차 례
Ⅰ. 연구의 개요 ··· 1
1. 연구회 현황 ··· 1
2. 실태분석 ··· 2
3. 연구의 필요성 ··· 4
4. 연구의 목적 ··· 5
Ⅱ. 이론적 배경 ··· 6
1. 문헌 연구 ··· 6
2. 선행연구 분석 ··· 10
Ⅲ. 운영 과제 설정 ··· 12
Ⅳ. 연구과제의 실행 ··· 13
1. 운영과제 1의 실행 ··· 13
2. 운영과제 2의 실행 ··· 16
3. 운영과제 3의 실행 ··· 20
Ⅴ. 연구결과 ··· 36
1. 조사 내용 및 방법 ··· 36
2. 결과 및 분석 ··· 36
Ⅵ. 결론 및 제언 ··· 38
1. 결론 ··· 38
2. 제언 ··· 38
Ⅰ 연구의 개요
연구회 현황
1
가. 주관연구기관
◦ 인천새말초등학교(인천광역시 남동구 만수로50번길 12)
◦ 2012 교육과학기술부요청 융합인재교육(STEAM)연구학교 운영
◦ 2013 인천광역시 교육청 지정 융합인재교육(STEAM) 정책추진학교 운영
◦ 2012 STEAM 우수교로 지정, 교육과학기술부 장관상 수상
◦ 융합인재교육(STEAM)에 대한 학부모와 학생의 이해와 관심이 높음 - STEAM 교육만족도 학부모 80%, 학생 90%
◦ 주관연구기관장(학교장)의 STEAM 교육에 대한 적극적인 지원 - 배움의 학교문화 형성을 통한 STEAM 교육 활성화 전폭 지원
◦ 인천광역시교육청에서 지원하는 미래형과학교실 구축
⇒ STEAM 교육 활동경험이 축적된 학교, STEAM 연구여건이 좋은 학교
나. 연구원
◦ 2012 STEAM 연구학교 소속 교원 및 경인교육대학교대학원 융합인재교육 전공 - 학생들을 대상으로 STEAM 교육을 현장에서 적용한 경험이 있는 자
- STEAM 컨설팅, 연구학교 공개수업 담당 교사
◦ STEAM 관련 연수 30시간 이상 이수
- 한국과학창의재단 기본 원격연수, 연구학교 자체연수, 교육청 연수 등
◦ STEAM 관련 자료개발 경험
- 창의재단 STEAM 교과관련 프로그램, 연구학교 교수·학습과정안 개발
- 경인교육대학교 미래인재연구소에서 실시한 STEAM 프로젝트에 참여하여 프 로그램 개발 경험 풍부
- 경인교육대학교 미래인재연구소에서 실시한 스크래치 교육기부 행사에 참여 및 운영
◦ 연구 책임자 - 12년 STEAM 우수교원으로 선정. 12년 STEAM 리더스쿨 운영책 임, 13년 STEAM 정책추진학교 운영책임, 13년 창의재단 STEAM 대학프로그램 심사위원으로 활동, 13년 STEAM 원격연수2에 개발 참여, 13년 STEAM 교사연 구회 연구책임자, 13년 STEAM 우수교원으로 선정되어 미국 스미소니언 연수 이수, 현 경인교육대학교대학원 융합인재교육과 재학중
⇒ STEAM 교육 관련분야 연구실적과 활동 경험이 풍부한 연구원
실태 분석
2
초등학교 현장에서는 아직도 STEAM이 낯설고 어렵게만 느껴지고 있다. 안타까운 경 우는 교사가 STEAM에 대해 잘 알지도 못한 채 단순 교과의 통합만을 통해 아이들에 게 STEAM이라며 지도하는 경우도 허다하다는 것이다. 그래서 STEAM 지도에 대한 어려움을 어느 정도로 느끼고 있는지 본교 교사들을 대상으로 초등학교 지도 영역의 전반적인 부분에 대해 조사해보았다.
<표Ⅰ-1> 지도하기 어렵다고 생각하는 초등학교 지도영역
초등학교 지도영역에서 가장 어려운 영역은? N (40) %
교과교육 4 10
진로교육 5 12.5
지속가능발전교육(ESD) 6 15
안전교육 2 5
STEAM교육 13 32.5
다문화교육 4 10
인성교육 6 15
위 내용을 살펴보면 STEAM교육에 대해 여전히 현장에서 어려움을 느끼는 교사들이 많음을 알 수 있다. 여기에서 세분화하여 STEAM교육의 어느 부분을 어려워하는지에 대한 설문조사도 실시해보았다.
<표Ⅰ-2> STEAM교육의 어려운 부분
STEAM교육에서 가장 부족하다고 생각하는 부분은? N (40) %
교사자질 13 32.5
첨단과학 자료 8 20
재정적인 지원 5 12.5
STEAM 교수학습 자료(교육과정 재구성 자료 포함) 9 22.5
학생들의 배경지식 3 7.5
학부모들의 이해 2 5
위의 설문결과에서 나타나듯이 STEAM교육에서는 교사자질과 STEAM 교수학습 자료 가 부족하다는 점이 두드러졌으며, 특히 교육과정 재구성에 대한 부담감이 크다 는 것을 살펴볼 수 있었다.
시대적 상황도 급변하고 있다. SW(소프트웨어) 중심사회로 변하고 있으며, SW에 대 한 기본적인 소양을 갖추고 자신의 생각과 가치를 SW로 구현할 수 있는 능력이 개인 과 기업, 더 나아가 국가의 경쟁력을 결정짓는 시기가 도래하고 있다. 산업혁명 시기를 지나면서 물리, 화학, 생물과 같은 학문의 수준이 각 나라의 산업을 결정지었다면, 디 지털 혁명이 진행되고 있는 지금 SW 지식이 무엇보다 중요해지고 있다. 때문에 미국 과 영국, 인도, 이스라엘 등 주요 국가들은 미래경쟁력 확보를 위해 초·중등 SW교육 을 강화하고 의무하기 시작하였다.
오바마 대통령은 작년 12월 ‘컴퓨터과학교육주간’을 기념한 연설에서 “코딩을 배 우는 것이 미국의 미래를 위해 중요하다”며 코딩교육을 강조하였다. 현재 미국은
‘컴퓨터과학(Computer Science)'표준 커리큘럼을 초·중등학교에 보급하고, 청소년에 게 코딩을 가르치는 ‘Hour of Code' 캠페인을 추진하고 있다. 나아가 컴퓨터를 활용 하여 창의적으로 문제를 해결하는 컴퓨팅적 사고(Computational Thinking)를 미래 세대 가 갖추어야 할 핵심 역량으로 보고 컴퓨터과학, 수학, 과학 등 전 과목에 적용하려는 노력을 기울이고 있다.
영국도 최근 초·중등 SW교육 강화를 통해 정보화 혁명도 이끌어 나가겠다는 의지를 보여주고 있다. 초·중등 정보과목을 기존의 활용 중심에서 코딩 중심으로 개편하는 신교육과정을 발표하여 올해 9월부터 각급 학교에 적용할 예정이다. 신교육과정에는 컴퓨터 알고리즘의 이해, 소프트웨어 프로그래밍, 컴퓨팅적 사고 역량 강화 등의 내용 이 포함되어 있다. 또한 이스라엘·인도 등 ICT 강국들도 초·중등학교에서 정보과목 을 필수로 가르치고 있다.
"Everybody in this country
should learn how to program a computer...
because it teaches you how to think."
- Steve Jobs -
컴퓨팅 사고(Computational Thinking) 즉, CT는 컴퓨터의 하드웨어와 소프트웨어의 단 순 사용 방법의 이해를 의미하는 것이 아니라 문제를 해결하는데 있어, 컴퓨팅 시스템 을 활용함으로써 인간 사고의 효율성을 높이기 위한 사고체계를 의미한다. 다양하고 복잡한 문제를 해결하기 위해서는 이미 만들어져 있는 프로그램을 단순 조작하는 수준 을 넘어 문제 해결에 필요한 모델을 스스로 설계하고 이를 수행하기 위한 새로운 컴퓨 팅 시스템을 구현하는 능력이 필요하다. 컴퓨터 하드웨어 및 소프트웨어 사용법을 익 히는 것만으로는 미래 사회가 요구하는 창의적인 문제 해결력, 즉 컴퓨팅 사고력을 습 득하는데 한계가 있기에 문제 해결을 위한 해법을 창의적으로 설계하고 자동적 수행을 위한 컴퓨팅 시스템의 구현방법을 학습해야 한다.
실태조사 분석과 시대적 상황 분석을 바탕으로 초등학교 현장에서의 CT기반의 STEAM 프로그램의 개발은 학생들의 창의적인 문제해결력, 논리적 사고력 향상과 더불 어 적시교육(Just in time)도 구현할 수 있으리라고 생각하였다. 더불어 소프트웨어를 이해함으로서 이에 관한 다양한 미래 직업 분야의 정보까지 얻을 수 있게 될 것이다.
이에 실태분석 결과를 바탕으로 연구주제를 다음과 같이 선정하였다.
