Journal of Science Education (과학교육연구지)

Science Education Research Institute Kyungpook National University (경북대학교 과학교육연구소)
권호 표지

The Effects of Problem Solving Activities of STEAM Program on Middle School Students' Metacognition

STEAM 프로그램의 문제해결활동이 중학생의 메타인지에 미치는 영향

  • Received : 2016.01.26
  • Accepted : 2016.04.07
  • Published : 2016.04.30
Download PDF
⟨ Previous Next ⟩

Abstract

The purpose of this study was to investigate the effects of problem solving activities of STEAM program on metacognition of middle school students. The subject was 63 middle school students. This study was designed single group pre-posttest. A single-group t-test was performed for analyzing difference between the pre-post test on metacognition. In the result of this study, there was significant difference between pretest and posttest on middle school students' metacognition. Also there was significant difference on metacognitive knowledge and metacognitive regulation. The analysis on the subelements of metacognition showed significant difference between pretest and posttest. The multiple regression analysis to investigate the relation of sub-elements of metacognition was performed in this study. The result of the analysis showed high explanatory power among metacognition subelements. This result suggests that the problem solving activities of STEAM program can have a positive effect in promoting metacognition. of the learner.

이 연구의 목적은 STEAM 프로그램의 문제해결활동이 중학생들의 메타인지에 어떤 영향을 미치는지 알아보기 위한 것이다. 연구 대상은 63명의 중학생이다. 이 연구는 단일집단 사전사후 검사로 설계되었다. 중학생들의 메타인지에 관한 사전 사후 검사간 유의미한 차이가 있는지 알아보기 위해 단일집단 t-test를 실시하였다. 분석 결과 중학생들의 메타인지는 사전 사후 검사간 유의미한 차이가 있는 것으로 나타났다. 또한 메타인지적 지식과 메타인지적 조절에 대한 t-test 결과에서도 사전 사후 검사간 유의미한 차이가 있는 것으로 나타났다. 메타인지적 지식의 하위 요소에 대한 분석에서도 사전 사후간 유의미한 차이를 보였다. 이 연구에서는 메타인지 하위 요소들간 관계를 알아보기 위해 다중회귀분석을 실시하였다. 분석 결과 메타인지 하위 요소들은 높은 설명력을 나타내었다. 이와 같은 결과는 STEAM 프로그램의 문제해결활동이 학습자의 메타인지 촉진에 긍정적 영향을 미칠 수 있음을 시사하고 있다.

