연구회명 : SBS(STEAM Based Storytelling) 연구회
연구기간 : 2013. 04. 2013. 12. (9 개월간)
3. 연구의 범위 ···2
4. 용어의 정의 ···2
Ⅱ. 이론적 고찰 1. 융합인재교육(STEAM) 개념 ···3
2. 융합인재교육(STEAM) 영역 정의 및 기능 ··· 5
3. 융합인재교육(STEAM) 교육 구현 방안 ···6
4. 융합인재교육(STEAM) 교육과정 융합 방안 ··· 6
5. STEAM 큐빅모형 ···10
6. 교과별 STEAM 프로그램의 유형 ···11
7. PDIE 모형 ···13
Ⅲ. 융합인재교육 선행연구 고찰 1. 융합인재교육(STEAM) 선행 연구 ···14
2. SBS(STEAM Based Storytelling) 연구회 ···16
Ⅳ. 실태 분석 및 연구 과제 설정 1. 실태 조사 및 결과 분석 ···17
2. 실태 분석 및 시사점 ···17
Ⅴ. 연구 과제 선정 1. 연구 과제1 융합인재교육(STEAM) 환경 조성···19
2. 연구 과제2 학년군 단위 융합인재교육(STEAM) 수업모델 개발··· 19
3. 연구 과제3 ‘사람이 되고픈 휴머노이드의 꿈’ 프로그램 개발 및 적용· 19 Ⅵ. 연구 운영의 설계 1. 연구대상 ···20
2. 연구 기간 및 절차 ···20
3. 연구의 설계 ···21
4 융합인재교육(STEAM) 수업모델 프로그램 진단 및 검증 방법 ··· 21
Ⅶ. 연구 과제 실행 계획 1. 연구 과제1의 실행 ···22
2. 연구 과제2의 실행 ···26
3. 연구 과제3의 실행 ···29
Ⅷ. 연구 과제 검증 결과 1. STEAM을 적용한 과학 수업이 초등학생의 과학 학습 동기에 미치는 영향 32 2. STEAM을 적용한 과학 수업이 초등학생의 학업 성취도에 미치는 영향···· 34
3. STEAM 교육에 대한 실험반 학생 설문조사···35
4. 융합인재교육(STEAM)에 대한 교사의 인식 변화···37
5. 융합인재교육(STEAM)에 대한 학생의 인식 변화···37
Ⅸ. 결론 및 제언 ···39
Ⅹ. 기대 효과 ···40
참고문헌 ···41
교재 개발 자료 ···42
서식자료 ▣ 연구원 편성표 ···104
▣ 연구팀 인적사항 ···104
▣ 연구비 소요명세서 ···106
Ⅰ. 연구의 목표 및 내용
1. 연구의 필요성
우리가 살고 있는 지구, 더 나아가 태양계, 우주에 존재하는 거의 모든 것이 이미 융합적이다. 그것이 구체적 사물이든 무형의 형이상학적 개념, 정신이든 어느 하나 융합적이지 않은 것이 없다. 하지만 학교를 비롯한 교육기관에서는 단일의 교과에서 그 교과의 관점과 내용으로만 세계를 가르치려 하고 그 안목으로만 세계를 이해하도 록 강요하고 있는 것이 지금의 교육 실정이다. 특히 과학도 예외가 아닌데 융합적인 자연 세계를 물질, 에너지, 생명, 지구 및 우주 등의 부분적이고 인공적인 시각으로 자연 현상이나 세계를 가르치려 하고 있고 편협된 시각으로 사고하도록 유도하고 있 는 것이 현 과학교육의 주소이다.
편협되고 부분적인 시각으로 자연 세계와 사물을 이해하게 되는 학생은 그들의 가 치관이나 세계관이 편협되고 왜곡될 수 밖에 없다. 이러한 교육의 맹점을 극복하기 위해서는 학생들이 이미 존재하고 있는 자연 세계가 가지는 융합성을 충분히 이해하 도록 도와주는 일이 필요할 것이다. 그러기 위해서는 학생들에게 융합적 사고가 가능 하도록 교육의 다양하고 고차원적인 기회를 제공하는 것이 무엇보다도 중요하다.
세계의 선진국가들이 이미 융합형 교육의 중요성을 인식하고 여러 가지 다양한 형 태의 융합형 교육을 연구하고 실시하고 있다. 이 중에 미국은 미국 경쟁법(America Competes Act)을 제정하면서 STEM 교육을 주요 아젠다로 제시하고 있은 이후, 주로 방과후 활동으로 STEM 교육이 이루어지고 있으며 그 범위를 점차 확대해 가고 있다 (신영준, 2012). 영국의 경우 STEM 교육에 대한 개념을 확립하면서 왕립학회를 중심 으로 STEM 교육에 대한 관심을 갖기 시작하여 STEM 교육을 위한 정착에 노력하고 있다(Reiss & Holman, 2007).
우리나라에서도 STEAM 교육은 2011년 교육과학기술부 16대 주요 과제 중의 하나 로 실시되고 있으며(교육과학기술부, 2010), 2011 대학민국과학기술연차대외의 심포지 엄 중 하나로 ‘미래융합과학기술인재 양성을 위한 STEAM 교육’이 이루어졌다(한국과 학기술단체총연합회, 2011).
따라서 학교 현장에서도 그 실효성을 거두기 위한 융합인재교육의 적용 방안에 대 해 깊이 논의하고 융합형 ‘과학과’ 교수학습 자료를 개발하는 것은 매우 의미있고 시 대에 가치있는 일이라고 할 수 있다.
본 연구는 창의적 인재육성을 위한 융합인재교육의 실제적 방안으로서 학교 현장 에서 활용할 수 있는 융합인재교육을 위한 ‘과학’ 교수·학습 자료를 개발하여 융합인 재교육에 현장 적용 가능성을 탐색하여 융합인재교육의 내실화를 실현하고자 한다.
2. 연구의 목적
본 연구의 목적은 융합인재교육(STEAM)의 현장 적용에 따른 다양하고 특색 있는 수업모델의 개발을 통해 융합인재교육(STEAM) 활성화를 위한 것으로 구체적인 내 용은 다음과 같다.
첫째, 융합인재교육(STEAM)의 교육과정 편성 운영 방안을 개발한다.
둘째, 5~6학년 과학-교과중심형 융합인재교육(STEAM) 실행을 위한 수업모델을 개발한다.
셋째, 융합인재교육(STEAM) 수업자료를 개발․제작한다.
넷째, 스토리텔링을 활용하여 쉽게 일반화할 수 있는 자료를 추출하여 현장교사들 의 융합인재교육(STEAM) 활성화에 기여하고자 한다.
3. 연구의 범위
첫째, 본 연구는 5-6학년군 과학-교과중심형 융합인재교육(STEAM) 수업모델을 개 발한다.
둘째, 본 연구의 적용 대상은 연구위원들이 소속한 초등학교로 한다
셋째, 교육과정 편성․운영을 중심으로 융합인재교육(STEAM) 수업 모델을 적용 한다.
4. 용어의 정의
가. 융합인재교육(STEAM)
융합은 원래 다른 종류의 것이 녹아서 서로 구별이 없게 하나로 합하여 지거나 그렇게 만듦 또는 그런 일로 지칭하며, 서로 녹아서 하나가 되는 것을 의미한다.
융합인재교육(STEAM)은 과목들의 성질을 유지하면서 서로 다른 교과 간에 관련 되는 요소를 새로운 교과로 조직하여 융합시킴으로써 성립하는 교육을 의미한다.
