2020년 STEAM 교사연구회 운영(서울방일초등학교)

2020 융합인재교육(STEAM) 교사연구회 결과보고서

2020. 11. 20.

서울방일초등학교

【 2020년 융합인재교육(STEAM) 교사연구회 결과보고서 】

과 제 개 요

과제명

2020년 STEAM 교사연구회 운영(서울방일초등학교)

STEAM 프로그램

유형

(유형1) STEAM 프로그램 개선 및 보완을 통한 확산 모델 개발 ( ) (유형2) 다양한 교과 간 협동 연구를 통한 STEAM 프로그램 신규 개발 ( √ ) (유형3) StarT 프로그램 수행을 통한 STEAM 프로그램 신규 개발 ( )

프로그램명

미래시대 역량 강화를 위한 AI기반 STEAM 프로젝트

중심과목

과학 수학 사회

중심과목 성취기준 영역

[초등학교 3~4학년 과학] (5) 식물의 생활 (11) 화산과 지진 [초등학교 3~4학년 수학] (4) 규칙성

[초등학교 3~4학년 사회] (1) 정치

연계과목

수학 국어 미술 체육

연계과목 성취기준 영역

[초등학교 3~4학년 수학] (5) 자료와 가능성 [초등학교 3~4학년 국어] (3) 쓰기 [초등학교 3~4학년 미술] (1) 체험 [초등학교 3~4학년 체육] (1) 움직임 표현 연구기간

2020.7.20. ~ 2020.11.30.

신청금액

일금사백만원(￦4,000,000)

참여연구원

5명 (연구책임자: 1명, 공동연구원: 4명)

구분 소속(학교명) 담당과목 직위 성명

연구책임자 서울방일초등학교 과학 교사 나희정

공동연구원 서울방일초등학교 수학 교사 최민아

공동연구원 서울방일초등학교 사회 교사 서은선

공동연구원 서울방일초등학교 체육 교사 박정아

공동연구원 서울방일초등학교 미술 교사 김수빈

2020년도 정부의 R&D 재원으로 한국과학창의재단의 지원을 받아 융합인재교육(STEAM) 교사연구회를 운영한 결과로써 본 보고서를 제출합니다.

2020년 11 월 20 일

주관연구기관장 : 김동준 (인) 연구책임자 : 나희정 (인)

한국과학창의재단 이사장 귀하

“이 보고서는 2020년도 정부의 재원으로

한국과학창의재단의 지원을 받아 수행된 성과물임 ”

목 차

1. 요약문

2. 서론

3. 연구 수행 내용

가. STEAM 프로그램 개발 배경 ···

나. STEAM 프로그램 적용 ···

다. 당초 계획 대비 변경된 사항 ···

라. STEAM 프로그램 수업 평가 방법 개발 및 적용 성과 ···

4. 연구 수행 결과

나. 학생 만족도 설문 결과 분석 ···

다. 교사 만족도 설문 결과 분석

5. 결론 및 제언

나. 교사연구회 참여를 통한 STEAM 프로그램의 개발 적용 연구자의 후기 ···

다. STEAM 수업 수혜 학생들의 반응 및 인터뷰 ···

라. STEAM교사연구회와 해당 STEAM수업 프로그램 발전을 위한 개선 방안 ···

마. 기타 사항 및 시사점 ···

[부록]

부록1. STEAM 프로그램 개발 내용 및 결과물 1. STEAM 프로그램 개발 적용 교육과정 2. STEAM 프로그램 총괄표(총20차시)

3. STEAM 프로그램 차시별 수업지도안(학생활동지, 교사자료 포함) 4. 차시별 학생 평가기준 및 방법

5. 학교생활기록부 기재 예시 부록2. 산출물 및 활동 사진, 교사 성찰일지 1. 학생 산출물 및 활동 사진 2. 성찰 일지 및 교사 의견 부록3. 회의록

1. 요약문

STEAM 프로그램

구분

프로그램명

미래시대 역량 강화를 위한 AI기반 STEAM 프로젝트

프로그램명

해당없음

학교급

초등

3~4학년

300명

중심과목

과학

[초등학교 3~4학년 과학] (5) 식물의 생활

[초등학교 3~4 학년 과학] (15) 물의 여행 [초등학교 3~4학년 과학] (11) 화산과 지진 [초등학교 3~4학년 수학] (4) 규칙성

연계과목

사회 국어 미술 체육

연계과목 성취기준 영역

[초등학교 3~4학년 사회] (1) 정치 [초등학교 3~4학년 국어] (3) 쓰기 [초등학교 3~4학년 미술] (1) 체험 [초등학교 3~4학년 미술] (2) 표현

[초등학교 3~4학년 미술] (2) 움직임 표현

개발계획

주제 연번

차시

(시수) 과목 연계(안)

1 6 과학(4.5) + 미술(0.5) + 창체(1) 2 6 과학(4) + 미술(1.5) + 창체(0.5) 3 8 수학(2)+사회(1)+국어(1)+체육(1)+창체(3)

2. 서론

◦ 4차 산업 혁명에 대비하여 학교 교육 및 수업 혁신에 기여할 수 있는 프로그램 을 개발하고자 한다.

◦ 인공지능을 기반으로 한 STEAM 프로젝트 수업을 운영하고자 한다.

◦ 새로운 기술에 대한 적응력과 인공지능에 대한 최소한의 소양을 쌓을 수 있도록 한다.

◦ 초등학교 3~4 학년군 학생을 대상으로 하는 수학, 과학 교과를 중심으로 교육과 정 중 AI 기반 콘텐츠의 적용 가능성을 탐색하고 접목 가능한 교육 프로그램을 제 작하고 적용하고자 한다.

◦ 4차 산업혁명을 대비하여 지식을 디자인하고 실생활에 창의적으로 활용하는 창 의적 사고 역량을 기르고자 한다.

◦ 교실 대면 수업, 온라인 수업 환경 모두 적용 가능하도록 학생들의 협업, 자기

주도적 학습을 제공하는 프로그램을 개발한다.

3. 연구 수행 내용

(가) STEAM 프로그램 개발 배경

◦ 코로나19로 인해 교육 현장에도 온라인 개학, 원격 교육 등 급작스러운 변화가 들 이닥쳤다. 코로나19 이전으로 돌아갈 수 없다는 질병관리본부의 브리핑에서 이미 교육 패러다임의 변화는 활발히 진행 중이며 교육계도 4차 산업 혁명을 위한 길 에 올라섰음을 받아들이게 되었다. 변화의 속도가 매우 빠르고 그 범위를 가늠하 기 힘들지만 사회 곳곳에서 인공지능 접목 시도가 활발히 이루어지는 것을 볼 때 곧 4차 산업혁명의 변화를 교수학습방법에서도 찾아볼 수 있을 것이다. 그 시작을 함께하기 위해 본 교사연구회에서 미래 교육에 적응 역량을 높이고 AI기술을 활용 한 STEAM 프로그램을 개발하였다.

◦ AI 및 새로운 기술을 활용한 교육 목표, 효과에 대한 현장 연구의 필요성을 실감 하고 기술의 발전에 맞춘 교수 학습 방법 개선을 시도하려 하였다. 빠르게 변화하 는 교육 환경에 맞는 다양한 교육 콘텐츠를 개발하여 AI 융합교육의 방향을 제시 하였다.

◦ 다양한 첨단 기술의 잠재력을 활용하여 인공지능을 기반으로 한 STEAM 프로젝 트 수업으로 고차원적 사고를 확장시키고 미래시대 역량을 키울 수 있는 인재를 육성하고자 하였다.

◦ 본 연구회에서 지향하는 수업은 다음과 같다.

- 인공지능 및 새로운 기술에 대한 소양을 함양하는 수업

- 교육과정에 포함되어 있는 개념을 첨단 기술을 활용하여 학생들에게 흥미롭게 전달할 수 있는 프로젝트 수업

- 실생활의 문제에 대하여 적극적인 해결을 위한 프로젝트 수업

(나) STEAM 프로그램 적용

1) 개발 프로그램 목록

프로그램 주제 세부 프로그램 차시

가상현실에서 놀자!

VR을 활용한 화산 완전 정복 1~4차시 빛의 반사 성질을 이용한 플로팅 홀로그램 5~6차시

미래를 디자인하다!

