이 연구의 목적은 유아교사의 자연물 수학활동 증진을 위한 순환학습기반 교사교육프로그램을 개발 및 적용하여 유아교사의 수학교과교육학지식, 수학교수효능감, 수학적 태도, 자연친화적 교수태도, 자연물을 활용한 유아수학활동 중요도 인식 및 실시정도의 증진에 효과를 가지는지 살펴보는데 있다. 이 연구는 S시 G구에 위치한 어린이집의 유아(만3세∼만 5세)반 담당교사 19명을 실험집단으로, 같은 구이거나 사회·경제적 수준이 비슷한 지역구의 현직 어린이집 유아반 담당교사 20명을 비교집단으로 정하였다. 유아교사의 수학교과교육학지식을 측정하기 위해서는 홍희주(2012)가 개발한 척도를 사용하였다. 유아교사의 수학교수효능감을 측정하기 위해서는 Luo(2000)의 연구에 사용된 수학교수효능감 척도를 우리나라 유아교사에게 맞도록 정정희(2001a)가 수정·번안한 척도를 사용하였다. 유아교사의 수학적 태도를 측정하기 위해서는 Smith(2000)의 연구에 사용된 Revised Version of Attitudes Toward Mathematics Inventory(ATMI)를 우리나라 영·유아교사에게 맞게 유승희, 김지현(2017)이 수정·번안한 척도를 사용하였다. 유아교사의 자연친화적 교수태도를 측정하기 위해서는 강병재, 김경수(2015)가 개발한 척도를 사용하였다. 자연물을 활용한 유아수학활동 중요도 인식 및 실시정도를 측정하기 위해서는 김지현, 김정민(2014)이 사용한 수학교육내용별 중요성 인식에 대한 문항들을 수정?보완하여 사용하였다. 이 문항구성에 대한 내용타당도에 대하여 아동학 전공 박사 1인과 보육경력을 소지하고 아동학을 전공한 박사 수료생 2인을 대상으로 확인하였다. 자료분석은 SPSS Window 21.0 프로그램을 사용하였으며, 본 프로그램의 처치에 따른 수학교과교육학지식, 수학교수효능감, 수학적 태도, 자연친화적 교수태도, 자연물을 활용한 유아수학활동 중요도 인식 및 실시정도의 효과검증을 알아보기 위해 집단별로 프로그램 실시 전과 후에 따른 측정 점수의 변화가 있는가를 알아보기 위하여 독립표본 T검증과 공분산분석(ANCOVA), 반복측정 분산분석을 실시하였다.
개발된 순환학습기반 교사교육프로그램은 주변 자연환경에서 쉽게 접하는 자연물을 활용한 유아수학활동에 대한 구체적인 경험을 통하여 유아교사가 유아수학활동에 대한 지식과 태도를 스스로 구성하여, 교수실제에 적용하고 평가하는 과정을 순환학습과정으로 경험하는 것을 목표로 구성하였다. 즉, 순환학습기반 유아교사의 자연물 수학활동 교사교육프로그램은 수학교과교육학지식, 수학교수효능감, 수학적 태도, 자연친화적 교수태도, 자연물을 활용한 유아수학활동 중요도 인식 및 실시정도가 증진되는 것을 목표로 구성하였다. 회기는 5E 순환학습 과정의 경험나누기, 공유하기, 문제해결하기 단계에서 팀 기반 학습으로 유아교사의 자연물 수학활동에 대한 내용 지식 1회기, 적용하기 단계와 평가하기 단계에서는 유아교사의 자연물 수학활동의 실제 적용과 평가 2회기로 구성된 12회기에 오리엔테이션, 최종 평가까지 총 14회기로 구성되었다. 이는 유아교사의 유아수학활동에 대한 어려움을 본 프로그램의 자연물을 활용한 유아수학활동에 대한 순환학습과정의 반복적 경험을 통하여 주변 자연환경의 자연물을 활용한 일상생활중심의 수학활동의 증진을 도모하기 위해서이다. 프로그램에 대한 평가는 수학교과교육학지식 척도, 수학교수효능감 척도, 수학적 태도 척도, 자연친화적 교수태도척도, 자연물을 활용한 유아수학활동 중요도 인식 및 실시정도 척도와 유아교사의 중간 자기평가지의 양적 평가와 유아교사의 사전 인식조사, 반성적 저널, 심층면담, 수업관찰과 기록에 대한 자료를 수집하여 질적 평가의 분석을 통해 이루어졌다.
