Effects of Web-based STEAM Program Using 3D Data: Focused on the Geology Units in Earth Science I Textbook

3차원 데이터 활용 웹기반 STEAM 프로그램의 효과 : 지구과학I의 '지질 단원'을 중심으로

In this study, when applying the 'geological structure' content element of high school earth science I developed according to the 2015 curriculum to the STEAM program using a web-based expert system using 3D data of Google Earth and drones, the creative problem-solving ability of high school students, attitudes toward STEAM, and the results of this study are as follows. First, after applying the STEAM program, high school students' creative problem-solving ability showed meaningful results at the p<.001 level. Second, STEAM attitudes showed a significant value at the p<.001 level, confirming that they had a positive impact on high school students' attitudes towards STEAM. It was judged that web-based class activities using Google Earth and drones were useful for integrated thinking such as learners' sense of efficacy and value recognition for usefulness of knowledge. High school students' satisfaction with the STEAM program was 3.251, showing a slightly high average. It was confirmed that web-based class activities such as drones and Google Earth had a positive impact on learners' class satisfaction. However, it was interpreted that the lack of time for class activities limited the ability of the learners to increase their interest in class. The proposal of this research is as follows. First of all, in consideration of the production of presentation materials and practical training in the STEAM program, activities such as block time and advance instruction for class understanding before class are necessary. Secondly, in order to revitalize STEAM education in the high school curriculum, we judge that research on the development of various integrated education programs that can be applied to the high school grade system is necessary.

이 연구는 2015 교육과정에 따라 개발된 고등학교 지구과학 I의 '지질 구조' 내용 요소를 드론과 구글어스와 같은 3차원 데이터를 활용한 웹기반의 전문가시스템을 활용하여 융합인재교육(STEAM) 프로그램을 적용하였을 때 고등학생의 창의적 문제해결력, STEAM에 대한 태도 및 수업 만족도 향상에 효과가 있는지를 알아보는 데 그 목적이 있다. 연구 결과는 다음과 같다. 첫째, STEAM 프로그램을 적용한 후 고등학생의 창의적 문제해결력이 p <.001 수준에서 의미 있는 결과를 나타내었는데, 이는 지질 투어 자료를 직접 제작하고 발표하는 웹기반의 자료를 활용하는 수업 활동이 고등학생의 창의적 문제해결력에 도움이 된 것으로 판단한다. 둘째, STEAM 태도에서는 p <.001 수준에서 유의미한 값을 나타내어 고등학생의 STEAM에 대한 태도에 긍정적 영향을 준 것으로 확인하였다. 드론과 구글어스를 통한 웹기반의 수업 활동이 학습자의 지식에 대한 자아 효능감과 유용성에 대한 가치인식 등의 융합적 사고에 도움을 준 것으로 판단한다. 셋째, STEAM 프로그램에 대한 고등학생의 수업 만족도는 3.251로 다소 높은 평균을 나타내었다. 이는 드론과 구글어스 등 웹기반의 수업 활동이 학습자의 수업 만족도에 긍정적 영향을 준 것으로 판단한다. 다만 수업 시간 부족이 학습자의 수업 흥미를 높이는 데 한계가 있었다. 이 연구의 제언은 다음과 같다. 첫째, STEAM 프로그램에서 이루어지는 발표 자료 제작 및 실습 등을 감안하여 블록 타임 또는 수업 전 수업 이해를 위한 사전지도 등의 활동이 필요하다. 둘째, 고등학교 교육과정에서 STEAM 교육이 활성화되기 위해서는 고교학점제에서 적용할 수 있는 다양한 융합교육 프로그램의 개발에 대한 정성적 연구 및 정량적 연구가 필요할 것으로 판단한다.