융합인재교육(STEAM)교사연구회 연구주제
초등교육과정과 연계한
CT(Computational Thinking)기반의 STEAM 프로그램 개발
연구의 필요성
3
‘
초등교육과정과 연계한 CT(Computational Thinking)기반의 STEAM 프로그램 개발’은 초등학교 현장에서 반드시 필요한 연구과제이다. 미래창조과학부가 ‘SW'혁신전략으로 2017년까지 소프트웨어 분야에서 10만 명의 인력을 양성하기로 하였을 뿐만 아니라 지 금의 창조경제시대의 흐름 속에서 CT를 통해 논리적으로 생각하고 분석하는 능력이 어린 시절부터 교육이 되는 것이 필요하기 때문이다.또한 CT를 기반으로 한 STEAM 프로그램 개발은 밀접한 관련을 맺고 있다. 미래 세 대에는 넘쳐나는 정보를 분석하고 이를 통해 새로운 것을 만들어 내는 것이 일상적인 삶이 될 것이다. 일상생활의 다양한 문제 상황을 상황제시로 받아들이고, 이에 대한 자 료와 정보를 찾고 분석을 통해 새로운 아이디어를 만들어내는 것이 바로 창의적 설계 의 과정이며, 이를 통한 문제 해결의 성취감을 맛보는 감성적 체험으로 연결이 되기 때문이다. 이 과정에서 수많은 자료와 정보를 찾고 분석을 통해 새로운 아이디어를 만 들어 낼 때 CT적 사고능력이 필수적이다. CT적 사고능력은 바로 논리적이며 창의적인 문제해결력과 직결되기 때문이다.
‘
초등교육과정과 연계한 CT(Computational Thinking)기반의 STEAM 프로그램 개발’의 필요성을 정리하면 다음과 같다.
◦ SW중심사회(SW Oriented Society)에서 글로벌 경쟁력 향상 - 학교 현장에 적용 가능한 SW 교육 필요(적시교육, Just in time) - 이와 연계한 SW 분야의 진로 탐색 가능(창조적인 융합 인재 양성)
◦ 빅데이터 시대에서의 새로운 사고능력 필요
- 수많은 정보 홍수 속에서 정보를 분석하고, 창의적이고 논리적으로 문제를 해 결할 수 있는 CT(Computational Thinking) 사고능력의 함양
◦ CT 사고능력의 향상 - 상상력을 구현
- 교과간의 융합을 통해 창의성 신장 - 정보처리 능력 신장
◦ 미래 사회 구성원으로 필요한 핵심 역량 기르기
- 문제해결능력, 창의적인 사고력, 정보 처리 및 활용 능력, 의사소통 능력 기르기
◦ IT기기의 바르고 능동적인 활용
- CT를 통해 컴퓨터의 원리를 이해하게 됨으로써 지금까지의 수동적인 자세가 아니라 능동적으로 프로그래밍을 통해 컴퓨터를 활용할 수 있게 됨
- 정보·윤리 보호, 인터넷 중독, 스마트폰 중독과 같은 역기능 해결
◦ 아직까지도 아이들의 진로교육에 필요한 직업군이 과거에 머물러 있는 경우가 많음. 세상이 빠르게 변하면서 직업도 빠르게 변화하고 있음이 사실인 만큼 미래 직업에 대한 진로탐색이 요구됨
연구의 목적
4
이 연구에서는 초등교육과정과 연계한 CT기반의 STEAM 프로그램을 개발하여 융합인 재교육의 현장 정착과 일반화에 기여하고자 한다.
첫째, 초등교육과정과 연계한 CT기반의 STEAM 프로그램을 개발한다.
둘째, 초등교육과정과 연계한 CT기반의 STEAM 프로그램을 연구원의 담당 학급 및 4,5,6학년 영재수업에 적용한다.
셋째, 개발 프로그램의 현장 보급으로 융합인재교육(STEAM)의 학교 현장 정착과 일반화를 위한 기반을 마련한다.
Ⅱ 이론적 배경
문헌 연구
1
가. 전세계 과학기술개혁의 방향 및 목표 1) 개인의 경쟁력
･과학, 기술 등의 관련 교과에 대한 인지적, 정의적 측면에서의 소양 함양
･교과별 단편적인 지식 습득의 수준을 넘어 다양한 교과 영역 사이에서의 지식 전이 능력 함양
･실제적 문제해결 능력 발달, FUNctional Literacy 함양 2) 국가의 경쟁력
･ 현대 국가 경쟁력의 기반인 원자력, 반도체, GPS, 인터넷 등 혁명적 기술 혁신은 과학 기술 연구의 산물
･ 국가 경쟁력은 과학기술에 의해 결정
･ 혁신적이고 시대를 선도할 수 있는 기술의 개발, 학문적 업적 필요
･ 지식기반사회→개념기반 사회로의 전환: 모방형(추격형)→탈추격형 (창조형) 으로 전환
･ 지식 전달의 관점→개념 중심의 관점: 창조적이고 융합적인 인간교육
･ 과학기술교육의 양적 증진 필요, SW시대 3) 사회의 경쟁력
･ 대중의 과학화: 개인의 과학기술 예술융합적 소양(literacy)함양 의미, 국가 경쟁력과 창의성 발현
나. STEAM의 개념
STEAM은 과학의 Science, 기술의 Technology, 공학의 Engineering, 예술의 Arts 그리고 수학의 Mathematics의 이니셜을 이용하여 만든 용어로 미국의 STEM(Science, Technology, Engineering, Mathematics) 교육과정에 Arts(예술)가 통합된 교육과정을 의미한다.
Yakman(2008)은 STEAM 교육을 첫째, 과학, 기술, 공학, 수학 각 학문이 해당분야 의 기준과 실제에 맞춰 다른 분야를 포함하는 교육이며, 둘째, 의도적으로 자체 또 는 교수·학습의 실제에 포함된 통합교육으로 보고 있다. 또한 STEAM 교육은 어느 한 단계의 교육을 의미하는 것이 아니고 평생 교육에서 전문교육까지의 전체적인 패러다임을 의미하는 것이며, 특히 초등학교에서는 과학, 기술, 공학, 예술, 수학 등 교과간의 통합적 교육 방식으로 다양한 분야의 학습 내용을 융합적으로 학습함으로
써 학생들의 창의력과 실천력을 기를 수 있는 교육을 의미한다.
다. STEAM 교육의 필요성
STEAM 교육의 필요성은 다음과 같이 크게 이공계 기피 현상, 과학학습동기저하, 창의ㆍ인성, 감성, 예술교육의 중요성 부각, 교육 패러다임의 전환 등으로 요약할 수 있다.
이공계 기피 현상 과학학습 동기 저하
･ 우수한 과학기술인력 양성 차질
･ 청소년들 과학 관심 저조
･ 수능 자연계열 응시자 지속적 감소
･ 과학이 어려운 과목이라는 인식 팽배
･ 수학, 과학 성적 OECD 상위권 -2009 PISA 4-7위(과학), 3-6위(수학)
･ 수학, 과학 흥미도, 학습 동기 최하위권 -2009년 57개국 중 55위(과학), 41 개국 중 38위(수학)
창의·인성, 감성·예술 교육의 중요성 부각 교육 패러다임의 전환
･ 2011 OECD행복지수 국제비교 최하위 65.98점/100점
･ 과학, 수학 교육에 있어 음악, 미술교육 등 예술교육 중요성 강조
･ 단순 지식 보다는 상상력, 과정, 감성적 기능이 더 중요한 시대
･ 융합적 사고가 미래교육의 비전
･ 창의력, 상상력, 문화예술교육 중시
위와 같이 융합교육이라는 것은 이미 전 세계의 모든 분야에서 가장 핵심적 인 주제로 논의되고 있고 선진국을 중심으로 과학교육에서 수십 년 만에 대폭 적인 개혁이 이루어지고 있는 것이다. 즉, 국가적인 과학 인재 양성을 위해 초 ㆍ중등학교 수준에서부터 과학 기술에 대한 흥미와 이해를 높이고 통합적 사 고와 문제 해결 능력을 배양시킬 수 있도록 학습내용을 핵심 역량 위주로 재 구조화 하겠다는 뜻이다.
라. 융합인재교육(STEAM)의 목표
융합인재교육(STEAM)은 과학기술에 대한 호기심, 흥미를 높이고 실생활에서의 문제 해결능력을 높인다. 또한 새로운 아이디어를 창출하는 창의성을 중요시 여기며 현상 에 대한 종합적 이해와 사고능력을 배양시킨다. 또한 예술적 행위로 자신의 자아설 정, 정서함양, 자기표현, 타인과의 소통, 단체(협력)활동을 바탕으로 하여 인성교육의 토대도 마련한다. 국어를 배울 때도 그림 그리듯이 배우고 셈을 배울 때도 춤을 추 듯이 배운다. 문학, 미술, 음악 등의 예술행위는 타인에 대한 공감을 높여준다. 상대 방에 대한 관심이 생기고 관찰이 늘어나 자유와 평등, 박애의 가치를 익히게 되고 이러한 보편적 가치를 지닌 아이들이 글로벌 인재로 자라날 수 있는 것이다. 즉, 융 합인재교육(STEAM)은 융합적사고력을 바탕으로 창의성과 인성을 겸비한 글로벌 인 재의 양성에 최적의 교육인 것이다.
