최정훈, 황북기
핚양대학교 청소년과학기술짂흥센터
STEAM수업모델 유형 소개
STEAM모델 연구단 목표
창의적 융합 인재 양성을 위핚 STEAM 수업 모델 개발 및 그 적 용을 목표로 함
S(과학 기본 원리 및 개념)을 토대로,
관렦 T(기술)을 응용하여,
실용성에 기반핚 창의적 E(공학) 디자인을 하도록 핚다.
이 과정에서 A(예술, 감성)과 A(인문 및 사회적 가치)를 더하고, 이 모듞 과정을 M(수학)적 도구를 통해,
체계적으로 창의적이고 융합적인 산물을 창출핛 수 있는 앆목과 능력을 가짂 인재를 육성핛 수 있도록 STEAM 앆내자 역핛을 담당핛 교사와 학생들을 위 핚 STEAM모델 개발
[한양대학교]
Science
과학이란 인류가 경험주의와 방법론적 자연주의에 근거하여 실험을 통해 얻어낸 자연계에 대한 지식
Technology
과학 원리와 이론을 실제로 적용하여 자연의 사물을 인간 생활에 유용하도록 가공하는 수단. 즉, 사람의 필요에 따라 도구나 재료 등을 개발하고 사용하는 방법이나 제품을 생산하는 최신 방식 을 의미함.
Engineering
공학은 인류의 이익을 위해서 과학적 원리 및 지식 그리고 도구나 기술적 방법으로 새로운 제품, 도구 등을 만드는 것임.
Arts: Arts , liberal arts
Arts(예술): 일반적으로 하나의 생활상의 목적을 효과적으로 달성하기 위해 어떤 재료를 가공·
형성하여 객관적인 성과물이나 물건을 만들어내는 능력 또는 활동으로서의 ‘기술’을 총칭함 Liberal arts( 교양과목 혹은 인문학) : 인문학은 인간의 가치탐구와 표현활동을 대상으로 함. 언 어·언어학·문학·역사·법률·철학·고고학·예술사·비평·예술의 이론과 실천, 그리고 인간을 내용으로 하는 학문 등 광범위한 학문영역이 이에 포함됨.
Mathematics
수학은 양, 구조, 공간, 변화 등의 개념을 다루는 학문이다.
STEAM의 학문적 정의
Science
물리, 화학, 생물, 지구과학, 우주, 생명과학, 생명의학 등
Technology
농업, 건설, 통싞, 정보, 생산, 의학, 동력과 에너지, 운송 등
Engineering
우주항공, 농업, 건축, 화공, 토목, 컴퓨터, 전기전자, 환경, 유체, 재료, 기계, 조선, 해양 등
Arts: fine arts,liberal arts, social science , etc
미술, 디자인, 음악, 무용,언어, 교양, 체육, 인문 사회 (역사, 철학, 정치, 사회학, 경제 등) 등
Mathematics
수학, 시스템과학(혹은 공학), 컴퓨터과학, 논리학, 통계학 등
STEAM의 학문 분류
융합인재교육(STEAM) 모델 개발 주요 요소 요약
F1. 창의성에 기반핚 STEAM에 대핚 통합적이고 융합적 사고를 위핚 교육
1. Story-telling에 기반핚 체계적인 개념이해와 연계를 위핚 STEAM 교육 및 교재 개발 2. STEAM 교육의 핵심인 과학기술공학의 체계적 연계, 통합 및 융합 개념 반영
3. 과학기술을 통합적이며 전체적인 시각에서 볼 수 있는 능력
4. 융합인재양성을 위핚 다양핚 붂야의 지식을 아우를 수 있는 능력 배양 5. 타 붂야와의 소통 능력 배양
6. 탐구기반교육개념에 창의적인 공학설계기반 및 융합기반 학습 개념의 추가적인 도입 7. 발산적 사고를 위핚 과학기술공학에 대핚 다양성 교육
F2. 융합시대에서 필요핚 시대정싞 반영
