FOCUS 2 STEAM 자세히 들여다보기
3) 관련 정책연구 : 백윤수 외, 『융합인재교육(STEAM) 실행방향 정립을 위한 기초연구』, 한국과학창의재단, 2012.
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1단계. 자신의 문제로 인식시키는 ‘상황 제시’
첫째로 ‘상황 제시’ 단계에서는 해결해야 할 과제를 학생들이 자신과 연관된 문제로 인식하도록 실생활과 연계시켜서 제시하고 전체 프로그램을 포괄하는 상황을 설명합니다. 자신의 생활에서 마주치는 소재를 통해 학습 내용의 중요성을 인지함으로써 좀 더 흥미를 가지고 학습 활동에 집중하고 몰입하게 만듭니다. 이것은 수업 방식이 교사 주도에서 학생 중심으로 전환되는 것을 의미하기도 합니다.
기존 학습의 도입부에서도 교사는 동기 유발 장치를 활용했습니다. 그러나 STEAM이 가진 차이점은 상황 제시의 범위입니다. 상황 제시 단계에서 자주 발견되는 오류는 수업 주제와 관련된 노래를 부르거나 동영상을 보는 등 단순히 흥미만 유도할 뿐 문제 해결의 적극적인 의지를 불러일으키지 못하는 경우입니다.
STEAM의 도입부에서 제시되는 상황은 수업 전체 과정을 아우르는 내용으로 구성되어야 합니다. 학생들이 실제 생활에서 겪었던 어려움이나 자주 마주쳤던 문제를 상황으로 제시할수록 문제 해결에 대한 의지가 높아지기 때문입니다.
상황 제시의 좋은 사례로는 “교실에서 악취가 나는데 어떻게 하면 없앨 수 있을까?”, “다리를 다친 친구가 학교생활을 편하게 할 수 있게 돕는 방법은 무엇이 있을까?” 등이 있습니다. 학생들이 흔히 겪는 상황과 연관시킴으로써 학습
새로운 문제에 도전 학생이 문제 해결
필요성을 구체적으로 느낄 수 있는
상황 제시
학생스스로 문제 해결 방법을
찾아가는 창의적 설계
문제 해결에서 오는 성공의 경험과 감성적 체험
과학기술 분야에 대한 흥미·동기 부여
몰입도와 해결 의지를 동시에 높이는 것입니다. 잊지 말아야 할 것은 상황 제시 단계에서 학생들에게 던진 물음 또는 문제는 이후 창의적 설계와 감성적 체험의 과정을 통해 해결 여부를 반드시 확인해야 한다는 점입니다.
STEAM 학습준거틀의 ‘상황 제시’ 단계가 적절한지를 판단하려면 다음의 기준을 살펴보면 됩니다.
- 수업 전체를 아우르는 상황을 제시한다.
- 실제 학생들이 생활에서 겪은 어려움이나 문제를 상황으로 제시한다.
- 일상 생활에서 소재를 가지고 오는 것에서 끝나지 않으며, 그 안에 학생이 해결해야 할 문제 상황이 존재한다.
- 상황 제시 단계에서 학생들에게 던졌던 물음과 문제는 이후 창의적 설계와 감성적 체험의 과정을 통해 잘 해결되었는지 확인해야 한다.
- 수업 주제와 관련된 노래를 부르게 하거나 동영상을 보여주는 등 단순한 흥미 유발 위주의 활동으로 수업을 시작한다.
- 제시된 상황 또는 문제가 수업 처음부터 끝까지의 전체 과정을 아우르지 않고 도입부에만 등장했다 사라진다.
2단계. 스스로 문제 해결 방법을 찾는 ‘창의적 설계’
둘째로 ‘창의적 설계’ 단계는 실생활 문제에서 나타나는 여러 제약 조건 속에서 최선의 해결책을 찾기 위해 스스로 고민하고 만들어나가는 과정입니다. 기존의 수업에서는 교사의 강의를 통해 기본 개념을 전달하거나 매뉴얼로 존재하는 실험이나 실습을 진행하기 때문에 모든 학생이 비슷한 결과물을 만들기 일쑤였습니다.
창의적 설계는 학생 스스로 창의성을 발휘해 생각해낸 아이디어를 수업과 활동에 반영하여 다양한 결과물을 얻는 것이 핵심입니다. 단순히 과학적인 시각을 가진다고 해서 문제가 쉽게 해결되는 것도 아닙니다. 과학적 지식의 대부분은 이미
맞아요
틀려요
완성된 이론들이라서 실생활 속의 풀리지 않는 문제를 해결하는 데 적합하지 않기 때문입니다.
기존의 과학은 세상이 어떻게 작동하는지에 대한 지적 호기심을 충족시켜 주는 역할을 맡았다면, 현대의 과학은 인류가 당면한 도전 과제에 대한 해결책을 제시하도록 요구받고 있습니다. 이러한 시대 상황을 반영한 STEAM의 창의적 설계 방식은 ‘과학’보다는 ‘공학’에 가깝다고 할 수 있습니다.
과학과 공학은 어떻게 다를까요. 과학은 “왜?”라는 질문에 답을 제시합니다.
“바다는 왜 파란색일까?”, “딱딱한 것에 부딪히면 왜 통증이 느껴질까?”, “세균은 왜 눈에 보이지 않을까?” 하는 궁금증을 해결하기 위해 원인과 이유를 밝히는 것입니다.
