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

  • 제9권3호
  • /
  • Pages.276-291
  • /
  • 2016
  • /
  • 2005-5668(pISSN)
  • /
  • 2289-0386(eISSN)
대한지구과학교육학회 (The Korean Society of Earth Science Education)
권호 표지
DOI QR코드

DOI QR Code

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

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

  • 투고 : 2016.10.31
  • 심사 : 2016.12.22
  • 발행 : 2016.12.30
PDF 다운로드
⟨ 이전 논문 다음 논문 ⟩

초록

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.

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.

키워드

참고문헌

  1. 강정하, 최인수(2006). 창의적 문제해결 프로그램이 대학생의 창의적 문제해결 성향과 수행능력에 미치는 효과. 교육심리연구, 20(3), 679-701.
  2. 권오남, 김정효(2000). 창의적 문제해결력 중심의 수학 교육과정 적용 및 효과 분석. 한국수학교육학회지 시리즈 A <수학교육>, 39(2), 81-99.
  3. 교육과학기술부, 한국과학창의재단 (2012). 손에 잡히는 STEAM 교육
  4. 김보을, 권치순(2014). 초등 과학영재와 일반학생의 과학적 태도와 과학수업 만족도 비교 연구. 대한지구과학교육학회지, 7(1), 96.
  5. 김석우(2008). 사회과학 연구를 위한 SPSS win 12.0 활용의 실제. 교육과학사.
  6. 김영채(1999). 창의적 문제 해결: 창의력의 이론, 개발과 수업. 서울: 교육과학사.
  7. 노형진(2003). SPSS/AMOS에 의한 사회조사분석. 서울: 형설출판사.
  8. 문대영(2008). STEM 통합 접근의 사전 공학 교육프로그램 개발. 공학교육연구, 11(2), 90-101.
  9. 문대영(2009). 초등학생의 공학에 대한 태도 및 공학 문제 해결에 대한 사례연구. 한국실과교육학회지, 22(4), 51-66.
  10. 성의석, 나승일(2012). 통합적 STEM 교육이 일반고등학교 학생의 과학 및 기술교과 자기효능감과 공학 태도에 미치는 효과. 한국기술교육학회지, 12(1), 255-274.
  11. 성진숙(2003). 과학에서의 창의적 문제해결력에 영향을 미치는 제 변수 분석: 확산적 사고, 과학지식, 내.외적 동기, 성격 특성 및 가정 환경. 열린교육연구, 11(1), 2019-237.
  12. 송해덕(2007). 창의적 문제해결력의 구성요인과 교수설계원리의 탐색. 열린교육연구, 14(3), 55-73.
  13. 심재호, 이양락, 김현경(2015). STEM, STEAM 교유과 우리나라 융합인재교육의 이해와 해결 과제, 한국과학교육학회, 35(4), 709-723 https://doi.org/10.14697/jkase.2015.35.4.0709
  14. 이경화(2006). CPS를 활용한 미래 도시건설 프로젝트 수업이 아동의 창의성과 문제해결력 향상에 미치는 효과. 교육심리연구, 20(2), 487-506.
  15. 이상균(2015). 스마트 기기 활용 설계 기반 STEAM 프로그램이 과학 흥미도 와 융합인재소양에 미치는 효과. 대한지구과학교육학회지, 8(3), 240-250.
  16. 이선주(2015). 공학적 설계 과정을 강조한 과학 수업이 공업계 고등학교 학생들의 과학 태도에 미치는 영향. 한국교원대학교 대학원 석사학위논문.
  17. 이창훈, 서원석(2012). 오토마타(automata) 만들기를 통한 STEAM 통합 기반의 창의 설계 교육 프로그램 개발 및 적용. 한국기술교육학회지, 12(1), 67-91.
  18. 이춘식(2012). 미국 STEM 교육의 최신 동향과 딜레마. 한국실과교육학회지, 25(4), 101-122.
  19. 이효녕, 박경숙, 권혁수, 서보현 (2013). 공학적 설계와 과학 탐구 과정 기반의 STEM 교육 프로그램 개발 및 적용. 교원교육, 29(3), 301-326.
  20. 이효녕, 권혁수, 박경숙, 오희진(2014). 과학 탐구 기반의 통합적 STEM 교육 모형 개발 및 적용. 한국과학교육학회, 34(2), 63-78. https://doi.org/10.14697/JKASE.2014.34.2.0063
  21. 임강숙, 김희수(2014). 융합인재교육(STEAM)이 고등학생의 과학탐구능력에 미치는 효과, 대한지구과학교육학회지, 7(2), 180-191.
  22. 전은선, 이영철(2015). 수업형태와 수업환경에 대한 과학영재와 일반 학생들의 선호도 비교. 대한지구과학교육학회지, 8(3), 346-354.
  23. 정은영(2008). Squeak Etoys 기반 정보 교육이 초등학생의 창의적 문제해결력에 미치는 영향. 한국교원대학교 석사학위논문.
  24. 조석희, 한석실, 안도희(2005). 초등학교 고학년의 창의적 문제해결력에 영향을 미치는 정의적 특성에 대한 경로 분석. 교육심리연구, 19(3), 745-760.
  25. 한국공학교육인증원(2015). 공학교육인증기준2015 (KEC2015).
  26. 허준(2013). 허준의 쉽게 따라하는 Amos 구조방정식모형. 서울: 한나래출판사.
  27. 홍기칠(2012). AbPS 창의력 프로그램을 적용한 수업이 초등학생의 창의적 문제해결력과 창의적 성향에 미치는 효과. 사고개발, 8(1), 51-76.
  28. Apedoe, X., Reynolds, B., Ellefson, M., & Schunn, C. (2008). Bringing engineering design into high school science classrooms: The heating/coolingunit. Journal of Science Education and Technology, 17, 454-465. https://doi.org/10.1007/s10956-008-9114-6
  29. Brophy, S., Klein, S., Portsmore, M. & Rogers, C (2008). Advancing engineering educationin K-12 classroom. Journal of Engineering Education, 97, 369-387. https://doi.org/10.1002/j.2168-9830.2008.tb00985.x
  30. Cho, J., Choi, Y., & Kim, S. (2011). Development of integrative STEM invention education program model of chemical area. Journal of Korean Practical Arts Education, 17, 165-188. https://doi.org/10.17055/jpaer.2011.17.1.165