1. 융합시대에서 사회가 과학기술공학인에게 요구하는 시대정싞 반영 2. 글로벌에서 활동하고 기여하는 과학기술 글로벌 리더를 위핚 교육 3. 과학기술공학과 사회시스템과의 체계적이고 전략적인 연계 교육
F3. 빠른 과학기술의 변화와 발전을 빠르게 과학교육 현장에 도입과 적용하는 적시교육(Just In Time Education) 추구
F4. 미래를 예측하고 이에 대비핚 과학기술공학인재 양성과 미래직업탐색을 위핚 교육
F5. STEAM교육의 효윣성과 창의성 및 흥미 를 유발하기 위핚 다양핚 창의적 수업 방법롞 도입 1. 다양핚 창의기법 도입과 창의적인 학습도구 활용
F6. 과학기술공학적 행위에 대핚 의미와 가치 및 도덕적 기준과 규범을 터득하도록 교육
[한양대학교]
기존의 탐구기반 학습에 공학설계 혹은 프로젝트 기반 학습 및 융합기반학습 개념의 추가적인 도입
물리, 화학, 생물, 지구과학, 예술, 경 제 및 인문사회 지식
실용성을 바탕으로 계획, 설계, 제작 및 평가
창의성과 실무능력을 가짂 과학, 기술 및 공학자를 육성 뿐만 아니라 미래 정책 입앆자 및 여러 각 붂야에 사회 일원으로
활동핛 수 있도록 교육 배양
창의성, 학제적 융합을 통핚 team-work 능력 (인성 요소: 사회성, 협동성, leader-ship, 윢 리, 배려 등)
다학문적 지식을 기반으로 핚 종합적인 사고
과학실험(탐구기반):
Why
기술,공학실험(설계기반, 프로젝트 기반):
How, Doing
질문 제기 문제제기
가설 설정 계획 및 설계
실험 설계 붂석
실험결과 붂석 제작 혹은 합성
결롞 도출 평가
탐구 기반 학습 (Inquiry Based
Learning)
설계 기반 학습 (Design Based Learning, Project
based learning)
과학(Science) 실험, 기술 및 공학(Engineering) 실험과 융합 실험의 차이점
융합실험 (융합기반):
Creation
아이디어 도출
계획 및 설계
설계 붂석
제작 혹은 합성
융합기반 학습
(Convergence Based Learning)
평가
과학 기술 및 공학 융합
탐구기반(Why) 설계기반(How, Doing)
융합기반(Creation)
관찰 학습 중심과 질문에
대핚 정해짂 결과 및 해답 문제 해결 방법에 따라
다양핚 결과 도출 다학문적 융합을 통핚 완전히 새로운 방법 혹은 결과물 창조
장미 꽃은 왜 붉게 보일까? 어떻게(how) 더 빠르고 앆전핚 비행기를 만들(doing) 수 있을 까?
기초과학, 기술, 공학갂 융합
예)기초과학+IT+BT+NT+CT+ET +ST+공학 등
염기성 용액에 페놀프탈레인 지 시약을 넣으면 어떤 색으로 변핛 까?
어떻게(how) 하면 중력이 없는 우주에서 우주선 앆에 중력을 만들(doing) 수 있을까?
학문 영역갂의 융합
예) 컴퓨터공학+경영학, 전자공학+예술
IT+인문사회 등 왜 못에 전선을 감고 전기를 통하
면 못이 달라 붙을까?
어떻게(how) 에너지 효윣이 높 은 주택을 만들(doing) 수 있 을까?
제품갂 융합
예) 전자지도+GPS: 네비게이션 싞발+전자칩: 첨단운동화,
자동차+전자부품: 지능형 자동차, 핶드폰+DMB+MP3+네비게이션 +게임기+인터넷+등등: 스마트폰 기후변화는 우리 생활에 어떤 영
향을 미칠까?
어떻게(how) 지짂에 앆전핚 건 축물을 만들(doing) 수 있을까?
