융합인재교육(STEAM)을 위한 교수ㆍ학습 자료 개발에 관한 연구

(1)

저작자표시-비영리-변경금지 2.0 대한민국 이용자는 아래의 조건을 따르는 경우에 한하여 자유롭게 l 이 저작물을 복제, 배포, 전송, 전시, 공연 및 방송할 수 있습니다. 다음과 같은 조건을 따라야 합니다: l 귀하는, 이 저작물의 재이용이나 배포의 경우, 이 저작물에 적용된 이용허락조건 을 명확하게 나타내어야 합니다. l 저작권자로부터 별도의 허가를 받으면 이러한 조건들은 적용되지 않습니다. 저작권법에 따른 이용자의 권리는 위의 내용에 의하여 영향을 받지 않습니다. 이것은 이용허락규약(Legal Code)을 이해하기 쉽게 요약한 것입니다. Disclaimer 저작자표시. 귀하는 원저작자를 표시하여야 합니다. 비영리. 귀하는 이 저작물을 영리 목적으로 이용할 수 없습니다. 변경금지. 귀하는 이 저작물을 개작, 변형 또는 가공할 수 없습니다.

(2)

융

합

인

재

교

육

(

S

T

E

A

M

)

을

위

한

교

수

ㆍ

학

습

자

료

개

발

에

관

한

연

구

고

영

주

2

0

1

2

(3)

석 사 학 위 논 문

융합인재교육(STEAM)을 위한

교수ㆍ학습 자료 개발에 관한 연구

-초등학교 4학년을 중심으로

A Study on teachi

ng-l

earni

ng materi

al

sdevel

opment

f

orSTEAM

-Focused on 4th grade of elementary school

제주대학교 교육대학원

초등수학교육전공

고

영

주

(4)

(5)

(6)

석 사 학 위 논 문

융합인재교육(STEAM)을 위한

교수ㆍ학습 자료 개발에 관한 연구

-초등학교 4학년을 중심으로

A St

udy on devel

opmentofteachi

ng-l

earni

ng materi

al

s

f

orSTEAM

-Focused on 4th grade of elementary school

제주대학교 교육대학원

초등수학교육전공

고

영

주

(7)

융합인재교육(STEAM)을 위한

교수ㆍ학습 자료 개발에 관한 연구

-초등학교 4학년을 중심으로

A St

udy on devel

opmentofteachi

ng-l

earni

ng materi

al

s

f

orSTEAM

-Focused on 4th grade of elementary school

지도교수

김

해

규

이 논문을 교육학 석사학위 논문으로 제출함

제주대학교 교육대학원

초등수학교육전공

고

영

주

2012년 5월

(8)

고 영 주의

교육학 석사학위 논문을 인준함

심사위원장

인

심사위원

인

심사위원

인

제주대학교 교육대학원

2012년 6월

(9)

목 차

국문 초록

·

· Ⅴ

Ⅰ.서론

·

1 1.연구의 필요성 및 목적

·

1 2.연구 내용

·

4 Ⅱ.이론적 배경

·

5 1.관련 용어 고찰

·

5 가.융합,통합,통섭

·

5 나.STEM 교육

·

9 다.STEAM 교육

·

9 2.해외 교육 선진국의 STEAM 교육 동향

·

13 가.미국

·

13 나.영국

·

14 다.핀란드

·

14 3.한국의 STEAM 교육

·

15 가.한국 STEAM 교육의 방향

·

15 나.한국 STEAM 교육의 방법

·

18 4.관련 학습 이론 및 교육과정 고찰

·

22 가.Renzul

l

i

의 심화학습 3단계 모형

·

22 나.초등학교 4학년 교육과정

·

25 Ⅲ.교수ㆍ학습 자료 개발

·

37 1.교수ㆍ학습 자료 개발 방향

·

37

(10)

2.교수ㆍ학습 자료 구성 방법

·

37 가.학습주제

·

37 나.단원의 개관

·

38 다.학습목표

·

38 라.관련 교육과정 및 융합요소

·

39 마.학습의 흐름

·

39 바.단원 전개 계획

·

41 사.평가 계획

·

42 아.활동지

·

42 3.교수ㆍ학습 자료 활용 방안

·

43 4.교수ㆍ학습 자료의 실제

·

44 가.교수ㆍ학습 자료 목록

·

44 나.교수ㆍ학습 자료

·

46 (1)80일간의 세계일주

·

46 (2)목장 만들기

·

76 (3)내 숫자를 소개합니다.