나. 과학-교과중심형 수업모델
과학교과 중심으로 교육과정에 제시된 주제에 STEAM 요소를 삽입하여 교육과정 을 재편성, 운영하는 것을 의미한다.
Ⅱ. 이론적 고찰
융합인재교육(STEAM) 수업모델을 개발하기에 앞서 융합인재교육(STEAM)에 대 한 이론적 고찰을 하고자 한다.
1. 융합인재교육(STEAM)의 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 통 합된 교육과정을 의미한다.
Yakman(2008)은 STEAM 교육을 첫째, 과학, 기술, 공학, 수학 각 학문이 해당 분 야의 기준과 실제에 맞춰 다른 분야를 포함하는 교육이며, 둘째, 의도적으로 과목 자체 또는 교수 학습의 실제에 포함된 통합교육으로 보고 있다. 아래의 [그림 1]과 같이 STEAM 교육을 평생교육부터 세부적 학문 내용 분류까지 그 수준을 정하고 있다.
[그림 1] STEAM 피라미드
STEAM 피라미드의 가장 낮은 단계인 ‘Content Specific'은 교과의 내용이 세부적 으로 학습되는 수준의 교육이다. 이 단계에서는 전문가적인 연구 개발이 이루어지 고, 학생들은 자신이 선택한 분야에 대해 엄격하게 깊이 연구하게 된다. 연구는 같 은 분야 또는 다른 분야간에 팀을 이루어 수행될 수 있다. 이는 고등교육과 그 이 상의 수준에 적합한 교육이다.
보다 높은 ‘Discipline Specific'단계에서는 학생들이 어느 학문의 분야를 중점적으 로 학습하는데, 이때 다른 과목들은 상황적인 이해를 돕기 위한 보조 과목이 된다.
이 단계는 한 교과 영역의 학습만을 고집하는 것이 아니라, 여러 과목을 다루되 중 심이 되는 분야에 대해 깊이 학습하도록 하는 것이다.
세 번째 단계인 ‘Multidisciplinary'에서는 학생들이 자신이 선택한 특정 학문들의 영역에 대해 배우고, 그것들이 실제로 어떻게 연관성이 있는지 포괄적으로 알게 된 다. 실제로 연관성을 가르치는 가장 훌륭한 방법은 현실을 기반으로 하는 정확한 단원을 구성하는 것인데, 교사는 수업을 설계할 때 테마교육을 쉽게 활용할 수 있다. 이 때, 테마에 집중되지 못한 분야들은 교육과정에서 제외되어야 하나, 모두 그럴 필요는 없다.
네 번째 단계인 ‘Integrative'는 계획된 통합으로 STEAM 교육으로 나타나진다. 이 수준에서는 학생들이 의도적으로 계획된 교수(teaching)에 의해 넓은 영역의 분야와 이들이 어떻게 상호관계를 맺는지에 관한 기본적인 개요를 공부하게 된다. 교사들 은 특정 분야를 깊이 있게 가르치거나, 한 주제에 대하여 넓은 시야를 포함해 가르 칠 수 있다. 교사 팀은 학생들이 전문지식의 분야의 범위를 깊이 있게 하기 위해 함께 일할 수 있다. Yakman은 이러한 STEAM의 통합적 수준의 교육이 초․중등학 교 교육에 가장 적합하나, 모든 수준의 교육에 활용될 수 있다고 하였다.
가장 높은 단계는 ‘Life-long Holistic'으로서, 전체론적인 관점과 연관된다. 한 가 지 학습내용을 집중적으로 공부함에 있어서 수학, 과학, 기술, 공학, 예술 분야가 서 로 다르지 않고, 구분되어지지 않음을 의미한다. 각각의 분야를 융합하여 공부하는 것을 넘어 학습자를 통해 이미 통합되어진 학습을 하는 것을 뜻한다. 이 교육은 개 개인의 관점이 각기 다르므로 학생들에게 동등하게 진해질 수 없다고 하였다 (Yakman, 2008; 박형주, 2012).
따라서 STEAM 교육은 어느 한 단계의 교육을 의미하는 것이 아니고 평생 교육 에서 전문교육까지의 전체적인 패러다임을 의미하는 것이며, 특히 초등학교에서는 과학, 기술, 공학, 예술, 수학 등 교과간의 통합적 교육 방식으로 다양한 분야의 학 습 내용을 융합적으로 학습함으로써 학생들의 창의력과 실천력을 기를 수 있는 교 육을 의미한다.(대구교육대학교 부설 초등학교, 2011)
따라서 STEAM 교육은 어느 한 단계의 교육을 의미하는 것이 아니고 평생 교육 에서 전문교육까지의 전체적인 패러다임을 의미하는 것이며, 특히 초등학교에서는 과학, 기술, 공학, 예술, 수학 등 교과간의 통합적 교육 방식으로 다양한 분야의 학 습 내용을 융합적으로 학습함으로써 학생들의 창의력과 실천력을 기를 수 있는 교 육을 의미한다.(대구교육대학교 부설 초등학교. 2011.)
2. 융합인재교육(STEAM) 영역 정의 및 기능
STEAM 각 영역의 개념은 문대영(2008)의 STEAM 통합 접근의 개념 모형에 예술 (Arts) 영역을 추가하여 [그림 2]와 같이 제시하였다.
▪개념:자연세계의 특성과 원리를 발견 하고 탐구하는 학문
▪탐구방법
-기초탐구(관찰, 분류, 측정, 예상, 추리) -통합문제(문제인식, 가설설정, 변인
통제, 자료해석, 결론도출, 일반화)
▪지식구조와 영역 -물리학(운동과 에너지) -화학(물질)
-생물학(생명)
-지구과학(지구와 우주)
과학 Science
▪개념:자연 세계의 산물을 인간에게 유 용하게 변환하여 만드는데 필요한 수 단과 방법 및 시스템과 과정을 다루 는 학문
▪탐구방법
-원리와 과정의 탐구
-시스템의 개선, 수단과 방법의 개선 -기술적 문제해결, 제작과 평가
▪지식구조와 영역
-제조기술, 건설기술, 수송기술 -정보통신기술, 생물 기술
기술 Technology
▪개념:숫자와 기호를 사용하여 수량, 도형과 구조, 공간, 변화 및 그것들 의 관계를 다루는 학문
▪탐구방법
-계산, 측정, 추론, 논리와 이론화 -문제해결
▪지식구조와 영역 -수와 연산 -문자와 식 -기하와 도형 -측정, 함수 -확률과 통계
수학 Mathematic
▪개념:미적가치를 가진 객관적인 대상 을 창작하는 인간의 활동을 다루른 학문
▪탐구방법 -디자인
-스토리텔링, 글쓰기 -조화, 공간, 놀이, 의미 -시, 회화, 조작, 음악, 무용
▪지식구조와 영역 -미적 체험, 표현, 감상 -가창, 기악, 창작
예술 Arts
▪개념:자연 세계의 산물을 인간에게 유 용하게 변환시키기 위한 과학적 원리 와 기술적 방법을 응용하여 제품과 공정을 설계하고 개발하는 학문
▪탐구방법
-요구 조사, 설계, 모델링, 시제품 제작 -테스트와 피드백
▪지식구조와 영역
-기계․자동차․조선․항공우주 공학 -금속․재료공학, 컴퓨터 공학 -전기․전자․정보통신 공학 -환경․에너지 공학
공학 Engineering
[그림 2] STEAM의 각 영역과 개념
가. Arts의 기능 및 범위
재미, 감성, 열성, 자긍심, 감정순화, 능동적,
자기주도적, 실천, 배려, 다양성의 인정
⇨ ⇨ ⇨ ⇨ ⇨ ⇨ ⇨ ⇨ ⇨ ⇨ ⇨ ⇨ ⇨ ⇨ ⇨ ⇨ ⇨ ⇨ ⇨ ⇨ ⇨ ⇨
올바른 인성나. Engineering의 기능 및 범위
주어진 조건이나 제약 하에 문제정의, 창의성,
가치 타협, 해법 제시
⇨ ⇨ ⇨ ⇨ ⇨ ⇨ ⇨ ⇨ ⇨ ⇨ ⇨ ⇨ ⇨ ⇨ ⇨ ⇨ ⇨ ⇨ ⇨ ⇨ ⇨ ⇨
실용성3. 융합인재교육(STEAM) 구현 방안
[표 1] STEAM 콘텐츠 구성에서 중요한 개념
순 개념 내용
1 연계, 통합과 융합
▪ 가장 이상적인 연계는 기초과학의 원리 이해 그리고 이 원리를 응용할 기 술로의 연계와 이것을 실용화하기 위한 공학적인 과정에서 여러 가지 예 술 및 인문사회 등과의 연계 그리고 이런 실용화 과정에서 통합적인 사고 나 융합제품으로 거듭나게 되는 것
2
발산적 사고를 통한 과학기술에 대한
다양성 도입
▪ 창의적인 융합인재교육을 위해서는 어떤 기초과학원리에 대해 그 응용 및 적 용 등에 대한 첨단 과학 ․ 기술 ․ 공학의 다양성을 학년별 학생 수준과 눈높 이에서 제시하여 주어야 한다. 이것을 통해 기초과학의 중요성에 대한 의미 를 터득하고 아울러 과학 ․ 기술 ․ 공학에 대한 발산적 사고와 창의성을 유 도하는 가장 중요한 기틀이 된다.