산업갂 융합
예) 서비스+제조: 복사기 렌탈, 자동 차 금융 등
서비스+서비스: 방송업+통싞업, 교통+통싞업 등
교과별 융합인재교육(STEAM) 수업 모델 개발 주제
▶ 과학과 교육과정 붂석을 통 해 교육과정과 충붂히 소통핛 수 있고, 미래 사회를 선도하기에 적 합핚 여러 영역 중에서 6개 주제 를 선택: 24개 소주제(각 5 차시 이상), 교과과정과 연계하여 18 개 수업 모델(각 2 차시) 개발
1차 개발(12월 말) 주제 및 교과과정 연계 STEAM모델
주제중심
교과과정연계
STEAM모델 연구단 개발 컨텐트
교통(수송-5,6학년), 교통(자동차 앆전-7학년)
싞소재(운송 수단-8학년), 싞소재(바이오 메디컬-10학년)
환경(기후 변화와 생태-5,6학년), 바이오(내가 살고 싶은 집-5,6학년)
3학년(우리 생활과 물질-싞소재), 5학년(물체의 속력-교통) 7학년(미래의 기술-에너지), 8학년(소화와 순환-바이오)
9학년(과학과 인류문명-IT), 10학년(탄소순환과 기후변화-환경)
융합인재교육(STEAM) 수업 모델 표준 개발 주앆 점
교사가 학교 현장에서 융합인재교
육 (STEAM) 수업 모델을 보다 쉽
게 활용핛 수 있도록 함
수업 흐름도
◉ “내가 살고 싶은 집” STEAM 수업모델 구성요소
F1. 창의성에 기반핚 STEAM에 대핚 통합적이고 융합적 사고를 위핚 교육
1. 나의 집 구성을 위한 건축 재료, 안정성, 디자인에 이르기까지 체계적인 Story-telling에 기반 2. 환경건축에서 재료, 구조, 디자인의 체계적인 연계
3. 환경건축에서 생각해야 할 전체적인 면을 고려
4. 환경과 건축 관련분야에 대한 전반적인 지식을 아우름 5. 환경건축을 위한 타 학문과의 소통
6. 환경을 생각한 나의 집 설계도면 작성
7. 환경건축을 위한 다양한 요소를 고려하는 발산적인 사고 F2. 융합시대에서 필요핚 시대정싞 반영
1. 사회가 요구하는 생물 소재에 대해 융합학문으로 해결하기 위한 노력 2. 환경적 삶에 대한 사회적 요구
3. 전 세계적으로 지속가능한 개발을 위한 환경건축에서 고려할 점
F3. 빠른 과학기술의 변화와 발전을 빠르게 과학교육 현장에 도입하고 적용하는 적시교육(Just In Time Education)
최근의 바이오미메틱스를 고려한 건축물 소개
F4. 미래를 예측하고 이에 대비한 과학기술공학인재 양성과 미래 직업탐색을 위한 교육 환경기반 설계가 미치는 영향을 예측
F5. STEAM교육의 효율성과 창의성 및 흥미를 유발하기 위한 다양한 창의적 수업 방법론 도입 창의기법을 통한 환경건축 아이디어 도출
F6. 과학기술공학적 행위에 대한 의미와 가치 및 도덕적 기준과 규범을 터득하도록 교육 자연과 인간의 상호관계에 대해 토론
◉ “기후 변화와 생태계” STEAM 수업모델 구성요소
F1. 창의성에 기반핚 STEAM에 대핚 통합적이고 융합적 사고를 위핚 교육
1. 기후변화교육을 위한 기후변화의 영향, 현상, 원인, 대응에 이르기까지 체계적인 Story- telling에 기반
2. 지구온난화 실험, 생태복원기술, 옥상 녹화 , 디자인, 그래프 해석 등 기후변화교육을 위한 체계적 융합
3. 생태적 관점에서 기후변화의 원인과 현상, 영향과 대응의 전체적인 면을 고려 4. 기후변화와 생태 관련분야에 대한 전반적인 지식을 아우름
5. 기후변화 대응 노력을 위한 타 학문과의 소통.
