나노과학 기반의 STEAM 프로그램 개발 및 개발 과정에서 교사들이 경험하는 어려움과 극복 방안 사례 연구

Abstract

본 연구는 중학교 1학년 대상 나노 과학기반 STEAM 프로그램을 개발하고 개발된 프로그램이 학생들의 정의적 측면과 과학적 포부에 미치는 영향을 알아보고자 하였으며 개발하는 과정에서 교사들이 느끼는 어려움과 이를 극복해나가는 방안을 연구하였다. 미래 과학기술의 핵심 분야로 손꼽히고 있는 나노 과학은 과학적, 윤리적, 사회적인 부분을 포함하고 있어 융합적 특성을 가지고 있으며, 나노 과학이 현재 사회에 미치고 있는 영향으로 미루어보아 미래 사회를 살아가는 학생들이 부딪칠 수 있는 다양한 문제의 원인이 될 수 있다는 점에서 융합적 문제 해결력을 목표로 하는 STEAM 프로그램의 주제로 적합하다. 하지만 현재 개발된 나노 과학 관련 프로그램은 많지 않은 실정이며 교육과정에는 피상적으로 제시되어 있고 교과서에서 학생 활동으로는 구성되어 있지 않다. 따라서 나노 과학을 기반으로 한 STEAM 프로그램의 개발이 필요하며 나노 과학과 같은 첨단과학 STEAM 프로그램 개발자들이 프로그램 개발 과정에서 겪는 어려움과 그 어려움의 극복 방안을 첨단 과학 관련 교육 프로그램을 연구하는 교사들과 공유함으로서 첨단 과학이 과학 수업 안으로 포함되는데 도움이 되고자 한다. 개발된 STEAM 프로그램은 교육과정을 고려하여 내용을 구성하였으며 현장적용성을 높이기 위해 3차시로 구성된 3개의 모듈과 나노 관련 직업을 알아보는 한 차시를 포함하여 총 10차시로 개발하였다. 프로그램에 포함된 나노 과학의 내용은 NSTA 지정한 나노 빅 아이디어 중 교육과정과 연계된 4가지의 아이디어를 중심으로 선별하였으며, 학생들의 관심을 높이기 위해 실생활 문제와 관련된 수행과제를 각 모듈마다 포함하였다. 프로그램의 적합성을 알아보기 위해 나노 STEAM 프로그램에 참여한 학생들을 대상으로 STEAM 프로그램에 대한 정의적 태도의 변화, 과학적 포부, 나노 과학에 대한 인식을 조사하였다. 연구 결과 소통의 긍정적인 효과가 있었으며, 학생들은 나노 지식과 가치에 대해 이해할 수 있었다고 응답하였다. 개발 과정에서 느끼는 어려움과 해결방안을 알아내기 위해 프로그램 개발 전후에 나노 과학에 대한 개발자들의 인식 변화에 대한 설문 조사를 수행하였고, 회의 내용을 분석하였다. 나노 과학의 내용구성, 소재선정, 실험개발, 형식 구성 등에 가장 큰 어려움을 겪었으며 STEAM 프로그램 개발 경력을 가진 개발자들은 회의를 통해 극복방안을 강구하였다. 경력이 있는 교사들은 서로에게 새로운 수업 전략이나 학생들을 위한 가이드 수준을 알려주거나, 새로운 실험 방법 또는 모의 실험을 고안하는 등 교사가 가진 개인전인 전문성에서 기인한 극복방안을 제시하였다. 또한 STEAM 학습 준거틀에 맞추기 위해 기존 계획했던 교과 외에 다른 교과와의 연계성을 검토하거나 수업 방법의 변화를 통해 타교과 요소를 융합하는 방식을 채택함으로서 어려움을 극복하였다. 이 연구를 통해, 첨단 과학 기반의 과학 프로그램 개발 과정에서 전문 개발자들은 다양한 어려움을 겪으며, 전문 개발자 사이의 협동적 논의는 첨단 과학 기반의 STEAM 프로그램 개발 과정에서 매우 중요한 역할을 하고 있음을 알 수 있다.