3D펜으로 제작하는 생활용품 만들기 7~10차시 물 부족 현상을 해결하기 위한 4D 와카워터 11~12차시

Hello! 인공지능

질문기반 스마트 플랫폼을 이용한 문제제기 학습 13~14차시 Hello! 인공지능 15~16차시 머신러닝을 활용한 규칙성 탐구 프로젝트 17~20차시

3~4 학년군 대상 총 20차시

2) 개발한 프로그램 적용 방법 및 시기

- 8월 10일 학생 사전 설문조사 마친 후 바로 STEAM 프로그램 적용 - 2020년 8월 11일~ 11월 13일 순차 적용

- 연구자들이 4학년 교육과정 진도에 맞추어 프로그램을 계획하여 이학습터 컨텐츠 공유하고 각반 시간표에 맞게 편성

- 온라인 수업은 이학습터에서 공유, 대면 수업시 프로그램 중 산출물 위주로 적용 3) 적용 대상학년 : 4학년 전교생 (164명) 전체, 3학년 전교생(149명)

- 4학년은 개발 프로그램 20차시 전체 적용, 3학년은 「머신러닝을 활용한 규칙성 탐 구」 프로젝트 4차시 적용

(다) 당초 계획대비 변경된 사항

1) 기존 프로그램2 축소 및 타 주제 확장

사전 계획 프로그램2 <공공 데이터를 이용한 우리 지역 문제 해결 프로그램>으로

6차시를 계획하였다. 지역의 문제를 해결할 수 있는 방안을 모색하는 활동을 연속

적인 대면수업으로 예정하였으나 코로나-19 재확산으로 인한 원격수업이 지속되

면서 공공데이터 해석 및 지역의 문제를 해결할 수 있는 방안을 모색하는 제안하

는 글쓰기 지도가 어려워 부득이하게 계획된 6차시분을 2차시로 축소하고, 새로운

프로그램 2개 주제 각 2차시분을 추가하여 프로그램을 수정하였다. 이를 표로 정

리하면 아래와 같다.

변경 전 변경 후

프로그램 차시 프로그램 차시

공공 데이터를 이용한 우리

지역 문제 해결 프로그램 6차시

(기존 프로그램 축소)

질문 기반 스마트 플랫폼을 이 용한 문제제기 학습

2차시

(새로운 프로그램 추가)

Hello! 인공지능 2차시 (새로운 프로그램 추가)

빛의 반사 성질을 이용한 플로팅 홀로그램 체험

2차시

(새로운 프로그램 추가)

물 부족 현상을 해결하기 위한 와카워터 4D 모형 제작

2차시

2) 프로그램 주제별로 재편성

프로그램 주제별로 묶어 대영역을 나누고 세부 프로그램으로 재편성하였다.

변경 전 변경 후

프로그램 1

화산활동과 지진 가상현실 경험 프로그 램 (4차시)

가상현실에서 놀자! (6차시)

프로그램 3

3D펜으로 제작하는 생활용품 만들기 프 로그램 (4차시)

미래를 디자인하다! (6차시)

프로그램 2

공공 데이터를 이용한 우리 지역 문제 해결 프로그램 (6차시)

Hello! 인공지능 (8차시) 프로그램 4

머신러닝으로 규칙성 탐구 프로젝트 프 로그램 (4차시)

총18차시 총20차시

(라) STEAM 프로그램 수업 평가 방법 개발 및 적용 성과

․ 개발한 프로그램을 순차적으로 원격 수업 및 대면 수업에서 적용

․ 한국과학창의재단 제공한 설문지 (STEAM 융합인재교육 태도 검사지)를 활용하여 본 교 4학년 163명을 대상으로 사전 사후 태도검사를 실시하였다.

1) STEAM 수업 적용 학생 성취도 평가 방법

․ 과학, 수학, 사회 과목의 학기말 종합의견란에 활동 내용 작성

(예) (사회) 우리 주변에서 불편한 점을 지역의 문제로 인식하고 해결방안을 탐색하여 친구들과 상호 의견을 교환하여 해결책의 다양한 의견을 모을 수 있다.

(과학) 빛이 거울을 만나 반사하는 성질을 이용하여 플로팅 홀로그램을 구현해보며 예술의 발달에 과학이 기여하는 바를 체험할 수 있다.

(창체) 물의 순환을 활용하여 물부족 지역에 필요한 적정기술을 탐색하고 직접 구 현하는 과정을 통해 지구촌 공동체에서 더불어 사는 자세를 함양할 수 있다.

2) 적용 대상학년 (수혜 학생 수)

프로그램 적용 대상

4학년 전교생 163명 3학년 전교생 140명 개발 프로그램 20차시 적용 개발 프로그램

「머신러닝을 활용한 규칙성 탐구」 프 로젝트」 4차시 적용

사전, 사후 태도 검사 실시

- 4학년 학생 전체에 20차시를 적용하였기에 사전, 사후 태도 검사 대상으로 함.

- 사전 태도 검사 실시 : 2020. 8. 10. 온라인 설문조사 실시

- 사후 태도 검사 및 만족도 조사 : 2020. 11. 12~13 온라인 설문조사 실시 - 교사 대상 만족도 조사 실시 : 2020. 11. 13. 실시

3) STEAM 협력 연구 강화 및 확산 실천

실천 사례 대상 내용

협력 연구 강화 방안 교사

내부 워크숍

초등교육박람회 참여 (20.8.15.) 미래 과학축제 참여 (20.11.6.)

‘빛의 과학’ 전시관람 (20.11.11.) 수업

공개

「2020 강남서초 일곱 빛깔 수업 나눔 한마당」

수업시연 및 수업 영상 공개 (연구자 전원)

STEAM 확산 실천 학생 STEAM 융합 행사 주간 운영

가) 초등교육 박람회 참여 후 개발 프로그램 수정 보안

- 기존 프로그램을 주제별로 재편성하는데 도움되는 자료를 수집함.

- 새 프로그램인 물 부족 현상을 해결하기 위한 와카워터 4D 모형 제작에 필요한 예시 작품을 참고할 수 있었음.

나) 미래 과학축제 참여 후 인공지능 프로그램 고찰

- 인공지능과 미래에 대한 영상을 관람하고, 정재승 교수님의 토크쇼에 참여하여 향 후 미래사회의 전망에 대해 고민해보는 시간을 가짐.

- 인공지능 프로젝트와 관련하여 학생 교육에서 제시해야할 비전을 모색함.

다) 국립중앙박물관 ‘빛의 과학’ 전시 관람 후 향후 프로그램 자료 수집

- 국립중앙박물관 특별전시인 ‘빛의 과학’문화재의 비밀을 밝히다 전시관람을 한 후 첨단 과학의 현주소를 알아보고 소중한 우리 문화재를 지키는 과학기술에 대해 탐색해보는 시간을 가짐.

- 빛의 과학으로 풀어낸 문화재 보존 과학의 현주소를 이해하고, 향후 프로그램에 대한 아이디어를 얻음.

라) 「2020 강남서초 일곱 빛깔 수업 나눔 한마당」 수업시연 및 수업 영상 공개

마) STEAM 융합 행사 주간 운영

프로그램 명 활동 내용 활동 사진

내가 디자인한 머그컵

프레스머신으로 내가 디자인한 머그컵

제작하기

자외선 팔찌 만들기

자외선으로 색이 변하는 팔찌 만들기

내 손안에

선인장 3D펜으로 식물 제작하기

오뚝오뚝 무게중심

무게중심점을 찾아 오뚝이 세우기

내가 디자인한 동력 자동차

다양한 동력으로 제작한 자동차 경주

4. 연구 수행 결과

구분 수행 결과

교수학습지도안 개발 차시 총 20차시

수업 적용 일정 2020.8.15. ~ 2020.11.13.

(STEAM 수업)수혜학생 수 서울방일초등학교 310명(초3~4학년 전교생)

학생 태도검사 사전검사 8월 10일, 6개 학급(약 164명) 실시 사후검사 11월 12~13일, 6개 학급(약 130명) 실시 학생 및 교사 만족도조사 11월 12~13일 실시 완료

교사연구회 STEAM 행사 개최 2020.11.19. 5교시(13:40~14:30) 수업시연 및 수업공개 2020.10.19.~11.4. ‘STEAM 융합의 주간 행사’ 개최

논문 또는 학술대회 해당 없음

특허출원(국외, 국내) 해당 없음

(가) 학생 태도 설문 결과 분석

본 연구에서 ‘미래시대 역량 강화를 위한 AI기반 STEAM 프로젝트’ 프로그램이 초 등학생의 과학 태도에 어떠한 영향을 미치는지를 알아보기 위하여 약 3개월 동안 20차 시 프로젝트 수업을 하여 전후 STEAM 태도를 비교하여 분석하였다.

