Journal of the Korean Society of Earth Science Education (대한지구과학교육학회지)

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The development of an Instrument for Measuring the Creative Engineering Problems Solving Propensity for STEAM

융합인재교육(STEAM)을 위한 창의적 공학문제해결 성향 검사 도구 개발

  • Received : 2016.10.31
  • Accepted : 2016.12.22
  • Published : 2016.12.30
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Abstract

This study is to develop a valid and reliable instrument for measuring students' creative engineering problem solving propensity. The creative engineering problem solving is operationally defined in this study as a creative problem solving skill in an engineering context. To develop the instrument, first we define seven common constructs between engineering problem solving skill and creative problem solving skill through an intensive literature review; motivation, context, personal character, engineering design, engienering habits of mind, understandings of engineering and engineers, communication skill, and collaboration skill. Based on the seven constructs and the face validity test conducted by two in-service science teachers and 4 experts in science education research, 40 preliminary items were developed. Then the preliminary instrument was implemented in a science gifted highschool to measure the reliability of the instrument. From the 40 items, 34 items were selected through the initial reliability test by Cronbach's ${\alpha}$(>.75). Finally through the three times of factor analysis process, 28 items in five construct categories were selected; motivation (3 items), engineering design (6 items), engineering habits of mind (9 items), understandings of engineering and engineers (4 items), communication and collaboration skill (6 items). The factor analysis result showed that the reliability of each construct category was between .733 to .892., meaning that the instrument is reliable in terms of the higher structural validity (each item is categorized in an appropriate construct category). We expect that the creative engineering problem solving propensity instrument developed in this study can be used in various contexts for STEAM education research as a reliable and valid instrument.

본 연구는 학생들의 창의적 공학문제해결 성향을 측정할 수 있는 신뢰성과 타당성이 검증된 검사도구를 개발하는 것이다. 문헌 분석 및 전문가 협의 과정을 통해 예비 검사 도구 구성 요인을 동기, 환경, 성격, 공학 설계, 공학적 사고 습관, 공학과 공학자, 소통 및 협업 능력 7요인을 추출하였고, 구성 요인과 각 문항들의 조작적 정의 사이의 관련성을 바탕으로 구성 요인별 10개 내외의 예비 문항을 제작하였다. 7요인 40문항의 예비 검사 문항에 대해 전체 문항과 요인별로 문항 신뢰도 검사 및 세 차례에 걸친 탐색적 요인 분석을 실시하여 동기 3문항, 공학 설계 6문항, 공학적 사고 습관 9문항, 공학과 공학자 4문항, 소통과 협업능력 6문항으로 구성된 5요인 총 28문항의 창의적 공학문제해결 성향검사 도구를 개발하였다. 각 요인별 신뢰도는 .733에서 .892 사이의 값을 보였고 공학적 사고습관 요인의 신뢰도(${\alpha}=.892$)가 가장 높고, 동기 요인의 신뢰도(${\alpha}=.733$)가 가장 낮았다. 전체 문항의 신뢰도는 .906으로 검사 도구의 높은 신뢰도를 보였다. 이를 통해 3차에 걸친 요인 분석 결과 각 문항들의 요인에 대한 범주화가 잘 이루어졌고 내용의 구조적 타당도가 향상되어 신뢰 할 수 있는 검사 도구가 개발된 것으로 볼 수 있다. 본 연구 결과는 학생들의 창의성과 문제해결 성향을 동시에 진단할 수 있는 검사 도구로 활용될 수 있을 것이다.

Keywords

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