사고유형 특 징 변환적 사고
(Reformulate)
아이들이 처음 접하는 어려운 문제를 자신이 이미 알고 있던 문 제와 같은 문제라는 것을 인식하여 문제를 쉽게 해결할 수 있게 한다. 축소하기, 끼워 넣기, 변형하기, 흉내 내기의 방법이 있다.
재귀적 사고 (Recursive)
아이들이 어떤 문제를 해결할 때, 하나의 사고 절차를 재귀적으로 반복해서 사고하여 문제를 해결할 수 있는 능력을 키워준다.
코드적 사고 (Data as code, code as data)
아이들이 의사소통할 때, 자신이 생각하는 것들을 문자, 숫자, 기 호, 수신호 등으로 코드화 시켜서 표현할 수 있는 능력을 키워준 다.
단순화 사고 (Simplicity and
elegance)
아이들이 무엇이든 간단하고 우아하게 설계할 수 있는 능력을 키 워준다.
추상화 사고 (Abstraction)
아이들이 어떤 문제를 핵심적인 특징만 가진 형태로 추상화할 수 있는 능력을 키워준다.
분해적 사고 (Decomposition)
문제해결 시 큰 것을 작은 것으로 분해했을 때 해결책이 나올 수 있음을 알게 한다.
건강한 자아
탄력적 자아
협력적 자아
행복한 자아
유능한 자아
학생의 능동적 참여 창의적 상상력 촉진
자아설정 정서함양 자기표현 타인과소통 단체(협력)활동 인성교육
창의성교육
전인교육
(글로벌 인재)
예술적 행위
[그림Ⅱ-1] 융합인재교육(STEAM) 목표
마. CT(Computational Thinking)의 개념
Computational thinking는 문제 해결 방법으로써 컴퓨터 과학의 기본적인 개념과 원리 로 시스템을 디자인하고 인간의 행동을 이해하여 문제를 해결하는 방법이다.
Computational thinking능력 향상으로 인해 문제해결력의 향상을 기대할 수 있다.
바. CT(Computational Thinking)의 10가지 특징
사고유형 특 징
캐시적 사고 (Prefetch and
cash)
아이들이 정보나 도구를 효율적으로 나누어 배치하여 문제해결을 쉽게 할 수 있게 한다.
조정적 공유 사고 (Deadlock, Gridlock)
아이들이 공유자원을 어떻게 하면 효율적으로 나누어서 사용할 수 있는지를 알 수 있게 한다.
경험적 추론 사고 (Heuristic reasoning)
아이들이 주어진 문제를 해결하기 위해 추론을 할 경우 자신들의 경험을 통해 알고 있는 일부 정보를 통한 힌트를 이용해서 문제를 해결할 수 있는 능력을 키워준다.
절차적 사고 (Algorithmic)
아이들이 주어진 일의 순서를 생각해서 순차적으로 해결할 수 있 는 능력을 키워준다.
사. CT(Computational Thinking)와 STEAM교육
CT는 모든 학문 분야의 문제 해결, 시스템 설계, 새로운 지식의 생성에 활용될 수 있는 인지적 능력이며 현대와 미래 사회에서의 컴퓨팅의 영향력과 한계를 이해하고 예 측할 수 있는 능력이다. 따라서 CT는 모든 학습자들의 개념적, 분석적 사고를 증진시 키고 실세계와 가상세계에서 적절한 도구와 전략의 선택과 적용을 통해 복잡한 문제들 을 해결할 수 있게 한다.
미국의 ISTE(International Society for Technology in Education)와 CSTA(Computer Science Teachers Association)는 여러 분야 전문가들과의 합의를 통해 K-12 교육과정 으로의 CT 융합을 목표로 CT의 조작적 정의를 제시하였으며 세부적인 내용은 다음과 같다.
첫째, 계산적 사고는 다음 특성들을 포함하는 문제 해결 과정이다.
∙문제 해결을 돕기 위해 컴퓨터 또는 다른 도구들을 사용할 수 있도록 문제 를 정형화하기
∙자료를 논리적으로 분석하고 조직하기
∙모델링, 시뮬레이션과 같은 추상화를 통해 자료 표현하기 ∙알고리즘적 사고를 통해 해법들을 자동화하기
∙가능한 최적 해법들의 확인, 분석, 구현하기
∙이러한 문제 해결 과정을 광범위한 다양한 문제들로 일반화, 전이하기
둘째, 이러한 기술들은 계산적 사고의 핵심인 다음 태도들에 의해 증진되고 지원된 다.
∙복잡성을 다루기 위한 자신감 ∙불명확성에 관한 허용 ∙개방형 문제들을 다루는 능력
∙공동의 목표 또는 해법 수행을 위해 다른 사람들과 협력하고 의사소통하는 능력
연구 기관 연도 주제 연구 내용 시사 받은 점
한국정보처리학회 춘계학술대회 논문집제18권
1호
2011 Computational Thinking을 통해서 초등 교육 바라보기
․ 국어과,수학과에서의 Computational Thinking
þComputational Thinking 의 초등교육에서의 일반화
한국컴퓨터교육 학회동계학술
발표논문지 제16권 제1호
2012
계산적 사고(Computational Thinking)능력 향상을 위한
STEAM 교육 방안
․ CT와 STEAM 교육
․ 국내외 STEAM 교육현황 분석
․ CT능력 향상을 위한 STEAM 교육 방안
þ CT능력 향상을 위한 STEAM교육방안 탐색
고려대학교 대학원 석사논문
2012 알고리즘 설계 활동 중시의 교수 학습 방법 및 도구 개발
․ 알고리즘 설계 활동 중심의 교수 학습 방법 개발, 적용
þ CT 향상을 위해 알고리 즘 설계 활동 기반의 교수 학습 방법의 필요성
즉, CT는 모든 학문 분야와 실생활의 복잡한 문제 해결에 적용할 수 있는 일반적 문 제 해결 방법이며, 컴퓨터 과학의 핵심요소이다. 따라서 컴퓨터 과학은 모든 학문 분야 와 융합될 수 있을 뿐 아니라, 융합교육의 핵심 영역으로 구성되어야 한다.
[그림Ⅱ-2] CT를 활용한 문제해결과정
선행 연구 분석
2
가. 선행 연구 고찰
본 연구회 운영의 주제와 관련된 선행 연구를 살펴 본 결과는 다음과 같다.
<표Ⅱ-1>Computational Thinking과 STEAM 관련 선행 연구 분석
연구 기관 연도 주제 연구 내용 시사 받은 점
고려대학교 대학원 석사논문
2012
Computational Thinking능력과 유아놀이와의
연관성 분석
․ Computational Thinking 개념 및 특징
․ Computational Thinking능력 에 영향을 미치는 놀이
þ Computational Thinking 개념 및 특징
한국컴퓨터교육 학회논문지 제16권 제1호
2013
계산적 사고(Computational Thinking) 향상을 위한 창의적 스크래치 프로그래밍
학습
․ 스크래치 학습활동 및 전략
․ 창의적 프로그래밍 학습
․ 창의적 잠재력, 계산적 사고의 향상
þ 창의성 및 CT 향상을 위한 학습개선 전략 필요
한국컴퓨터정보 학회하계학술
대회 논문집 제21권 제2호
2013 계산적 사고 및 협력적 문제 해결 능력 향상을 위한 융합적 접근
․ 컴퓨터 교육의 전망과 과제
· 예술과 컴퓨터 과학의 융합적 접근
þ 컴퓨터과학 교육과정 개 발의 필요성
나. 선행 연구 분석 결과 시사점
이상의 선행 연구물을 바탕으로 분석한 결과 시사 받은 내용은 다음과 같다.
첫째, 융합인재양성을 위한 STEAM교육의 목표는 Computational Thinking을 기반으로 하였을 때 최대한으로 실현될 수 있다.
둘째, Computational Thinking 기반의 STEAM 프로그램 개발은 교육과정과의 연계가 반드시 필요하다.
셋째, Computational Thinking 기반의 STEAM 프로그램 적용을 통하여 융합적사고력과 실생활 문제해결력을 기르고 소프트웨어에 대한 학생들의 진로인식이 긍정적으로 변화될 것이다.
Ⅲ 연구과제 설정
초등교육과정과 연계한
CT(Computational Thinking)기반의 STEAM 프로그램 개발
1. 운영과제1의 설정
초등교육과정과 연계한 CT기반의 STEAM프로그램 개발을 위한 환경조성
▼
가. 오리엔테이션 나. 워크샵 및 협의회
다. CT(Computational Thinking)와 STEAM에 관한 연수 라. 진로연계를 위한 진로 탐색 연수
2. 운영과제2의 설정
초등교육과정과 연계한 CT기반의 S T E A M 프 로 그 램 개 발
▼
가. 교육과정과 연계한 CT 기반의 STEAM 프로그램 분석 나. CT기반의 STEAM프로그램을 적용할 교육과정 분석 다. CT기반의 STEAM프로그램 수업 모듈 제작
3. 운영과제3의 설정
초등교육과정과 연계한 CT기반의 STEAM프로그램 적용 및 일반화
▼
가. 초등교육과정과 연계한 CT기반의 STEAM 프로그램 적용 나. 초등교육과정과 연계한 CT기반의 STEAM 수업 공개
Ⅳ 연구과제의 실행
운영과제 1의 실행
1
초등교육과정과 연계한 CT기반의 STEAM프로그램 개발을 위한 환경조성
▼
가. 오리엔테이션 나. 워크샵 및 협의회
다. CT(Computational Thinking)와 STEAM에 관한 연수 라. 진로연계를 위한 진로 탐색 연수
가. 오리엔테이션
교사연구회 연구원들이 모여 연구주제와 앞으로의 활동계획에 대한 오리엔테이션을 실시하였다.