·

95 (4)패턴 무늬 화석 만들기

·

112 (5)내가 만약 당선된다면

·

131 (6)시장놀이

·

154 Ⅳ.결론 및 제언

·

176 참고 문헌

·

· ⅰ

ABSTRACT

·

· ⅰ

(11)

표 목 차

<표 1>통합교육이 어려운 이유

·

3 <표 2>각 영역별에 대한 Yakman의 기본 정의

·

· · 11

<표 3>

STEAM의 학문 분류

·

· · 12

<표 4>교육과학기술부 제2차 기본계획 비전 및 중점추진과제

·

· · 16

<표 5>과학기술․예술 융합(

STEAM)교육 개요

·

· · 18

<표 6>STEAM 교육 활성화 기본 방향

·

· · 19

<표 7>융합인재교육(

STEAM)학습 준거(틀)

·

· · 20

<표 8>융합인재교육 수업 유형Ⅰ

·

· · 20

<표 9>융합인재교육 수업 유형Ⅱ

·

· · 21

<표 10>융합인재교육 수업 유형Ⅲ

·

· · 21

<표 11>4학년 1

학기 수학교육과정 내용체계

·

· · 25

<표 12>4학년 2

학기 수학교육과정 내용체계

·

· · 26

<표 13>4학년 1

학기 과학교육과정 내용체계

·

· · 27

<표 14>4학년 2학기 과학교육과정 내용체계

·

· · 27

<표 15>4학년 1학기 국어교육과정 내용체계(

듣․말․쓰)

·

· · 28

<표 15>4학년 1학기 국어교육과정 내용체계(

읽기)

·

· · 29

<표 17>4학년 2학기 국어교육과정 내용체계(

듣ㆍ말ㆍ쓰)

·

· · 30

<표 18>4학년 2학기 국어교육과정 내용체계(

읽기)

·

· · 30

<표 19>4학년 1학기 사회교육과정 내용체계

·

· · 31

<표 20>4학년 2학기 사회교육과정 내용체계

·

· · 32

<표 21>3,4학년 미술교육과정 내용체계

·

· · 33

(12)

그 림 목 차

[그림 1]STEAM 피라미드

·

· · 10

[그림 2]STEAM 교육의 개념

·

· · 17

[그림 3]Re

nz

ul

l

i

의 심화학습 3

단계 모형

·

· · 23

[그림 4]학습주제

·

· · 37

[그림 5]단원의 개관

·

· · 38

[그림 6]학습목표

·

· · 38

[그림 7]관련 교육과정 및 융합요소

·

· · 39

[그림 8]학습의 흐름

·

· · 39

[그림 9]단원 전개 계획

·

· · 41

[

그림 10]평가 계획

·

· · 42

[그림 11]활동지 제목 양식

·

· · 42

(13)

국 문 초 록

융합인재교육(STEAM)을 위한

자료 개발에 관한 연구

-초등학교 4학년을 중심으로

고

영

주

제주대학교 교육대학원 초등수학교육전공

지도교수 김 해 규

이 연구의 목적은 200

7개정 교육과정을 기반으로 초등학교 4학년을 대상으로

한 STEAM 교수ㆍ학습 자료 개발에 있다.본 목적을 달성하기 위해,다음과 같은

연구 문제를 설정하였다.

첫째,문헌 연구를 통해 STEAM에 대한 통합적인 분석을 한다.

둘째,STEAM 교수ㆍ학습 자료의 개발 방향을 설정한다.

셋째,4학년을 중심으로 한 STEAM 교수ㆍ학습 자료를 개발한다.

본 교수ㆍ학습 자료들은 과학,정보,기술,예술과 수학을 간학문적으로 접근하

여 개발하였으며,다음과 같다.

1 .「80일간의 세계일주」

2.「목장 만들기」

(14)

3.「내 숫자를 소개합니다.