본 연구에서 사용된 검사지는 한국과학창의재단에서 제공한 융합인재교육(STEAM) 태도 검사지를 사용하였다. 사전 검사 8월 11일 본교 4학년 학생 164명의 학생을 대상 으로 실시하였고, 사후 검사는 11월12~13일에 동일 집단을 대상으로 진행하였으나 응 답학생은 130명이다.

20차시 프로젝트 수업을 실시한 후, 사후 검사를 진행하였다. 사전 사후 검사는 한국 창의재단에서 보내준 설문 조사 데이터 및 태도 검사 리커트 척도 문항의 구인별 t검 정 결과를 토대로 작성하였다. 다만, 비교집단을 설정하지 않아 독립변인 t검정 분석은 하지 못하여 결과 분석에 한계가 있음을 밝힌다.

STEAM 태도 검사지 구인별 항목은 수학, 과학 과목의 흥미, 배려, 소통, 유용성, 자 아개념, 자아 효능감, 진로 선택으로 구분된다. 사전 사후 비교하는 종속변인 t검정 결 과, 과학 과목에 대한 태도에서 유의미한 차이를 확인할 수 있다.

<표1> STEAM 태도 사전 사후 검사 결과

평균M(표준편차SD) F t p

** p<.05

위의 <표1>를 보면 과학 흥미, 과학 배려, 과학 소통, 과학유용성, 과학 자아개념, 과 학 자아 효능감, 과학 진로선택에 대한 태도가 유의미한 차이(p<.05)를 보이고 있다. 비 록 유의하지 않지만 수학과 관련된 흥미, 배려, 소통, 유용성, 자아개념, 자아 효능감, 진로 선택에 대한 태도 평균점수는 같거나 점수 차이가 미미한 것을 알 수 있다. 본 STEAM 프로그램이 과학 과목을 중심으로 하고 사회, 국어, 미술, 체육 과목을 연계과 목으로 구성하여 진행하였기 때문인 것으로 보여 진다. 과학 과목에 대한 태도는 평균 0.188의 차이로 긍정적으로 변화하였고, 유의미한 값은 아니지만 수학 과목에 대한 태 도는 평균0.0188 차이로 거의 변화가 없음을 확인하였다. 과학 배려, 과학 자아개념, 과 학 진로선택 항목은 평균값이 0.2점 이상 차이가 났고, 특히 과학 배려 영역은 큰 차이 (p<.01)를 보였다. 본 프로그램을 진행하면서 학생 간 협동 활동이 필수로 기반하고, 과 학 과목에 대한 자신감이 상승하여 관련 직업에 대한 관심이 높아졌음을 알 수 있었 다.

사전 사후

수학 흥미 2.87(.70) 2.82(.79) 2.135 0.506 .613 과학 흥미 3.04(.67) 3.20(.66) 0.400 2.088 .038**

수학 배려 3.26(.58) 3.34(.59) 0.042 1.251 .212 과학 배려 3.24(.55) 3.46(.52) 0.080 3.413 .001**

수학 소통 3.18(.61) 3.15(.64) 0.830 0.354 .724 과학 소통 3.18(.55) 3.34(.57) 0.054 2.414 .016**

수학 유용성 3.58(.45) 3.50(.61) 13.273 1.259 .209 과학 유용성 3.32(.56) 3.47(.61) 0.173 2.072 .039**

수학 자아개념 2.93(.72) 2.93(.77) 0.405 0.050 .960 과학 자아개념 2.86(.78) 3.07(.75) 1.668 2.290 .023**

수학 자아효능감 3.35(.61) 3.28(.67) 1.416 0.920 .358 과학 자아효능감 3.05(.73) 3.25(.68) 1.193 2.329 .021**

수학 진로선택 2.79(.74) 2.80(.83) 1.350 0.088 .930

과학 진로선택 2.85(.79) 3.08(.76) 0.002 2.527 .012**

사전 사후 STEAM 태도 검사의 41번~50번을 비교한 결과 아래와 같은 유의미한 시 사점을 얻을 수 있었다.

　 사전 사후

1위 공무원 / 예술가 예술가

2위 　- 의사

3위 운동선수 과학자

4위 의사 요리사 / 운동선수

5위 요리사 　-

6위 과학자 프로게이머

7위 교사 기술자, 공학자 / 교사

8위 연예인 / 프로게이머 / 회사원 　-

9위 　- 연예인

10위 　- 회사원

41번 학생의 장래희망과 관련하여, 상위 10개의 직업군을 비교한 결과 사후 검사의 경우 사전 검사에 없던 기술자, 공학자를 장래 희망으로 선택하는 학생이 있었다. (사 후 검사 참여 학생의 약 4.6%) 또한 과학자를 장래희망으로 선택한 학생의 비율이 사 전 검사 약 6.1%에서 사후 검사 6.9%로 증가하는 모습을 보여 이번 본 연구회의 목표 였던 인공지능, 뉴미디어, 첨단 기술을 활용한 수업이 학생들에게 긍정적인 영향을 줄 수 있음을 보였다.

　 수학 과학 사회

사전 평균 3.65 3.74 3.16

사후 평균 3.55 4.02 3.81

사전 표준편차 1.13 1.09 1.19

사후 표준편차 1.13 1.02 0.99

42번의 과목 선호도와 관련해서는 사전 검사와 비교하여 사후 검사에서 국어, 과학,

사회의 교과 선호도가 증가하였다. 특히 사회 과목이 가장 큰 폭으로 증가하였으며, 이

어서 과학 과목의 만족도가 증가하였다. 온라인 플랫폼을 활용하여 사회 문제를 활용

하는 수업 등을 통해 사회 과목의 딱딱한 이미지를 벗고 과학 기술과 융합하여 실생활

의 문제를 해결 하는 것에 큰 만족감을 느낀 것으로 풀이된다.

　 수학 과학

사전 평균 3.69 3.49

사후 평균 3.69 3.75

사전 표준편차 1.01 0.98

사후 표준편차 0.83 1.02

43번의 과목 효능감과 관련하여 수학, 과학 과목을 집중 분석해 보면 본 연구회의 융 합수업에서 중점을 두었던 과학 과목에 대한 효능감이 상대적으로 증가 한 것을 알 수 있다.

(나) 학생 만족도 설문 결과 분석

‘미래시대 역량 강화를 위한 AI기반 STEAM 프로젝트’ 프로그램에 대한 학생들의 만족도를 조사하기 위해 STEAM 만족도 설문 조사를 실시하였다. 본 연구에서 사용된 검사지는 한국과학창의재단에서 제공한 융합인재교육(STEAM) 만족도 검사지를 사용하 였다. 본 검사는 11월12~13일에 진행하였으며 응답학생은 57명이다. 온라인 수업으로 진행하여 만족도 응답률이 높지 않았다.

<표2> 문항 분석 1

※ 단위 :％

문항

번호 문항 내용 _응답^무 _{그렇지 않다}^전혀 _{그렇지 않다}^{대체로 보통}_이다 ^대체로 _{그렇다 그렇다}^매우

1 STEAM 수업 만족도 0 0 0 19.2 38.6 42.2

2 STEAM 수업은 재미 여부 0 0 0 19.3 31.6 49.1

3 STEAM 수업 활동 참여의 적극성 0 0 7.1 10.5 35.1 47.3 4 STEAM수업 내용 난이도 (어려움 → 쉬움) 0 12.3 31.6 52.7 1.7 1.7 8 추후 STEAM 수업 참여 희망 여부 0 5.3 0 14 24.6 56.1

9-1 과학 수업이 더 재밌어짐 1.7 3.5 3.5 19.3 19.3 52.7

9-2 과학 수학 학습 내용에 대해 이해하게 됨 1.7 1.7 7 22.8 28.2 38.6 9-3 과학 수학 공부에 대한 흥미가 생김 1.7 1.7 8.8 17.5 29.9 40.4 9-4 과학기술에 대한 관심이 생김 1.7 5.3 14 12.3 17.5 49.2 9-5 과학 관련된 책이나 글 읽는 것이 좋아짐 1.7 12.3 8.8 29.8 17.5 29.9

<표3> 문항 분석 2

9-6 문제해결을 위해 스스로 생각하게 됨 1.7 1.7 7 22.8 29.9 36.8 9-7 다양한 학습 활동을 끝까지 해내게 됨 3.5 1.7 0 22.8 35.2 36.8 9-8 한 가지 문제를 다양하게 생각해 봄 3.5 3.5 3.5 24.5 28.2 36.8 9-9 배운 내용을 실생활과 연결 지으려고 노력함 1.7 3.5 7 26.3 26.3 35.2 9-10 문제해결에 여러 과목에서 배운 내용을 동시에