<표Ⅳ-1> 교사연구회 오리엔테이션
실시일 방법 협의 내용 담당
2014.05.12 전달연수
‣- 연구회 활동의 취지 및 주제 안내 ‣- 프로그램 운영계획 전달 연수 ‣- 프로그램 운영 계획 협의 및 역할 분담 ․ 연구책임자 - 류미영
․ 운영기획지원 – 안승자교감선생님 ․ 교육과정 및 프로그램 분석 – 연구원 전체 ․ 3~6학년 자료개발 – 김미소,김안나,서양종,서희정, 류미영
‣- 프로그램 운영시의 협조 및 준비 사항 협의 ‣- 활동의 취지 및 목적․개요 설명, 활동 방향에 대한
토의 및 질의응답
‣- 연구활동 계획에 대한 자문위원과 기관장의 지도 조언
연구회 책임자
성 과
‣- 연구운영주제에 대한 연구원의 이해 고취 및 공감대 형성 ‣- 연구원간의 의사소통을 통한 연구운영 계획 수정․ 보완 ․ CT요소 적용을 위한 다양한 컴퓨팅 기반의 활동 적용하기 - 스크래치, 앱인벤터, 아두이노 등
․ 제7차 개정교육과정 안에서 해당 학년에 맞는 범위 안에서 요소를 추출하기로 함
‣-회원들의 역량을 고려한 역할분담을 통해 내실 있는 운영을 위한 기반 조성
나. 워크샵 및 협의회
월 2회 정도 연구원이 모여 협의회를 실시하였다. 주로 STEAM프로그램 개발 관련 협 의였으며 연구원 역량 강화 및 참고자료를 위한 도서를 선정, 구매하고서 각자 맡은 책에 대한 전달연수도 실시하였다. CT에 관한 워크샵도 진행하였다.
<표Ⅳ-2> 교사연구회 협의
실시일 방법 협의 내용 참여자 및 관련사진
2014.05.12 오리엔
테이션 ‣- STEAM교사연구회 오리엔테이션 참석 내용 전달
연구회 회원 2014.05.29 협의회 ‣- CT를 적용할 수 있는 컴퓨팅 도구 협의
2014.06.05 협의회
‣- 초등현장에 적용가능한 CT 탐색 ‣- CT 초등 적용 방법 협의 ‣- CT에 대한 이론 공부
2014.06.19 협의회
‣- 3~6학년 교육과정 분석
‣- CT기반의 STEAM 교육과정 재구성 방법 협의 ‣- 컴퓨팅도구를 활용하여 기를 수 있는 CT 요소 추출 ․ 스크래치, 아두이노, 앱인벤터, 언플러그드 등 2014.07.07 협의회 ‣- STEAM 및 CT관련 도서 선정
2014.07.09 협의회 ‣- 각 학년별 주제 추출 ‣- 워크샵 준비 및 강사 선정
2014.08.01 워크샵
및 협의회
‣- CT의 의미와 필요성, CT요소와 각 요소의 정의 ‣- 시대적 상황과 각 나라별 소프트웨어 교육 현황 ‣- CT와 컴퓨터 과학, 언플러그드 소개
‣- 각 주제별 프로그램 논의 및 개발
2014.08.28 협의회
‣- 개발된 프로그램 검토 및 협의, 내용 수정 ‣- 영재반 학생들 체험프로그램 실시에 따른 사전협의 ‣- 프로그램 검토 및 수정
2014.10.05 협의회 ‣- 프로그램 검토 및 수정 ‣- CT 학년별 적용 방법 협의 2014.11.19 협의회 ‣- 수업 적용 후 프로그램 수정
‣- 프로그램 적용시 어려운 점, 해결방안 논의 2014.12.03 협의회 ‣- STEAM 성과 보고회에서 우수 프로그램 탐색 및 적용
방안 논의
2014.12.18 협의회 ‣- 프로그램 적용 결과 논의 및 개선방안 협의 ‣- 보고서 검토
성 과
‣- 연구원들간의 정기적인 의사소통을 통한 발전방안 모색 ‣- 내실 있는 연구추진과 정보공유를 통한 우수 프로그램 개발 ‣- 협력 연구 활성화로 현장 적용성이 높은 프로그램 개발
다. CT기반의 STEAM에 관한 활용 연수
CT 및 STEAM에 관한 활용 연수는 초등교사가 이해 하고 적용할 수 있는 것으로 내 용을 선정하기로 하였다. 그리고 교육청과 다양한 연수에 적극 참여하여 연구원 역량 을 강화하였다.
<표Ⅳ-3> 교사연구회 연수
교사명 연수 이수 내용 관련사진
류미영
‣- STEAM 해외 첨단과학 체험연수(2.18~26,30시간)
‣- 2014 스크래치 데이 행사 운영요원으로 참석 (6.28)
‣- 경인교육대학원 융합인재교육과 3학기 이수
‣- MIT Scratch 컨퍼런스 참석 및 포스터 발표(미국 보스턴 8.6~9)
‣- 삼성전자 Junior Software 아카데미 시범학교 운영
‣- STEAM 성과보고회 참석(12.3)
서희정
‣- 2014 Scratch Day – MC 및 경험자 CLASS 강사(6/28)
‣- 새말초 영재학급 초빙강사 CT기반 STEAM 수업(7/8, 7/10, 4시간)
‣- 경인교육대학원 융합인재교육과 졸업(석사)
‣- 융합적 사고력 검사 도구 개발 연구(논문)
‣- MIT Scratch 컨퍼런스 참석 및 포스터 발표(미국 보스턴 8/6~9)
‣- 2014 CT 교사연구회 교육과정 협의회 참석 (8/23)
‣- 삼성전자 Junior Software 아카데미 시범학교 운영(2013년 하반 기, 2014년 상반기, 하반기 인천심곡초등학교)
김안나
‣-2014 창의컴퓨팅(SW교육) 커뮤니티 행사요원으로 참석(7/26)
‣-경인교육대학원 융합인재교육과 5학기 이수
‣-2014 논문 ‘타인이해중심의 융합인재교육(STEAM)이 초등학생의 배려심에 미치는 영향’
서양종
‣- 2014 스크래치 데이 행사 운영요원으로 참석(6.28)
‣- 경인교육대학원 컴퓨터교육과 3학기 이수
‣- 도서‘앱 인벤터와 함께하는 창의 컴퓨팅 Level-1 ’저자
‣- 삼성전자 Junior Softwart 아카데미 시범학교 운영(2013년 하반 기, 2014년 상반기, 인천건지초등학교)
김미소 ‣- 2014 Scratch Day – MC 및 경험자 CLASS 강사(6/28)
‣- MIT Scratch 컨퍼런스 참석 및 포스터 발표(미국 보스턴 8.6~9)
성 과 ‣- CT 적용에 대한 연구원의 이해 고취 ‣- 프로그램 개발을 위한 아이디어 제시
라. 진로연계를 위한 진로탐색 연수
진로연계를 위한 진로탐색 연수는 새말초 교사인 김지은 선생님을 초빙하여 실시하였 다. 작년 진로연구발표대회 전국대회에서 수상, 다년간의 윤리부장 경험 누적, 현재 학 교폭력 컨설팅단으로 활동 중으로 초등학생 단계에서의 진로 탐색과 제시 방향에 관한 조언을 받을 수 있었다.