」

4.「패턴 무늬 화석 만들기」

5.「내가 만약 당선된다면」

6.「시장놀이」

본 연구의 제언은 다음과 같다.본 연구는 초등학교 4학년을 대상으로 했기 때

문에 다른 학년에 대한 후속적인 연구가 필요하다. 또한 아직 융합인재교육

STEAM)에 대한 연구가 시작단계이므로 우리나라 교육현장에 맞는 통합적 융합

인재교육(STEAM)

프로그램에 대한 연구가 활발히 이루어져 교육현장에 있는 교

사들이 교수 설계 자료로 이용할 수 있도록 일반화되어야 할 것이다.

주요어 :STEAM,4학년,교수ㆍ학습 자료,융합,렌쥴리(Renzul

l

i

)

(15)

I

.서

론

1.연구의 필요성 및 목적

시대에 따라 과학 교육은 많은 변화를 거쳐 왔다.21

세기인 지금,우리는 폭넓

고 깊은 과학 기술과 지식을 필요로 하고 있으며 이를 위한 노력의 일환으로 세

계 여러 국가에서는 창의적인 인재를 발굴,육성하기 위해 여러 학문을 결합한 융

합교육에 힘을 쏟고 있다.

세계 최고 수준의 교육을 가진 국가들은 특히,미래 경쟁력을 가질 수 있는

STEM교육을 실시하고 있다.STEM은 1990년대 미국에서 교과간의 소통과 협력

이

필요해

과학(

Sci

e

nce

)

, 기술(

Te

chnol

ogy)

, 공학(

Engi

ne

e

r

i

ng)

, 수학

(

Mat

hmat

i

c

s)중 두 가지 이상의 교과 내용과 과정을 융합하여 사용한 것으로서

경쟁력 있는 과학기술 인력을 양성하고자 하는 것이 그 목표였다.이 STEM에 창

의력 요소를 더하고자 예술(

Ar

t

)

을 포함한 것이 곧 STEAM이다.

(

서예원,2

011)

미국의 경우,오바마 대통령이 직접 나서 향후 십년동안 수학,과학 교육을 최

고 수준까지 끌어올릴 것을 약속하며 초ㆍ중등 STEM 교육에 대한 투자와 교사

양성을 지속적으로 추진하고 있다.일본은 30여 년 만에 초ㆍ중등학교 필수과목

수업시간을 확대하며 수학,과학 교육을 강화하고 있다. 과학과 혁신에 대한 틀

을 수립한 영국은 STEM 분야 인재를 육성하는 데 주력하고 있고,핀란드는

LUMA 프로젝트 를 마련하여 기업 연계 등을 통한 대대적인 투자로 수학ㆍ과학

분야를 집중 육성하고 있다.세계적인 교육 국가들이 모두 수학,과학을 육성하기

위해 대대적인 전략과 투자를 통해 인재 양성에 힘쓰고 있는 것이다.

그렇다면 왜 여러 나라가 STEM,또는 STEAM 교육에 열을 올리고 있는 것일

까?한국과학창의재단(

2011)

에서는 다음과 같은 배경을 이유로 들었다.

첫째,과학과 기술의 비약적 발전에 따른 학교 교육의 근본적인 변화가 필요하

다는 반성 때문이다.실생활의 첨단 기술 수준은 높아졌지만 학교 수학,과학,기

술 교육은 이를 따라가지 못하는 실정이다.현실은 최첨단을 달리는데 학교 교육

은 구시대적 교육 콘텐츠를 아직도 답습하고 있고,따라서 학생들은 흥미가 떨어

질 수밖에 없다는 것이다.

(16)

둘째,미래 사회를 대비하기 위한 과학적 소양(

Sc

i

e

nc

eLi

t

e

r

ac

y)교육이 필요하

다는 주장이다.미래 사회는 첨단기술의 발달로 일상생활에서 첨단기기 사용이

점차 확대되어 과학기술에 대한 이해와 활용 능력이 필수적인 요소가 될 것이다.

따라서,산업사회가 지식 전수 인력을 양성하는데 주력했다면,지식 기반사

회는 새로운 지식 창출 이 가능한 창의적 미래 인재 양성으로 학교 교육 전환

이 필요할 것이라는 반성이다.