  31. Choi, In-soo (2006). Creativity: A sudden risingstar in korea. In J. C. Kaufman, & R. J. Sternberg (eds), International handbook of creativity(pp. 395-420). Cambridge University Press.
  32. Crocker, L., & Algina, J. (1986). Introduction to classical and modern test theory. Fort Worth:Holt Rinehart and Winston Inc.
  33. Davis, G. A., & Rimm, S. B. (1998). Education of the gifted and talented. Needham Heights. MA: Allyn and Bacon.
  34. Hjalmarson, M., & Lesh, R. (2008). Engineering and design research: Intersections for education research and design. In A. E. Kelly, R. A.
  35. Isaksen, S. G., & Trefinger, D. G. (1985). Creative problem solving : The basic course. Buffalo, NY : Bearly.
  36. Isaksen, S. G., Doval, K. B., & Trenfinger, D. J. (2000). Creative approaches to problem solving:A framework for change. Dubuque, Iowa:Kendall/Hunt Publishing Company.
  37. Lee, S., & Rho, T. (2011). The development of instructional design model for STEM integrated approach in technology education. The Korean Journal of Technology Education, 11, 1-20.
  38. Moore, T. J., Tank, K. M., Glancy, A. W., Kersten, J. A., & Ntow, F. D. (2013). The status of engineering in the current K-12 state science standards (Research to practice). 2013 American Society for Engineering Education Annual Conference, Atlanta, GA.
  39. Moore, T. J., Glancy, A. W., Tank, K. M., Kersten, J. A., Smith, K. A., Stohlmann. M. S. (2014). A Framework for Quality K-12 Engineering Education: Research and Development. Journal of Pre-College Engineering Education Research, 1-13
  40. Moore, T. J., Tank, K. M., Glancy, A. W., & Kersten, J. A. (2015). NGSS and the landscape of engineering in K-12 state science standards. Journal of Research in Science Teaching, 52, 296-318. https://doi.org/10.1002/tea.21199
  41. Nam, Y. K., Lee, S. J., Paik, S. H. (2016). The impact of Engineering integrated Science (EIS) Curricula on First-Year Technical High School Students' Attitudes toward Science and Perception of Engineering. Eurasia Journal of Mathematics, Science & Technology Education, 12, 1881-1907
  42. National Academy of Engineering. (2009). Engineering in K-12 Education: Understanding the Status and Improving the Prospects. Washington, DC: National Academies Press.
  43. National Research Council. (2009). Engineering in K-12education: Under standing the status and improving the prospects. Washington, DC: The National Academies.
  44. National Research Council. (2011). Successful K-12 STEM Education: Identifying Effective Approach in Science, Technology, Engineering, and Mathematics. Washington, DC: The National Academies Press.
  45. National Research Council. (2012). A framework for K-12 science education: Practices, crosscutting concepts, and core ideas. Washington, DC: The National Academies Press.
  46. NGSS Lead States. (2013). Next Generation Science Standards: For States, By States. Washington, DC: The National Academies Press
  47. National Research Council. (2009). Engineering in K-12education: Under standing the status and improving the prospects. Washington, DC: The National Academies.
  48. Olds, S., Harrell, D.,&Valente, M. (2006). Get a grip! A middle school engineering challenge. Science Scope, 20, 21-25.
  49. Samuel, M., Robert, T. P., Ryan, J. D., & Dina, C. M. (2011). Racial and Ethnic Minority Students' Success in STEM Education. New Jersey:Jossey-Bass.
  50. Schunk, D. H., Pintrich, P. R., & Meece, J., L. (2008). Motivation in education (3rd ed.). Upper Saddle River, NJ: Pearson Merrill Prentice Hall.
  51. Woolfolk, A. E. (1995). Educational Psychology.(6th ed.) London : Allyn and Bacon.