본 연구는 순환학습기반 수과학 통합 유아 목공놀이 프로그램을 개발 및 적용하여 유아의 수학적 능력, 과학적 능력 및 창의성 증진에 효과를 가지는지 알아보는 것에 목적이 있다. 본 연구는 S시 S구에 위치한 M유치원 만 5세 두 학급 유아 총 56명을 연구대상으로 선정하였고, 두 학급은 부모의 사회적 배경, 지역사회 문화 및 교육경험 등이 유사하며 하루일과 운영 및 교사 구성 비율이 동일하다. 유아의 수학적 능력은 황해익과 최혜진(2007)이 개발한 유아그림수학능력 검사 척도를 사용하였고, 황해익과 최혜진(2007)의 척도에서 제외되어 있는 확률과 통계영역은 이은영(2010)의 척도를 사용하여 측정하였다. 유아의 과학적 능력은 조홍자(2015)가 개발한 과학적 탐구능력 검사 척도를 사용하여 측정하였다. 유아의 창의성을 측정하기 위해 Torrance(1974)가 제작한 TTCT(Torrance Tests of Creative Thinking)를 김영채(1999)가 편역한 도형검사 척도를 사용하였다. TTCT는 동형검사로 A형과 B형으로 구분되며, 본 연구의 사전검사에 도형 A형, 사후검사에 도형 B형을 사용하였다. 자료분석은 SPSS Window 21.0 프로그램을 사용하였다. 본 프로그램의 처치에 따른 수학적 능력, 과학적 능력 및 창의성 증진의 효과 검증을 위해 실험집단과 비교집단의 동질성 검증을 위한 독립표본 T-test와 프로그램 실시가 실험집단에 실제적인 변화가 있는지 알아보기 위한 대응표본 T-test를 실시하였다. 그리고 프로그램 진행 과정의 변화 추이를 알아보기 위해 반복측정 분산분석(Repeated measure ANOVA)을 실시하였다.
순환학습기반 수과학 유아 목공놀이 프로그램은 구체물을 활용하여 만들고 싶은 구성물을 설계하고 제작하는 과정에서 수학적 능력, 과학적 능력 및 창의성이 발달 되고, 다양한 문제 상황에서 관련 능력을 활용하는 것을 목표로 선정하였다. 회기는 5E 순환학습모델을 적용하여 참여 및 탐색 단계 1회기, 설명 단계 2회기, 확장 단계 3회기, 평가 단계 4회기를 한 세트로 구성하고, 전체 오리엔테이션과 전체 평가를 포함하여 총 18회기로 구성하였다. 이는 직접적인 경험을 통해 지식을 습득하는 유아들이 반복적으로 구성물을 만드는 과정을 통해 수학적 능력, 과학적 능력 및 창의성 증진을 도모하기 위해서이다. 프로그램에 대한 평가는 수학적 능력, 과학적 능력, 창의성 척도 및 담임교사 중간 관찰 체크리스트의 양적 평가와 사전 요구도 조사, 담임교사 면담, 활동 과정 관찰, 활동 결과물 분석, 교사 자기 평가서를 수집하여 질적 평가의 분석을 통해 이루어졌다.
순환학습기반 수과학 통합 목공놀이 프로그램을 적용 후 양적 평가 결과를 확인한 결과 실험집단의 수학적 능력, 과학적 능력, 창의성 증진에 긍정적인 영향을 미쳤으며, 프로그램 진행 중 유아의 변화 추이를 확인한 결과 점차적으로 수학적 능력, 과학적 능력, 창의성에 대한 교사의 관찰이 긍정적으로 변화하는 양상을 보였다. 구성물을 만드는 과정에서 수학적 능력이 활용되어 수학적 능력이 증진되고, 문제 상황을 해결하기 위해 원인과 결과에 대한 과학적 사고를 통해 과학적 능력이 증진되었으며, 더불어 다양한 문제해결 방법을 창출하여 창의성 발달을 이룰 수 있었다. 다양한 질적 평가를 분석해 본 결과 유아가 목공놀이를 통해 스스로 계획하고 구성물을 만들며 평가하는 순환적인 탐구학습 과정은 수학과 과학의 과정적 통합을 이룰 수 있도록 해 주었고, 일상생활의 수과학적 문제 상황에도 적용 가능하다는 점을 발견할 수 있었다.