셋째,창의적 멀티(

mul

t

i

)

형 인재가 필요하다는 주장이다.이는 가까운 미래에

초고령화 사회로 진입할 것이라는 예상에서 출발하는 것인데,미래에는 부양 인

구가 급속도로 많아질 것이기 때문에 한 사람이 두,세 사람 몫을 해야 할 것이기

때문이다.

넷째,미래를 대비하기 위해서는 기술과 학문 분야를 초월한 최첨단 과학기술

선도 인재 양성을 위한 초ㆍ중등 교육 단계에서 실생활에 적용되는 과학기술을

체험할 수 있는 다양한 실험ㆍ탐구ㆍ견학 및 진로 탐색의 기회가 확대되어야 한

다는 것이다.

곧,다가올 미래에서는 통합적인 교육을 받은 창의적인 인재가 그 나라의 경쟁

력이 될 것이라는 예측에서 STEAM 교육의 필요성을 이야기할 수 있을 것이다.

급속도로 발전하고 있는 시대 흐름 속에서 기존의 상식과 틀을 과감히 깰 수

있는 창의적인 역량을 발휘하기 위해서는 어느 한 분야에서의 전문적인 지식과

기술만으로는 부족한 시점이 되었다.보다 다양한 학문을 연결시키고 통합시켜

복합적으로 사고하고 문제를 해결하는 능력이 필요한 것이다.

우리나라 또한 20

08년 현 정부가 국가혁신체제의 기본을 글로벌 창의인재 육

성 으로 선포한 이래(

국가교육과학기술자문회의,200

8)

,창의적 인재를 키워내기

위한 교육적 노력을 계속하고 있으며,그 결과 구체적인 전략과 과제들을 제시하

여 왔다.이중 특히 201

0년 12

월 1

7일 발표된 정부업무보고에서는 교육과학기술부

가 2

011 년 정책목표로서 창의인재와 선진과학기술체제 구축을 통해 미래 대한

민국 준비 를 설정하고,20

11년 교육과학기술부 주요 업무 추진방향으로 세계

적 과학기술인재 육성 을 6대 핵심과제 중 하나로 채택하였으며,이를 효과적으

로 추진하기 위해 초·

중등 수준에서 STEAM교육 강화를 제시하고 있다.

(

김차동,

20 10)201

1년 8월에는 제2차 과학기술인재 육성‧지원 기본계획(

11∼ 15)

(17)

20 11년도 시행계획(

안)

을 통해 과학기술에 대한 이해․흥미․잠재력을 높이는

교육을 목표로 STEAM 교육에 대한 적극적인 투자와 지원을 결정하였다.국가적

차원에서 세계 교육의 흐름에 발맞추어 STEAM이라는 새로운 통합적 교육을 과학

기술인재 육성을 위한 주요 추진 전략으로 내세우고 있는 것이다.

그렇다면,이번에는 초등 교사의 입장으로 돌아가 생각해볼 필요가 있다.

STEAM 교육을 하기 위해 교사가 필요한 것에는 무엇이 있을까?STEAM 교육

에 대한 연수와 이해,물리적인 여건(

교육시설,교육기기 등)

,STEAM 교수ㆍ학

습 자료,범 학교적인 연계와 소통 등이 있을 것이다.환경 조건이 조성되어야 과

정에서부터 결과에 걸친 제대로 된 STEAM 교육이 이루어질 수 있기 때문이다.

이들 중 국가차원의 노력이 필요한 요소를 제외하면 당장 STEAM 교육을 하기

위해서는 교수ㆍ학습 자료가 시급한 문제로 대두된다.현재 각 학교에서 사용하

는 교과서는 과목별로 분류되어 있기 때문에 STEAM이라는 단어조차 낯선 교사

입장에서는 무엇을 어떻게 적용해야 하는지 알 수 없기 때문이다.

안혜영(

201 1)

은 초등교사 21

6명을 대상으로 통합교육이 어려운 이유를 다음과

같이 조사하였다.

