증강현실을 활용한 STEAM 프로그램 개발 및 적용 : 고등학교 ‘과학탐구실험’사례를 중심으로

국문 초록 (Abstract)

이 연구는 증강현실을 활용한 융합교육 프로그램을 고등학생들에게 적용하고, 그 효과성을 분석하기 위해 STEAM 태도와 수업 만족도를 평가하였다. 연구는 충 북에 소재한 고등학교 1학년 학생 176명을 대상으로 진행하였으며, 연구 결과는 다음과 같다. 첫째, STEAM 태도 검사에서 사전·사후 점수 차이를 분석한 결과, ‘흥미’, ‘배려’, ‘소통’, ‘유용성/가치 인식’, ‘자아 개념’, ‘자아 효능감’, ‘이공계 진로 선택’ 등 7개 하위 항목에 서 수업 전보다 수업 후 점수가 0.35~0.55로 상승하며 유의미한 차이를 보였다 (p<.05). 이는 빅데이터 분석과 증강현실을 활용한 실험을 통해 학생들이 과학적 원리 를 체험하고, 실생활 문제 해결에 참여하면서 흥미, 배 려, 소통 능력이 향상되었음을 시사한다. 또한, 자아 개념과 자아 효능감의 향상도 나타났으나, 프로그램 시간이 6차시로 짧아 충분한 융합적 사고와 심화 활동 에 대한 한계가 있었다. 둘째, 수업 만족도 검사에서는 ‘흥미도’, ‘난이도’, ‘지속성’ 항목에서 상대적으로 높 은 점수를 기록했다. 학생들은 다양한 과목을 융합하 여 배우는 점을 높게 평가했으나, 시간 부족이 주요 어 려움으로 지적되었으며 수업 참여도가 낮았던 주요 원 인으로 분석되었다. 이 연구 결과를 바탕으로, 향후 연 구 및 교육 프로그램 보완을 위해서는 수업 차시를 늘 리고 각 활동에 충분한 시간을 할애할 필요가 있다. 수 업 시간이 확장될 경우, 학생들이 각 단계를 더욱 심도 있게 탐구하고, 융합적 사고 및 문제 해결 능력을 효과적으로 발전시킬 수 있을 것이다. 또한 수업 내용의 심 화와 다양화가 필요하다. 증강현실과 빅데이터를 활용 한 활동을 심화하고, 프로젝트 중심의 문제 해결 과제 를 통해 학생들이 실생활 문제를 깊이 탐구할 수 있는 기회를 제공해야 한다. 이러한 개선은 학습 동기와 만 족도를 높이고, STEAM 교육의 효과성을 극대화하는 데 기여할 것이다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

This study applied a big data-based augmented reality integrated education program to high school students and evaluated its effectiveness by assessing their STEAM attitudes and class satisfaction. The study was conducted with 176 first-year high school students from both S school and C school in Chungbuk, and the results are as follows. First, the analysis of the preand post-test scores on the STEAM attitude survey showed significant differences in seven sub-categories: ‘interest,’ ‘consideration,’ ‘communication,’ ‘usefulness/value recognition,’ ‘self-concept,’ ‘self-efficacy,’ and ‘science and technology career choice,’ with scores increasing by 0.35 to 0.55 after the program (p<.05). This suggests that through experiments using big data analysis and augmented reality, students experienced scientific principles and engaged in real-life problem-solving, which improved their interest, consideration, and communication skills. Additionally, improvements in self-concept and self-efficacy were observed, but the program's short duration of 6 sessions limited the depth of integrated thinking and advanced activities. Second, the class satisfaction survey revealed relatively high scores in the areas of ‘interest,’ ‘difficulty,’ and ‘sustainability.’ Students highly rated the integration of various subjects but identified time constraints as a major difficulty, which was analyzed as the reason for low class participation. Based on these findings, future research and educational program improvements should focus on increasing the number of class sessions and allowing more time for each activity. By extending the class time, students will have more opportunities to explore each stage more deeply, effectively enhancing their integrated thinking and problem-solving skills. Additionally, the content of the lessons needs to be deepened and diversified. It is essential to further develop activities using augmented reality and big data, and include project-based problem-solving tasks that provide students with the opportunity to deeply explore real-life problems. These improvements will enhance learning motivation and satisfaction and contribute to maximizing the effectiveness of STEAM education.

목차 (Table of Contents)

• ABSTRACT
• Ⅰ. 서론
• Ⅱ. 연구 방법
• 1. 연구 대상
• 2. 연구 절차
• 3. 자료 개발
• 4. 검사 도구
• 5. 자료 분석
• Ⅲ. 연구 결과 및 논의
• 1. 고등학생들의 STEAM 태도에 미치는 영향
• 2. 고등학생들의 수업 만족도에 미치는 영향
• Ⅳ. 결론 및 제언
• 국문요약
• References