과학중심 유아 STEAM교육 프로그램개발 및 적용효과
강 경 희

가천대학교 대학원 유아교육전공
(지도교수 허혜경)

본 연구는 과학중심 유아 STEAM교육 프로그램을 개발하고, 개발된 프로그램을 유아교실에 적용하여 유아의 과학과정기술, 창의적 인성, 과학적 문제해결력에 미치는 효과를 검증하고자 하였다. 연구목적을 수행하기 위해 아래와 같이 연구문제를 설정하였다.

[연구문제 1] 과학중심 유아 STEAM교육 프로그램의 구성은 어떠한가?
1-1. 과학중심 유아 STEAM교육 프로그램의 목적 및 목표는 어떠한가?
1-2. 과학중심 유아 STEAM교육 프로그램의 내용은 어떠한가?
1-3. 과학중심 유아 STEAM교육 프로그램의 교수-학습방법은 어떠한가?
1-4. 과학중심 유아 STEAM교육 프로그램의 평가는 어떠한가?

[연구문제 2] 과학중심 유아 STEAM교육 프로그램의 효과는 어떠한가?
2-1. 과학중심 유아 STEAM교육 프로그램이 유아의 과학과정기술에 미치는 효과는 어떠한가?
2-2. 과학중심 유아 STEAM교육 프로그램이 유아의 창의적 인성에 미치는 효과는 어떠한가?
2-3. 과학중심 유아 STEAM교육 프로그램이 유아의 과학적 문제해결력에 미치는 효과는 어떠한가?
[연구문제 1]에서는 과학중심 유아 STEAM교육 프로그램의 효과를 검증하기 위한 기초연구를 바탕으로 프로그램 시안을 구성하였다. 구성한 프로그램 시안은 유아교육전문가 11인의 타당성 검토를 거친 후 프로그램의 목적과 목표, 내용, 교수-학습방법, 평가를 재구성하고, 예비연구를 통해 유아교육전문가 3인과 유아 교사 2인의 현장 적합성 검증을 받아 과학중심 유아 STEAM교육 프로그램을 개발하였다.
[연구문제 2]에서는 과학중심 유아 STEAM교육 프로그램이 유아의 과학과정기술, 창의적 인성, 과학적 문제해결력에 미치는 효과를 검증하였다. 연구대 상은 경기도 I시에 소재한 I유치원의 2개 학급 만 5세 유아 41명이며, 실험집단 20명, 통제집단 21명으로 선정하였다. 연구도구는 유아 과학과정기술 능력을 측정하기 위한 검사는 남기원(2001)의 도구를 사용하였으며, 창의적 인성 능력을 측정하기 위한 검사는 조현정(2010)의 도구를 사용하였다. 과학적 문제해결력을 측정하기 위한 검사 도구는 Tegano, Sawyers와 Moran(1989)의 연구 도구를 사용하여 사전, 사후 검사를 실시하였다. 프로그램 적용기간은 2017년 4월 24일부터 2017년 7월 21일까지 12주간 주 3회 총 36회로 실시하였다. 실험집단은 과학중심 유아 STEAM교육 프로그램을 실시하였고, 통제집단에서는 누리과정에 기초한 과학교육을 실시하였다. 수집된 자료는 SPSS 22.0 프로그램을 이용하였으며, 실험집단과 통제집단의 동질성검사를 반영하여 집단 간의 차이가 나타나지 않으면 t검증, 집단 간의 차이가 나타나면 사전점수를 공변인(covariate)으로 하여 공변량분석(ANCOVA)을 실시하였다.
[연구문제 1]에 의해 본 연구 결과를 요약하면 다음과 같다. 첫째, 과학중심 유아 STEAM교육 프로그램은 ‘과학적 원리와 개념을 이해하고 일상생활 속에서 일어나는 문제를 해결하기 위하여 과학과정기술, 창의적 인성, 과학적 문제해결력을 증진시킨다.’는 목적으로 설정하였다. 목표는 ‘과학적 태도와 소양 증진하기’, ‘의사소통능력 증진하기’, ‘창의적 인성 함양하기’, ‘과학적 문제해결력 향상하기’, ‘융합적 소양 함양하기’, ‘ 대인관계능력 증진하기’이다.
둘째, 과학중심 유아 STEAM교육 프로그램의 내용은 물리, 기계와 도구 영역에 융합, 창의, 소통, 협력의 내용을 포함시켜 총 12회로 구성하였다. 셋째, 선정된 교육 내용과 방법을 유아 교실에 적용할 수 있도록 프로그램의 단계를 상황 제시, 창의적 설계, 감성적 체험으로 구성하여 STEAM의 5개 영역이 융합되도록 프로그램을 전개하였다. 넷째, 프로그램의 평가는 유아평가와 프로그램 평가로 구성하였다. 유아평가는 유아에 의한 자기평가와 교사의 유아 관찰 평가를 실시하였으며 프로그램 평가는 유아 활동 반응 평가와 교사의 교수-학습방법 평가, 과학과정기술, 창의적 인성, 과학적 문제해결력 검사를 실시하였다.
[연구문제 2]에 의해 과학중심 유아 STEAM교육 프로그램의 효과를 검증한 결과 첫째, 과학과정기술력에서 실험집단이 통제집단보다 관찰하기, 분류하기, 의사소통, 측정하기, 예측하기, 추론하기의 과학과정기술 전체와 모든 하위영역에서 유의미하게 높은 것으로 나타났다. 둘째, 창의적 인성능력에서 실험집단이 통제집단보다 ‘독특성-호기심’, ‘개방성-유머’, ‘민감성–다양한 흥미’, ‘상상력-놀이성’, ‘독립성-몰두’, 창의적 인성 전체와 모든 하위영역에서 유의미하게 높은 것으로 나타났다. 셋째, 과학적 문제해결력에서도 실험집단이 통제집단보다 문제의 발견 및 진술, 문제해결에 대한 아이디어 제안 및 적용, 문제해결에 대한 결론짓기의 과학적 문제해결력 전체와 모든 하위영역에서 유의미하게 높은 것으로 나타났다.
결론적으로 본 연구에서 개발한 과학중심 유아 STEAM교육 프로그램은 프로그램의 목적 및 목표, 내용, 교수-학습 방법, 평가가 연계성 있게 구성되었으며 유아의 과학과정기술, 창의적 인성, 과학적 문제해결력 향상에 효과적인 것으로 나타났다. 이러한 결과는 과학중심 유아 STEAM교육 프로그램이 유아의 과학과정기술, 창의적 인성, 과학적 문제해결력 향상을 도모하고, 유아 STEAM 프로그램이 유아교육현장에 적용 가능하다는 교육적 가치를 시사한다.