적용하려고 노력함 0 1.7 5.3 24.5 33.3 35.2

9-11 적극적이고 활발하게 수업에 참여함 0 3.5 1.7 12.3 28.2 54.4 9-12 의견에 대한 근거를 가지고 친구들과 토론함 0 5.3 7 29.8 24.6 33.3 9-13 다른 친구들에게 나의 생각을 표현함 0 5.3 1.7 24.6 40.5 29.9 9-14 다른 친구들의 의견을 잘 들어주고 존중함 0 3.5 0 19.3 29.8 47.4 9-15 다른 친구들과 협력하는 것이 중요함을 알게 됨. 0 1.7 0 8.8 35.1 54.4 9-16 다른 친구들을 배려하는 마음이 생김 0 1.7 0 17.5 29.9 50.9 9-17 실패하는 것을 두려워하지 않고 도전하려는

마음이 생김. 1.7 3.5 5.3 19.3 29.9 40.4

9-18 과학기술 분야와 관련된 직업에 관심이 생김 1.7 5.3 14 21.1 19.3 40.5

문항

번호 문항 내용 답변 내용 비율

(%) 순위

5

STEAM 수업과 이전의 수업의

차이점

수학,과학,실과 등 여러 과목을 연결시켜 배울 수 있음 52.8 1

스스로 생각하고 학습하는 것 16.9 2

친구들과 협력해서 수행하는 모둠별 활동이 많음 11.3 3 과학, 수학에서 배운 내용이 생활에서 활용되는지 아는 것 9.4 4 과학기술과 관련된 직업 정보를 얻을 수 있음 9.4 5

6 STEAM 수업에서 좋았던 점

수학,과학,실과 등 여러 과목을 연결시켜 배울 수 있음 30.9 1 친구들과 협력해서 수행하는 모둠별 활동이 많음 25.2 2 과학, 수학에서 배운 내용이 생활에서 활용되는지 아는 것 23.4 3

스스로 생각하고 학습하는 것 13.1 4

학생들 중심 활동이 많고, 선생님 설명이 많지 않음 7.5 5

7 STEAM 수업에서 어려웠던 점

수업 시간 동안 할 것이 많아 시간이 부족한 점 40.5 1

모둠 활동 중 친구들과 의견 충돌 21.4 2

어려운 점이 없었음 16.7 3

수업 시간 동안 해결해야하는 문제가 너무 어려움 16.7 3

선생님이 소개해주시는 내용이 어려움 4.7 4

(다) 교사 만족도 설문 결과 분석

‘미래시대 역량 강화를 위한 AI기반 STEAM 프로젝트’ 프로그램에 대한 교사들의 수업 만족도를 조사하기 위해 STEAM 만족도 설문 조사를 실시하였다. 본 연구에서 사 용된 검사지는 한국과학창의재단에서 제공한 융합인재교육(STEAM) 만족도 검사지를 사용하였다. 본 검사는 11월12~13일에 진행하였으며 응답교사는 5명이다.

※ 단위 :명

1) 객관식 단답형 문항

※ 단위 :％

분류 문항

번호 문항 내용 ^{그렇지 전혀}

않다

그렇지 않다

보통

이다 그렇다 매우 그렇다

STEAM 교육에 대한 인식

1 STEAM 수업 이해도 0 0 40 20 40

4 우리 나라에서 STEAM 수업을 적극적으로

도입해야 하는가 0 0 0 60 40

5 향후 STEAM 수업 실행 의향 0 0 0 20 80

STEAM 교육 필요성 효용성

6-1 STEAM 교육, 학생들에게 통합적 사고를 함양시킨다 0 0 0 40 60 6-2 STEAM 교육, 학생들에게 창의성을 함양시킨다 0 0 0 20 80 6-3 STEAM 교육, 학생들에게 인성을 함양시킨다 0 0 40 40 20 6-4 STEAM 교육, 학생들과 즐겁게 수업 할 수 있다 0 0 0 20 80 6-5 STEAM 교육, 교사로서 자기발전을 이룰 수 있다 0 0 0 0 100

STEAM 수업의 어려움

11-1 STEAM 교육에 대한 이해 부족 20 40 20 20 0 11-2 STEAM 수업에 필요한 시간 확보의 어려움 20 20 20 20 20 11-3 STEAM 수업 효과의 미비로 인한 사기 저하 100 0 0 0 0 11-4 STEAM 수업 시 목표한 수업진도 달성에의 80 20 0 0 0

교직 경력 ^{5년 미만}

5년-10년

미만 11-15년 미만 15년 이상

1 1 0 3

STEAM 개발 또는 적용 경험 ^{0회 1-2회 3-5회 6-10회}

10번 이상

2 3

전공/심화 과목 ^{수학 사회 과학 미술 기타}

1 1 1 1 1(교육학)

소속 교육청 ^{서울 그 외}

5 0

2) 객관식 문장형 문항

※ 단위 :％

어려움

11-5 STEAM 수업을 실시하면서 업무의 부담이

가중됨 40 20 20 20 0

STEAM 교육 효과

12-1 STEAM 교과목에 대한 흥미도가 증가하였다 0 0 0 0 100 12-2 해당 중심 교과목 내용에 대한 이해도가

증가하였다 0 0 0 40 60

12-3 창의적인 사고력 및 설계 능력이 증진되었다 0 0 0 20 80

12-4 융합적 문제해결능력이 향상되었다 0 0 0 40 60

12-5 실생활에서 수업시간에 배운 내용을 활용하는

능력이 향상되었다 0 0 0 20 80

12-6 수업시간에 학생들의 능동적인 참여가 활발해졌다 0 0 0 20 80 12-7 이공계 분야의 진로에 관심이 향상되었다 0 0 0 40 60 12-8 타인을 배려하고 협력하며 소통하는 능력이

증진되었다 0 0 0 40 60

분류 문항

번호 문항 내용 ^{만족하지 전혀}

않음

만족하지 않음

보통

이다 만족함 매우

만족함

STEAM 프로그램 만족도

7-1 교육과정과의 연계성 0 0 0 60 40

7-2 주제 및 소재의 참신성 0 0 0 20 80

7-3 첨단 과학과의 연계성 0 0 0 20 80

7-4 사례 중심의 실생활 활용 0 0 0 0 100

7-5 교재 구성 내용 0 0 0 40 60

7-6 학생 활동 중심의 학생 흥미 유발 0 0 0 0 100

7-7 관련 과학기술에 대한 학생 흥미 유발 0 0 0 20 80 7-8 관련 과학기술에 대한 학생 흥미 유발 0 0 0 0 100

문항

번호 문항 내용 _어렵다^매우 어렵다 보통 쉽다 매우

쉽다

8 전체 프로그램(수업)난이도는? 0 0 60 40 0

문항

번호 문항 내용 ^시간_부족

과목간 연계 어려움

학생 활동 구성

평가 기타

9 어려웠다면 어떤 점이 어려웠는가? 100 0 0 0 0

분류 문항 문항번호/내용 보기 내용

3) 주관식 자유기술형 문항

번호

STEAM 교육에 대한 인식

2

다음 ‘STEAM 교육의 목표’ 중 가장 중점을 두어야 하는 것은 무엇이라고 생각하십니까?

① 과학, 기술, 공학 등에 대한 흥미와

호기심을 기르고 긍정적인 태도를 함양 80

② 배려, 의사소통, 개방성, 다양성, 협동심

등과 같은 사회적 감성 및 인성을 기름 0

③ 종합적인 문제해결과 창의적 사고 및 설계 방법을 학습하고 다양한 가치 창출에 기여 0

④ 과학, 기술, 공학, 예술, 수학 분야의 융합적 지식과 개념을 이해하고 실생활 문제 및 문제해결에 활용

20

➄ 기타 ( ) 0

3

다음 중 'STEAM 수업‘에서 가장 중점을 두어야 한다고 생각하는 것을 순위대로 적어보세요.

① 상황 제시 20

② 창의적 설계 20

③ 감성적 체험 60

④ 내용 융・통합 0

➄ 기타 ( ) 0

STEAM 프로 그램 만족도

10

다음 ‘STEAM 수업’ 준비 과정 에서 가장 어려웠던 사항은 무 엇입니까?

① 수업 주제 선정 0

② 수업 내용의 융합 및 통합 0

③ 실제 수업에서 상황제시 20

④ 실제 수업에서 창의적 설계 과정 0

➄ 실제 수업에서 감성적 체험 활동 제공 0

⑥ 실제 수업에서 학생 활동에 대한 평가 40

⑦ 실제 수업에서 학생 진로와의 연계 40

STEAM 교육 효과

13

학교 현장에서 ‘STEAM 수업’을 성공적으로 실행하기 위한 아래의 요건 중에서 가장 중요하다고 생각하시는 것은 무엇입니까?