반면에 공학은 “어떻게?”라는 질문에 답을 줍니다. “더 적은 연료료 자동차가 달리게 하려면 엔진을 어떻게 설계해야 할까?”, “어떻게 하면 동일한 크기의 하드디스크에 더 많은 데이터를 집어넣을 수 있을까?”, “아프지 않은 주사를 만들려면 어떻게 해야 할까?” 하며 해결책을 찾아나가는 과정이 공학적인 사고방식입니다.
정해진 답이 아닌 자신만의 방법을 찾아라
기존의 과학·수학 교육은 교과서를 중심으로 이루어져 왔습니다. 과목별로 나뉜 책 속의 지식을 머리로 이해한 후 관련된 문제를 풀면서 암기 여부를 확인하는
Why? How?
과학 공학
단계에서 크게 벗어나지 못했습니다. 열심히 배워도 실생활에서 마주치는 문제들을 푸는 데 별다른 도움이 되지 않기 때문에 흥미와 관심도 줄어든 것입니다.
교과서에 제시된 실험은 이미 정해진 답이 존재하는 경우가 많습니다. 주어진 문제를 스스로 해결하기보다는 이미 배운 것을 확인하는 데 학습의 목적이 있기 때문입니다. 해결 방법이 친절하게 설명되는 실험 방식은 학생들이 창의성을 발휘해 문제 해결에 노력해볼 기회를 앗아갑니다.
이때 필요한 것이 '창의적 설계' 과정입니다. 문제를 해결할 방법을 스스로 찾아보면서 학생들은 자신의 생각을 구체화하게 되고 토의를 거치면서 아이디어를 적극적으로 표출합니다. 단순하지 않은 문제를 만났을 때는 여러 학문에 흩어진 지식을 융합하기도 하고 모둠활동의 경우에는 구성원들이 협동심을 발휘해 해결의 실마리를 찾기도 합니다. STEAM이 기존의 수업과 크게 다른 이유가 여기에 있습니다.
때로는 정해진 주제에 따라 기존 과학지식을 확인하는 일이 문제해결 과정에 포함 되기도 합니다. 그래도 스스로 창의성을 발휘하는 설계 과정은 반드시 진행해야 합니다. 어떻게 해야 여러 제약조건을 위배하지 않고 실험을 진행할 수 있는지 직접 고민하는 것입니다. 교사의 지시에 따라 정해진 실험도구만을 조작해서 정답을 적던 방식에서 벗어날 때 진정한 STEAM에 더 가까이 다가갈 수 있습니다.
학생 수준과 교과 범위를 크게 벗어나지 않아야 한다
창의적 설계는 주어진 문제를 정확하게 파악하는 데서 출발합니다. 제약조건이 무엇인지 정확히 인지하고 이를 극복하면서 문제를 해결하는 과정은 과학기술 분야나 산업현장에서 연구개발에 실제 사용하는 방식입니다.
창의적 설계 과정에서 창의력만 지나치게 강조하다보면 과학적 근거가 없이 엉뚱한 상상만 진행하느라 수업시간을 흘려보내기도 합니다. 예를 들어 상황 제시 단계에서 지구온난화로 바닷속에 잠겨가는 도시를 보여주었어도 상상력을 발휘해
수중 도시를 그려보는 활동에서 그친다면 STEAM 수업이라 하기 어렵습니다.
미술시간에도 충분히 할 수 있는 기초적인 활동이기 때문입니다.
교육과정을 크게 벗어나도록 범위를 설정하거나 학생 수준에서는 해결하기 어려운 문제를 선정하는 것도 경계해야 합니다. 프로그램을 성공시키는 데만 집중하면 결국 설계 과정을 매뉴얼화해서 학생들이 단순히 따라하는 방식으로 굳어질 우려가 있습니다.
학생 수준에서는 다루기 어려운 도구를 학습 보조재로 사용해서도 안 됩니다.
창의적 설계를 진행해야 하는 시간에 도구 사용법을 습득하는 데만 집중하게 되면 결국 자신의 과제에 몰입하지 못하는 현상이 일어납니다.
창의적 설계를 성공적으로 이끌기 위해서는 제시된 문제에 대해 교사가 과학적 근거를 인지하고 있어야 하며 다양한 해결책도 폭넓게 준비하고 있어야 합니다.
STEAM 수업에서 교사의 역할은 문제 해결의 구체적인 방법을 제시하는 것이 아니라 창의적 설계가 올바른 방향으로 나아가도록 방향을 잡아주는 데 집중되어야 합니다.
STEAM 학습준거틀의 ‘창의적 설계’ 단계가 적절한지를 판단하려면 다음의 기준을 살펴보면 됩니다.
- 교사가 정답을 제시하지 않고 학생 스스로 해결 방법을 찾도록 한다.
- 학생 각자의 생각이 구체적으로 드러나고 표현되도록 한다.
- 여러 제약조건 하에서 최선의 방법을 학생 스스로 찾아내도록 한다.
- 산출물이 반드시 작품 수준일 필요는 없으며 아이디어 수준이라도 구체화시키도록 한다.
- 창의성을 지나치게 강조하느라 과학적 근거 없이 상상만 장려한다.
- 창의적 설계 과정을 매뉴얼화해서 학생들이 모방해서 만들게 한다.
- 학생 수준에서 다루기 어려운 도구를 선택해 사용방법을 습득하는 데 시간을 보내게 한다.
- 과학적 탐구 과정을 제거하고 결과물 만들기 위주로 진행한다.