STEAM 기반 수학 수업이 문제해결력과 자기효능감에 미치는 영향 = The Effects of STEAM-based Mathematics Class in the Mathematical Problem-solving Ability and Self-efficacy

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

The purpose of this study was to identify the effects of convergent approach of mathematics education on students' problem-solving ability and self-efficacy by designing and applying mathematics curriculum based on STEAM. The results are as follows.
First, the test results between the two groups did not show any statistically significant difference in terms of problem solving ability, but the experimental group showed a higher average score than the comparative group. Compared with the standard deviation of the experimental group, It can be seen that the level of difference between students is great. This suggests that STEAM-based mathematics lessons have a positive effect on the problem solving ability of low-level students.
Second, the results of the self-efficacy t-test of STEAM-based mathematics class showed statistically significant results at a 5% significance level. In the sub-domain, the preference for the difficulty of the mathematics task, except math self-confidence and the math self-regulation efficacy, were statistically significant at a 5% significance level. This study shows that STEAM-based mathematics classes have a positive effect on the students' positive aspects. Through the STEAM program, students learn that mathematics is connected with other fields, and it provides an opportunity to explore on their own, and they more became interested, motivated, and achievement. Also, through the results of the STEAM-based mathematics class, it can be seen that the expressive power and self-confidence are increased by using the non-formal representation outside of the existing formal representation center.
The result of this study can be summarized as follows: A STEAM-based mathematics class has a positive effect on problem solving ability and self-efficacy. Therefore, it is interpreted that the application of the STEAM program focusing on mathematics accounts for education effectives.

국문 초록 (Abstract)

본 연구는 초등학교 3학년 학생을 대상으로 STEAM을 적용한 수학 교과 중심의 프로그램을 설계하고 현장에 적용하여 수학 교육의 융합적 접근이 학생들의 문제해결력과 자기효능감에 미치는 영향을 밝히고자 하였다. 본 연구를 위하여 D광역시 소재 C초등학교 3학년 2개 학급을 사전 검사를 통하여 실험집단과 비교집단으로 선정하여 문제해결력과 자기효능감 검사를 실시하고 결과를 분석하였다. 또한 수업결과물과 사후설문지를 분석하여 학생들의 문제해결과정에서 나타나는 융합적 사고력과 학습에 대한 긍정적인 변화정도를 파악하고자 하였다. 본 연구의 결과를 살펴보면, 문제해결력과 관련하여 두 집단 간의 검사 결과는 통계적으로 유의미한 차이를 나타내지는 않았으나 실험집단은 비교집단에 비해 수준별 고른 성취수준과 높은 평균점수를 보였다. 또한 STEAM 기반 수학 수업을 진행한 실험 집단의 자기효능감 t-검정을 실시한 결과 5% 유의수준에서 통계적으로 유의미한 결과를 보여 자기효능감에 긍정적인 영향을 미치는 것으로 나타났으며, 수업 결과물 및 소감문을 통하여 표현력의 향상과 수학적 태도의 긍정적인 변화를 확인할 수 있었다. 이를 통해 수학 교과를 중심으로 한 STEAM 프로그램 적용은 학생들의 정의적 영역에 긍정적인 영향을 주며 수학교과 수업 개선 전략으로 활용될 수 있을 것이다.

참고문헌 (Reference)