① STEAM 교육에 대한 학교 관리자의 의지와 열

정이 있어야 한다 0

② STEAM 교육에 대한 교사 스스로의 의지와 열

정이 있어야 한다 40

③ 질 높은 STEAM 교육을 실시하기 위한 교사

전문성(역량)이 있어야 한다 40

④ STEAM 교육을 성공적으로 실시하기 위한 체

계적인 지원체계가 있어야 한다 20

➄ STEAM 교육을 장려하는 교육 풍토가 조성되

어야 한다 0

분류 문항

번호 문항 내용 ^{자유 응답 내용}

자 유 기 술 (시범 적 용 피 드

14 가장 흥미 있었던 수업 주제 및 활동은?

3D펜 수업 인공지능 수업

유사홀로그램 VR수업 15 이번 프로그램에 추가되었으면 하는 활동은? 4차 산업혁명

5. 결론 및 제언

(가) 결론

본 연구에서 연구팀은 ‘미래시대 역량 강화를 위한 AI기반 STEAM 프로젝트’ 프로 그램 20차시를 연구 개발하였고 프로그램 적용 후 STEAM 태도에 미치는 영향을 알아 보았다. 그 연구 결과는 다음과 같다.

4학년 과학 교육과정을 중심으로 한 AI기반 STEAM 프로젝트가 STEAM 태도에 미치 는 영향을 살펴본 결과 과학과목과 관련된 태도 전반인 흥미, 배려, 소통, 유용성, 자아 개념, 자아 효능감, 진로선택 영역이 .05수준에서 유의미한 차이가 나타났다. 유의미한 (p<.05)값은 아니지만 수학과목과 관련된 태도 전반은 프로그램 적용 전후 평균 차이는 거의 없었다. 특히 과학 배려 영역은 .01수준에서 긍정적인 차이를 보였다.

이번 연구를 통해 AI기반 STEAM 프로젝트 프로그램이 초등학생들의 STEAM 태도에 긍정적 영향을 미치는 유의미한 활동이 될 수 있다는 것을 확인할 수 있었다. 따라서 과학 교과안에서 접목할 수 있는 AI기반 활동을 재구성하여 STEAM 활동을 적용할 필 요가 있다. 학생들의 과학태도를 긍정적으로 변화시키기 위해서 AI기반 콘텐츠의 적용 가능성을 탐색하고 접목 가능한 교육 프로그램을 적용한다면 학생들의 태도가 좀 더 긍정적으로 작용할 수 있을 것으로 본다.

(나) 교사연구회 참여를 통한 STEAM 프로그램의 개발․적용 연구자의 후기

․ 처음 연구 활동 시작이 되었던 4차 산업 혁명에 대비하여 학교 교육 및 수업 혁신에 기여할 수 있는 프로그램을 개발하고자 한 원대한 목표가 코로나19로 인해 더 빨리 찾 아온 느낌이다. 수도권 재확산으로 원격수업이 지속되고 대면 수업 횟수가 현저히 줄 어들어 계획했던 STEAM 수업 적용에 어려움을 겪고 있다. 프로그램 영역을 재편성하 면서 온라인 수업으로 적용 가능한 것으로 변경 중에 있다. 처음 가는 길이 생소하긴 하지만 프로그램을 개발하면서 인공 지능과 4차 산업시대에 필요한 소양, 소프트웨어 연수를 더 적극적으로 찾아 공부할 수 있어 학생들과 함께 교사로서도 성장할 수 있는

백) 16

선생님께서 시범 적용하신 프로그램에 대한 문 제점, 개선점, 수정보완 사항 등을 자유롭게 적 어 주세요.

없음

기회가 되고 있다. 교사와 학생, 학부모가 합심되어 원격수업에 적응하는 과정이 어렵 지만 무조건 거부감을 나타내기 보다는 새로운 것에 대한 탐색한다는 마음으로 호기심 을 보여주는 시간이 되었으면 한다. 원격수업을 하면서 대면수업에서 겪어보지 못한 새로운 환경에 낯선 반응들로 당황하기도 했다. 사이버 예절, 규칙에 익숙하지 않은 모 습도 있었지만 4차 산업시대에 갖추어야 할 소양을 쌓는 과정이라 생각하고 있다.

Hello! 인공지능 수업을 하면서 기계학습의 원리, 빅데이터의 필요성 등을 인식하며 인 공지능의 깊이를 조금이나마 느끼는 학생들의 모습에서 4차 산업시대에 필요한 소양을 함양하는 기회가 된 것 같았다.

·수업을 준비하며 인공지능과 머신러닝 기술에 대한 여러 가지 정보를 접할 수 있어 좋았다. 앞으로 아이들이 살아갈 미래 사회에 어울리는 정보와 기술을 학생들과 함께 수업하면서 학생들에게 인공지능이 머나먼 미래, 혹은 나와 먼 일이 아닌 우리 생활 주변에서 쉽게 찾아볼 수 있는 것이라는 사실을 느끼게 해주는 좋은 시간이었다. 원격 수업으로 진행되어 학생들이 자신의 생활공간 속 사물을 활용하여 만들 수 있었다는 점과 충분한 시간을 활용할 수 있었다는 점이 좋았지만 가정 내 기기 상황에 따라 아 쉽게도 원하는 프로젝트를 만들지 못했던 아이들도 있어 그 점이 아쉬웠다. (박정아)

·코로나19로 인하여 등교개학이 무한 연기되고, 준비하였던 steam 수업을 할 수는 있 을지 막막한 나날을 보내고 있었다. 그러던 중 학생들의 등교가 재개되었고 4차 산업 시대에 걸맞는 소프트웨어 교육을 학생들과 실현할 수 있게 되었다. 이번 교육을 통해 학생들은 생활에 필요한 물건을 3d펜을 이용하여 그 자리에서 즉시 만들 수 있는 놀라 운 경험을 하게 되었다. 또한 단순한 제품을 만드는 데 그치지 않고 자신이 발견한 과 학지식과 연관지어보면서 STEAM 수업에 걸맞는 창의적인 설계를 할 수 있는 기회를 만들 수 있어 만족스러웠다.

․ 2020년만큼 교육현장의 지각변동이 발생한 해가 없을 것 같다. 4차 산업혁명 바람이 불지만, 기초학습능력과 기본생활습관 형성이 주 교육과정인 초등현장은 다양한 온라 인 툴을 현장에서 선택적으로 사용하는 경우가 많았다. 그런데 갑자기 찾아온 원격수 업으로 인하여 여러 시행착오는 있었지만 다양한 융합교육에는 기회가 되기도 한 것 같다. 4학년 과학과 교육과정을 토대로 학생들의 실생활과 연결된 수업을 구성하면서 과학이 교과서에 존재하는 것이 아니라, 우리의 삶을 윤택하게 해주는 예술의 원동력 이 된다는 것을 학생들이 체험하고 즐거워하는 것에 큰 보람을 느꼈다. 특히, 구현된 홀로그램을 보며 실제 자신이 만든 사진으로 홀로그램을 제작하고 싶어하는 학생들을 보며 교사란 학생들이 스스로 학습할 수 있도록 환경을 만들고 동력을 키워주는 역할 임을 새삼 깨달았다. 융합교육 교사연구회를 통해 혼자가 아니라 여럿이서 함께 각자 가 아는 분야를 접목하며 새로운 수업을 구상하는 즐거움도 있었다. 학생들과 교사 모 두에게 소중한 기회가 된 것 같다.

․ 가상현실에서 놀자! 수업을 진행하며 수업 전 예상했던 것 보다 학생들의 스마트 기

기를 활용한 수업에 대한 기대와 흥미가 높았으며, 코로나19로 인한 온라인 수업이 익 숙해져 다양한 온라인 협업 도구와 스마트기기를 활용하여 완성도 높은 결과물을 산출 해 낼 수 있었다. 또 사회, 미술과 융합하여 학습한 내용을 스스로 타임라인에 나타내 고 그림으로 특징을 간결하게 설명해내며, 우리 일상생활에서 화산을 활용할 수 있는 사례를 사회의 경제 개념과 연결지어 꿀템(꿀+아이템)을 만드는 과정을 통해 학습한 내 용을 생활화 하는 과정이 유익했다.

