STEAM Pedagogy and Student Competency Development: A Comparative Mixed-Methods Study of Institutional Contexts in Pakistan and Japan

기술 요약: 파키스탄과 일본의 STEAM 교육법 및 학생 역량 개발

문제 제기 및 연구 공백
STEAM(과학, 기술, 공학, 예술, 수학) 교육은 비판적 사고, 창의성, 협업과 같은 21세기 핵심 역량을 개발하는 수단으로 널리 인정받고 있으나, 고등 교육에서의 구현은 여전히 불균형하게 나타난다. 기존 문헌은 주로 특정 국가나 특정 기관에 국한되어 있으며, 학생의 성취도나 교사의 준비도 중 어느 한 측면에만 초점을 맞추는 경우가 많고, 이 둘 사이의 상호작용을 조사하는 연구는 부족하다. 더욱이, 다양한 국가적 맥락 속에서 (TPACK과 같은) 교육적 프레임워크가 학생의 역량 개발로 어떻게 연결되는지를 다룬 비교 연구는 매우 드물다. 특히, 기술적으로 선진화된 일본의 시스템과 자원이 제한적이고 시험 중심적인 파키스탄의 시스템처럼 대조적인 환경에서, 제도적 문화, 자원 제약, 평가 체계가 STEAM 교육법을 학습 결과로 전환하는 과정에 미치는 영향에 대한 연구는 여전히 미진한 상태이다. 본 연구는 이러한 공백을 메우기 위해, STEAM 교육적 실천이 학생의 역량 개발에 어떻게 영향을 미치는지, 그리고 이러한 두 가지 뚜렷한 국가적 설정에서 맥락적 요인들이 이 관계를 어떻게 매개하는지 조사한다.

연구 방법론
본 연구는 실용주의적 연구 패러다임에 기반하여 비교 동시 혼합 방법론(수렴적 병렬 설계)을 채택하였다. 데이터 수집은 양적 연구와 질적 연구 스트랜드를 동시에 진행하였다:

• 양적 스트랜드: 확립된 STEAM 및 TPACK 프레임워크를 수정·보완한 설문지를 293명의 고등 교육 학생(파키스탄 151명, 일본 142명)에게 실시하였다. 조사 도구는 STEAM 교육적 실천에 대한 인식(예: 탐구 기반 학습, 학제 간 통합)과 자기 보고식 STEAM 역량(예: 문제 해결 능력, 디지털 리터러시)을 측정하였다. 데이터 분석에는 기술 통계, 국가 간 인식을 비교하기 위한 비모수 검정(Mann-Whitney U), 그리고 STEAM 실천이 역량에 미치는 예측력과 국가적 맥락의 조절 역할을 평가하기 위한 위계적 다중 회귀 분석이 사용되었다.
• 질적 스트랜드: 16명의 참여자(학생 10명 및 교수진 6명; 각 국가별 학생 5명 및 교사 3명)를 대상으로 반구조화된 인터뷰를 실시하였다. 이 인터 интервью는 STEAM 구현에 영향을 미치는 제도적 및 맥락적 요인을 탐구하였다. 데이터는 도전 과제와 촉진 요인에 관한 반복되는 패턴을 식별하기 위해 주제 분석(귀납적 코딩) 방식으로 분석되었다.
• 통합: 양적 및 질적 연구 결과를 공동 디스플레이(joint display)를 통해 통합함으로써, 통계적 경향을 맥락적 통찰력을 통해 설명하는 종합적인 메타 추론을 제공하였다.