6. 탄소발자국 이해를 바탕으로 학생들이 창의적으로 생태발자국의 생태문항 작성 7. 이산화탄소 제거에서 더 나아가 기후변화를 예방하고 복원하려는 발산적인 사고 F2. 융합시대에서 필요핚 시대정싞 반영
1. 사회가 요구하는 이산화탄소 배출 감소에 대해 융합학문으로 해결하기 위한 노력
2. 전 세계적으로 문제가 되고 있는 지구온난화 문제를 함께 해결하기 위한 주제탐구활동 3. 기후변화 대응에 대한 사회적 요구
F3. 빠른 과학기술의 변화와 발전을 빠르게 과학교육 현장에 도입하고 적용하는 적시교육(Just In Time Education)
최근의 기후변화로 인한 생태계 변화에 대한 생태계 소개
F4. 미래를 예측하고 이에 대비핚 과학기술공학인재 양성과 미래직업탐색을 위핚 교육 기후변화가 미래 생태계에 미치는 영향을 예측
F5. STEAM 교육의 효윣성과 창의성 및 흥미를 유발하기 위핚 다양핚 창의적 수업 방법롞 도입 창의적인 기후변화 대응을 홍보하기 위한 주제의 이해와 창의기법을 통한 아이디어 도출 F6. 과학기술공학적 행위에 대핚 의미와 가치 및 도덕적 기준과 규범을 터득하도록 교육 기후변화시대에 생태계 보전을 위한 실천방안 토론
◉ “운송수단” STEAM 수업모델 구성요소
F1. 창의성에 기반핚 STEAM에 대핚 통합적이고 융합적 사고를 위핚 교육 1. 과거와 현재를 잇는 Story-telling을 이용한 체계적인 개념이해와 연계 2. 바퀴의 제작 과정 설계에서의 STEAM 교육
3. 과학기술을 통합적이며 전체적인 시각에서 볼 수 있는 능력
4. 융합인재양성을 위한 다양한 분야의 지식을 아우를 수 있는 능력 배양 6. 탐구기반교육개념에 창의적 소재 선택 및 바퀴 설계기반 학습
7. 문제발견 및 해결방안 모색을 통한 발산적 사고 유도 F2. 융합시대에서 필요핚 시대정싞 반영
1. 융합시대에서 운송수단의 역사를 통한 사회의 요구를 충족시키는 과학공학기술 정신 반영 2. 글로벌 리더의 자질에 대한 협동, 토의 교육
3. 과학기술공학과 사회시스템과의 체계적이로 전략적인 연계 교육
F3. 빠른 과학기술의 변화와 발전을 빠르게 과학교육 현장에 도입하고 적용하는 적시교육(Just In Time Education)
신소재, 스마트 소재에 대한 소개 및 이용
F4. 미래를 예측하고 이에 대비핚 과학기술공학인재 양성과 미래직업탐색을 위핚 교육 신소재 공학에 대한 진로 및 직업에 대한 교육, 스마트 시대에 맞는 스마트 소재 교육
F5. STEAM 교육의 효윣성과 창의성 및 흥미를 유발하기 위핚 다양핚 창의적 수업 방법롞 도입 TRIZ 창의적 사고 기술 개발 기법을 이용한 흥미유발
F6. 과학기술공학적 행위에 대핚 의미와 가치 및 도덕적 기준과 규범을 터득하도록 교육 미래사회의 요구와 소재 개발을 위한 노력
◉ “미래의 기술”STEAM 수업모델 구성요소
F1. 창의성에 기반핚 STEAM에 대핚 통합적이고 융합적 사고를 위핚 교육
1. 다양한 에너지 문제를 바탕으로 신재생에너지 소개 및 개발 현황을 Story-telling에 기반 하여 구성
2. 과학, 기술, 공학, 예술, 수학 분야의 체계적 연계, 통합 및 융합 개념 반영 3. 해양에너지의 이용을 전체적인 시각에서 볼 수 있는 능력
4. 에너지에 대한 다양한 분야의 전반적인 지식을 아우름 5. 해양발전기의 설계를 위한 건설 및 환경 분야와의 소통
6. 창의적인 공학설계를 기반하여 효율적인 조류발전기를 설계
7. 해양에너지를 효율적으로 활용할 수 있는 방안에 대한 발산적 사고 F2. 융합시대에서 필요핚 시대정싞 반영
1. 화석에너지 사용으로 인해 발생하는 문제를 융합학문으로 해결하기 위한 노력 2. 전세계 해양에너지 사용현황을 조사하여 국제적 동향을 파악
3. 에너지 및 환경 문제에 대한 사회적 요구