3
교사의 다양한 창의적인 학습도구가 요구
▪ 효율적이고 창의적인 수업을 위해서는 다양한 창의기법과 창의적인 학습도 구 및 창의적인 체험활동의 개발이 중요함
▪ 융합인재교육의 승패 좌우
4
통합적이고 전체적으로 보는 능력배양
▪ 융합인재교육의 궁극적 목적
▪ 나무와 함께 숲을 볼 수 있는 능력을 키우는 것
5 적시교육 ▪ 최신의 급변하는 융합기술 변화에 빠르게 대처하는 교육이 되어야 함
한양대학교 청소년 과학기술진흥 센터 최정훈 교수 연수자료 -
4. 융합인재교육(STEAM) 교육과정 융합방안
교수학습 자료 개발시 S, T, E, A, M을 어떻게 융합할 것인가도 생각해보아야 할 점이다. 미국의 STEM 교육에서는 Science, Technology, Engineering, Mathematics 중 두 개 이상이 결합되어 접근하는 수업이면 STEM 수업에 적정한 것으로 보고 있다.
그러나 무엇보다도 중요한 것은 교과 간 융합 정도 수준에서 융합인재교육 (STEAM)을 판단해서는 안된다는 것이다. 아직 한국형 융합인재교육(STEAM)의 정 확한 자리매김이 등장한 것은 아니지만, 백윤수(2011) 등이 제시하고 있는 창의적 설계와 감성적 체험을 바탕으로 한 문제를 해결해 나가는 교수-학습 전략이 되어야 할 것이다. 한국과학창의재단에서는 융합인재교육 활동의 준거틀로 [그림 3]과 같이 제시하고 있다.
♣ 흥미, 동기, 성공의 기쁨을 통해 새로운 문제에 도전하고자 하는 열정이 생기게 하는 감성적 체험
학생이 문제 해결 필요성을 구체적으로 느낄
수 있는 상황을 제시
학생 스스로 문제 해결 방법을 찾아가는
창의적 설계
학생이 문제 해결하였다는
성공의 경험
새로운 문제에 도전
과학 기술 분야에 대한 흥미 ․ 동기부여
[그림 3] 융합인재교육(STEAM) 활동의 준거 틀
융합인재교육(STEAM) 수업시 과연 관련 교과를 어떻게 융합할 것인가에 대한 방 향 설정이 중요하다. 융합에 대한 방향은 중심 내용을 어떻게 융합시킬 것인가와 융합의 수준을 어느 정도로 결정할 것인 가라고 할 수 있다. 백윤수(2011) 등은 중 심내용 분야별(Core Disciplinary Idea) 유형으로 아래 표와 같은 안을 제시하고 있 으며, 이를 도식화 한 것이 아래와 같다.
유형 내 용
유형 A 교과 내용 중 과학(S)과 기술(T)를 제외한 모든 분야의 내용 융합 유형 B 과학(S)과 기술(T) 포함하는 모든 분야 또는 내용
유형 C 과학(S)과 기술(T)을 동시에 모두 포함하는 분야 또는 내용
유형 D 과학(S), 기술(T), 공학(E), 예술(A), 수학(M)의 모든 내용이 서로 연관되어 제시된 STEAM 분야 또는 내용
[표 2] 중심내용 분야별(Core Disciplinary Idea) 유형(자료 출처 : 백윤수 등, 2011)
유형A 유형B 유형C 유형D
감성적 체험 창의적 설계
감성적 체험 창의적 설계
감성적 체험 창의적 설계
감성적 체험 창의적 설계
모든 각 분야 (내용)
S 또는 T 포함분야(내용)
ST 포함분야
(내용) STEAM
[그림 4] 중심내용 분야별(Core Disciplinary Idea) 유형 도식]
STEAM의 통합적 접근으로 [그림 5]과 같이 다학문적 접근(multidisciplinary Integration), 간학문적 접근(Interdisciplinary Integration), 탈학문적 접근(Extradisciplinary Integration) 등 3가지가 가능할 것으로 여겨진다(김진수, 2007)
[그림 5] 내용 통합의 수준
또한 교수 학습 자료 개발시 교재 구성의 접근 방식을 어떻게 할 것인지에 대한 생각도 지녀야 할 것이다. 전체적으로 주제 중심 융합적 접근이냐, 문제 중심 융합적 접근이냐, 프로젝트형 수업이냐에 따라 다양한 방법이 있겠으나 크게 보면 그림과 같 이 귀납적 접근과 연역적 접근이 가능할 것으로 보인다. 예를 들어 스마트폰의 디자 인, 정보통신기술 등을 먼저 다루고 과학의 원리를 접근하는 방법과 빛의 직진, 반사, 굴절 등을 다루고 그의 응용을 접근해 가는 방식을 생각해 볼 수 있다.(초등과학교 육학회, 신영준, 2012)
[그림 6] 교재 구성의 접근 방식
신영준(2011)은 특히 PRIDE of STEAM 메타(단원) 학습 모형을 개발하여, 기존의 교 육과정 위에서 STEAM이라고 하는 융합인재교육의 수업모델이 현장의 부담을 경감 하는 차원에서 효율적으로 적용되기 위해서는 메타적 과학기술 탐구요소(PRIDE)를 투입 조정하여 단원의 전체 성격을 STEAM에 부합되게끔 조정할 것을 제안하고 있 다. PRIDE 메타 과학기술 탐구요소의 적용 단계와 단계별 특성은 다음과 같다
∘ 원리(Principle) : 교사주도로 단원주제와 관련된 제재를 분석하여 숨어 있는 원 리들을 이해하고, 조작 가능하고 구체적이며 명확하게 원리를 진술하여 명시한다.