주요 결과

• 예측 관계: 위계적 회귀 분석 결과, STEAM 교육적 실천은 학생의 역량 개발을 예측하는 강력하고 유의미한 변수임이 밝혀졌다($R^2 = .607$, $p < .001$). 이 관계는 두 국가적 맥락 모두에서 유효했다.
• 조절 변수로서의 국가적 맥락: STEAM 실천과 국가 간의 상호작용 항은 유의미하지 않았으며($\Delta R^2 = .002$, $p = .558$), 이는 교육법과 역량을 연결하는 핵심 기제가 파키스탄이나 일본의 기관에 상관없이 안정적임을 나타낸다.
• 인식의 차이: 안정적인 예측 관계에도 불구하고, Mann-Whitney U 검정 결과 평균 순위에서 통계적으로 유의미한 차이가 나타났다. 파키스탄 학생들은 일본 학생들에 비해 STEAM 교육적 실천과 역량 개발 모두에 대해 유의미하게 높은 인식을 보고하였다.
• 질적 주제: 맥락적 도전 과제와 관련하여 다섯 가지 주요 주제가 도출되었다:
  1. 제도화: 파키스탄의 경우, 공식적인 제도적 틀의 부재로 인해 STEAM 구현이 주로 개별 교사의 주도에 의해 이루어진다. 일본의 경우, STEAM가 커리큘럼에 공식적으로 포함되어 있으나, 이를 경직된 것으로 인식하여 교육적 유연성을 제한할 수 있다.
  2. 자원 대 시간: 파키스탄 참여자들은 물리적 인프라(실험실, 장비) 부족을 주요 장벽으로 꼽았다. 일본 참여자들은 충분한 인프라를 인정하면서도, 효과적인 STEAM 전달을 제한하는 요인으로 시간 제약과 과도한 업무량을 지목했다.
  3. 교사 준비도: 두 맥락 모두 전문성 개발의 격차를 보고했다. 파키스탄 교사진은 학제 간 교수법 훈련이 부족했고, 일본 교사진은 초기 훈련에도 불구하고 지속적이고 지속적인 전문 학습 기회의 부족을 언급했다.
  4. 평가 문화: 암기 위주의 시험 중심 문화인 파키스탄은 STEAM의 역량 기반 목표와 충돌한다. 일본은 프로젝트 기반 평가가 권장되지만, 대규모 학급에서 학제 간 과업을 평가하는 데 따르는 어려움이 존재한다.
  5. 문화적 규범: 파키스탄의 위계적 교실 규범은 학생의 자율성을 제한할 수 있으며, 일본의 협력적 규범은 때때로 학생들이 아이디어에 이의를 제기하는 것을 방해하여 창의적 발산을 제한할 수 있다.

주요 기여

• 교차 국가적 실증적 근거: 본 연구는 개발도상국의 교육 시스템(파키스탄)과 기술 선진국(일본)을 대조함으로써 고등 교육 내 STEAM 구현에 관한 희귀한 비교 데이터를 제공한다.
• 인프라와 인식의 분리: 본 연구의 결과는 우수한 인프라(일본)가 반드시 높은 참여도나 역량 개발에 대한 인식으로 이어진다는 가설에 의문을 제기한다. 대신, 구조화되지 않은 환경(파키스탄)에서의 개별 교사의 주도성이 높은 인지적 참여를 이끌어낼 수 있는 반면, 구조화된 환경(일본)에서의 커리큘럼 경직성이 학생의 영향력 인식을 약화시킬 수 있음을 시사한다.
• 구현의 맥락적 미묘함: 본 연구는 교육적 기제(역량을 예측하는 STEAM 실천)는 보편적이지만, 구현 조건(자원, 시간, 평가, 문화)은 매우 맥락 특이적임을 입증한다.
• 프레임워크의 통합: 본 연구는 TPACK 기반의 교육적 실천을 역량 결과와 경험적으로 연결함으로써, 이론적 적용을 넘어 교차 국가적 검증으로 나아갔다.

의의 및 주장
본 논문은 STEAM 교육의 효과가 단순히 교육적 설계나 국가의 기술적 진보에 의해서만 결정되는 것이 아니라, 제도적 문화, 자원 가용성, 그리고 평가 체계에 의해 깊이 매개된다고 주장한다.

• 이론적 측면: 본 연구의 결과는 STEAM 구현에 있어 생태적 및 시스템 기반 접근 방식으로의 전환을 지지하며, 역량 기반 프레임워크가 학습 환경의 구체적인 제도적, 문화적 제약을 고려해야 함을 시사한다.
• 실무적 측면: 본 연구는 교육자와 정책 입안자에게 근거 기반의 지침을 제공한다:
  • 자원이 부족한 파키스탄과 같은 맥락에서는, 개별 교사의 노력을 활용하기 위해 교사 역량 강화와 전문성 개발에 투자하는 것이 필수적이다.
  • 인프라가 탄탄한 일본과 같은 맥락에서는, 진정한 교육적 혁신을 허용하기 위해 커리큘럼의 유연성을 높이고 행정적 부담을 줄이는 데 집중해야 한다.
• 주장의 신중함: 저자들은 **편의 추출 표본(convenience sampling)**과 특정 기관의 사용으로 인해 연구 결과의 일반화에 한계가 있음을 명시하며 한계를 인정하였다. 저자들은 STEAM가 보편적으로 우월하다고 주장하는 것이 아니라, 그것이 역량 개발로 성공적으로 전환되기 위해서는 맥락에 맞는 적응이 필요함을 강조한다. 본 연구는 관계 자체는 견고하지만, 이를 달एको 성취하는 경로는 지역적 제도적 현실에 따라 크게 달라질 수 있음을 강조한다.