(다) STEAM 수업 수혜 학생들의 반응 및 인터뷰

- 4학년 융합수업으로 머그컵 만들기를 하였다. 내가 직접 디자인을 한 컵이 프레스머 신에 찍혀 나왔다. 집에서 그 컵을 쓰고 있는데 볼 때마다 기분이 좋고 즐거운 수업 이었다.

- 사회수업에서 스마일업 사이트에 들어가서 우리 동네 불편한 점 찾아보기 수업을 했 는데, 친구들의 다양한 질문을 보니 우리 동네에서 안보였던 불편한 점이 자꾸 보이 는 것 같다. 스마일업에서 친구들과 의견을 한꺼번에 볼 수 있어서 좋았고, 거기에서 내 질문을 평가하는 기능도 있었는데, 어떤 기준인지 궁금했다.

- 나에게 인공지능은 학습시키기 위해 아주 많은 데이터가 필요하다는 것을 알게 되었 다. 사람은 그렇게 어마어마한 양의 데이터가 필요하지 않기 때문에 학습 방식은 다 른 것 같다. 인공지능이란, 생각이 있는 기계이다.

- Teachable machine을 하고 나서 약간 아쉬운 느낌이 들었다. 왜냐하면 어떤 경우 내 얼굴을 연필로 인식하기 때문이다. 나에게 인공지능은 필수 물건 중에 하나이다. 왜 냐하면 우리가 인공지능으로 전화와 메시지 등을 할 수 있기 때문이다.

- 인공지능은 Teachable machine 이라고 여러 가지 이미지를 보고 무엇인지 배우고,

나중에 그 이미지를 봤을 때 드는 인공지능의 생각을 알아보는 것이다. 이미지가 다

양할수록 인공지능이 덜 헷갈려 하고 이미지가 적을수록 인공지능이 더 헷갈려 한

다. 인공지능이란 생각하는 프로그램이다. 인공지능의 또 다른 다양한 원리를 알고

싶다.

- 과학시간에 3단원 그림자와 거울 단원에서 홀로그램을 만들었다. 어벤져스에서나 나

오는 기술인줄 알았는데 교실에서 갑자기 홀로그램이 나와서 너무 신기했다. 심지어 플라스틱 종이를 접었는데 거기서 입체가 생겨나서 정말 신기했다. 선생님이 내 얼 굴로도 만들 수 있는 방법이 있다고 했는데 거기까지 못 배워서 너무 아쉬웠다.

- 학교에서 이런 수업을 배운다는 것이 신기했다. 내가 만든 프로젝트를 친구가 체험 해보고 규칙성을 찾아 이야기해주는 것이 기분 좋았고 내가 잘 만든 것 같아 뿌듯했 다.

- 처음에는 이미지 머신러닝 프로젝트만 만들려고 했는데, 하는 방법이 어렵지 않아 이미지 머신러닝 뿐만 아니라 신체활동 프로젝트도 만들어보았다. 개인적으로는 움 직임을 활용한 신체활동 머신러닝 프로젝트가 몸을 움직이니까 더 재미있고 신기한 것 같다.

- 화산에 대해 자세히 알게 되어 좋았고, 화산이 우리 일상 생활과 많은 관련이 있다 는 것을 알았다.

- 화산을 공부하면서 신기한 것이 많았다. 특히 온라인 수업 때 아이디어 넣은 것이 재미있었다.

(라) STEAM교사연구회와 해당 STEAM 수업 프로그램 발전을 위한 개선 방안

․ 추후 STEAM 교사연구회에 참여하게 된다면 하나의 대주제로 학생들이 직접 프로젝 트를 기획하고, 인공지능 프로그램을 사용하여 산출물을 만들어가는 흐름으로 개발 해보고 싶다. 원격수업으로 한계가 느껴지는 반면에, 오히려 원격수업으로 개인 컴퓨 터 사용이 자유롭기 때문에 온라인으로 하는 프로젝트 수업을 기획하여 동료선생님 들과 공유하고 연구해보면 좋겠다. 최근 창의재단‘AI소프트웨어 연수’에서 알게 되었던 다양한 프로그램을 적용해보고 싶고, 인공지능 발전 역사를 학생들 프로그램 으로 기획해본다면 인공지능 원리에 대해 조금 더 가까이 갈 수 있을 것이라 생각한 다.

․ STEAM 교사연구회를 다시 한 번 하게 된다면 학생들이 학기 초 여러 가지 주제를 생각해 본 후 가장 하고 싶고 할 수 있을 것 같은 프로젝트를 고르도록 하고 싶다.

교사가 구상해놓은 활동에 참여하는 정도를 넘어서서 직접 구상하는 수준으로 도약 할 수 있다면 더 많은 발전을 할 수 있을 것 같기 때문이다.

․ 다시 STEAM 교육연구회를 할 기회가 생긴다면 “빛”이라는 대주제로 프로젝트 수

업을 쭉 구성해보고 싶다. 4차 산업혁명시대에 가장 중요한 것은 기초과학이 아닐까

싶다. “빛”은 지구를 유지시키고 생명체를 존재하게 해주는 에너지원이자 수많은

학자들이 오래도록 탐구해온 대상이다. 뿐만 아니라 우리 인류에게 다양한 영감을

준 예술적 존재기도 하다. 이를 토대로 빛의 성질에 대한 탐구, 빛의 원리를 활용한

예술 활동, 빛의 심화로 우주 공간에 대한 이해까지 다양한 프로젝트 수업이 가능할

것으로 생각된다.

(마) 기타 사항 및 시사점

․ 코로나19 상황으로 대면 수업 날짜가 적어 계획한 수업을 진행하기가 힘들고, 학생들 의 피드백을 얻기가 쉽지 않은 상황이다. 반면, 온라인상에서 이루어지는 소프트웨어를 이용하기는 유리한 면도 있다. 연구원 모두 나름의 방법으로 프로그램을 완수하기 위 해서 노력 중이다.

․ 하나의 주제를 가지고 6차시, 8차시 등의 이벤트성 수업이 아니라 일 년간, 혹은 학 년군으로 장기 계획하여 더 심화있는 수업으로까지 연결되면 더욱 더 좋을 것 같다.

․ 코로나19로 인하여 초반에 계획했던 내용과 달라지는 부분이 있었지만, 융합교육의

취지를 살려 온라인 수업도구를 활용해 보다 다양한 수업이 될 수 있었다. 학생들이

인공지능, 홀로그램, VR카드보드 등 새로운 도구를 활용하여 복합적으로 학습 할 수

있는 기회를 다양하게 제공해야 할 필요성을 느꼈다.

[부록1] STEAM 프로그램 개발 내용 및 결과물

(프로그램명) 미래시대 역량 강화를 위한 AI기반 STEAM 프로젝트 1. STEAM 프로그램 개발·적용 교육과정

연번 차시 (중심과목)

2015 개정 교육과정 성취기준

(연계과목) 성취기준 영역

1

1~4

/20 [4과11-01] 화산활동으로 나오는 여러 가지 물질을 설명 할 수 있다. [초등학교3~4학년 미술] (1) 체험 5~6

/20

[4과15-04] 우리 생활에서 거울을 이용하는 예를 조사하고 거울의 성질 과 관련지어 그 기능을 설명할 수 있다.

초3~4학년 소프트웨어 활용

2

7~10 /20

[4과05-01] 여러 가지 식물을 관찰하여 특징에 따라 식물을 분류할 수 있다.

[4과05-03] 식물의 특징을 모방하여 생활에서 활용하고 있는 사례를 발 표할 수 있다

[초등학교3~4학년 미술] (1) 체험

11~12 /20

[4과17-02] 물의 중요성을 알고, 물부족 현상을 해결하기 위해 창의적 방법을 활용한 사례를 조사할 수 있다.

[초등학교3~4학년 미술] (1) 체험

3

13~14 /20

[4사03-06] 주민 참여를 통해 지역 문제를 해결하는 방안을 살펴보고

지역 문제의 해결에 참여하는 태도를 기른다. [4국03-03] 쓰기 15~16

/20

[4수04-01] 다양한 변화 규칙을 찾아 설명하고, 그 규칙을 수나 식으로 나타낼 수 있다.

초3~4학년 소프트웨어 활용 17~20

/20

[4수04-01] 다양한 변화 규칙을 찾아 설명하고, 그 규칙을 수나 식으로 나타낼 수 있다.