[표 1]통합교육이 어려운 이유 구분 전혀 그렇지 않다 그렇지 않다 보통 그렇다 매우 그렇다 평균 표준 편차 (1) (2) (3) (4) (5) 교과간 관련성에 대한 연구 부족 N 1 6 26 137 46 4.03 .70 % 0.5 2.8 12.0 63.4 21.3 통합 수업에 대한 전문성 부족 N 2 12 31 121 50 3.95 .83 % 0.9 5.6 14.4 56.0 23.1 통합 수업 준비에 대한 시간적 부담 N 1 4 16 92 103 4.36 .74 % 0.5 1.8 7.4 42.6 47.7 통합 수업의 필요성을 느끼지 못함 N 25 98 68 21 4 2.45 .87 % 11.6 45.4 31.5 9.7 1.8 교육과정 구성이 통합 수업에 부적절 N 13 74 61 55 13 2.92 1.37 % 6.0 34.3 23.2 25.5 6.0 통합 수업에 대한 학생들의 부담 N 24 90 71 24 7 2.54 .94 % 11.1 41.7 32.9 11.1 3.2 통합 수업 관련 교수-학습 자료의 부족 N 1 16 36 105 58 3.94 .88 % 0.5 7.3 16.7 48.6 26.9

(18)

결과를 살펴보면,주로 통합 수업 준비에 대한 부담감 , 교과 간 관련성에

대한 연구 부족 , 통합 수업에 대한 전문성 부족 , 통합 수업 관련 교수-학

습 자료의 부족 등의 순으로 나타난 것을 알 수 있다.

또한,교육과학기술부와 한국과학창의재단이 연구학교를 시범 운영 후 성과발

표회에 제시한 자료에는(

한국과학창의재단.201

2.12)현장에서의 다양한 요구들

로 다음과 같은 것들이 있다.

ㆍ 개념 및 STEAM형 수업에 대한 확고한 인식 부족 ㆍ 학술적으로 정립된 개념 및 다양한 수업모델 프로그램 필요 ㆍ 융합형 교육과정 편성 예시 요청

이에,본 연구에서는 학교 현장에서 사용할 수 있는 STEAM 교수ㆍ학습 자료

를 개발하는 것을 목표로 하고자 한다.

2.연구 내용

본 연구의 목적을 달성하기 위해 다음과 같은 연구 내용을 다루기로 한다.

가.문헌 연구를 통해 STEAM에 대한 통합적인 분석을 한다.

나.STEAM 교수ㆍ학습 자료의 개발 방향을 설정한다.

다.4학년을 중심으로 한 STEAM 교수ㆍ학습 자료를 개발한다.

(19)

Ⅱ.이론적 배경

1.관련 용어 고찰

가.융합,통합,통섭

STEAM 교육을 논하면서 비슷한 의미로 사용되는 단어로는 융합,통합,통섭

이 있다.

1 )융합

가)I

T 분야 :[c

onve

r

ge

nc

e,融合 ]

방송과 통신의 통합.융합 현상은 흔히 망의 융합,서비스의 융합,기업의

융합 등 세 분야에서 볼 수 있다.망(

ne

t

wor

k)

의 융합은 방송은 통신망을,

통신은 방송망을 통하여 행해지는 현상으로 자원의 공유,망의 경쟁,망

통합 효과가 있다.서비스의 융합은 방송이 통신처럼 불특정 다수가 아닌

특정인을 대상으로 양방향 서비스를 제공하며,통신은 다수의 수신자에게

일방향성 서비스나 영상 서비스를 제공하는 것으로,양자의 서비스가 혼재

된 현상이다.기업의 융합은 방송 사업자와 통신 사업자가 연합,합병 등

에 의하여 다른 분야로 진출하는 것으로,유선 방송(

CATV)방송 사업자

가 통신 사업에 진출하거나 통신 사업자를 합병하여 두 사업을 겸하거나,

방송 주파수의 여분의 대역을 통신 사업자에게 임대하여 간접적으로 통신

서비스를 제공하는 것 등이 있다.

(

한국정보통신기술협회,2005)

.

나)자연과학 분야 :[f

us

i

on,融合 ]

(

1)식물의 기관끼리 합쳐지는 현상.세포의 경우는 생식세포의 융합,즉 접

합 또는 수정이 대표적인 예이다.동질 기관의 융합을 동류융합이라 하고,

합편악,합판화관,단체 또는 집약웅예,자방 성립이 중요한 예이며 집합과