본 연구는 과학교육에 게이미피케이션 도입의 필요성과 과학적 창의성, 과학긍정경험과 학습몰입에 미치는 효과를 알아보기 위해 진행하였다. 한국과학창의재단에서 만든 사이언스 레벨 업 사이트를 기반으로 한 게이미피케이션 STEAM 프로그램 16차시를 개발하였다. 수업처치 전에 비교반과 연구반의 창의성 및 과학긍정경험 사전검사를 실시하고, 게이미피케이션 STEAM 프로그램을 수업에 적용한 후 실시한 창의성 및 과학긍정경험, 학습몰입에 대한 검사자료를 바탕으로 프로그램의 효과에 대한 논의와 결과 정리 하였다.
본 연구의 초등과학 게이미피케이션 STEAM 수업프로그램의 구성과 수업적용에 따른 효과검증을 다음과 같은 방법으로 진행하였다.
첫째, 초등학교 과학교육과정의 내용 및 수준과 STEAM 교육모형에서 제시하는 창의적 융합인재교육 학습준거틀을 토대로, 과학교과를 중심으로 한 융합교육의 학습요소를 추출하였다.
둘째, STEAM 교육모형의 수업 방법론이 지닌 추상성의 보완과 정의적 차원 강화를 위해 게이미피케이션의 원리를 도입?보완하고, 게임요소를 통한 탐구경험과 문제해결과정을 제공하고자 한국과학창의재단에서 운영하는 사이트 ‘사이언스 레벨 업’의 멀티미디어 콘텐츠를 활용한 수업모형과 16차시 지도안을 마련하였다.
셋째, 초등학교 5학년으로 구성된 연구반과 통제집단을 구성하고, 초등과학 게이미피케이션 STEAM 수업프로그램을 연구반 학생들에게 적용하여, 과학적 창의성 및 과학긍정경험에 미치는 효과를 사전-사후 차이의 비교를 통해 통계적으로 검증하였다.
연구의 결과는 다음과 같다.
첫째, 게이미피케이션 STEAM 수업은 초등학생의 과학적 창의성 향상에 긍정적인 영향을 준 것으로 나타났다. 과학 창의성 검사의 하위 요인인 세 가지요인 실재요인, 개인요인, 사회 요인의 향상도에 효과가 있음을 볼 수 있다. 일례로, 교과 활동 중 환경보전캠페인 방법을 위한 ‘북극곰 뮤직비디오 만들기’ 활동 중 내용을 구상하는 과정에서 창의성이 향상된 것을 알 수 있었다. 또한 여러 가지 미션 수행 중 빛의 혼합 단원에서 흰색 빛을 만들려면 어떻게 조합해야 하는지에 대한 문제 해결 과정에서 과학적 창의성이 향상된 것으로 나타났다.
둘째, 게이미피케이션 STEAM 교육 프로그램은 초등학생의 과학긍정경험을 향상시키는 것으로 나타났다. 하위영역별로는 과학학습 정서요인, 과학관련 자아개념요인, 과학학습 동기요인, 과학관련 진로포부요인, 과학관련 태도요인의 변화에 유의미한 영향을 미치는 것으로 나타났다. STEAM 교육모형의 단계인 창의적 설계 단계에서 과학적인 원리를 적용하여 모둠원들과 함께 주어진 과제를 완성하고 해결하는 과정을 통해 과학학습 성공의 경험이 긍정적인 영향을 끼친 것으로 나타났다. 학습 활동 중에 VR 자연관찰, AR 빛 실험실을 통한 가상현실 체험은 학생들이 첨단 과학 기술을 직접 체감하고 즐거워하면서 과학관련 진로영역을 긍정적으로 바라보는 태도가 고양된 것으로 파악된다.
셋째, 게이미피케이션 STEAM 교육 프로그램이 초등학생의 학습몰입을 향상시키는 것으로 나타났다. 하위영역별로는 몰입의 9가지 구성요인으로 들 수 있는데, 도전과 능력의 조화 요인, 행위와 의식의 통합 요인, 명확한 목표 요인, 구체적인 피드백 요인, 과제에 대한 집중 요인, 통제감 요인, 자의식의 상실 요인, 시간감각의 왜곡 요인, 자기목적적 경험요인 중 대부분의 요인에서 통계적으로 유의한 차이가 났다. 학습자의 흥미를 높이는 게임화 요소를 많이 활용한 것과 매 차시에 들어간 게임 활동들이 학생들의 흥미와 동기부여를 높여 학습에 몰입할 수 있도록 도와준 것으로 게이미피케이션 콘텐츠가 학습몰입에 긍정적인 영향을 미친 것을 의미한다.
요컨대 게이미피케이션 STEAM 수업을 통하여 초등학생의 과학적 창의성, 과학긍정경험, 학습몰입의 세 가지 영역에서 모두 괄목할만한 긍정적인 효과를 볼 수 있었다.