[초등학교 3~4학 년 미술] (2) 움직 임 표현

2. STEAM 프로그램 총괄표(총 20차시)

차시 주요내용

1~4 /20

주제(단원)명 VR 을 활용한 화산 완전정복

최근 들어 우리나라에도 큰 규모의 지진이 잇따라 발생하거나 백두산의 활동 가능성 등에 대한 논의가 활발해지는 등 지구 내부에서 작용하는 힘에 대한 관심이 높아지고 있다. 그 중 우리가 쉽게 주변에서 볼 수 있지만 인지하지 못하는 화산활동으로 생긴 땅의 모습과 산 활 동 후에 생겨난 여러 가지 물질에 대해 VR 을 통해 다양한 사례를 상세하게 관찰하고 탐구하 여 스스로 특징을 발견하고 그림으로 표현해보는 경험을 갖도록 수업을 설계하였다. 또한 코 로나 19 로 인한 시대적 상황을 반영하여 온라인과 등교수업에서 모두 활용 가능하도록 활동 을 제공한다.

이를 위한 수업 설계 과정은,

Co

다양한 형태의 화산지형 사진을 살펴보고 화산활동이 우리 생활과 밀접하며, 화산활동을

통해 생겨나는 물질이 있음을 이해하도록 한다. 화산의 특징과 화산 폭발 과정, 화산에서 나 오는 물질(화강암과 현무암)을 다양한 VR 자료를 통해 체험하고 스스로 기준을 찾아 분류하 고 친구들에게 설명 할 수 있다.

CD

VR 을 통해 화산활동으로 나오는 다양한 물질을 살펴보고, 일정한 기준에 따라 대상을 스스로 분류하여 친구들과 비교해보고 특징을 그림을 그려 표현한 후, 화산활동을 활용한 아 이템을 생각해 화산이 우리 실생활과 밀접한 현상임을 이해하도록 한다.

ET

같은 기준을 다른 친구들은 어떻게 표현하였는지 서로 공통점과 차이점을 찾아가며 감 상한다. 학습한 내용을 타임라인 형식으로 기록하여 포트폴리오를 만들고, 필요한 경우 그림 을 그려 의사소통 할 수 있다.

5~6 /20

주제(단원)명 빛의 반사 성질을 이용한 플로팅 홀로그램

SF 영화 속에 미래 기술로 홀로그램이 등장하는 것을 보며 아직 우리에게 어려운 기술처럼 인식하는 학생들이 많다. 하지만 최근 몇 년간 여러 가수들의 홀로그램 공연장 체험을 통해 홀로그램이 실제 가능하지만 여전히 복잡하고 전문적인 기술이라고 생각하기 쉽다.

사실 입체 정보를 기록하고 다시 재구성하는 원리를 바탕으로 하는 ‘홀로그램’ 자체는 학생들이 접하기 어려운 전문적인 분야이다. 하지만 1800 년대 극장에서 착시효과를 내기 위해 사용했던 유사 홀로그램의 일종인 “플로팅 홀로그램”은 빛의 반사 원리를 이용한 간단한 장치만으로도 구현이 가능하다.

이에 착안하여, 학생들이 빛을 성질을 이용하여 직접 플로팅 홀로그램 구현 장치를 만든 후, 기존에 제작된 홀로그램용 영상을 통해 원하는 캐릭터의 다양한 홀로그램 영상을 감상하는 체험을 할 수 있도록 수업을 설계하였다. 궁극적으로, 과학을 통한 간단한 아이디어가 삶을 풍요롭게 하는 경험을 통해 과학 기술이 우리 삶의 예술성을 더하는 체험을 갖도록 하고자 한다.

Co

영화 속 홀로그램 영상을 토대로 플로팅 홀로그램의 원리에 대해 다각도로 모색한 후, 홀로그램의 기본 원리를 교사의 도움을 받아 이해한다.

CD

플로팅 홀로그램 영상을 체험할 수 있는 실험 장치를 어떠한 모양으로 제작해야 할지 함께 탐구하여 만들어 본다.

ET

스마트 패드를 활용해 플로팅 홀로그램 영상을 스스로 골라 체험하며, 과학이 우리 생활을 얼마나 풍요롭게 해주는지 스스로 체험한 후 글로 정리해 본다.

7~10 /20

주제(단원)명 3D펜으로 제작하는 생활용품 만들기

궁금한 식물을 스마트 폰으로 촬영하여 앱 데이터 베이스에서 식물을 검색하고 특징을 알아 본다. 식물의 특징을 활용하여 생활 용품을 설계한 후 3D펜을 이용하여 내가 설계한 생활 용 품을 직접 제작하는 활동을 운영하여 다양하고 독창적인 아이디어를 실현시키고자 한다.

이를 위한 수업 설계 과정은,

Co

우리 주변에서 식물을 본 경험을 자연스럽게 떠올리게 한다. 식물을 보고 이름이 궁금했 던 경험을 떠올려보며 찍찍이 운동화의 원리와 도꼬마리 열매의 원리를 연결짓게 한다.

CD

다양한 식물을 직접 앱에서 검색하고 찾아 조사해 본 후 식물의 특징을 활용하여 생활 용품을 설계한 사례를 학습한다. 3D 펜으로 식물의 특징을 활용한 생활용품을 직접 제작해보 도록 한다.

ET

주변에서 볼 수 있는 식물의 특징을 활용한 생활용품을 3D 펜으로 직접 만들어본다. 내 가 생각해 낸 식물의 특징을 활용한 생활용품을 아이디어로 실현하여 친구들과 나누어본다.

11~12 /20

주제(단원)명 물 부족 현상을 해결하기 위한 4D 와카워터

물 부족으로 고생하는 아프리카 아이들을 돕기 위한 여러 방안 중, 와카워터는 우리

초등학교 아이들에게 여러 가지 면에서 좋은 학습이 될 수 있다. 이 장치에 필요한 기술은

전문적이고 복잡한 것이 아니라, 초등학교 수준의 물의 순환을 이해한다면 생각할 수 있는 간단한 아이디어에서 출발했기 때문이다. 실제로 이 와카워터를 제작한 사람도 과학자가 아니라 에티오피아를 여행하던 디자이너였다.

물의 순환 단원에서 물 부족 현상을 통해 지구의 환경문제를 한 번 인식하고, 한 발 나아가 고통받는 타인을 돕기 위한 한 방법으로 나의 과학 지식을 활용할 수 있음을 인식하는 계기를 마련해주고자 한다. 더불어, 지역의 상황과 특성에 적합한 적정기술의 개념도 인지할 수 있도록 한다.

이것이 단순히 지식 전달로 멈추지 않게 하기 위해, 직접 와카워터를 4D 프레임으로 제작하는 메이커 교육과 연계할 활동을 넣어 이 수업을 설계했다.

Co

물이 부족한 지역의 문제점을 해결하기 위한 방법을 고민 후, 현재 상용되는 다양한 적정기술을 학습한다.

CD

와카워터의 원리를 이해한 후, 와카워터 모형을 4D 프레임으로 만들기 위해 필요한 것을 탐색한 후 직접 모형을 제작해 본다.

ET

물 부족 현상을 돕는 쉬운 과학기술이 국제구호활동의 인도적 지원과 연결되는 경험을 통해, 세상을 돕는 과학자의 모습을 상상해 볼 수 있다.

13~14 /20

주제(단원)명 인공지능 기반 플랫폼을 이용한 문제제기 학습

우리 지역에서 발생하는 여러 가지 문제를 알아보고 이를 해결하기 위해 합리적인 방법을 탐 색한다. 질문 기반 소셜 러닝 플랫폼을 이용하여 자유롭게 질문하고 서로 배우는 학습을 구 현하고자 한다. 4학년 1학기 사회 3. 지역의 공공 기관과 주민 참여 (2) 지역문제와 주민 참여 단원에서 지역 사회에서 발생하는 여러 가지 문제들을 알아보고 해결하기 위한 민주적이고 합리적인 방법을 탐색한다.

Co

학교 주변 모습을 동영상으로 제시하여 우리 주변에서 불편한 점을 지역의 문제로 인식 할 수 있도록 한다. 학생들이 찾은 지역의 문제를 해결방안을 탐색할 수 있게 한다.

CD

여러 가지 지역 문제를 스마일 업 프롬프터 기능을 활용하여 질문을 구체화, 정교화시키 는 전략을 사용한다. 학생들이 제시한 지역 문제를 범주화 하고, 상호간 피드백을 통하여 지역 문제 해결책의 다양한 의견을 모은다.

ET

댓글, 별점, 투표하기 기능을 활용하여 다른 학생들의 의견에 공감하고 의견을 덧붙이는 활동으로 이어진다.