본 연구는 통합적 학습의 적기인 유아를 대상으로 수과학 통합 교육을 구상하고, 스스로 경험을 통해 지식을 구성해 가며 유아가 주도할 수 있는 순환학습모델을 기반으로 한 목공놀이 프로그램을 개발·적용하여 그 효과를 입증하였다는 점에서 중요한 의의를 가진다. 본 연구는 통합 교육에 대한 새로운 지표가 될 것이며, 유아보육·교육현장에서 필요한 목공놀이 프로그램 운영을 위한 교육과정 개발의 기초자료로 기여될 것이다. 궁극적으로 본 연구는 4차 산업혁명 시대인 현재 유아보육·교육현장에서 비판적 사고(Critical Thinking)에 기초한 집단 내 의사소통(Communication)을 통해 협업(Collaboration)의 과정으로 이루어진 창의적인 결과물(Creativity)을 산출하는 4C 역량을 길러낼 수 있는 미래 인재 양성에 기여할 메이커 교육(Maker Education) 프로그램의 사례로 활용될 수 있을 것이다.

The study aims to examine the effect of the development and the implementation of math-science integrating woodwork play program based on learning cycle on the improvement in young children’s mathematical ability, scientific ability, creativity. The participants were composed of 56 five-year-old children from two classes in M kindergarten located in S-gu in S city. The parents in two classes have similar socio-demographic backgrounds. Two classes have the same and composition of teacher. ‘Pictorial Math Ability Test for Young Children’ by Hwang Hae-ik and Choe Hye-jin(2007) was used for testing young children’s mathematical abilities and the scale developed by Lee Eun-young(2010) was used for accessing the abilities for probability and statistics which were not included in the measurement by Hwang Hae-ik and Choe Hye-jin(2007). ‘The Assessment Tool for Scientific Inquiry Abilities’ developed by Hong-Jah Cho(2015) was used for measuring young children’s scientific abilities. Kim Young-chae’s ‘Korean translated version(1999) of Torrance’s Test of Creative Thinking’ (TTCT; Torrance, 1974) was used to assess young children’s creativity, and Type A was used for pre-test and Type B was used for post-test. Data was analyzed using SPSS 21.0. Independent-sample t-test was utilized for examining the homogeneity between the experimental group and the comparison group the changes of measurement score before and after the program implementation in each group and paired-sample t-test was utilized for examining the significant changes in experimental group after the program intervention. Also, repeated measure ANOVA was used to access the improvements during the program intervention.
The purpose of math-science integrating woodwork play program based on learning cycle is to enhance young children’s mathematical ability, scientific ability, creativity during the process of designing and making the objects, the ultimately to apply acquired abilities from program to various problematic situations. The program consists of a total 18 session including 1 session of the first orientation and 1 session of the final evaluation with 4 sets of the intervention (stage 1: participation and exploration, stage 2: explanation, stage 3: expansion, stage 4: evaluation) by applying 5E learning cycle model. This is to improve young children’s mathematical ability, scientific ability and creativity by acquiring knowledge coming from direct experience through the process of repeated making the objects. The program was evaluated and analyzed by quantitative methods including measurements of mathematical ability, scientific ability and creativity and teacher’s process observation check-lists and qualitative methods including pre-needs accessment, conversation with the teacher, activity process observation, activity products analyses, and teacher’s self-evaluation.
The results of quantitative analyses after the program implementation showed that significant improvement in young children’s mathematical ability, scientific ability, and creativity in the experimental group. Also, gradual improvements in young children’s mathematical ability, scientific ability, and creativity were found during the program intervention by the teacher’s process observation. Mathematical abilities were enhanced by the process making objects, scientific abilities were improved through applying scientific thinking to situated context’s causes and effects for resolving the problematic situations, and creativity was developed by creating diverse problem-solving methods suitable to each problematic situations. The results of diverse qualitative analyses indicated that math-science integration woodwork play program based on learning cycle model enabling young children to plan, make, and evaluate the woodwork helped to integrate mathematics and science successfully and can be applied problematic situation related to mathematics and science in daily life.
The study is significant in terms of proving the effectiveness of the development and the application of math-science integration woodwork play program based on learning cycle model which enables young children to develop and construct the knowledge by themselves through the experiences learnt from this program. The study could be a cornerstone for the integrated education for young children and contribute to the development of curriculum for implementing woodwork play program in the field of young children’s care and education as fundamental evidence.
In the era of the forth industrial revolution, this study, ultimately, could be disseminated as a good case of “Maker education” program in the field of young children’s care and education, which will be contribute to educating future human resources who have 4Cs, meaning that producing creative outcomes (Creativity) through ‘Collaboration’ with ‘Communication’ based on ‘Critical Thinking’.