Abstract
Development and Application Effects of Science-centered Early Childhood STEAM Program


Kang, Kyung Hee

Advised by Prof. Huh, Hae Gyeoung
Dept. of Early Childhood Education
The Graduate School of Gacheon University


The purpose of this study is to develop the science-centered early childhood STEAM program and examine the application effects on childhood scientific processing skill, creative personality and scientific problem-solving ability. To implement this purpose this study raises the following selected research questions:

[Research Question 1] What is the composition system of the science-centered early childhood STEAM program?
1-1. What is the purpose and goal of the science-centered early childhood STEAM program?
1-2. What is the contents of the science-centered early childhood STEAM program?
1-3. What is the teaching method of the science-centered early childhood STEAM program?
1-4. What is the evaluation of the science-centered early childhood STEAM program?

[Research Question 2] What are the effects of science-centered early childhood STEAM program?
2-1. What are the effects of the science-centered early childhood STEAM program on early children’s scientific processing skill?
2-2. What are the effects of the science-centered early childhood STEAM program on early children’s creative personality?
2-3. What are the effects of the science-centered early childhood STEAM program on early children’s problem-solving ability?

[Research Question 1] deals with the fundamental research in order to develop preliminary program by examining the effects of the science-centered early childhood STEAM program. The composed preliminary program was tested by the 11 experts in early childhood education, and the purpose, goal, contents, teaching-method, and evaluation of the program was reorganized. The final science-centered early childhood STEAM program was verified by the on-sight validity test of 3 early childhood education experts and 2 early childhood teachers.
[Research Question 2] deals with the effects of science-centered early childhood STEAM program on childhood scientific processing skill, creative personality and scientific problem-solving ability. The subjects of research were 41 early children of 5-year age in 2 classrooms of kindergarten located in I city of Gyeonggo-do province. 20 children were selected for experiment group and 21 for control group. To evaluate the creative personality, the test tool of Nam, Ki Won (2001) was used. To evaluate the scientific problem-solving ability, the research test tools of Tegano, Sawyers and Moran (1989) was used before and after the program application. The program was applied 3 times a week, total 26 times for 12 weeks from Apr. 24, 2017 to Jul 21, 2017. The science-centered early childhood STEAM program was applied to the experiment group, whereas, the Nu-ri program-based education was applied to the control group. The collected data were processed by SPSS 22.0 program. The f test was conducted if two groups do now show the difference through the homogeneity test, and the ANCOVA was conducted if two groups show the difference by taking preliminary score as covariate.
The research result in [Research Question 1] can be summarized as follows.
First, the purpose of the science-centered early childhood STEAM program was to understand the scientific principle and concept, and promote the ability to scienctific processing skill, creative personality, and scientific problem-solving ability. The goal was to ‘improve the scientific attitude and inclination,’ ‘improve the communicative ability,’ ‘improve the creative personality,’ ‘improve the problem-solving ability,’ ‘convergence ability,’ and ‘improve the inter-personal relationship ability.’ Second, the contents of the program consisted of 12 elements including convergence, creativeness, communication, and cooperation as well as physics, mechanics, and tools. Third, the program was developed to educate the convergence of 5 fields of STEAM by organizing the stages of the program with situation presentation-creative design-emotional experience so that the selected education material and method can be applied to early childhood education classroom. Fourth, the evaluation of the program consisted of child evaluation and program evaluation. The child evaluation included the self-evaluation by child and the examination evaluation by teacher, and the program evaluation included child activity response evaluation, and teaching-method evaluation, scientific processing skill, creative personality, and scientific problem-solving ability test.
The research result of the application effects of the program in [research Question 2] can be summarized as follows.
First, the experimental group showed significantly higher points in comparison with control group in examining, classifying, communicating evaluating, predicting, reasoning in all scientific processing skills and all the sub-fields. Second, the experimental group showed significantly higher points in comparison with control group in ‘uniqueness-curiosity,’ ‘openness-humor,’ ‘sensitiveness-various interest,’ ‘imaginativeness-game,’ ‘independence-immersion,’ in all creative personality ability and all sub-fields. Third, the experimental group showed significantly higher points in comparison with control group in problem finding and describing, solution idea suggestion and application, and conclusion making in all problem-solving abilities and all sub-fields.
In conclusion, this study confirms that the science-centered early childhood STEAM program was coherently organized with respect to the purpose and goal, contents, teaching-learning method, and evaluation, and it gave positive effects on childhood scientific processing skill, creative personality and scientific problem-solving ability. This research result casts a significant insight that this program will definitely develop the various child’s scientific ability and can be utilized as a very valuable education tool in the early child education environment.