본 연구는 영재 STEAM 프로그램의 융합요소 분석을 바탕으로 수학영재교육에서의 STEAM 교육 관련 국내 연구의 동향을 살펴보고, 그 중 프로그램 연구를 세부적으로 분석하여 수학영재교육에서의 STEAM 교육에 시사점과 후속 연구의 방향을 제시하는 데 목적이 있다.
이를 위해 영재 STEAM 프로그램 연구 분석 기준, 수학영재 STEAM 교육 연구 분석 기준, 수학영재 STEAM 프로그램 연구 분석 기준을 각각 마련하였다. 그 후, 먼저 2011년부터 2020년까지 발표된 영재교육 관련 STEAM 프로그램 연구 논문 139편에 대해 융합요소 구성을 분석하였다. 다음으로, 2012년부터 2020년까지의 수학영재교육 관련 STEAM 교육 연구를 진행한 학위논문 및 학술지 논문 63편을 대상으로 연구 동향을 살펴보기 위한 분석을 실시하였으며, 그 중 프로그램을 개발한 논문 47편을 추출하여 프로그램의 특징을 분석하였다.
연구결과를 종합하면, 영재 STEAM 프로그램은 분명하게 STEAM으로 명시되어 구성된 프로그램이 90편(64.7%), STEAM으로 명시되지 않은 프로그램이 49편(35.3%)으로, STEAM으로 명시하여 설계된 프로그램이 절반이 넘는 비율을 차지했다. STEAM 각 교과요소에 대해 융합된 교과 수는 5가지가 77편(55.4%)으로 과반의 비율을 차지했으며, 2가지 30편(21.6%), 3가지 16편(11.5%), 4가지 15편(10.8%), 1가지 1편(0.7%) 순으로 나타났다. 프로그램에 적용된 융합교과요소는 과학 21.3%, 예술 20.8%, 수학 19.7%, 기술 및 공학 각 19.1%로, 융합교과요소 간 다소 차이는 있으나 전반적으로 큰 차이 없이 적용되었다.
수학영재 STEAM 교육 연구는 석사 논문이 40편(63.5%), 박사 논문이 3편(4.8%), 학술지 논문이 20편(31.7%)이며, 2012년과 2017년에 2편(3.2%)으로 가장 적은 논문이 발표되었고 2018년에 11편(17.5%)으로 가장 많은 논문이 발표되었다. 초등학생을 대상으로 한 연구가 30편(44.8%)으로 가장 많이 이루어졌으며, 중학생 21편(31.3%), 문헌 7편(10.4%), 교사 6편(9.0%), 고등학생 2편(3.0%), 기타 1편(1.5%) 순으로 나타났다. 연구주제별로는 효과 분석에 관한 연구가 25편(38.5%), 개발/적용에 대한 연구가 23편(35.4%)으로 높은 비율을 차지하고 있었으며 평가를 주제로 한 연구는 2편(3.1%)으로 가장 적게 나타났다. 연구방법별로는 개발연구가 19편(29.7%), 실험연구가 17편(26.6%), 혼합연구가 11편(17.2%)으로 많은 비율을 차지했으며, 조사연구가 8편(12.5%), 문헌연구가 6편(9.4%), 사례연구가 3편(4.7%)으로 나타났다.
수학영재 STEAM 프로그램의 적용 대상은 초등학생이 28편(58.3%)으로 절반이 넘는 비율을 차지했으며, 중학생이 18편(37.5%), 고등학생이 2편(4.2%)으로 나타났다. 수학영재 STEAM 프로그램은 수학영재를 대상으로 개발되기 때문에 수학을 중심 교과로 설정한 프로그램이 75.9%로 높은 비율을 차지했으며, 같은 이공계열인 기술/공학(9.3%)과 과학(7.4%)을 중심 교과로 설정한 프로그램도 적지 않았다. 수학과 내용 영역별로는 도형 및 측정/기하가 42편(45.2%)으로 가장 많은 비율을 차지했으며, 규칙성/함수 22편(23.7%), 수와 연산 14편(15.1%), 자료와 가능성/확률과 통계 12편(12.9%), 문자와 식 3편(3.2%) 순으로 나타났다. 융합요소별로는 STEAM의 교과 5가지가 모두 융합된 프로그램이 21편(44.7%)으로 가장 많았으며, 예술, 과학, 기술 및 공학이 수학 교과와 비교적 고르게 적용되고 있었다. 다만 교과의 난이도상 초등학교의 경우 중·고등학교에 비해 기술/공학이 비교적 적게 융합되었다. 수학영재 STEAM 프로그램은 다학문적 통합인 연계형이 33편(70.2%)으로 가장 많이 개발되었고 간학문적 통합인 통합형이 11편(23.4%), 탈학문적 통합인 융합형이 3편(6.4%)으로 나타났다. 가장 많이 개발된 연계형 프로그램을 세부적으로 살펴보면, 수학 중심 연계형이 30편(63.8%)으로 절반 이상을 차지했고 기술/공학 중심 연계형이 2편(4.3%), 과학 중심 연계형이 1편(2.1%) 있었다. 수학영재 STEAM 프로그램의 효과 검증은 정의적 측면에서 조금 높은 비율로 나타났으나, 인지적 측면(25.6%), 정의적 측면(29.3%), 창의성(24.4%)에 대해 비교적 고르게 효과성을 확인하고 있었다.
본 연구는 수학영재교육에서의 STEAM 교육 관련 국내 연구의 동향과 프로그램의 특징을 분석하여 수학영재교육에서의 STEAM 교육 연구의 발전을 위한 후속 연구의 방향을 제시하였다.