<표Ⅳ-4> 교사연구회 진로탐색연수
실시일 방법 연수 내용 참여자 및 관련사진
2014.07.09 연수 ‣- 초등에서의 진로교육
연구회 회원
성 과 ‣- 초등에서의 진로교육에 대한 연구원의 이해 고취 ‣- 프로그램 개발을 위한 아이디어 제시
운영과제 2의 실행
2
초등교육과정과 연계한 CT기반의 S T E A M 프 로 그 램 개 발
▼
가. 교육과정과 연계한 CT 기반의 STEAM 프로그램 분석 나. CT기반의 STEAM프로그램을 적용할 교육과정 분석 다. CT기반의 STEAM프로그램 수업 모듈 제작
가. 교육과정과 연계한 CT 기반의 STEAM 프로그램 분석 1) 추진 내용
‣- CT기반의 STEAM 프로그램 유형 선정
- CT+과학+수학, CT+과학+예술, CT+과학+기술 또는 공학 ‣- CT이 잘 구현될 수 있도록 문제해결중심의 주제 선정
‣- 프로그램 수준, 영역, 특징, 지도 내용, STEAM 요소, 교육과정 적용, 활용 수업 단계에 따라 세분화하여 분석
학년 주제 활용프로그램 적용교과 Computational Thinking STEAM 프로그램 유형
4~6 문제해결 중심
스크래치, Unplugged Computing
국어, 수학, 사회, 과학, 음악, 미술,
실과, 창체
변환적, 재귀적, 코드적, 단순화, 추상화, 분해적 캐시적, 조정적공유, 경험적 추론, 절차적 사고
C T + 과 학 + 수 학 , C T + 과 학 + 예 술 , C T + 과 학 + 기 술 또는 공학
개발 단계 개발 내용
프로그램 설계
1. 통합교육의 목표 설정하기 2. 통합 유형 선정하기 3. 적용할 수업 구체화하기 4. 학습자 특성 조사하기
5. 가용한 인적/물적 자원 및 공간 확인하기
주제 설계
1. STEAM 학습 주제 구상하기
2. 통합 교과의 핵심 개념, 내용과 범위 구체화하기 3. 잠정적 주제 진술 및 주제 목표 설정하기 4. 주제를 시나리오로 만들기
5. 주제를 구체적으로 진술하기 6. 주제를 학습 문제로 개발하기 7. 문제의 프레임을 구상하기
8. 문제 상황 및 제시할 문제를 설계하기 9. 문제 해결 단계에서의 CT 유형 진술하기
수업전략 설계
1. CT기반의 STEAM 학습 절차 설정하기 2. 학습 활동 설계하기
3. 학습 평가 전략화하기 4. 교수-학습 과정안 작성하기 5. CT 흐름 과정 작성하기 <표Ⅳ-5> CT기반의 STEAM교육 프로그램 편성
<표Ⅳ-6> 프로그램 개발 단계
나. CT기반의 STEAM 프로그램 교육과정 분석
3~6학년에서 추출된 융합 주제에 따른 프로그램 개발을 위해 대주제, 소주제, 교과 및 단원, 교육과정에서의 성취기준을 분석하여 연계시켰다.
<표Ⅳ-7> CT기반의 STEAM프로그램 주제
학년 및 주제명 활용 프로그램
STEAM
프로그램 유형 프로그램 소개 교육과정요소 3학년
나만의 무늬 포장지 만들기
스크래치 CT+수학+미술
스크래치를 활용하 여 무늬 포장지를 만들기
수-2.평면도형 미-11.생활 속의 디자
인
3학년 우리 것이
최고여
무비메이커 CT+도덕+사회
대한민국의 자랑거 리를 무비메이커 동 영상으로 만들기
사-3-2.이어져 온 조 상들의 멋과 슬기 도-3-8.자랑스러운 대 한민국
3학년 나만의 공감각
막기 만들기
메이키메이
키 CT+과학+미술
스크래치와 메이키 메이키를 활용하여 간이악기 만들기
과_4. 소리의 성질 미_9. 영상표현 4학년
빛으로 비밀신호 전달 프로그램
만들기
스크래치 CT+과학+수학
규칙에 따른 빛과 수의 대응을 활용하 여 신호를 전달하는 프로그램 만들기
과_3. 거울과 그림자 수_6. 규칙과 대응
4학년 Funny Theory를 활용한 공중도덕
바로잡기
스크래치 CT+도덕+미술+
국어
우리가 지켜야할 여 러 가지 공중도덕에 대하여 말하고 스크 래치를 활용하여 캠 페인 애니메이션 만 들기
도-3.더불어 나누는 이웃사랑
미술-2.생활 속의 미 술
국어-1.이야기속으로
5학년 염도측정기
만들기
스크래치 CT+과학+실과+
체육
전류의 흐름을 알아 보고, 염도측정기를 만들기
과-2.전기회로 실과-4.나의 영양과
식사 체육-1.건강활동
5학년 내가 만드는
요술램프
아두이노 CT+과학+미술
아두이노를 활용하 여 나만의 램프 만 들기
과-5-2.전기회로 미-5-1.시각문화 환경 과 미술
학년 및 주제명 활용 프로그램
STEAM
프로그램 유형 프로그램 소개 교육과정요소 6학년
에너지 절약을 위한 빛감지 가로등 만들기
스크래치 CT+과학+실과
에너지 절약을 위한 빛 감지 가로등 만 들기
과-3.에너지와 도구 실-6.생활 속의 전기 전자
6학년 생태계평형 먹이피라미드
스크래치 CT+과학+실과+
미술
생태계 파괴 문제를 해결하기
과-4.생태계와 환경 실-6.인터넷과 정보 미-10.디자인과 생활 6학년
일기예보 프로그램 만들기
스크래치 CT+과학+실과
스크래치를 활용하 여 일기예보를 하고, 생활계획 세우기
과_1. 날씨와 변화 실_6. 인터넷과 정보
6학년 빛의 성질과 인터렉티브 아트
스크래치 CT+과학+미술
빛의 직진을 이해하 고, 스크래치를 활 용한 인터렉티브 아 트 영상 표현하기
과_1. 빛 미_6. 영상 미술
<표Ⅳ-9> CT기반의 STEAM 프로그램 지도안(예시자료) 학습
과정 교수 ‧ 학습 활동 CT 지도상의 유의점
및 자료
도입
Co ‘무엇이든 사라지는 신기한 상자’ 마술쇼!
동전을 넣으면 동전이 사라지고, 가위를 넣으면 가위가 사라져요. 분명 넣었는데 어디로 사라진 것일까요?
• 우리 생활 속에서의 빛의 다양한 모습 이야기 나누기
• 학습목표 확인
- 빛 조종사가 되어 빛을 활용하는 게임을 만들 수 있다.
변환적 사고 추론적 사고
*일상 생활 속 에서의 빛의 다 양한 모습을 탐 색해 볼 수 있 도록 한다.
학습 활동
● 빛의 성질을 이용하여 절차적 사고에 기반한 게임 만 들기
CD 빛의 성질을 이용하여 게임 만들기 [활동1] 빛의 성질 알아보기
- 곧은 성격의 빛(빛의 직진), 튕겨주는 빛(빛의 반사), 때때 로 꺾이기도 하는 빛(빛의 굴절)
[활동2] 내 마음대로 움직이는 빛 만들기
‣ 1단계 - 레이저 포인트로 모형화 된 총으로 빛이 직진하여 물체를 맞추는 게임
‣ 2단계 - 반사를 통해 물체 맞추기
‣ 3단계 - 굴절을 통해 물체 맞추기를 제작한다. 매질에 따라 빛의 입사각과 반사각이 달라지고 방향이 결정됨 을 이용한 게임 제작
추상화 사고 변환적 사고 단순화 사고 코드적 사고 절차적 사고
자동화
추상화
*알고리즘 표를 활용하여 시행착 오를 거쳐 문제 를 해결할 수 있 도록 도와준다.
학습
과정 교수 ‧ 학습 활동 CT 지도상의 유의점
및 자료
마무리
서로의 생각 공유하기
ET 우리반 최고의 빛 조종사는?
-학급홈페이지에 게임 프로그램 저장하기
-친구들이 제작한 게임을 해보며 최고의 빛 조종사 선택하기 -학급 친구들과 서로의 게임을 공유해보며 잘된 점, 보충할 점들을 서로 공유하며 다시 수정하기
재귀적 사고 조정적 공유 사고
*스스로 문제를 해결하는 과정에 서 창의성이 발현 이 되므로 칭찬과 격려를 해준다.
다. CT기반의 STEAM 수업 모듈 제작 1) 추진 계획
‣- 교육과정 분석을 바탕으로 한 학년별 주제목록 정하기 ‣- 주제목록에 따른 소주제 및 탐구주제 및 진로탐색 살펴보기 2) 일정 및 대상
‣- 일정 : 7월 STEAM 수업 모듈 제작 ‣- 대상 : 연구원
3) 기대되는 성과
‣- 수업 모듈 제작으로 교사용 학습자료와 학생용 학습자료 제작이 용이
<표Ⅳ-10> CT기반의 STEAM 프로그램 모듈 학년 주제의
Concept 주제명 차시 유형
6 이윤을 올려라
대주제
소주제
1. 스마트한 사장님의 되려면? 1~2 탐구형 2. 전략을 찾아 해결하자! 3~4 프로젝트형
3. 진로탐색마당 5~6 진로탐색형
운영과제 3의 실행계획
3
초등교육과정과 연계한 CT기반의 STEAM프로그램 적용 및 일반화
▼
가. 초등교육과정과 연계한 CT기반의 STEAM 프로그램 적용 나. 초등교육과정과 연계한 CT기반의 STEAM 수업 공개
차시 과목 단원 소주제 학습내용
1~2 차시
도덕 CT(스 크래치 )
6. 내가 가꾸 는 아름다운 세상
공중 도덕 지키기 캠페인
Co 공중도덕 안 지키면 안돼요!
- 공중도덕을 지키지 않는 대한 특별시의 여러 모습들
CD 공중도덕을 지키게 하려면 어떻게 해야 할까?
[활동1] 우리 모두 지켜요!
- 사람들이 지켜야할 공중도덕에 대하여 이야기해보기.
