Journal of Gifted/Talented Education (영재교육연구)

The Korean Society for the Gifted (한국영재학회)
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Development and Application of Systems Thinking-based STEAM Education Program to Improve Secondary Science Gifted and Talented Students' Systems Thinking Skill

중등 과학 영재학생들의 시스템 사고력 향상을 위한 융합인재교육 프로그램의 개발 및 적용

  • Received : 2014.04.11
  • Accepted : 2014.06.24
  • Published : 2014.06.30
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Abstract

In STEAM education, contents that has been extracted from a variety of areas, so it can work closely and systematically. Therefore STEAM education requires systems thinking that can be grasped effectively these different disciplines. The purposes of this study are to develop a STEAM program based on systems thinking, and apply the program to the secondary science gifted student in order to investigate the educational effect. A model of the Program developed from previous research and theoretical contents of systems thinking and STEAM. A draft of the STEAM program was developed on the theme of "rocket". A total of 113 students was participated in this study. 100 seventh and 13 eighth graders were enrolled at seigy. A single group pre-post test paired t-test was conducted on them in systems thinking skills. Result of applying the program to the students as follows. The systems thinking ability was improved after the application of the program. 'Mental Model', 'Personal Skill', 'Team Learning', and 'System Analysis', 'Shared Vision' emerged for both improved significantly. In conclusion, the STEAM program based on system thinking improves students' systems thinking skills. This program of results can be helpful in cultivate human resources with the problem solving ability based on system thinking and STEAM literacy by used in public education curriculum.

융합인재교육은 다양한 교과 영역에서 추출된 내용들이 체계적이고 밀접하게 연계되어 있으므로 이러한 체계를 효과적으로 파악할 수 있는 시스템적 사고를 필요로 한다. 이 연구의 목적은 시스템 사고력을 향상시킬 수 있는 융합인재교육 프로그램을 개발하고, 중등 과학영재에게 적용하여 교육적 효과를 탐색하는 데 있다. 융합인재교육과 시스템 사고에 대한 문헌조사를 바탕으로 프로그램 모형을 제작하였고, 모형을 기초로 하여 '로켓'을 주제로 한 시스템 사고 기반의 융합인재교육 프로그램을 개발하였다. 연구의 대상은 광역시 소재 대학 부설 과학영재교육원 소속 중등 과학영재 1학년 100명, 2학년 13명으로 총 113명이다. 수업 처치 전 후의 시스템 사고능력 검사를 통해 단일집단 사전 사후 대응표본 t-검증 및 서술 문항에 대한 내용 분석을 실시하였다. 그 결과, 학생들은 시스템사고와 관련하여 단어연상, 개념 간 관계형성, 문장의 생성, 인과지도 그리기 능력이 향상되었고, 시스템 사고의 구성요인인 정신모델, 개인숙련, 팀 학습, 시스템분석, 공유비전의 다섯 가지 항목에 대해 모두 통계적으로 유의미한 향상이 나타났다. 이 연구를 통해 개발된 '로켓'을 주제로 한 시스템 사고 기반의 융합인재교육 프로그램은 학생들의 시스템사고 능력의 향상에 효과가 있었다. 개발된 프로그램은 일반 학교 현장에서 충분히 적용될 수 있으며, 이를 적극적으로 활용한다면 시스템 사고 능력과 융합적 문제해결능력을 지닌 인재를 육성하는데 기여할 수 있을 것이다.