∘ 관계(Relation) : 교사 주도로 단원 주제와 관련된 융합컨텐츠를 제공하고, 컨텐츠 속에서 과학, 기술, 공학, 예술, 디자인과의 관계를 탐색하고, 단원 주제에 접근 할 제재를 확인하게 한다.
∘ 상상(Imagination) : 교사의 안내에 따라 학생이 이미 이해한 원리를 재진술하거나 이를 토대로 새로운 창안을 생성하기 위해 다양하고 독특한 아이디어를 생성해 낸다.
∘ 디자인(Design) : 학생주도로 새로운 아이디어를 지지하는 것과 상충되는 것을 확인하고, 새로운 창안과 관련된 지식이나 이론을 찾아 개발한 창안을 조정하고 필요에 따라 수정하여 완성한다.
∘ 탐색(Exploration) : 학생 주도로 유망해 보이는 새로운 아이디어를 분석, 개발, 조직화하여 정교화 하는 단계이며, 그것에서 앞서 발견한 원리적용을 확인할 수 있어야 한다.
또한 융합인재교육(STEAM)을 수업에 적용하기 위해서는 통합 유형뿐만 아니라 STEAM 관련 교재를 개발하고 이를 수업에 적용할 때 고려할 구성 요소도 필요하다.
한국과학창의재단 STEAM 수업모델 연구단은 STEAM 수업모델 개발 시 고려해야할 14가지 구성요소를 [표3]과 같이 제시하였다(최정훈등, 2011)
융합인재를 양성하기 위한 과학적 지식과 다양한 분야의 지식을 익히고 그것을 아 울려 이해할 수 있도록 하는 것을 F1, 시대에 뒤떨어지지 않는 최신의 첨단 과학기술 지식을 학습할 수 있도록 기회를 제공하는 것을 F2, 과학 기술을 통합적이고 전체적 으로 조망하고 전체적인 관점에서 변화와 그 원인 및 해결책을 고려해 볼 수 있도록 하는 것을 F3 구성요소로 제시하였다.
또한 과학에서 습득한 내용을 기술, 공학, 예술, 수학의 여러 분야에 걸쳐 표현하거 나 여러 분야의 내용을 사용하여 과학의 내용을 나타내는 것을 F4의 요소로 제시하 였다. 융합 시대에 사회가 요구하는 추가적인 과학기술을 창의성을 가지고 제안할 수 있는 기회를 제공하는 것은 F5의 요소로 사회적인 시스템과 과학기술의 관계를 이해 하고 그 필요성을 이해하는 것을 F6로 제시하였다. 미래를 예측하고 과학기술의 발달 을 상상해 보는 기회를 제공하는 것을 F7로 세계에서 활동하고 기여 할 수 있는 과 학 기술의 영향력을 미칠 인재가 될 수 있도록 참여 의지를 높이는 것을 F8, 과학과 기술공학의 체계적인 연계와 융합을 F9 요소로 제시하였다. 학습한 내용을 바탕으로 창의적으로 새로운 학습 내용을 구성해 보는 활동을 F10, 전체적인 줄거리가 있고 흐 름이 있는 학습의 구성인 Story-telling을 기반으로 하는 학습 교재 개발을 F11, 과학 기술 공학에 대한 다양한 교육을 발산적 사고를 할 수 있도록 구성하여 제공하는 것 을 F12의 구성 요소로 보고 있다. 학습에 있어서 창의적인 기법을 도입하거나 창의적 인 학습 도구를 활용하는 것을 F13, 과학기술 공학과 인성 및 윤리 교육이 어우러질 수 있도록 배려하는 것을 F14의 요소로 제시하였다.
[표 3] STEAM 수업 모델 개발 시 고려해야 할 구성요소-14전략(14 factors)(최정훈 등, 2011)
코드 내용
F1 융합인재 양성을 위한 다양한 분야의 지식을 아우를 수 있는 능력의 인재 육성 F2 적시 교육(Just in Time Education & Learning)
F3 과학기술을 통합적이며 전체적 시각에서 볼 수 있는 능력 F4 타 분야와의 소통 능력 배양
F5 융합시대에 사회가 요구하는 추가적인 과학기술공학인에 대한 정신 반영 F6 과학기술공학과 사회시스템과 체계적이고 전략적으로 연계한 과학교육 F7 미래를 예측하고 이에 대배할 수 있는 과학기술공학인재 양성
F8 글로벌에서 활동하고 기여하는 과학기술 글로벌 리더
F9 STEAM 교육의 핵심, 과학기술과학의 체계적 연계, 통합 및 융합 F10 공학설계 교육 개념 및 융합기반 학습 개념 도입
F11 Story-telling에 기반한 STEAM 교육 및 교재 개발
F12 발산적 사고를 위한 과학기술공학에 대한 다양성 교육 및 교재 개발 F13 다양한 창의기법 도입과 창의적인 학습도구 활용
F14 과학기술공학 인성 및 윤리 교육
5. STEAM 큐빅모형
통합교육과정 이론, STEM 교육과 STEAM 교육 및 창의성 교육에 관한 문헌 연구 를 바탕으로 STEAM 교육을 위학 큐빅모형을 개발하였다(김진수, 2011).
큐빅모형에서 X축, Y축, Z축을 학문통합방식, 학교급, 통합요소로 분류하였고 STEAM 교육을 통해 창의성을 기를 수 있는 형태로 캡슐에 둘러싸여 있다. 이는 모 든 학교와 학문의 다양한 통합 운영과 통합요소들의 조합을 통해 어떤 학생에게나 통합교육을 적용할 수 있으며, 학습에 대한 중심 요소들을 통합 교육함으로써 학습자 의 창의성을 향상시킬 수 있음을 나타낸 것이다.
STEAM 교육을 위한 모형에 사용할 X축의 요소는 학문의 통합 방식에 따라 접근 을 하여 다학문적 통합, 간학문적 통합, 탈학문적 통합으로 분류하였다.
Y축의 요소는 학교 급에 따라 접근을 하여 초등학교, 중학교, 고등학교, 대학교로 분류하였다. STEAM 통합 교육은 K-16 수준의 모든 학교 급에서 적용할 수 있다.
Z축의 요소는 통합의 요소에 따라 활동 중심, 주제 중심, 문제 중심, 탐구 중심, 흥미 중심, 경험 중심, 기능 중심, 개념 중심, 원리 중심으로 분류하였다. STEAM 교육 을 위한 수업 진행시 내용과 절차에 적합하거나 필요한 요소를 선택할 수 있다.
최종적으로 김진수는 이를 결합하여 창의적 STEAM 교육을 위한 ‘김진수의 큐빅 모형’을 구안하였다.
이 큐빅모형은 초등학교, 중학교, 고등학교, 대학교의 STEAM 관련 과목의 수업에 서 모두 적용할 수 있다. 또한 융합교육의 요소로서 수업을 전개할 때는 해당 과목의 내용에 따라 9가지 방법 중에서 선택하여 적용하면 된다. 특히 STEAM 교육은 창의 성의 캡슐로 둘러쌈으로써 STEAM 교육을 통하여 학생들이 창의적 문제해결력을 키 울 수 있다.
[그림 7] STEAM 큐빅 모형
6. 교과별 STEAM 프로그램의 유형
김진수는 교과별 및 주제별로 많이 프로그램이 개발되는 중에 있기 때문에 각각의 프로그램 명칙을 범주화하여 정하였다.
그림(a)는 과학 교과 중심의 STEAM 자료인 S-STEAM이고 과학 교사가 과학 수업에 적용할 수 있는 STEAM 프로그램이다. 과학 교사는 STEAM 기반의 과학 수업을 통 하여 기술, 공학, 예술, 수학의 내용을 연계하여 가르칠 수 있다.