교사교육프로그램을 적용하여 효과를 평가한 결과 실험집단 유아교사의 수학교과교육학지식, 수학교수효능감, 수학적태도, 자연친화적 교수태도, 자연물을 활용한 유아수학활동 중요도 인식 및 실시정도의 증진에 긍정적인 효과를 미치는 것으로 나타났다. 순환학습모델을 기반으로 유아교사의 자연물 수학활동에 대한 탐구과정이 순환학습 단계에 따라 체계적으로 진행되었다. 동료교사와 팀을 구성하여 자연물을 활용한 유아수학활동에 대해 탐색과 문제해결 과정을 함께 해결해 가는 과정을 통해 새로운 지식을 구성하였고, 이를 자연물을 활용한 수학활동에 대한 교수 실제에 적용하고 평가하며 유아교사는 자신의 선개념과 오개념을 수정할 수 있었다. 또한 이를 바로 보육·교육현장에 적용하여 순환적으로 진행되는 경험을 반복하면서 자연물을 활용한 유아수학활동에 대한 중요도 인식에 맞춰 교수 실제에 대한 확장의 기회를 바로 가질 수 있어 교수학습효과가 매우 높게 나타났다. 유아교사는 교육을 통하여 자연물이 유아수학활동으로 활용될 수 있다는 것을 새롭게 발견하고 직접 유아와 자연물을 활용한 수학활동을 실행하는 과정에서 유아가 보이는 반응을 경험하며 자연물을 활용한 수학활동에 대한 중요성을 더 높게 인식하게 되었고, 그 결과 실시 정도도 높아졌음을 확인할 수 있었다.
이 연구는 순환학습모델을 기반으로 유아교사의 자연물 수학활동에 대한 교사교육프로그램으로 현직 유아교사를 대상으로 한 체계적이고 실질적인 교사중심 현직교육으로서의 의의를 가진다. 또한 유아교사가 스스로 경험을 통해 지식을 구성해 가는 학습자임을 인식하여 순환학습에 기반한 교수학습과정을 제시하여 그 효과를 입증하였다는 점에서 중요한 의의를 가진다. 이 연구는 교사교육 프로그램의 교수학습 과정을 다루는 후속연구의 기초자료로 기여될 것이다.

This study aims to examine the effect of a learning cycle-based teacher education program developed for enhancement of early childhood teachers’ mathematics using natural objects on improvement in early childhood teachers’ pedagogical content knowledge in mathematics, mathematics teaching efficacy, mathematical attitude, eco-friendly teaching attitude, and recognition of the importance of mathematics using natural objects for young children and implementation. In this study, 19 teachers for young children (aged 3 to 5) at a day-care center in G-gu, S city were placed in an experimental group and 20 teachers for young children at other day-care centers in the same gu or in the area with similar social and financial levels were placed in a comparative group. In order to measure early childhood teachers’ pedagogical content knowledge in mathematics, the scale of pedagogical content knowledge in mathematics developed by Hee-joo Hong(2012) was applied. Also, the scale of early childhood teachers’ mathematics teaching efficacy, which was used in Luo(2000)’s research and revised and adapted by Jeong-hee Jeong(2001) for early childhood teachers in Korea was used. For measuring early childhood teachers’ mathematical attitude, the scale revised and adapted by Seung-hee Yoo and Ji-hyun Kim(2017) for early childhood teachers in Korea, based on the Revised Version of Attitudes Toward Mathematics Inventory(ATMI) used in Smith(2000)’s research was used. For measuring early childhood teachers’ eco-friendly teaching attitude, the scale developed by Byeong-jae Gang and Gyeong-soo Kim(2105) was used. To measure the level of teachers’ recognition of the importance of mathematics using natural objects for young children and the level of implementation, the questions regarding recognition of the importance of individual mathematical education contents used in Ji-hyun Kim and Jeong-min Kim(2014)’s research and questionnaire were revised and supplemented. Content validities of the questions were verified by 1 doctor in pedology and 2 students, who completed the doctor’s course in pedology and have childcare experience. The data were analyzed using the SPSS Window 21.0 program and in order to investigate the effect of this program on pedagogical content knowledge in mathematics, mathematics teaching efficacy, mathematical attitude, eco-friendly teaching attitude, and recognition of the importance of mathematics using natural objects for young children and implementation, the changes of measurement scores before and after the program in each group were analyzed through independent sample T-test, ANCOVA, and Repeated Measures ANOVA.