Keywords

References

  1. 강명희, 송윤희, 박성희(2008). 웹 기반 문제중심학습에서 메타인지, 몰입, 상호작용과 문제해결력의 관계. 교과교육학연구, 12(2), 293-315.
  2. 강순자, 양정은, 여성희(2002). 중학생의 과학성취도와 자기조절학습, 학습환경과의 상관관계. 생물교육(구 한국생물교육학회지), 30(2), 190-196.
  3. 강창익, 강경희, 이상칠(2013). 활동 중심 STEAM 프로그램이 중학생들의 과학 학습 흥미도에 미치는 효과. 과학교육연구지, 37(2), 338-347.
  4. 교육과학기술부(2010). 과학과 교육과정, 고시 제2011-361호. 서울: 교육과학기술부.
  5. 김권숙, 최선영(2012). 과학 기반 STEAM 프로그램이 초등과학 영재 학생들의 창의적 문제해결력과 과학적 태도에 미치는 영향. 초등과학교육, 31(2), 216-226.
  6. 김성원, 정영란, 우애자, 이현주(2012). 융합인재교육(STEAM)을 위한 이론적 모형의 제안. 한국과학교육학회지, 32(2), 388-401. https://doi.org/10.14697/jkase.2012.32.2.388
  7. 김진수(2011). STEAM 교육을 위한 큐빅 모형. 한국기술교육학회지, 11(2), 124-139.
  8. 김홍정, 홍옥수, 조향숙, 임성민(2013). 융합인재교육(STEAM) 실시에 따른 과학에 대한 흥미와 자기주도적 학습능력의 변화 분석. 학습자중심교과교육학연구, 13(2), 269-289.
  9. 류수진, 김윤석, 이지화, 문성배(2011). 문제생성훈련 수업이 중학생의 메타인지와 자기효능감 및 문제 수준에 미치는 영향. 한국과학교육학회지, 31(2), 225-238. https://doi.org/10.14697/JKASE.2011.31.2.225
  10. 박영석, 구하라, 문종은, 안성호, 유병규, 이경윤, 이삼형, 이선경, 주미경, 차윤경, 함승환, 황세용(2013). STEAM 교사 연구회 개발 자료 분석-융복합교육적 접근. 교육과정연구, 31(1), 159-186.
  11. 박인숙(2010). 메타인지 기능을 강화한 과학 창의적 문제해결능력 신장 프로그램 개발과 적용. 이화여자대학교 대학원 박사 학위 논문.
  12. 배선아(2011). 중학교 전기전자기술 영역의 활동중심 STEM 교육프로그램 개발 및 적용. 대한공업교육학회지, 36(1), 1-22.
  13. 신은주, 이종희(2004). 중학생들의 모델링 활동에서 메타인지분석에 관한 사례연구. 수학교육학연구, 14(4), 403-419.
  14. 양정은(2002). 중학생의 과학성취도 및 과학에 관련된 태도와 자기조절학습, 학습환경과의 상관관계. 이화여자대학교 대학원 석사 학위논문.
  15. 유규선, 전오성(2011). 고교생을 대상으로 한 STEM 교육의 적용 사례 연구. 공학교육연구, 14(6), 48-50.
  16. 이남주, 백성혜(2013). 메타인지를 활용한 초등과학 영재프로그램이 학습 몰입도와 언어적 상호작용에 미치는 효과. 초등과학교육, 32(4), 415-422.
  17. 이부연(2014). 미술을 중심으로 한 STEAM교육 프로그램 연구-초중학교 교수 학습안 개발을 중심으로. 한국과학예술포럼, 16, 311-320.
  18. 정시화, 김봉곤, 구인선, 박종근(2010). 반응속도 실험 수업에서 자기조절 학습 전략이 과학탐구 능력, 과학적 태도 및 학업성취도에 미치는 영향. 한국과학교육학회지, 30(6), 681-692. https://doi.org/10.14697/JKASE.2010.30.6.681
  19. 정영란, 김시온(2012). 중, 고등학생의 메타인지, 자기효능감, 구성주의적 과학 학습 환경에 대한 인식 분석. 교과교육학연구, 16(1), 125-144.
  20. 정재화, 전재돈, 이효녕(2015). 융합인재교육(STEAM)의 정책과 실행 방향에 대한 국내외 전문가들의 인식. 과학교육연구지, 39(3), 358-375.
  21. 최문정(2013). 인지양식과 메타인지가 대학생의 정보탐색 행위에 미치는 영향에 관한 연구. 이화여자대학교 대학원 박사 학위 논문.
  22. 최지윤, 전영석(2013). 문제 해결력 향상을 위한 반성적 사고 촉진 교수 학습 프로그램의 개발 및 적용. 초등과학교육, 32(1), 104-112.
  23. 허현경(2011). 중등학생의 성취목표지향성, 메타인지, 학습전략과 학업성취 간의 구조모형 분석. 이화여자대학교 대학원 석사 학위 논문.
  24. Artzt, A. F., & Thomas, E. A. (1997). Mathematical problem solving in small groups: Exploring the interplay of student's metacognitive behaviors, perception, and ability level. Journal of Mathematical Behavior, 16(1), 63-74. https://doi.org/10.1016/S0732-3123(97)90008-0
  25. Bayat, S., & Tarmizi, R. A. (2010). Accessing cognitive and metacognitive strategies during algebra problem solving among university students. Procedia-Social and Behavioral Sciences, 8, 403-410. https://doi.org/10.1016/j.sbspro.2010.12.056
  26. Brown, A. (1987). Metacognition, executive control, self-regulation, and mechanisms. In F. E. Weineat & R. H. Kluwe(Eds.), Metacognition, motivation, and underst anding(pp. 65-116). New Jersey: Lawrence Erlbaum Associates, Inc.
  27. Flavell, J. H. (1979). Metacognition and cognitive monitoring: A new area of cognitive-developmantal inquiry. American Psychologist, 34(10), 906-911. https://doi.org/10.1037/0003-066X.34.10.906
  28. Flavell, J. H., Friedrichs, A. G., & Hoyt, J. D. (1970). Developmental changes in memorization processes. Cognitive Psychology, 1, 324-340.