그림(b)는 실과 교과 중심의 STEAM 자료인 T-STEAM이고, 실과 교사가 실과 수업에 적용할 수 있는 STEAM 프로그램이다. 실과 교사는 STEAM 기반의 실과 수업을 통 하여 과학, 공학, 예술, 수학의 내용을 연계하여 가르칠 수 있다.
그림(d)는 예술 교과 중심의 STEAM 자료인 A-STEAM이고, 예술 교사가 예술 수업 에 적용할 수 있는 STEAM 프로그램이다. 예술 교사는 STEAM 기반의 예술 수업을 통하여 과학, 기술, 공학, 수학의 내용을 연계하여 가르칠 수 있다. 단, 예술(A)에 해 당하는 과목은 미술, 음악, 역사, 국어, 사회 등이다.
그림(e)는 수학 교과 중심의 STEAM 자료인 M-STEAM 이고, 수학 교사가 수학 수업 에 적용할 수 있는 STEAM 프로그램이다. 수학교사는 STEAM 기반의 수학 수업을 통하여 과학, 기술, 공학, 예술의 내용을 연계하여 가르칠 수 있다.
중심되는 교과(내용) 연계 유형 프로그램 명칭 특징
(a) 과학 교과 중심
T E
A M
S S-STEAM 과학 교사가 과학 수업에 적용
(b) 기술 교과 중심
S E
A M
T T-STEAM 기술 교사가 기술 수업에 적용
(c) 공학 교과 중심
S T
M A
E E-STEAM 공학 교사가 공학기술 수업에 적용 특성화고는 공학대신 공업에 해당
(d) 예술 교과 중심
S T
M E
A A-STEAM
예술 교사가 예술 수업에 적용 예술(A)에 행당하는 과목은 미술, 음악, 역사, 국어, 사회 등
(e) 수학 교과 중심
S T
E A
M M-STEAM 수학 교사가 수학 수업에 적용
(f)
창의적 체험활동 수업 중심
S
M T
E A
STEAM CHA-STEAM 창의적 체험활동 수업 시간에 관련 교사가 STEAM 수업에 적용
그림(f)는 창의적 체험활동 수업시간에 관련 교사가 STEAM 수업에 적용할 수 있는 것으로, CHA-STEAM으로 부른다. CHA는 창의적 체험 활동인 Creative Hands-on Activity의 머리글자이다.
[표 4] 교과별 STEAM 프로그램의 유형
초등학교에서는 과목별 교사가 지도하는 경우가 드물기 때문에 기술․공학 중심 수업은 실과 시간에 과학 교과 중심(S-STEAM)은 과학 시간, 예술 교과 중심 (A-STEAM)은 미술, 음악, 국어, 사회 시간, 수학 교과 중심(M-STEAM)은 수학 시간 에 적용하는 것을 의미한다.
7. PDIE 모형
STEAM 프로그램을 체계적으로 개발하기 위하여 김진수(2011.8)는 PDIE 모형을 개 발하였다. 이는 준비(Preparation), 개발(Development), 실행(Implementation), 평가 (Evaluation)의 4단계 모형이다. 일반적으로 수업 자료 개발을 위해서는 몇 단계를 거 쳐야 한다.
현재까지 연구자에 따라 준비, 개발, 개선의 3단계에 의하여 자료 개발을 하기도 하 고 ADDIE 모형에 따라 분석(Analysis), 설계(Design), 개발(Development), 실행 (Implementation), 평가(Evaluation)의 5단계에 의하여 개발하기도 하였다.
그러나 김진수(2010.8)는 그 동안의 연구 결과와 선행 연구를 분석하여 PDI모형과 ADDIE 모형의 단점을 줄이고 장점만을 통합하여 PDIE 모형을 제시하였다. 이 모형 은 초․중등학교의 STEAM 교육을 위한 수업 자료 개발에 접합할 것이다.
아래 그림은 김진수의 PDIE 모형과 각 단계에서의 세부 절차를 나타낸 것으로 각 단 계별로 학생들의 창의성 교육을 하여야 한다.
[표 5] 김진수의 STEAM 교육 프로그램 개발을 위한 PDIE 모형 P(준비) ⇨ D(개발) ⇨ I(실행) ⇨ E(평가)
①요구분석
②STEAM 교육과정분석
③ 학 습 준 거 선정
④통합유형 선정
⑤ 활 동 주 제 선정
⑥활동과제 수업목표선정
⑦기반한 성취 활동명료화
⑧ 수 업 내 용 선정
⑨수업내용의 구조화
STEAM 프로그램 내용선정
STEAM 프로그램 평가
STEAM 프로그램 개선
STEAM 프로그램 완성
S T E A M 프 로 그 램 의 수업적용
창 의 성
Ⅲ. 융합인재교육 선행 연구 고찰
1. 융합인재교육(STEAM) 선행 연구
본 연구의 주제 해결과 관련된 융합인재교육 현황을 종합․분석하여 본 연구의 방향을 알아보고자 한다.
가. 이화여자대학교 사범대학 부속초등학교
1) 연구주제 : 미래을 만들어 가는 EWHA-STEAM 2) 연구내용
•STEAM 교육을 위한 교육과정 편성
교육 내용을 재구성하여 실시하도록 하며 창의적 체험활동을 통하여 운영함 [표 6] STEAM 교육과정 운영 시수
저학년 중학년 고학년
교과활동(수학, 과학, 사회, 음악, 미술) 16 20 20
창의적 체험활동(교외활동) 8 8 8
계 24 28 28
•STEAM 교육과정 운영을 위한 교육과정 재구성 : 창의적 문제 해결력 신장을 목표로 하여 다양한 교과 지식을 바탕으로 학생들이 창의적이고 주도적으로 문제를 해결하는 방향으로 재구성
3) 본연구의 시사점 및 제한점
•시사점 : STEAM 교육을 위해 정규교과활동에서 융합할 수 있는 단원을 개발 하여 재구성하였으며 학습자 특성에 맞는 교수․학습모형 적용 보급
•제한점 : STEAM 교육을 쉽게 적용할 수 있도록 보다 더 다양한 수업 모델 및 프로그램 제작 및 보급이 필요
나. 반천초등학교
1) 연구주제 : Project 중심의 STEAM교육 적용을 통한 창의적 문제해결력 신장 방안 2) 연구내용
•STEAM 교육 적용을 위한 여건 조성
•STEAM 교육 수업 모델 및 프로그램 교육과정 적용
•STEAM 교육의 현장 적용에 따른 시사점 도출 3) 본연구의 시사점 및 제한점
•시사점 : STEAM 교육 수업모델 및 프로그램의 적용을 통해 흥미 있는 과제 제시와 융합적 사고를 유도하여 과학적 사고 및 창의적 문제 해결력 신장
•제한점 : 교과 중심 및 주제 중심의 구체적인 STEAM 교육을 위한 수업 모델 및 프로그램 개발이 필요
다. 대구교육대학교 대구부설초등학교
1) 연구주제 : 교육과정 재구조화를 통한 융합인재교육(STEAM) 수업모델 개발 및 적용 탐색
2) 연구내용 :
•STEAM 활성화를 위한 환경 조성
•STEAM의 수업 모델 개발 및 적용 3) 본연구의 시사점 및 제한점
•시사점 : 교육과정 재구조화를 통해 주제 중심형, 차시 생성형 수업모델을 개발․
적용하여 학생들의 지식이해도, 통합적 사고력, 동기, 흥미, 태도 신장
•제한점 : 학교 교육과정 수립시 STEAM 수업을 할 수 있도록 체계적이고 다양한 STEAM 수업 모델 개발 과정의 제시 필요
라. 하남 중앙초등학교
1) 연구주제 : 활동 중심의 융합인재교육 프로그램 개발 및 적용에 관한 연구 2) 연구내용
•융합인재교육을 위한 교육 여건 조성
•활동 중심 융합인재교육 프로그램 개발
•융합인재교육을 활용한 교수학습 활동 전개 3) 본연구의 시사점 및 제한점
•시사점 : 활동 중심의 융합인재교육 프로그램 개발 및 적용
•제한점 : 보다 적극적인 교육과정 분석과 재구성으로 단순 통합이 아닌 융합 교육과정 추구 필요
마. 선행 연구의 시사점
1) 보다 적극적인 교육과정 분석과 재구성으로 단순 통합이 아닌 융합 교육 과 정을 추구하여야 한다.