1 김아영, "학업적 자기효능감 척도 개발 및 타당화 연구" 39 (39): 95-123, 2001

2 이효녕, "통합 교육과 통합 STEM 교육에 대한 초등교사의 인식" 교육연구원 27 (27): 117-139, 2011

3 서주희, "초등학교 저학년을 대상으로 한 융합인재교육(STEAM)프로그램 개발 및 적용 효과" 25 (25): 1-14, 2012

4 부경임, "초등학교 6학년에 활용할 수 있는 STEAM 학습 자료 개발" 제주대학교 교육대학원 2012

5 부은영, "초등수학 STEAM 자료 개발 : 초등학교 5학년 교육과정을 중심으로" 제주대학교 교육대학원 2012

6 최윤석, "초등 수학에서 문제 만들기를 적용한 수업이 문제해결력 및 수학적 태도에 미치는 효과" 서울교육대학교 교육대학원 2004

7 임이랑, "초등 수학 STEAM 자료 개발 : 초등학교 3학년 교육과정을 중심으로" 제주대학교 교육대학원 2012

8 강수현, "초등 교사의 STEAM 교육에 대한 교육적 요구" 한국교원대학교 교육대학원 2013

9 최지은, "융합형 STEAM교육과 초등수학교육의 연계 방안" 2011

10 정윤회, "융합인재교육(STEAM)을 적용한 수학수업이 수학적 태도에 미치는 영향" 부산교육대학교 교육대학원 2013

11 백윤수, "융합인재교육(STEAM)실행방향 정립을 위한 기초연구" 한국과학창의재단 2012

12 한국과학창의재단, "융합인재교육 STEAM 학습 준거 검색(틀)"

13 우정희, "영재 융합프로그램 개발을 위한 초등 융합인재교육(STEAM) 프로그램 융∙통합 유형 사례 분석" 한국과학영재교육학회 5 (5): 82-95, 2013

14 김경희, "스토리텔링을 활용한 수학 중심의 융합 프로그램 개발 및 적용" 광주교육대학교 교육대학원 2013

15 김은지, "스토리메이킹을 활용한 융합인재교육이 초등 저학년의 수학적 자기효능감에 미치는 효과" 경인교육대학교 교육대학원 2015

16 서보라, "수학에 기반을 둔 STEAM 교수학습 내용 개발 : 건축 속의 수학원리 탐구" 아주대학교 교육대학원 2012

17 고영욱, "수학기반 융합인재교육(STEAM) 프로그램 구안 및 적용" 경인교육대학교 교육전문대학원 2014

18 홍유경, "수학교육에서 융합인재교육(STEAM)연구 동향 분석" 신라대학교 교육대학원 2016

19 교육과학기술부, "수학교육선진화방안"

20 김근옥, "수학 중심의 융합 수업 개발 및 적용에 관한 연구" 이화여자대학교 대학원 2014

21 이현정, "수학 교과 중심의 STEAM 교육을 적용한 입체도형 단원 수업이 학습자의 자기효능감 및 수학적 태도에 미치는 영향" 고려대학교 대학원 2015

22 남승인, "문제 해결 학습의 원리와 방법" 형설출판사 2004

23 김경아, "교사의 수학교수효능감과 학생의 학업적자기효능감, 수학 흥미 및 태도와의 관계" 건국대학교 교육대학원 2010

24 Yakman, G., "Using BADUK to teach purposefully Integrated STEM/ STEAM education" 2007

25 Davis, J. H., "The solution of simple and compound word problems" 9 (9): 359-370, 1964

26 Thorndike, R. L., "The forty-ninth yearbook of the National Society for the Study of Education" 1950

27 Maes, B, "Stop talking about “STEAM”education! “Teams” is way cooler"

28 Bandura, A., "Self-efficacy : Toward a unifying theory of behavior change" 84 : 191-215, 1977

29 Yakman, G., "STΣ@M Education: an overview of creating a model of intergrative education" PATT

30 김진수, "STEAM교육론" 양서원 2012

31 권순범, "STEAM 기반 통합교과 학습이 초등학생의 창의적 인성에 미치는 영향" 한국컴퓨터정보학회 17 (17): 79-86, 2012

32 이정헌, "STEAM 교육 적용 수업이 수학적 문제해결력에 미치는 영향" 국민대학교 교육대학원 2013

33 NCTM, "Principles and standards for school mathematics" NCTM, Inc 2000

34 Polya, G., "Mathematical discovery: on understanding, learning, and teaching problem solving" John Wiley & Sons 1981

35 류성림, "2009 개정 교육과정에 따른 초등수학교과서의 STEAM 요소 분석: 5～6학년군을 중심으로" 한국초등수학교육학회 20 (20): 333-351, 2016

36 류성림, "2009 개정 교육과정에 따른 초등수학교과서의 STEAM 요소 분석: 3～4학년군을 중심으로" 한국수학교육학회 18 (18): 235-247, 2015

37 교육부, "2009 개정 교육과정 교사용 지도서 수학 3-1" ㈜천재교육 2014