  29. Garofalo, T., Lester, F. K. (1985). Metacognition, cognitive monitoring, and mathematical performance. Journal of Research in Mathematics Education, 16(3), 163-176. https://doi.org/10.2307/748391
  30. Goos, M., Galbraith, P., & Renshaw, P. (2002). Sociocially mediated metacognition: Creating collaborative zone of proximal development in small group problem solving. Educational Studies in Mathematics, 49, 193-223. https://doi.org/10.1023/A:1016209010120
  31. Hoover, S. M., & Feldhusen, J. F. (1994). Science problem solving and problem finding: Atheoretical model. In M. A. Runco(Ed.), Problem finding, problem solving and creativity(pp. 201-219). New Jersey: Ablex Publishing Corporation.
  32. Kilpatrick, J. (1985). Reflection and recursion. Educational Studies in Mathematics, 16, 1-2.
  33. Lucangeli, D., & Cornoldi, C.(1997). Mathematics and metacognition: What is the nature of the relationship? Mathematical Cognition, 3(2), 121-139. https://doi.org/10.1080/135467997387443
  34. Marzano, R. J.(2001). Designing a new taxonomy of educational objectives. Thousand Oaks, CA: Corwin Press.
  35. Oludurotimi, O. A. (2014). UMRI Alumni: From Characterization of High Temperature Solution Growth Cr 2+:CdSe to Developing Videos to Enhance Metacognition and Diversity in Materials Science and STEM (Science, Technology, Engineering, and Mathematics). Materials Research Society fall meeting proceeding.
  36. Printrich, P. R., Smith, D. A., Garcia, T., & Mckeachie, W. J. (1991). A manual for the use of the motivated strategies for learning questionnaire(MSLQ). ERIC Document Reproduction Service No ED 338 122.
  37. Sanders, M., Kwon, H., Park, K., & Lee, H. (2011). Integrative STEM(Science, Technology, Engineering, and Mathematics) education: Contemporary trends and issues. Secondary Education Research, 59(3), 729-762. https://doi.org/10.25152/ser.2011.59.3.729
  38. Schoenfeld, A. (1987). What's all the fuss about metacognition? In A. H. Schoenfeld(Ed.), Cognitive science andf mathematics education(pp. 189-215). Mahwah, NJ: Lawrence Erlbaum Associates.
  39. Schurter, W. A. (2002). Comprehension monitoring: An aid to mathematical problem solving. Journal of Developmental Education, 26(2), 22-33.
  40. Sperling, R. A., Howard, B. C., Miller, L. A., & Murphy, C. (2002). Measures of children's knowledge and regulation of cognition. Contemporary Educational Psychology, 27, 51-79. https://doi.org/10.1006/ceps.2001.1091
  41. Swanson, H. L. (1990). Influence of metacognitive knowledge and aptitude on problem solving. Journal of Educational Psychology, 82, 306-314. https://doi.org/10.1037/0022-0663.82.2.306
  42. Zawojewski, J. S. & Lesh, R. (2003). A modeling perspective on problem solving. In H. M. Doerr & R. Lesh(Eds.). Beyond constructivism: A models and modeling perspective on problem solving, learning, and teaching(pp. 317-336). Mahwah, NJ: Lawrence Erlbaum Associates.
  43. Zielinski, C. Y., Abbey, T. L., & Rosenstein, O. L. (2014). Play Pedagogy, STEM, and Inquiry: Using Mousetrap Cars to Bridge Metacognition. General Educational Research Association symposium report.
  44. Zimmerman, B. J. (1986). Becoming a self-regulated learner: Which are the key sub-processes? Contemporary Educational Psychology, 11(4), 307-313. https://doi.org/10.1016/0361-476X(86)90027-5