2) STEAM 교육을 쉽게 적용할 수 있도록 보다 더 다양한『STEAM 수업모델 및 프로그램』제작 및 보급이 필요하다.
3) STEAM 교육 연구와 프로그램 개발에 집중할 수 있는 행정적 정책과 예산지 원이 필요하다.
4) 그 동안의 연구 성과와 자료가 사장되지 않고, 보다 질 높은 수업 모델 및 프로그램 개발을 위해서는 장시간에 걸친 추가적 연구가 꼭 필요하다.
2. SBS(STEAM Based Storytelling) 연구회
2012학년도 본 연구회에서는 3, 4학년군 생명 영역의 ‘동물 세계-토끼와 거북이의 재판’ 융합인재교육(STEAM) 교수 학습 자료를 개발하였으며 이 자료를 토대로 2013학년도에는 5, 6학년군 ‘인체탐험-사람이 되고 싶은 휴머노이드의 꿈’ 융합인재 (STEAM) 교수 학습 자료를 다음과 같이 개발하고자 한다.
[표 7] 학교실태분석 결과 및 시사점
2012학년도 연구 결과 2013학년도 연구의 방향 비고 스토리텔링을 활용한
융합인재교육(STEAM) 프로그램 개발 및 적용
사람이 되고픈 휴머노이드의 꿈
3, 4학년군 생명 영역의 동물 세계- 토끼와 거북이의 재판이라는 이야기 속에서 거북이가 이길 수 있는 방법 을 탐구하는 과정에서 생물의 특징 을 알고 분류하며, 생태계를 이해한 다.
STEAM 요소를 살펴보면 합성된 동 물의 특징 찾기(S), 라인트레인서를 이용한 경주(T), 보조기구 설계 및 발표하기(E), 우리 주변의 배려 대상 찾아 발표하기(A), 토끼와 거북이의 다리 비율 살펴보기(M)이다.
5, 6학년군 생명 영역의 인체 탐험- 사람이 되고픈 휴머노이드의 꿈이라 는 이야기 속에서 우리 몸 기관의 위치와 특징을 살펴보고, 건강한 삶 의 방법을 알아보고자 한다.
우리 몸 기관의 구조와 기능 알아보 기(S), 인공장기에 대해 조사하기 (T), 여과기를 이용해 순환 기관 만 들기(E), 인체모형 기관 만들어 위치 와 역할 설명하기(A), 소화 기관의 길이 비교하기(M)를 STEAM 스팀 요 소로 삽입하고자 한다.
생명 영역 5, 6학년군
교재 개발
비교 집단이 없이 실험 집단의 사전, 사후 검사를 통해 연구의 효과를 살 펴보았다. 따라서 비교 집단을 두어 연구할 필요가 있다.
비교 집단과 실험 집단의 비교를 통 해 연구의 효과를 살펴볼 것이다.
활동 중심의 교재 개발을 통한 일반 화 자료 개발에 중점을 둘 것이다.
Ⅳ. 실태 분석 및 연구 과제 설정
1. 실태 조사 및 결과 분석
연구 과제 및 연구 방향을 설정하기 위하여 [표 4]와 같은 내용과 방법으로 참 여 교사를 대상으로 실태조사를 실시하였다.
[표 8] 실태조사 내용 및 방법
구분 조 사 내 용 조사 대상 조사 방법 조사 시기 결과 산출 학교
실태
▪융합인재교육 환경 여건
▪융합인재교육 관련 자료 보유 현황
교사 100명
설문지 및
현장조사 2013. 2 문장기술
교사 실태
▪융합인재교육에 대한 이해도
▪융합인재교육의 효과
▪융합인재교육 프로그램 운영
▪융합인재교육 프로그램 개발시 어려운 점
▪융합인재교육 프로그램 적용시 어려운 점
▪융합프로그램 개발시 교사 지원점
▪융합프로그램 적용시 교사 지원점
교사
100명 설문지 2013. 2
백분율 및 문장기술
2. 실태 분석 및 시사점
관련 실태조사 내용을 분석한 결과는 다음과 같다.
[표 9] 학교실태분석 결과 및 시사점
(N=100)
구분 조사 내용 조사 관점 실태 분석
학교 실태
융합인재 교육 환경 여건
① 구축되어 있다.
③ 보통이다.
④ 부족하다.
27%
48%
25%
융합인재 교육 관련자료 보 유 현황
① 충분하다.
② 보통이다.
③ 부족하다.
17%
34%
49%
시사점
▪교사들에게 융합인재교육에 대한 이해와 관심을 증진시키기 위해 융합인재 교육에 대한 정확한 이해와 철학을 바탕으로 학생들의 융합을 통한 통합적인 사고 능력을 배양시킬 수 있도록 융합인 재교육 프로그램을 개발할 수 있는 다양한 자료들을 마련해 나가야 한다.
▪융합인재교육의 이해와 프로그램 개발을 위한 자료를 지속적으로 확보하고 실제 교육과정 운 영에서 자료의 활용을 극대화해야한다.
[표 10] 교사실태분석 결과 및 시사점
(N=100)
구분 조사 내용 조사 관점 실태 분석
교사 실태
융합 인재교육에 대한 이해도
① 잘 이해한다.
② 보통이다.
③ 잘 이해하지 못한다.
74.2%
23.8%
2%
융합인재교육을 통한 학생의 융 합적사고 신장의 효과
① 매우 효과적이다.
② 보통이다.
③ 거의 효과적가 없다.
43.5%
54.6%
1.9%
융합인재교육의 운영방법
① 정해진 시간의 집중적 운영
② 해당 교과 시간에 분산 운영
③ 주제에 따라 집중과 분산 혼합 운영
38.4%
48.9%
12.7%
융합인재교육 프로그램 개발시 어려운 점
① 프로그램 주제 선정
② 주제에 따른 교과별 연계
③ 프로그램의 활동 내용 구성
11.7%
52.2%
31.1%
융합인재교육 프로그램 적용시 어려운 점
① 프로그램 적용 시간 확보
② 학생들의 기초 능력의 부족
③ 지도 자료 제작 시간 부족
④ 지도 방법에 대한 이해 부족
31.2%
25.3%
28.8%
14.7%
융합프로그램 개발시 교사 지원점
① 융합인재관련 자료 제공
② 융합인재교육관련 연수
③ 융합인재교육관련 연구회
21.2%
54.7%
24.1%
융합프로그램 적용시 교사 지원점
① 융합인재관련 지도안
② 융합인재교육관련 학습지
③ 융합인재교육관련 연수
25.8%
53.0%
22.0%
▪융합인재교육에 관한 지속적인 연수 및 연구활동을 통해 융합인재교육의 이해와 효과적 인 프로그램을 개발하기 위한 방향을 설정 해 나가야 한다.