- 사람들이 지키지 않는 이유 말해보기.
[활동2] 공중도덕 지키기 캠페인 애니메이션
- 스크래치를 활용한 ‘공중도덕 지키기’ 애니메이션 만들기
3~5 차시
도덕 미술 국어 CT(스 크래치 )
6. 내가 가꾸 는 아름다운 세상
나만의
‘Funny Theory’ 작품 설계하기(스크 래치 활용)
Co 대한특별시 공중질서 담당의 SOS - 여러분! 도와주세요.
CD 나만의 ‘Funny Theory’ 장치 설계하기!
[활동1] 흥미! 그것이 중요하다!
- ‘The Funny theory’ 동영상 살펴보기 [활동2] 나만의 ‘Funny Theory’ 장치 설계하기 - 그림으로 그리고 글로 설명하기.
[활동3] 스크래치로 구현하기
가. CT기반의 STEAM 프로그램 적용
1) ‘Funny Theory를 활용한 공중도덕 바로잡기’프로그램 적용
(1) 주제 선정 이유
전 폭스바겐이라는 자동차 회사에서 브랜드 광고로 ‘The funny theory’ 라는 재미 있는 공익광고를 기획하고 홍보하여 이슈가 된 적이 있다. 이 광고의 핵심은
“ 어떻게 하면 사람들의 행동을 긍정적으로 변화 시킬 수 있을까?”
였다. 그리고 그 질문에 대한 답으로 인간 본연의 호기심과 흥미라고 결론을 내리 고 있다. 즉, 인간의 행동을 궁극적으로 변화시키는 것은 개인의 호기심과 흥미의 충족이라는 것이다. 실질적인 예시 활동으로는 「쓰레기가 들어갔을 때 소리가 나 는 공원의 쓰레기통」 「소리가 나는 건반 계단을 활용한 에스컬레이터 활용 빈도 줄이기」「신발을 털고 지나갔을 때 소리가 나는 DJ매트」「소리가 나는 손 소독 기」등등이 있다.
학교에서는 많은 캠페인과 질서교육, 공중 도덕교육을 실시하고 있다. 하지만 능동 적인 모습보다는 수동적인 모습과 실천이 많고 내적으로 완전히 자리 잡는 학습(교 육)이라고 말하기 보다는 표면적이고 단편적인 교육으로 그치기 쉽다. 따라서 우리 는 이 이론을 활용하여 다른 사람의 행동을 긍정적으로 변화시키기 위하여 우리만 의 ‘Funny Theory’ 공익광고를 스크래치를 활용하여 만들어보고 이 과정을 통하여 아이들 스스로 바른 질서와 도덕교육이 내면화 될 수 있도록 구성해보고자 하였다.
(2) 적용내용
(3) 적용시기 및 대상
‣- 적용시기 : 9월 넷째 주~10월 넷째 주(6주, 5차시) ‣- 적용대상 : 4학년 2반 학생 23명
(4) 적용 결과 및 효과
아이들은 도덕 수업을 별로 좋아하지 않는다. 아이들 입장에서도 너무 뻔한 내 용이 반복되기 때문이다. 이번 연구수업이 기존의 수업과 구분되는 차이점은 학생 들에게 바른 공중도덕 의식을 가지고 환경보호 의식에 대한 변화하도록 하기 위한 접근방법이다. 이번 수업 속에서는 학생들이 지켜야할 규칙과 그 이유에 대한 내용 의 나열과 주입보다 거꾸로 내가 알고 있는 여러 지식들을 사람들에게 적용하기 위해 아이디어를 내고 생각 할 시간을 줌으로써 적극적인 학습이 가능해졌다. 아이 들은 능동적으로 사람들이 지켜야할 공중도덕에는 무엇이 있을지 교과서를 뒤지고 찾기 시작하였고, 사람들의 행동을 바람직하게 유도하기 위하여 무엇을 어떻게 해 야 할지 고민하였다.
또 스크래치의 장점 중 하나인 가시성, 즉각적 반응성, 동작성 등을 이용하여 학습에 보다 흥미와 적극성을 유지할 수 있었고, 실제로 일상생활에 적용할 실제물 (구체물)을 만들어볼 수 없는 한계를 일부 해소할 수 있었다. 또 프로그래밍을 함 에 있어 가장 중요한 것은 ‘내가 만들고 싶은 무언가’ 있는지 없는지 이다. 이번 수업은 교사가 지시한 미션이 아닌 스스로 원하는 작품을 스크래치로 구현해 본다 는 점에서 프로그래밍 연습과 프로그래밍을 통한 ‘추상화’‘자동화’사고력을 자극하는 CT교육면에서도 효과가 보였다.
Funny Theory 살펴보기 모둠토의 및 Brain Storming 발표 및 토의
계획서 만들기1 계획서 만들기2 스크래치 만들기
우수 작품1 우수작품2 우수작품3
[그림Ⅳ-1] 프로그램 적용 장면
(5) 한계와 제언
수업에서의 한계점은 스크래치 프로그래밍에 대한 수업시간을 따로 확보해야한 다라는 점이다. 어느 정도 기초적인 프로그래밍(스크래치) 지식이 있는 다음에야 도덕 과목의 학습주제에 집중할 수 있었고, 익숙치 못한 학생들의 경우는 오히려
‘도덕’과 ‘CT교육’ 양쪽 모두 학습의 방향을 잃어버리는 경우가 발생하였다.
또 이 수업에서 가장 중요한 시간은 학생들이 아이디어를 내는 순간들이다. 자신 이 알고 있는 공중도덕을 사람들이 지키도록 유도하기 위하여 아이들은 다양한 의 견을 내놓을 수 있지만 처음에는 아무생각도 나지 않는다고 하는 학생들이 많다.
따라서 본 수업에서는 이를 돕기 위하여 Brain Storming, Brain Writing의 기법을 사용하였다. 수업 시간이 쫒겨 학습과제를 재촉하기 보다는 충분한 토의와 고민의 시간을 주는 것이 중요할 것이다.
스크래치를 활용하여 프리젠테이션의 기회를 주는 것도 좋은 방법중 하나일 것이 다. 스크래치의 동작성, 가시성을 활용하여 많은 사람들 앞에서 자신의 작품을 설 명하는 기회의 장을 준비할 수도 있다.
차시 과목 단원 소주제 학습내용
1~2 차시
수학 CT(스 크래치 )
2. 평면도형
밀기, 뒤집기, 돌리기를 이용하여 규칙적인 무늬
만들기
Co 친구 생일에 선물할 선물 포장지를 만들 수 있을까?
- 다양한 포장지의 무늬 살펴보기
CD 규칙적인 무늬 만들기
[활동1] 에스허르의 미술 작품을 감상해 보자!
- 에스허르의 미술 작품을 감상하며 밀기, 뒤집기, 돌리기 찾기
[활동2] 규칙적인 무늬를 만들어 보자!
- 밀기, 뒤집기, 돌리기를 이용하여 규칙적인 무늬 만들기 (색연필 사용)
3~4 차시
미술 CT(스 크래치 )
11. 생활 속의 디자인
스크래치를 활용하여 무늬 포장지 만들기
Co 나는 이런 포장지를 만들고 싶어요!
- 구상한 포장지 발표하기
CD 스크래치로 무늬 포장지 만들기 [활동1] 스크래치 배우기
- 스크래치로 도형의 밀기, 뒤집기, 돌리기하는 방법 알아 보기
[활동2] 스크래치로 만들기
- 스크래치를 활용하여 무늬 포장지 만들기 [활동3] 나만의 포장지 공유하기
2) ‘나만의 포장지 만들기’프로그램 적용
(1) 주제 선정 이유
네덜란드의 마우리츠 코르넬리스 에스허르는 기하학적 원리와 수학적 개념을 토대로 2차원의 평면 위에 3차원 공간을 표현한 독특한 작품으로 대중적인 사랑 을 받은 판화가이다. 생활 속에서 쉽게 접할 수 있는 선물 포장지를 직접 만들어 본다는 문제 상황 제시로, 아이들로 하여금 흥미를 불러일으키고, 기하학적 원리 와 수학적 개념을 바탕으로 창의적 설계 과정을 구상하도록 하였다. 그리고 이 과 정을 스크래치 프로그램을 통해 직접 만들어 실제물로 구현을 해봄으로써 감성적 체험을 느낄 수 있도록 구성하였다.
(2) 적용내용
(3) 적용시기 및 대상
‣- 적용시기 : 9월 넷째 주~10월 셋째 주(5주, 4차시) ‣- 적용대상 : 3학년 2반 학생 32명
(4) 적용 결과 및 효과
아이들이 실생활에서 겪을 수 있는 문제를 문제 상황으로 제시하여 학생들이 충분한 흥미를 가지고 수업을 시작할 수 있었으며, 학년이 올라갈수록 점점 위축 되는 미술에 대한 자신감을 스크래치라는 프로그램을 통해 보완을 할 수 있었다 는 점이 아이들에게 긍정적인 효과를 가지는 것을 보였다. 스크래치의 장점 중 하 나인 가시성과 즉각적 반응성은 아이들이 수학적 개념인 밀기, 돌리기, 뒤집기에 대한 이해를 직접 다양한 도형으로 체험해 봄으로써 학습면에서 흥미와 적극성을 유지할 수 있었고, 실제로 일상생활에 적용할 수 있는 실제물을 만들어 봄으로써, 감성적 체험면에서도 아이들에게 긍정적 효과를 가지고 온 것으로 보인다.