15~16 /20

주제(단원)명 Hello! 인공지능

새로운 기술에 대한 적응력과 인공지능에 대한 기초 소양을 위한 수업을 기획한다. 우리 주 변에서 인공지능의 쓰임을 탐색하고 우리 생활에 미치는 영향을 생각해보도록 한다. 인공지 능 중에서도 머신러닝, 기계학습에 대한 원리를 체험하는 Teachable Machine을 이용하여 직 접 사물인식 프로그램을 체험하여 빅데이터의 필요성을 실감한다. Teachable Machine에서 사 물인식 프로그램을 직접 작성하고, 친구들에게 공유하여 사물인식 인공지능의 원리를 직관적 으로 느끼도록 이 수업을 설계하였다.

Co

로봇과 가위바위보를 할 수 있을까? 사물인식 인공지능의 원리에 대한 궁금증을 유발시 켜 가위바위보를 인식하는 프로그램을 제작할 수 있는 동기를 부여한다. 데이터의 양에 따 라 달라지는 사물인식을 경험하여 기계학습의 원리를 직관적으로 알 수 있도록 한다.

CD

Teachable Machine 을 이용하여 데이터의 양에 따른 사물인식 정확도를 체험하고 가위 바위보 등 나만의 사물인식 프로그램을 제작한다.

ET

내가 만든 사물인식 프로그램 링크를 친구들과 공유하여 각자 가정에서 사물 인식 프로

그램을 경험하고 머신러닝의 원리를 정리한다.

3. STEAM 프로그램 차시별 수업지도안 (가) 가상현실에서 놀자!

1) VR을 활용한 화산 완전 정복 (1~4차시/20) 17~20

/20

주제(단원)명 머신러닝을 활용한 규칙성 탐구 프로젝트

Teachable Machine 을 이용하여 인공지능의 사물 인식원리를 경험하고 생활 주변에 존재하는 사물의 규칙성을 발견하여 추론 능력 및 인공지능 시대에 필요한 소양을 강화한다. 인공지능 의 사물 인식원리가 적용된 실제 사례 살펴보며 생활 속 사물•동물(도형, 신체움직임)을 활용 하여 머신 러닝을 체험해보고 규칙을 찾는 활동을 계획하였다.

Co

인공지능의 사물인식 원리가 적용된 실제 사례 뉴스 영상을 보고 인공지능이 우리의 생 활 속에 밀접하게 존재함을 인식한다.

CD

머신 러닝 프로젝트 제작 방법을 알아보고 본인이 찾은 새로운 규칙을 적용해 나만의 머신 러닝 프로젝트 제작한 후, 제작한 머신 러닝 프로젝트를 학급게시판에 공유한다.

ET

친구들의 프로젝트를 체험해보고 규칙을 찾아 댓글(친구의 규칙, 체험하고 난 후의 본인 의 느낌)을 달아본다.

중심과목 과학 학교급/학년(군) 초등학교 3~4 학년군

중심과목 성취기준

영역

[초등학교 3~4 학년 과학]

(11) 화산과 지진

중심과목 성취기준

[4과11-01] 화산활동으로 나오는 여러 가지 물질을 설명 할 수 있다.

주제(단원)명 4. 화산과 지진 차시 1~4 차시/20

학습목표 화산의 생김새와 특징에 대해 알아보고 보고 화산 활동으로 나오는 여러 가지 물질을 관 찰하고 그 특징을 그림으로 그려 설명할 수 있다.

연계과목 미술 연계과목

성취기준 영역

[초등학교 3~4 학년 미술] 주변 대상을 탐색하여 자신의 느낌과 생각을 다양한 방법으로 나타낼 수 있다.

STEAM 요소

S 화산의 생김새와 특징을 알고 화산에 대해 설명하기 T VR 영상의 원리를 이해하고 체험하기

E 카드보드의 제작원리를 이해하고 만들어보기

A 화산의 특징과 화산활동에서 나오는 여러 가지 물질을 특징을 살려 그려보기 M

개발 의도

최근 들어 우리나라에도 큰 규모의 지진이 잇따라 발생하거나 백두산의 활동 가능성 등에 대한 논의가 활발해지는 등 지구 내부에서 작용하는 힘에 대한 관심이 높아지고 있다.

그 중 우리가 쉽게 주변에서 볼 수 있지만 인지하지 못하는 화산활동으로 생긴 땅의 모습과 화산 활동 후에 생겨난 여러 가지 물질에 대해 VR 을 통해 다양한 사례를

상세하게 관찰하고 탐구하여 스스로 특징을 발견하고 그림으로 표현해보는 경험을 갖도록 수업을 설계하였다.

또한 코로나 19 로 인한 시대적 상황을 반영하여 온라인과 등교수업에서 모두 활용가능하도록 활동을 제공한다.

STEAM 학습 준거

상황 제시 상

황 제 시

분지, 오름, 칼데라 호 등 다양한 형태의 화산지형 사진을 살펴 보고 화산활동이 우리 생활과 밀접하며, 화산

창 의 적 설 계

창의적 설계 같은 기준을 다른 친구들은 어떻게 표현 하였는지 서로 공통점 과 차이점을 찾아가며 감상한다.

감 성 적 체 험 VR 을 통해 화산활동으로 나오

는 다양한 물질을 살펴보고, 일 정한 기준에 따라 대상을 스스로 분류하여 친구들과 비교해보고

활동을 통해 생겨나는 물질이 있음을 이해하 도록 한다.

특징을 그림을 그려 표현한다.

감성적 체험 학습

과정 교수-학습 활동 학습자료

및 유의점

도입 (30 분)

Co 다양한 화산 지형을 살펴보기

- 화산과 화산이 아닌 산을 제시해주고 공통점과 차이점 찾아보기 - 화산의 생김새와 특징을 알고 화산의 특징이 무엇인지 탐색한다.

ET 여러 가지 자료를 스스로 비교하고 대조하여 화산의 특징을 정리하기 - 화산의 특징을 발표하고 친구들과 토의하여 화산의 개념을 정리한다.

Tip! 다양한 화산지형과 화산이 아닌 지형 자료 사진 및 영상 제공

전개 (100 분)

CD [활동 1] 화산활동으로 나오는 물질 살펴보기

- VR 및 360° 파노라마 가상현실을 볼 수 있는 카드보드를 만들기.

- 완성된 카드보드로 화산 폭발 실험과 실제 화산 폭발 모습을 살펴보기.

- 화산이 분출 할 때 나오는 물질이 있는지 살펴보기.

- 화산 분출 모형실험과 실제 화산 폭발 장면을 비교하여 화산 분출 모형실험이 실 제 화산 분출 할 때는 어떤 물질인지 알아본다.

ET [활동 2] 화산이 분출하는 모습 몸으로 표현해보기

- 관찰한 결과를 바탕으로 모둠원들과 화산이 폭발하는 모습을 몸으로 표현해본다.

- 간단한 소품을 사용하여 화산 폭발의 다양한 모습을 표현해보도록 한다.

- 활동 모습을 즉석사진기로 현상하여 타임라인에 기록한다.

Co [활동 3] 현무암과 화강암의 특징 탐구하기

- 여러 가지 화산 분출물 중에서, 마그마가 굳어 만들어진 현무암과 화강암의 실물 을 관찰한다.

- 관찰한 내용을 친구들에게 발표한다.

- 현무암과 화강암의 특징이 잘 나타난 시각자료를 제시하고 일정한 기준을 세워 분류해보도록 한다.

- 관찰 결과를 바탕으로 현무암과 화강암의 특징을 발표하고 친구들과 비교해본다.

- 정리한 내용을 대상의 특징을 살려 그림으로 그려서 표현한다.

CD [활동 4] 화산 활동이 우리 생활에 주는 영향 살펴보고 화산 활동을 활용한 꿀 템(꿀+아이템)생각하기

- 화산 활동이 우리 생활에 주는 다양한 영향을 살펴본다. 관광지, 온천, 지열발전 소, 동굴, 화산분출로 인한 피해 뉴스 등 화산 활동이 주는 이로운 점과 피해를 모 두 경험할 수 있도록 한다.

Tip! 카 드 보 드는 반조립 상태로 학생들 이 카드보드를 만드는데 너무 오랜 시간이 걸리지 않도록 한다.

Tip! 화산 자 료는 전자교과 서와 유튜브, 구글 VR 어플 등 무료 프로 그램 및 접근 성이 높은 자 료 활용

Tip! 활 동 한 내용을 즉석사 진기로 현상하 여 실제 화산 이 폭발하는 모습과 비교 또는 대조해 보도록 한다.

Tip! 정 리 한 내용은 한 번 에 살펴볼 수 있도록 8 절지 에 타임라인 형태로 나타내