본문 바로가기
KERD
논문KCI 등재

영재 학생들의 공학 설계 기반 통합적 STEM 연구 활동이 창의적 공학문제해결 성향 및 공학에 대한 태도에 미치는 영향

The Impact of Engineering Design Based STEM Research Experience on Gifted Students' Creative Engineering Problem Solving Propensity and Attitudes Toward Engineering

남윤경|강주원
한국과학교육학회 (The Korean Association for Science Education)|2017.08|한국과학교육학회지 (Journal of the Korean Association for Science Education)|제37권 제4호|pp. 719-730|DOI http://dx.doi.org/10.14697/jkase.2017.37.4.719

0

조회

0

다운로드

9

인용

0

참고문헌

키워드

engineering design창의적 공학문제해결 성향공학 설계creative engineering problem solving propensity통합적 STEM 연구공학에 대한 태도STEM research experienceattitudes toward engineering
주제분류교육학

초록

본 연구는 공학 설계에 기반을 둔 연구 프로그램, 팀 프로젝트 활동 등의 통합적 STEM 연구 활동이 영재 학생들의 창의적 공학문제해결 성향과 공학에 대한 태도에 미치는 효과를 알아본 것이다. 이를 위해 Kang & Nam (2016)이 개발한 창의적 공학문제해결 성향 검사 도구와 Moon (2009)이 사용한 공학에 대한 태도 검사 도구를 본 연구 상황에 맞게 수정하여 통합적 STEM 활동의 사전과 사후에 측정 하였 고, 연구 결과는 다음과 같다. 첫째, 영재 학생들의 공학 설계에 기반한 통합적 STEM 연구 활동은 창의적 공학문제해결 성향 변화과 공학에 대한 태도 변화에 긍정적 효과를 나타냈다. 창의적 공학문제해결 성향 검사지는 동기, 공학 설계, 공학적 사고 습관, 공학과 공학자, 소통 및 협업 능력 5요인으로 구성되어 있는데 모든 요인에서 유의미한 결과가 나타났다(p<.05). 창의적 공학문제해결 성향은 대부분의 요인에서 진로 희망 직업 계열과 성별 차이에 따른 유의미한 차이가 없었다. 하지만 ‘공학 설계’ 요인에서는 남학생보다 여학생에게 효과가 있음을 알 수 있었다. 공학에 대한 태도 검사지는 공학에 대한 흥미, 공학의 난이도, 공학의 영향, 공학과 관련된 학교 교육과정, 공학과 직업에 대한 인식을 알아보는 문항으로 구성되어 있는데 모든 요인에서 유의미한 결과가 나타났지만(p<.05), 진로 희망 직업 계열과 성별 차이에 따른 유의미한 차이는 없었다.

Abstract

The purpose of this study is to investigate how engineering design-based STEM research experience affects gifted students’ creative engineering problem-solving propensity and attitude toward engineering. The students’ creative engineering problem-solving propensity and attitude toward engineering were measured before and after the STEM research experience. The pre-/post-tests results were analyzed by paired t-test with the significance level of p <.05. The conclusions of the study are as follows: First, the engineering design based STEM research experience had a positive effect on the students’ creative engineering problem-solving propensity. Over all, the average score of the creative engineering problem-solving propensity increased significantly (p <.05) after the STEM research experience. Second, the average score of gifted-students’ attitude toward engineering had increased significantly after the integrated STEM research activities (p <.05). In addition, we analyzed the difference between pre-post results of both instruments based on the gifted students’ desired career paths (natural science and engineering) and gender. The result shows that the students’ career paths or gender did not affect the results in most of the sub-categories in both instruments. However, the STEM research experience had more positive effect on the female students than male students in term of their ‘engineering design ability’, which is one of the sub-categories of the creative engineering problem-solving propensity instrument.

참고문헌 (33)

