6 hours, creating a program total of 28 hours. The studied and developed program was applied to 704 pupils over 4 hours by getting the cooperation of two elementary schools in S city. After they were applied to the class, satisfaction in the programs developed for teachers and pupils was evaluated. Both groups then showed high average values in most low areas, proving that the developed program was effective in the aspect of satisfaction. Key Words : Little Bits, STEAM, creative design, design thinking 투고일자 : 2016 년 5 월 11 일, 심사일자 : 2016 년 6 월 3 일, 게재확정일자 : 2016 년 6 월 11 일