The learning cycle-based teacher education program was designed to help early childhood teachers form knowledge and attitude on children’s mathematical activities by themselves, apply to teaching practices, and evaluate, as a learning cycle process, by concretely experiencing young children’s mathematical activities using natural objects that are common in surrounding natural environments. In other words, the learning cycle-based mathematical teacher education program for early childhood teachers using natural objects is intended to improve pedagogical content knowledge in mathematics, mathematics teaching efficacy, mathematical attitude, eco-fiendly teaching attitude, and recognition of the importance of mathematics using natural objects for young children and implementation. The program consists of a total of 14 sessions (12 sessions, including 1 session of early childhood teachers’ content knowledge about mathematics using natural objects, as a team-based learning activity at the experience sharing, sharing, and problem-solving stages of the 5E learning cycle process, and 2 sessions of application of mathematics using natural objects and evaluation at the application and evaluation stages, and orientation, and final evaluation). This is to resolve early childhood teachers’ difficulty with mathematical activities for young children and enhance ordinary life-based mathematics using surrounding natural objects, by repeatedly experiencing the learning cycle process of young children’s mathematics using natural objects. For qualitative evaluation of this program, the scale of pedagogical content knowledge in mathematics, the scale of mathematics teaching efficacy, the scale of mathematical attitude, the scale of eco-friendly teaching attitude, and the scale of recognition of the importance of mathematics using natural objects for young children and implementation were applied. Plus, quantitative assessments of early childhood teachers’ intermediate self-assessment papers, results of pre-survey on early childhood teachers’ recognition, reflective journals, in-depth interviews, and data of class observations and records were collected.
It was revealed that the teacher education program had positive influence on improvement in pedagogical content knowledge in mathematics, mathematics teaching efficacy, mathematical attitude, eco-friendly teaching attitude, and recognition of the importance of mathematics using natural objects for young children and implementation among early childhood teachers from the experimental group. Based on the learning cycle model, early childhood teachers’ inquiry into mathematics using natural objects was systematically conducted at each learning cycle stage. As a team with colleagues, teachers formed new knowledge, researching children’s mathematics using natural objects and solving programs together and they were able to modify their preconceptions and misconceptions, by applying this to teaching practices of mathematics using natural objects and evaluating. Moreover, experiencing the circulation of the program in the field of childcare and education, they recognized the importance of mathematics using natural objects for young children and got a chance to expand teaching practices. This means the teaching and learning effect was very high overall. Early childhood teachers recognized the importance of mathematics using natural objects higher, finding that natural objects could be used in mathematical activities for young children and observing responses of young children while doing mathematical activities using natural objects with them. As a result, the level of implementation increased as well.
In conclusion, the learning cycle model-based teacher education program for mathematics using natural objects for early childhood teachers suggested in this study has significance as a systematic and practical teacher-centered in-service education plan. Furthermore, this study has significance too, by offering a learning cycle-based teaching and learning process for early childhood teachers, who are learners to form knowledge, based on their own experience and verifying the effect of the program. It is anticipated that this study would serve as fundamental data for further research on teaching and learning processes of the teacher education program.