Keywords

References

  1. 권용주, 김원정, 이효녕, 변정호, 이일선 (2011). 생태계에 대한 생물교사의 시스템 사고 분석. 한국생물교육학회지, 39(4), 529-543.
  2. 교육과학기술부 (2009). 2010년도 교육과학기술부 업무 보고: 교육과학기술 선진화로 세계일류국가 도약. 교육과학기술부. 2009.12.22.
  3. 교육과학기술부 (2010). 2011년도 교육과학기술부 업무 보고: 창의인재와 선진과학기술로 여는 미래 대한민국. 교육과학기술부. 2010.12.17.
  4. 교육과학기술부 (2011). 2009개정 교육과정 해설. 서울: 교육과학기술부.
  5. 교육과학기술부, 한국과학창의재단 (2012). 2012 융합인재교육 STEAM 학술대회 자료집. 서울: 교육과학기술부.
  6. 교육과학기술부, 한국과학창의재단 (2013). 2013 융합인재교육 STEAM 학술대회 자료집. 서울: 교육과학기술부.
  7. 교육부 (2013). STEAM으로 꿈과 끼를 키우다: STEAM 교육 현황 및 정책방향. 교육부 STEAM 정책 자료.
  8. 김도훈, 이미숙, 홍영교, 최현아 (2006). 청소년의 시스템 사고 교육을 통한 창의성의 기반 이 되는 사고의 확장 효과 분석. 한국시스템다이나믹스연구, 7(1), 51-65.
  9. 김동환 (2005). 시스템사고의 적용에 관한 내면적 성찰: 점진적 시스템 사고의 모색. 정부학연구, 11(2), 63-85.
  10. 김만희, 김범기 (2002). 현대 과학교육의 동향과 시스템사고 패러다임의 비교 연구. 한국과학교육학회지, 22(1), 64-75.
  11. 김윤지, 정진우 (2009). 지구계 교육과 소재로서 순환에 대한 이해. 한국과학교육학회지, 29(8), 951-962.
  12. 김종순 (2001). 프로젝트 활동이 초등학교 학생의 문제해결력 및 창의성에 미치는 효과. 영재교육연구, 11(2), 1-21.
  13. 김진숙, 박순경, 최정순, 이효녕, 송지윤, 박영미 (2013). 초.중등학교 교육과정 연계성에 대한 국제비교. 서울: 한국교육과정평가원.
  14. 문병찬, 김해경 (2007). 예비초등교사들의 시스템사고 능력 및 특성에 대한 연구. 한국시스템다이내믹스연구, 8(2), 235-252.
  15. 문병찬, 정진우, 경재복, 고영구, 윤석태, 김해경, 오강호 (2004). 예비교사들의 탄소 순환에 대한 지구시스템의 관련개념과 시스템 사고의 적용. 한국지구과학회지, 25(8), 684-696.
  16. 미래창조과학부 (2013a). 27개 대학부설 영재교육원, 융합인재 양성에 나선다. 미래창조과학부. 2013.5.23.
  17. 미래창조과학부 (2013b). 제3차 과학기술기본계획('13-'17). 서울: 미래창조과학부.
  18. 서보현 (2012). 창의적 설계와 과학탐구과정 기반의 STEM 교육 프로그램 개발 및 적용. 경북대학교 석사학위논문.
  19. 서예원, 이재분, 유경재, 정영옥, 박지은, 이경숙, 채현정, 신민, 김수겸, 강윤정, 이균호 (2012). 제3차 영재교육진흥종합계획 수립 연구. 서울: 한국교육개발원.
  20. 손태원 (1995). 학습조직과 시스템 사고의 이론적 배경. 경제연구, 16(2), 109-131.
  21. 이영은 (2012). 창의적 설계와 과학 탐구 기반의 융합인재교육 프로그램이 중학생의 흥미, 자기효능감 및 진로 선택에 미치는 효과. 경북대학교 석사학위논문.
  22. 이효녕 (2011). STEAM 교육 시행을 위한 미국의 STEM 교육 고찰. 과학창의, 161(2), 8-11.
  23. 이효녕, 권용주, 오희진, 이현동 (2011). 고등학생들의 시스템 사고 향상을 위한 교육프로 그램 개발 및 적용: 지구온난화를 중심으로. 한국지구과학회지, 32(7), 784-797.
  24. 이효녕, 권혁수, 김미랑, 김용기, 남정철, 박경숙, 박병열, 서보현, 손동일, 오영재, 오희진, 이성수, 이영은, 전재돈, 정현일, 조현준, 한인기 (2012). 과학탐구와 창의적 설계 기반의 STEM/STEAM 교육의 이해와 적용: 융합인재교육의 현장 적용을 위한 I-STEAM 교육 프로그램. 서울: 북스힐.
  25. 이효녕, 권혁수, 박경숙, 이현동 (2013). 고등학생들의 시스템 사고 측정을 위한 측정 도구 개발과 타당화. 한국과학교육학회지, 33(5). 995-1006. https://doi.org/10.14697/jkase.2013.33.5.995
  26. 이효녕, 김승환 (2009). 과학 영재 학생들의 사고양식에 따른 지구시스템에 대한 인지 특성. 과학교육연구지, 33(1), 12-30.
  27. 이희택, 심규철, 김여상 (2008). 고등학교 과학영재를 위한 지구과학 영역 해파 실험모듈 개발 및 활용. 영재교육연구, 18(1), 139-165.
  28. 임영구 (2013). 시스템 사고력 향상을 위한 글쓰기 교육 프로그램의 개발 및 효과 분석. 경북대학교 박사학위논문.
  29. 한국교육개발원 (2012). 영재를 위한 융합인재교육(STEAM) 프로그램. 서울: 한국교육개발원.
  30. Bertalanffy, L. (1968). General system theory. NY: George Braziller.
  31. Ben-Zvi Assaraf, O., & Orion, N. (2005a). A study of junior high students' perceptions of the water cycle. Journal of Geoscience Education, 53(4), 366-373.
  32. Ben-Zvi Assaraf, O., & Orion, N. (2005b). Development of system thinking skills in the context of earth system education. Journal of Research in Science Teaching, 42(5), 518-560. https://doi.org/10.1002/tea.20061
  33. Ben-Zvi Assaraf, O., & Orion, N. (2010a). System thinking skills at the elementary school level. Journal of Research in Science Teaching, 47(5), 540-563.
  34. Ben-Zvi Assaraf, O., & Orion, N. (2010b). Four case studies, six years later: Developing system thinking skills in junior high school and sustaining them over time. Journal of Research in Science Teaching, 47(10), 1253-1280. https://doi.org/10.1002/tea.20383
  35. Kali, Y., Orion, N., & Eylon, S. B. (2003). Effect of knowledge integration activities on students' perception of the Earth's crust as a cyclic system. Journal of Research in Science Teaching, 40(6), 545-556. https://doi.org/10.1002/tea.10096
  36. Karplus, R., & Thier, H. (1969). A new look at elementary school science; science curriculum improvement study. Chicago: Rand McNally.
  37. Meadows. D. H. (2008). Thinking in systems. Washington, DC: Chelsea green.
  38. National Research Council[NRC] (2013). Next generation science standards: For states, by states. Washington, DC: National Academies Press.
  39. Sanders, M. (2009). STEM, STEM education, STEM mania. Technology Teacher, 68(4), 20-26.
  40. Senge, P. M. (1996). The fifth discipline: Fieldbook. New York: Broadway Business.
  41. Yakman, G., & Lee, H. (2012). Exploring the exemplary STEAM education in the U.S. as a practical educational framework for Korea. Journal of the Korean Association for Research in Science Education, 32(6), 1072-1086.

Cited by

  1. Effects of a System Thinking-Based Simulation Program for Congestive Heart Failure vol.36, pp.3, 2018, https://doi.org/10.1097/CIN.0000000000000401