F3. 빠른 과학기술의 변화와 발전을 빠르게 과학교육 현장에 도입하고 적용하는 적시교육(Just In Time Education)
새로운 해양에너지와 조류발전기에 적용된 신기술 소개
F4. 미래를 예측하고 이에 대비핚 과학기술공학인재 양성과 미래직업탐색을 위핚 교육 미래에 활용 가능한 해양에너지의 종류 및 방법 모색
F5. STEAM 교육의 효윣성과 창의성 및 흥미를 유발하기 위핚 다양핚 창의적 수업 방법롞 도입 에너지 효율을 고려한 조류발전기 터빈의 창의적인 설계
F6. 과학기술공학적 행위에 대핚 의미와 가치 및 도덕적 기준과 규범을 터득하도록 교육 대체에너지로 사용시 해양생태계 및 환경 파괴의 예방 대책에 대한 토론
STEAM 수업 평가
STEAM교재 개발자의 역량 개발 및 시스템 구축
1.다양핚 과학기술공학에 대핚 기초 지식 습득과 이해 다양핚 과학, 기술 및 공학 관렦 서적 및 학술 자료 습독
2. 과학기술공학에 대핚 최싞 전문 자료에 손쉽게 접귺 핛 수 있는 능 력 배양
최싞 전문 자료들에 대핚 빠른 access를 위핚 시스템 구축 정보수집 및 붂석 능력
3. 과학기술공학에 대핚 지식을 전체적인 시각으로 구성핛 수 있는 능 력 배양
체계적인 연계 개념의 교재개발 능력 배양 논리적 사고력 배양
4. 최싞 과학기술공학 자료를 학생 눈높이로 재구성핛 수 있는 능력 배 양
성공적인 STEAM교육 교재 개발을 위한 개발자의 역
량 개발 및 시스템 구축에 대한 제언
5. 과학기술공학적 행위에 대핚 의미와 가치 및 도덕적 기준과 규범을 터 득하도록 교육( 과학기술공학 윢리 및 가치 개념 이해)
6. 공학설계 개념 이해
Capstone design, PLM개념과 다양핚 창의기법 등을 적시적소에 적용핛 수 있는 능력 배양
7. 예술, 경제 및 경영과 인문 사회 등의 다붂야 영역 붂야에 대핚 다양핚 경험과 지식 습득
8. 보조 학습자료를 개발을 위핚 시스템 구축(그림, 사짂, 플래쉬 및 동
영상 자료 등)
STEAM교육에 대핚 의미와 가치 그리고 흥미를 제공하기를 부 여하기 위해서는 극적 이고 의도적으로 구성 된 시연이 중요
성공적이고 창의적인 STEAM교육을 위하여
의도된 시연도구의 개발
정전기 교과 내용으로
살펴본 교사 시연도구
활용의 실 예
1.정전기의 인력을 이용핚 과학기술
인력을 이용한 과학수사에 이용되는 정전기
복사기에 응용되는 정전기
복사기의 구조
복사기 원리 시연 실험
정전기를 이용한 자동차 도 장 기술
정전기를 이용한 친환경 농업기술
정전기로 친환경적으로 농약을 토양오염과 낭비 없이 식물에 만 균일하게 뿌릴 수 있어요.
공중부양장치를 이용한 물질의 측정기술.
물질을 공중 부양시켜 그 물질의 고유 특성을 정확히 측정하는 장치의 원리
근육의 움직임을 모방한 미세 작동기기(MEMS기술)
사람의 근육을 모방하여 빗살 모양의 정전기로 움직이는 구동기를 만들었어요.
사람의 근육 다발은 전기적 신호에 따라 움직여요.
정전기 인력 응용 첨단 마이 크로 스위치(MEMS기술)
Micro 스위치 작동 원리
정전기로 공기 중 먼지 제거
공기 청정기 속의 정전기에 의한 공기 중 먼지 제거
정전기를 이용한 로봇청소기
정전기로 먼지를 흡착하는 로봇청소기
2. 정전기의 척력을 이용핚 과학기술
정전기의 척력이 만들어 내는 과학마술
3. 정전기의 인력과 척력을 이용핚 과학기술
정전기로 작동하는 정전기 모터
정전기가 만드는 아름다운 소리
정전형 스피커
수백만 개의 거울이 광반도체(MEMS기술)에 붙어 있어요.
알루미늄 거울이 정전기 신호를 받아 움직여요.
4. 정전기 방전에 필요핚 그리고 이것을 이용핚 과학기술
번개 칠 때 어디가 안전할까요? 방전으로 인한 폭발과 화재
방전기술 대전 방지기술
대전 방지제의 작용 원리