  1. "KEC2015", ~ (2015)
  2. Burghardt, M. D., "Informed design : A contemporary approach to design pedagogy as the core process in technology", Technology Teacher, 64(1), pp.6~8 (2004)
  3. 조석희, "An Study on the Flow-Path Analysis in the Department System", 한국교육, 30(1), pp.259~296 (2003), 한국교육개발원
  4. Harms, H. R., "Pre-Engineering" (2012), McGraw Hill
  5. Hong, H., "Introduction to creative engineering design" (2012), GS intervision
  6. Hirsch, L. S., "High school students’ attitudes to and knowledge about engineering", Frontiers in Education, 2003. FIE 2003 33rd Annual, 2, pp.F2A7~F2A12 (2003), IEEE
  7. Hjalmarson, M., "Handbook of design research methods in education: Innovations in science, technology, engineering, and mathematics learning and teaching", pp.96~110 (2008)
  8. 장정은, "과학 영재들의 과제집착력 특성 탐색", 한국과학교육학회지, 33(1), pp.1~16 (2013), 한국과학교육학회
  9. 강주원, "융합인재교육(STEAM)을 위한 창의적 공학문제해결 성향 검사 도구 개발", 대한지구과학교육학회지, 9(3), pp.276~291 (2016), 대한지구과학교육학회[DOI]
  10. 김영민, "과학 영재 학생들의 공학에 대한 이미지와 인식 분석", 영재교육연구, 25(1), pp.95~117 (2015), 한국영재학회
  11. 2012, , ~
  12. Korea Institute of S&T Evaluation and Planning, ".", 2014
  13. Koszalka, T., "Instructional design issues in a cross-institutional collaboration within a distributed engineering educational environment", proceedings of world conference on E-learning in corporate, government, healthcare, and higher education, pp.1650~1657 (2007)
  14. 이춘식, "학생들의 기술에 대한 태도 척도 개발", 실과교육연구, 14(2), pp.157~174 (2008), 한국실과교육연구학회
  15. 이경화, "CPS를 활용한 미래도시건설 프로젝트 수업이아동의 창의성과 문제해결력 향상에 미치는 효과", 교육심리연구, 20(2), pp.487~506 (2006), 한국교육심리학회
  16. 이효녕, "과학 탐구 기반의 통합적 STEM 교육 모형 개발 및 적용", 한국과학교육학회지, 34(2), pp.63~78 (2014), 한국과학교육학회[DOI]
  17. 이효녕, "공학적 설계와 과학 탐구 과정 기반의 STEM 교육 프로그램 개발 및 적용", 교원교육, 29(3), pp.301~326 (2013), 교육연구원
  18. 이상균, "스마트 기기 활용 설계 기반 STEAM 프로그램이 과학 흥미도와 융합인재소양에 미치는 효과", 대한지구과학교육학회지, 8(3), pp.240~250 (2015), 대한지구과학교육학회[DOI]
  19. Lee, S. J., "The Impact of a science & engineering integrated curriculum on technical high school students’ science attitudes", master, pp.2015
  20. "Ministry of Education", 2015
  21. 문대영, "STEM 통합 접근의 사전 공학교육 프로그램 모형 개발", 공학교육연구, 11(2), pp.90~101 (2008), 한국공학교육학회
  22. 문대영, "초등학생의 공학에 대한 태도 및 공학 문제 해결에 대한 사례 연구:STEM 통합 접근 교육 프로그램 적용을 통해", 한국실과교육학회지, 22(4), pp.51~66 (2009), 한국실과교육학회
  23. Moore, T. J., "A framework for quality K-12 engineering education : Research and development", Journal of pre-college engineering education research(J-PEER), 4(1), pp.2~ (2014)
  24. Moore, T. J., "NGSS and the landscape of engineering in K-12 state science standards", Journal of Research in Science Teaching, 52(3), pp.296~318 (2015)
  25. Nam, Y., "The impact of engineering integrated science (EIS) curricula on first-year technical high school students’ attitudes toward science and perceptions of engineering", Eurasia Journal of Mathematics, Science & Technology Education, 12(7), pp.1881~1907 (2016)
  26. National Science Foundation, "Preparing the next generation of STEM Innovators: Identifying and developing our nation’s human capital" (2010), National Science Board
  27. NGSS Lead States, "Next Generation Science Standards: For States, By States" (2013), The National Academies Press
  28. National Research Council, "Inquiry and the national science education standards: A guide for teaching and learning" (2000), National Academies Press
  29. National Research Council, "Engineering in K-12education: Under standing the status and improving the prospects" (2009), The National Academies
  30. National Research Council., "Successful K-12 STEM Education:Identifying effective approach in Science, Technology, Engineering, and Mathematics" (2011), The National Academies Press
  31. National Research Council, "A framework for K-12 science education:Practices, crosscutting concepts, and core ideas" (2012), The National Academies Press
  32. Sanders, M., "STEM, STEM education, STEM mania", The Technology Teacher, 68(4), pp.20~26 (2009)
  33. 성의석, "통합적 STEM 교육이 일반고등학교 학생의 과학 및 기술교과 자기효능감과 공학 태도에 미치는 효과", 한국기술교육학회지, 12(1), pp.255~274 (2012), 한국기술교육학회

관련 논문AI추천

공학적 설계 과정을 강조한 초등용 STEAM 프로그램의 효과유지연, 임희준, 허진석한국초등과학교육학회 · 초등과학교육2023 · 제42권 제4호중학교 과학 영재들의 공학 설계 과정에 대한 인식 조사 연구송신철, 심규철, 한화정한국과학교육학회 · 한국과학교육학회지2017 · 제37권 제5호과학고등학교 학생을 대상으로 한 공학적 문제해결 중심메이커톤 프로그램의 개발 및 효과김영민, 최진수한국공학교육학회 · 공학교육연구2020 · 제23권 제3호공학기술캠프 참여 경험이 고등학생의 기술적 사고 성향과 공학태도에 미치는 영향 분석이창훈, 임나영한국공학교육학회 · 공학교육연구2017 · 제20권 제3호융합인재교육(STEAM)을 위한 창의적 공학문제해결 성향 검사 도구 개발강주원, 남윤경대한지구과학교육학회 · 대한지구과학교육학회지2016 · 제9권 제3호과학 기반 STEAM 프로그램이 초등과학 영재 학생들의 창의적 문제해결력과 과학적 태도에 미치는 영향김권숙, 최선영한국초등과학교육학회 · 초등과학교육2012 · 제31권 제2호

이 간행물의 다른 논문 (18건)

과학교육에서 모델과 모델링 관련 국내 과학 교육 연구 동향 분석남정희, 조혜숙pp. 539-552과학 수업 비디오에 기초한 반성 활동을 통한 초등 예비교사의 전문적 시각의 변화송영진, 윤혜경pp. 553-564초등 과학 영재 학생들의 자연선택 개념 이해를 위한 논변 활동에서 나타난 인식적 이해와 논변활동 수준 분석박철진, 차희영pp. 565-575초등과학영재 어머니들의 자녀 진로에 대한 인식 분석권윤아, 김효남pp. 577-586‘애완동물 안내문 만들기’ 수업에서 나타나는 초등학생들의 역할 인식과 인식적 권위강은희, 김희백pp. 587-597
원문 보기