스크래치 활용 작품 제작과정 [그림Ⅳ-2] 프로그램 적용 장면
(5) 한계와 제언
수업에서의 한계점은 스크래치 프로그래밍에 대한 수업시간을 따로 확보해야 한
차시 과목 단원 소주제 학습내용
1~2 차시
사회
도덕
2-4 이어져 온 조 상들의 멋과 슬기 8 자랑스러운 대한 민국
대한민국 알리기
Co• 한복 출입 금지 기사, 황이슬씨의 작품, 김현정씨의 작품 보고 생각하기
• 학습목표 확인
CD 대한민국 자랑거리 알리기
[활동1]김치, 한복, 온돌에 담긴 조상들의 멋과 슬기 알아보기 (30분) - 김치, 한복, 온돌의 멋과 슬기 알기
- 한복, 김치, 온돌의 발전과 미래 모습 생각하기 [활동2]대한민국을 알려요(30분)
- 우리나라 자랑거리 (음식 문화, 효 문화 등) 알기 - 우리나라 자랑거리를 알릴 방법 모둠별로 토론하기
ET 우리나라 자랑거리 홍보 방법 나누기
• 각 모둠별 우리나라 자랑거리 홍보 방법에 대해 발표하기 3~4
차시 도덕 국어
8 자랑스러운 대한 민국
홍보용 동영상 만
사진, 그 림, 노래, 역 할 극
Co• 예시용 홍보 동영상 보여주기
• 학습목표 확인
다라는 점이다. 특히, 초등학교 저학년의 경우 스크래치 프로그래밍에 대한 기초적 인 접근을 위한 시간이 꼭 필요하다고 볼 수 있을 것이다. 또한, 창의적 설계를 통 한 아이들의 창의적인 작품들이 조작의 미숙이나 프로그래밍의 이해도 부족이나 오류 등을 통해 제작할 수 없는 경우가 생기기도 하였다. 초등학교 수준에 적합한 CT관련 STEAM 자료가 계속적으로 제작·보급 된다면 스크래치 프로그래밍 기초 교육에 대한 문제점을 보완하고, STEAM 교육의 효과가 나타날 것이라 기대된다.
3) ‘우리 것이 좋은 것이여’프로그램 적용
(1) 주제 선정 이유
예전에 한 호텔에서 한복 입은 사람의 출입을 막아 이슈가 된 적이 있다. 한복을
‘위험한 복장’이라고 이야기하며 출입금지를 시켰다고 한다. 일본의 기모노는 출 입이 가능한데 전통 복장이 출입 금지라는 사실이 충격적이다. 이는 우리 대한민 국의 전통문화에 대해 사람들이 잘 모를 뿐만 아니라 훌륭하지 않은 것으로 생각 하기 때문이다. 우리나라의 전통문화가 결코 하찮은 것이 아니며 자랑할 만한 것 이 많다는 것을 무비메이커를 통해 만들어 보기로 하였다. 그리고 아이들이 직접 알리기 위해 계획을 세우고, 준비하여 무비메이커 광고로 만들어 발표함으로써 우 리나라 전통문화에 대한 자부심을 실제로 느껴보도록 구성하였다.
(2) 적용내용
드는 법 배우기 홍보용 동영상 만 들기
등 다양 한 방법 을 이용 하여 홍 보용 동 영상 만 들기
CD 동영상 만드는 법을 배우고 홍보용 동영상 만들기 [활동1] 동영상 만드는 법을 배우자
- 무비메이커 기본 사용법 배우기 - 간단한 예시작품 만들어보기
[활동2] 대한민국 자랑거리 홍보용 동영상을 만들어보자 - 무비메이커를 이용하여 직접 만든 자료를 넣어 동영상 만들기 - 더 좋은 작품을 만들기 위해 토론하기
ET 대한민국 자랑거리 홍보용 동영상 감상하며 대한민국 알 리미 뽑기
(3) 적용시기 및 대상
‣- 적용시기 : 11월 첫째 주~12월 둘째 주(6주, 4차시) ‣- 적용대상 : 3학년 3반 학생 27명
(4) 적용 결과 및 효과
당연하게 생각하던 것을 당연하지 않게 볼 때 많은 것들을 배울 수 있다. ‘왜 우리의 전통 의상은 한복인데 평소에 입지 않는 거지?’, ‘왜 사람들은 외국 문 화를 우리 전통 문화보다 멋있다고 생각할까?’, ‘왜 간판이나 가수 이름은 대 부분 다 영어야?’등의 질문이 생길 때 아이들은 자발적으로 주제에 관심을 갖는 다.
아이들은 능동적으로 우리나라의 자랑거리에는 무엇이 있을지 교과서를 뒤지 고 찾기 시작하였고, 그 것의 어떤 점을 자랑할 것인지, 누구에게 얘기할 것인지, 무엇을 이용해 자신의 뜻을 펼칠 것인지를 고민하였다. 한복, 김치, 온돌뿐만 아 니라 해외에서 유명한 불고기나 비빔밥에 대한 얘기도 나왔으며, 미처 내가 생각 하지 못했던 애국가나 무궁화와 같이 우리나라를 상징하는 것의 홍보에 대해서 도 아이들은 생각하였다.
대한민국 자랑거리 홍보물을 만들 때 그림판 프로그램과 무비메이커 프로그램 을 사용하였는데, 이 또한 아이들의 흥미를 이끌어 내는 것에 유리했다. 그림판 으로 그림을 그림으로써 자신들이 현실에 맞게, 또는 더 나은 아이디어를 추가하 여 디자인한 한복 등을 나타낼 때에 실제 한복을 만들어볼 수 없는 문제점을 해 결할 수 있었다. 또한, 아이들에게 꼭 배운 프로그램을 사용할 필요는 없으며, 자 신이 정한 주제, 그리고 홍보 방법에 맞는 프로그램을 사용하여 만들도록 하였는 데, 대부분의 아이들이 무비메이커로 캠페인 형 홍보물을 만들고자 하였다.
내가 무엇을 자랑하고 싶은지, 그 것의 장점은 무엇인지, 그 것의 단점은 무엇 인지, 그 단점은 어떻게 극복할 수 있는지, 이 외에 꼭 이야기해야할 것은 무엇 인지에 대해 생각할 시간을 충분히 갖고, 그 생각을 표현할 수 있는 프로그램을 직접 선택함으로써 ‘추상화’와 ‘자동화’ 사고력에도 효과를 보였다.
기사를 보고 문제점 생각하기 한복 작품 감상하기 발표 및 토의
계획서 만들기1 계획서 만들기2 그림판 배우기
우수작품1 우수작품2 우수작품3
[그림Ⅳ-3] 프로그램 적용 장면
(5) 한계와 제언
수업에서의 한계점은 프로그램을 배울 따로 확보해야한 다라는 점이다. 어느 정 도 기초적인 프로그램 지식이 있는 다음에야 도덕 과목의 학습주제에 집중할 수 있었고, 익숙지 못한 학생들의 경우는 오히려 ‘도덕’과 ‘CT교육’ 양쪽 모두 학습의 방향을 잃어버리는 경우가 발생하였다.
또 이 수업에서 가장 중요한 시간은 학생들이 아이디어를 내는 순간들이다. 자신 이 알고 있는 우리나라의 자랑거리를 홍보하기 위하여 아이들은 다양한 의견을 내 놓을 수 있지만 처음에는 디자인 부분에만 치우친 경향이 있었다. 그래서 다양한 이야기를 나누고 서로 생각하는 것을 나누는 시간을 가짐으로써 다른 아이디어들 과의 결합을 통해 새로운 것들을 만들어낼 수 있었다.
차시 과목 단원 소주제 학습내용
1~2 차시
과학 미술
2. 전기회로 11. 공예와 생활용품
내가 만드는 요술램프1
Co수리수리 마수리 요술램프를 만들어 볼까요?
CDLED와 회로를 활용하여 요술램프 만들기 [활동1]LED와 회로를 활용하여 스위치 만들기 [활동2]요술램프 모양틀
[활동3]요술램프 불을 밝혀라!
ET요술램프 감상하기
3~4 차시
과학 미술
2. 전기회로 11. 공예와 생활용품
내가 만드는 요술램프2
Co아두이노를 이용한 LED작품 영상 감상하기
CD LED와 아두이노 보드와 친구해요 [활동1]LED와 회로를 활용하여 스위치 만들기
[활동2]요술램프 모양틀 만들기 [활동3]요술램프 불을 밝혀라!
ET아두이노 활용 소감 이야기나누기
5~6 차시 과학
미술
2. 전기회로 11. 공예와 생활용품
내가 만드는 요술램프3
Co전 시간에 학습하였던 내용들을 상기하며 이번 시간 에 만들고 싶은 요술 램프에 관해 이야기나누기
CD깜빡이 프로그램을 입히 요술램프 만들기 [활동1]빛의 3원색 알아보기
[활동2]요술램프 UP!
