본 연구는 초등학교 과학과 수업과 연계할 수 있는 첨단 과학 기술 활용형 STEAM 프로그램을 개발하는 데 목적이 있다. 이를 위하여 본 연구는 초등학교 5학년 과학과 교육과정 중 <용해와 용액> 단원의 원리와 개념을 중심으로 학생들이 나노과학기술분야의 최신 연구 이슈인 다공체 구조체 기술을 교실에서 접할 수 있도록 주제를 선택하였다. 그리고 과학자들이 다공체 개발 시 당면했던 문제해결과정을 학생들이 학습상황에서 경험할 수 있도록 STEAM 교육 준거인 ‘상황 제시 - 창의적 설계 - 감성적 체험’의 3단계와 공학 설계의 ‘문제 정의 - 검색/분석 - 아이디어 창출 - 아이디어 평가’의 4단계를 융합하여 프로그램의 기본 뼈대를 구성하였다. 개발된 프로그램의 효과를 검증하기 위해서 15명의 5학년 학생이 참가한 수업에 적용하였다. 개발된 수업의 결과는 다음과 같다. 첫째, 개발된 STEAM 수업을 통하여 학생들은 <용해와 용액> 단원에서 도달하고자 하는 본래의 교과 목표에 효과적으로 도달하였다. 둘째, 학생 사후 설문조사 결과 수업 만족도 측면에서 효과적으로 분석되었으며 학생의 문제해결력 및 첨단과학에 대한 긍정적이고 적극적 수용태도도 관찰되었다. 이 연구에서 개발된 최종 프로그램은 수정, 보완 후 시범 운영하여 그 결과를 반영하는 후속 연구와 프로그램의 효과를 검증하는 후속 연구가 필요하다.

The present work aims the development of an advanced technology-based STEAM education program for elementary science classes. Based on the chapter on “Dissolution and Solution” in the fifth-grade science textbooks, topics that are relevant to the advanced nanotechnology of porous materials were selected. Then, in order to expose students to similar problem-solving procedures that scientists faced during porous material development, the four stages of engineering design (“Defining the Problem,” “Background Research, “Developing a Solution,” and “Testing the Solution”) and three criteria of STEAM education (“Context,” “Creative Design,” and “Emotional touch”) were integrated and applied to build basic structure of this program. To verify the effects of the developed program, it was implemented in a class of 15 fifth-grade students. First, the original learning goals of the “Dissolution and Solution” chapter were successfully achieved through the program. Second, the program was positive in the aspect of class satisfaction, problem-solving capabilities, and interest in advanced technologies. It is necessary that this program is revised and pilot-tested, and the following-up study to validate its effect is performed.