▪체계적인 융합인재교육 프로그램 개발을 위해 현장 실정에 맞는 수업 모델을 정립하고 융합인재교육 프로그램을 개발하여 적극 투여해야 한다.
▪융합인재교육의 이해와 체계적이고 통합적인 프로그램을 개발하기위해 보다 적극 노력해 야 한다.
Ⅴ. 연구과제 선정
스토리텔링을 활용한 ‘사람이 되고픈 휴머노이드의 꿈’의 융합인재교육(STEAM) 프로그램 개발 및 적용을 주제로 본 연구를 위해 다음의 3가지 연구과제를 설정 하였다.
가. 융합인재교육(STEAM)을 위한 홈페이지 운영 나. 융합인재교육(STEAM)을 위한 역량 강화
융합인재교육(STEAM) 환경 조성 연구 과제 1
가. 과학-교과중심형 수업모델 개발
나. 학년군별 교육과정 분석을 통한 융합인재교육(STEAM) 주제 선정
학년군 단위 융합인재교육(STEAM) 수업모델 개발 연구 과제 2
가. ‘사람이 되고픈 휴머노이드의 꿈’ 프로그램 개발 나. ‘사람이 되고픈 휴머노이드의 꿈’ 프로그램 적용
‘사람이 되고픈 휴머노이드의 꿈’ 프로그램 개발 및 적용 연구 과제 3
Ⅵ. 연구 운영의 설계
1. 연구 대상
‘사람이 되고픈 휴머노이드의 꿈’ 수업모델 및 프로그램 개발·적용 2. 연구 기간 및 절차
연구 기간은 연구 계획, 연구 실행, 평가 및 검증 기간으로 구분하고 총 연구 기간은 9개월로 하며 본 연구의 진행 절차는 다음과 같다.
[표 11] 연구의 진행 절차
일 정 수행내용
추 진 일 정
연구비
(천원) 비고 3월 4월 5월 6월 7월 8월 9월 10월 11월 12월
▫연구주제 선정 및 연구계획 수립
▫문헌연구 및 실태조사
▫융합인재교육 환경조성
▫수업모델 분석 및 주제선정
▫수업모델 개발
▫프로그램 개발
▫프로그램 적용
▫개발성찰 및 효과성 검증
▫보고서 작성
연구진도(%) 4 8 12 16 12 8 8 8 12 12 연구비집행계획
(천원)
주요결과물 계획서
전문가외부
연수물설문지 수업모델 수업모 델
그램,프로 보고서중간
프로그램 수업및 교재
분석,설문 보고서초안
2013.
11.30 보고서최종
(2013.
12.30 ) 워크숍 연수물
3. 연구의 설계
21세기를 선도할 융합인재 양성 목 표
융합적 사고력 신장
연구과제3
‘사람이 되고픈 휴머노이드의 꿈’ 프로그램 개발 및 적용
연구과제2 학년군 단위 융합인재교육(STEAM) 수업모델 개발
연구과제1 융합인재교육(STEAM) 환경 조성
창의성 신장
피드백 융합인재교육(STEAM) 피드백
[그림 8] 연구의 설계
4. 융합인재교육(STEAM) 수업모델 프로그램 진단 및 검증 방법
본 연구 결과의 자료 처리를 위하여 융합인재교육(STEAM)에 대한 설문조사와 현장 인터뷰를 실시하여 융합인재교육(STEAM)의 현황을 진단하고 분석하여 융합인재교육 (STEAM) 수업 모델과 프로그램에 대하여 학생의 설문과 면담을 통한 질적 분석을 통 해 검증한다.
[표 12] 연구 검증 방법
대상 검증 내용 도구 및 방법 대상
학생
• 과학 학습 동기 검사
설문지
현장 인터뷰 학생 6명 대상 • 학업성취도 검사
• STEAM 프로그램에 대한 만족도 조사 설문지
Ⅶ. 연구 과제 실행
1. 연구 과제1의 실행
가. 융합인재교육(STEAM)을 위한 홈페이지 운영 나. 융합인재교육(STEAM)을 위한 역량 강화
융합인재교육(STEAM) 환경 조성 연구 과제 1
가. 융합인재교육(STEAM)을 위한 홈페이지 운영
연구주제의 효과적 수행을 위해 홈페이지를 운영한다. 이를 통해 연구위원 및 교사 들이 온라인에서 운영과제에 대한 다양한 정보와 의견을 공유하고 융합인재교육 (STEAM)에 대한 관심과 흥미를 유발시키는 동기를 부여한다.
[표 13] 융합인재교육을 위한 홈페이지 구축 내용
메뉴 내용 및 형식 책임자
공지사항 ▪연구위원 협의회 의결사항 전달, 수업, 연수활동 등
의 월별 추진일정 및 기타사항 안내 연구책임자(이종화)
STEAM 연구실
▪STEAM 이론, STEAM 정책 및 현안 연구, 스토리 텔링 기법, 융합인재교육 프로그램 개발관련 연구 자료 및 연수 자료 탑재
연구위원(윤봉희)
STEAM 프로그램 개발실
▪수업안 작성요령, 수업안 틀, 수업의 질 향상 교수
학습 방법 자료, 연구회 프로그램 개발 자료 탑재 연구위원(김진수)
수업 적용․분석실
▪STEAM 적용 교수학습방법 자료, 수업 적용 자료, 수업 후 분석자료, 설문자료 및 분석결과, 효과성 검증 자료 및 분석 결과 탑재
연구위원(전현주)
STEAM 학습방 ▪융합인재교육 프로그램 교수․학습 활동시 학생 관련
과제 및 내용 수업연구교사, 학생
참고 자료실 ▪융합인재교육 관련 참고 자료 탑재 연구위원(한국인)
행사 갤러리 ▪연구회 연수, 시범 및 적용 수업, 관련 행사, 학생
학습활동 등의 장면 탑재(사진 및 동영상) 연구위원(노희진)
1) STEAM 연구실
「STEAM 연구실」에서는 최신 융합인재교육(STEAM) 이론 및 각국의 융합인재교 육(STEAM) 정책 및 현안 연구 동향을 연구 수집한 자료를 탑재하고 본 연구회 프로 그램 개발에 적용된 스토리텔링 및 융합인재교육(STEAM) 프로그램 개발 관련 연구자 료와 연수 자료 등을 탑재하여 융합인재교육(STEAM)에 대한 이론적 고찰 및 연구 자 료실로 활용한다.
2) STEAM 프로그램 개발실
「STEAM 프로그램 개발실」은 연구회 활동을 통해 연구된 융합인재교육(STEAM) 프 로그램, 수업의 질 향상을 위한 교수․학습 방법 자료를 탑재한다. 이를 이용하여 융 합인재교육(STEAM) 프로그램 내용에 대한 수업안을 작성할 때 보다 다양한 자료를 참고하여 효과적인 수업안 작성에 활용한다.
3) 수업 적용․분석실
「수업 적용․분석실」에는 융합인재교육(STEAM) 적용 교수학습방법 자료, 수업 적용 자료, 수업 후 분석자료, 설문자료 및 분석결과, 효과성 검증 자료 및 분석 결과 등을 탑재하여 융합인재교육(STEAM) 프로그램의 수업 적용을 통해 나타난 효과성 및 문제 점을 고찰하여 보다 개선되고 정선된 프로그램을 구현하기 위한 자료실로 활용한다.