[활동3]요술램프에 깜빡이 프로그램(LED Arts) 입히기
ETLED Arts 발표하고 감상하기
4) ‘내가 만드는 요술램프’ 프로그램 적용 (1) 주제 선정 이유
내가 만드는 요술램프는 전기회로를 이해하고, 아두이노의 간단한 조작활동을 통 해 LED전구에 불이 들어오게 하는 활동이다. 단순히 전구에 불이 들어오는 것을 확인하는데 그치지 않고 ‘나만의 요술램프’라는 주제처럼 종이를 이용하여 전구를 감싸는 램프를 만드는 활동을 하며 심미적인 안목까지 기르고자 한다.
(2) 적용내용
(3) 적용시기 및 대상
‣- 적용시기 : 9월 넷째 주~10월 넷째 주(6주, 12차시) ‣- 적용대상 : 5학년 영재학급 학생 15명
(4) 적용 결과 및 효과
나만의 요술램프를 만들기 위하여 처음에는 전기회로를 구성하여 LED에 불을 밝혀 램프를 만들어 보는 기본적인 활동을 실시하였다. 그리고서 빛을 조절할 수 있도록 아두이노를 소개하고, 이에 관한 학습을 하고 난 뒤 깜빡일 수 있는 프로 그래밍을 하여 불빛을 시간 단위로 깜빡일 수 있도록 설계하였다. 아두이노에 관 해 학습은 아두이노 동영상 학습사이트를 함께 보며 같이 공부해보았다. 이 방법 은 현장에서 일반교사들이 적용하고자 할 때 추천해주고 싶다. 교사보다는 학생들 의 학습이해력이 훨씬 빠르고, 바로 깜빡이 프로그래밍까지 쉽게 설계할 수 있었 다. 자신이 직접 불빛을 제어할 수 있는 프로그래밍을 할 수 있다는 자체에 학생 들은 많은 관심과 흥미를 나타내었다.
아두이노 익히기 아두이노 익히기 프로그래밍하기
불 깜빡여보기 불 깜빡여보기 램프 완성
[그림Ⅳ-4] 프로그램 적용 장면
(5) 한계와 제언
전기회로에 대한 이해가 어려워서 학생들이 따라 하기 식의 수업이 되기 쉽다.
전자부품(저항, 센서 등)에 대한 이해도 어렵다. 코딩작업이 간단한 것 정도는 가능 할 수 있으나 더 확장하기는 어려웠다. 블록식의 코딩이 아니라 텍스트 형식의 코 딩이 이루어지기 때문에 학생들 스스로 프로그래밍을 하는 작업은 어렵다고 볼 수 있다. 특히 교사 자신의 역량이 중요한데 전문적인 지식을 습득하기가 힘들다. 교사 의 역량이 부족하면 응용에 한계가 있을 수 있는 수업이 될 수 있다.
차시 과목 단원 소주제 학습내용
1~2 차시
과학, 실과 CT(스 크래치 )
과6_1.
날씨와 변화 실6_6.
인터넷과 정보
일기 예보
Co 생활에 꼭 필요한 일기 예보 - 일기 예보 영상 감상
CD 스크래치를 활용하여 일기 예보 프로그램 만들기 [활동1] 자료 수집
- 사진자료, 기상청 자료 수집
- 날씨 관측, 자료 정리 및 분석, 예보 토의하기 [활동2] 프로그램 만들기
- 날씨 자료를 입력하여 그 때 그때 알맞은 일기예보를 할 수 있는 프로그램 알고리즘 생각하기
- 직접 구현해 보며 프로그램 완성하기 [활동3] 생활 계획 세우기
- 일기 예보를 바탕으로 캠핑 계획 세우기 5) ‘일기 예보 프로그램’(ST) 프로그램 적용
(1) 주제 선정 이유
시작이 재미있어야 수업에 몰입하고, 학습 내용과 과정이 즐거워야 목표 달성도 가 높아지고, 성취감에 학습 마무리까지 재미있어야 더 알고 싶고 실제 생활 속에 서 활용 및 응용해보고 싶은 욕구가 마음속에 자리 잡는다는 생각은 초임 때부터 갖고 있었다. 그래서 학생들이 재미있게 학습에 몰입할 수 있는 것에 중점을 두고 수업을 주로 연구해왔다. 그러나 그저 재미만 있다고 해서 학습목표를 달성하고 밀도 높은 학습이 이뤄지는 것이 아님을 깨닫고 고민이 깊어져 이 주제를 선정하 였다.
(2) 적용내용
(3) 적용시기 및 대상 ‣- 적용시기 : 10월 셋째 주 ‣- 적용대상 : 6학년 2반 학생 23명
(4) 적용 결과 및 효과
아이들은 능동적으로 필요한 날씨 정보에는 무엇이 있을지 교과서를 뒤지고 찾 기 시작하였고, 사람들의 생활에 도움이 되도록 만들기 위하여 무엇을 어떻게 해 야 할지 고민하였다.
또 스크래치의 장점 중 하나인 가시성, 즉각적 반응성, 동작성 등을 이용하여 학 습에 보다 흥미와 적극성을 유지할 수 있었고, 실제로 일상생활에 적용할 실제물 (구체물)을 만들어볼 수 없는 한계를 일부 해소할 수 있었다. 또 프로그래밍을 함 에 있어 가장 중요한 것은 ‘내가 만들고 싶은 무언가’ 있는지 없는지 인데 날 씨 예보라는 주제로 자유롭게 할 수 있는 프로그래밍 연습과 프로그래밍을 통한
‘추상화 사고’와‘자동화’사고력을 자극하는 CT교육면에서도 효과가 보였다.
날씨 정보 살펴보기 날씨 정보 살펴보기 날씨 정보 살펴보기
모둠토의 및 Brain Storming 스크래치 만들기 우수작품 [그림Ⅳ-5] 프로그램 적용 장면
(5) 한계와 제언
수업에서의 한계점은 스크래치 프로그래밍에 대한 수업시간을 따로 확보해야한 다라는 점이다. 어느 정도 기초적인 프로그래밍(스크래치) 지식이 있는 다음에야 과학 과목의 학습주제에 집중할 수 있었고, 익숙치 못한 학생들의 경우는 오히려
‘과학’과 ‘CT교육’ 양쪽 모두 학습의 방향을 잃어버리는 경우가 발생하였다.
또 이 수업에서 가장 중요한 시간은 학생들이 필요한 날씨 정보를 찾는 부분이었 다. 꼭 정답이 스크래치는 아니지만 능동적인 수업 참여와 주체적인 창의 설계를 통해 학습목표를 효과적으로 달성하는 것이 가장 중요한 부분이며 효과였다.
기상 예보관 프로그램을 만들고 기상청 정보를 보다 더 많이 활용하여 난이도를 높이는 것도 좋을 것이다.
차시 과목 단원 소주제 학습내용
1~2 차시
과학, 음악 CT(스크
래치)
과3_4.
소리의 성질 미3_9.
영상표현
공감각 악기
Co 소리나는 계단
- 생활 속 소리 프로그램 알아보기
CD 간이 악기 만들기 프로젝트
[활동1] 소리의 성질을 이해하고 간이 악기 구상하기 - 메이키메이키 영상 감상
- 하고 싶은 움직임이나 생활 속 물건 아이디어 구상하 기
- 만들고 싶은 간이 악기 구상하기 [활동2] 스크래치로 간이 악기 만들기 - 메이키메이키에 재료 연결하기
- 스크래치 프로그램으로 영상까지 구현하기
1~2 차시
과학, 수학 CT(스크
래치)
과4_3.
거울과 그림자 수4_6.
규칙과 대응
비밀신호 만들기
Co 비밀 신호?
- 빛과 수의 대응을 활용하여 신호를 전달하는 프로그램 만 들기
CD신호를 전달하는 프로그램 만들기 [활동1] 빛 감지 프로그램 만들기 - 스크래치 센서보드 빛감지 센서 알아보기
- 빛의 크기 구분하여 숫자를 입력할 수 있는 프로그램 만들기
[활동2] 숫자 배열로 암호 만들기 - 숫자 배열로 암호 만들기 - 암호 편지 쓰기
6) ‘공감각 아트 프로그램’(ST) 프로그램 적용
(1) 주제 선정 이유
인터렉티브 아트는 작가와 소통할 수 있는 예슬 작품 장르이다. 빛의 성질과 스크래치 그리고 동작 감지 센서를 활용하여 새로운 인터렉티브 아트를 구상하고 구현해 내는 프로그램이다.
빛과 소리를 우리 생활 속에서 이용한 것들이 많다. 하루를 보내는 대부분을 다양한 빛과 소리에 둘러싸여 지내고 있다. 하지만 주변 빛에만 관심을 기울일 뿐 그것을 직접 활용하거나 그것을 갖고 뭔가 만들어 낸 경험은 부족하다.
빛 감지 센서와 동작 센서 만으로 충분히 재미있는 활동에 창의력을 마음껏 발 휘할 수 있는 융합 프로그램이기에 주제로 선정하여 소주제 3개를 진행하였다.
(2) 적용내용