4) STEAM 학습방
「STEAM 학습방」을 통해 융합인재교육(STEAM) 프로그램 운영시 수업 연구교사가 학생들로 하여금 각종 과제물이나 수집된 정보를 탑재하고, 프로그램 진행과정 중 다 양한 학생들의 의견들을 올려 교사와 의사소통의 장으로 활용함으로써 학생들의 창의 적인 활동 제공한다.
5) 참고자료실
「참고자료실」는 융합인재교육(STEAM) 관련 참고자료를 검색·조사하여 탑재한다.
이를 통해 연구에 필요한 자료를 상호교환하고 자기 연수자료로 활용한다.
6) 행사갤러리
「행사갤러리」는 연구회 추진 과정에서 산출된 사진 및 동영상 자료를 탑재한다. 공 개수업 및 협의회, 자체 연수, 초빙 연수, 융합인재교육(STEAM) 관련 행사과정을 담 은 사진 및 동영상을 등을 탑재한다. 이는 연구회 운영에 관한 다양한 정보를 안내를 통해 융합인재교육(STEAM) 활동에 대한 관심과 자발적인 행사 참여 의지를 재고하는 공간으로 활용한다.
연구주제의 효과적 수행을 위해 N드라이브를 활용하여 자료를 수집하고 공유하 여 프로그램 개발의 기반을 조성, 운영하였다.
[그림 9] 홈페이지 구축
나. 융합인재교육(STEAM)을 위한 역량강화
1) 융합인재교육(STEAM)의 이해와 프로그램 개발을 위한 자료 구입
융합인재교육(STEAM)의 이해 및 프로그램 개발을 위해 관련 자료를 구입하여 연 수․자료 제작 등에 활용한다.
[표 14] 융합인재교육의 이해 및 프로그램 개발을 위한 관련 도서
도서명 내 용
요리로 만나는 과학 자주 해먹는 요리와 과학책에 나오는 내용을 잘 버무려 과학적 원리, 실험을 안내하는 책
교과교육에서
창의성의 이론과 실제 국어, 사회, 수학, 과학, 체육, 음악교과에서의 창의성 교육에 대한 안내 선생님도 놀란 초등과학
뒤집기 17, 20, 44
숨 쉬지 않는다면 먹으나마나?(호흡), 내가 먹은 밥의 뱃속 여행(소화), 몸 속에서 우주까지 사람을 돕는 기술(로봇)
신나는 학습법 창의 비타민
오메가5 창의력의 중요성과 증대를 위한 다양한 기법 안내
파브르의 화학 이야기 보고, 듣고 만지고, 냄새 맡고 맛보며 화학의 기초를 알아가는 파브르의 과학 실험실
북아트교실 1,2,3 교수학습 활동시 활용할 수 있는 다양한 북아트 활동 안내
2) 교사 역량 강화 활동
융합인재교육(STEAM)에 대한 내용, 수업모델 개발 방향, 주제 선정 등의 연수를 실 시하고 교육과정을 분석 후 재구조화하여 수업을 실시, 전문가 컨설팅 등을 통하여 최 종적인 수업모델을 개발할 수 있도록 교사 역량을 강화한다.
[표 15] 융합인재교육(STEAM)의 연수회 추진
영역 시기 내 용 비고
연구원 워크숍
2013.03
~ 2013.11
◦융합인재교육 추진 방향
◦융합인재교육의 개념 및 원리
◦융합인재교육 현장 적용 방안
◦융합인재교육 적용 사례
◦융합인재교육 관련 도서 연수
◦융합인재교육 프로그램 개발 및 검증
◦융합인재교육 수업안 협의 및 작성
◦융합인재교육 수업자료 개발
매월 1, 3주 월요일
자원 초청 연수
2013.05
~ 2013.11
◦융합인재교육 수업모델단 전문가 초정 연수
◦융합인재교육 프로그램 개발 전문가 초정 연수 수시
수업공개
2013.09
~ 2013.11
◦5학년 수업공개 : 과학전담 교사 수업 - 실험반(융합인재교육) 2개반 - 비교반(일반수업) 2개반
◦수업협의 및 분석
13차시 실험반 10회 수업
융합인재교육(STEAM)의 이해 및 프로그램 개발을 위해 관련 자료를 구입하였으 며 STEAM 기본․심화․강사 직무연수(10회)를 통해 교사 역량을 강화하여 지역 교육청, 과학교육원 STEAM 연수 강사(2회) 및 컨설팅 요원(2회)으로 활동하였다.
3) 학생 역량 강화 활동
융합인재교육(STEAM)에 대한 학생의 흥미를 높이고 학습의 지속성을 갖게 하기 위 해서융합인재교육(STEAM) 1차시에 융합인재교육(STEAM) 학습의 목적, 방법, 융합과 학 이해하기 등을 소개하여 이해도를 향상시킨다. 또한 선호학습방법을 조사하고 융합 에 적합한 학습방법을 탐색하여 융합프로젝트를 계획․실행한다.
2. 연구 과제2의 실행
가. 과학-교과중심형 수업모델 개발
나. 학년군별 교육과정 분석을 통한 융합인재교육(STEAM) 주제 선정
학년군 단위 융합인재교육(STEAM) 수업모델 개발 연구 과제 2
융합인재교육(STEAM)을 효율적으로 운영하기 위해 주제 중심형의 수업모델 개발과 학년군별 교육과정 분석을 통한 융합인재교육(STEAM) 주제를 선정하였다.
이에 본 연구에서는 다음과 같이 학년군 단위 융합인재교육(STEAM) 수업모델 을 개발하였다.
가. 융합인재교육(STEAM) 수업모델 개발 1) 수업모델 개발 설계
융합인재교육(STEAM) 수업모델 개발을 위해 [그림 10]과 같이 STEAM 학습요 소분석⟶STEAM 학습모델개발과 같은 개발 절차에 따라 설계한다.
STEAM 수업모델 개발 설계
◦ 수업모형 이론 검토
◦ STEAM에 적합한 학습모델 개발 STEAM 학습모델개발
◦ 교육과정분석
◦ STEAM학습 요소 선정
◦ STEAM학습 요소 분석
◦ 교육과정 재구조화 STEAM 학습요소분석
[그림 10] 융합인재교육(STEAM) 수업모델 개발 설계
2) 수업모델 개발 절차
구안된 수업모델 개발 설계에 따라 [그림 11]과 같이 문헌분석⟶설계 및 개발 적 용 및 개선의 과정으로 수업모델 준거를 설정하고, 수업모델을 개발한다.
문헌분석 단계에서는 국내외 융합인재교육(STEAM) 수업모델, 교육과정을 분석 하여 융합주제를 추출하여, 설계 및 개발 단계에서는 융합범위, 핵심 개념을 선정, 주제중심형, 교과중심형 수업모델을 개발하여 전문가 검토를 통한 내용의 타당도 및 적합성을 검증한다. 그리고 적용 및 개선 단계에서는 수업모델을 실제 적용 후 수정ㆍ보완하여 최종적인 수업 모델을 완성한다.
STEAM 수업모델 준거 STEAM 수업모델 개발
문헌분석
문헌연구, 조사연구
◦국내외 수업모델 문헌분석
◦융합 주제 추출
◦수업모델 개발 원리 도출
◦2007년, 2009년 개정 교육과정 분석
◦선행연구 분석
◦수업모델 개발 원리 도출
설계/개발
개발연구, 전문가검토
◦모델 범주 구체화
◦융합 범위, 핵심 개념 선정
◦교과 중심형, 주제 중심형
◦교과 중심형, 주제 중심형 수업 모델 개발
◦전문가 검토를 통한 내용의 타당도
◦전문가 검토를 통한 내용의 타 당도, 적합성 검증
적용/개선
수정 보안
◦수업모델 개발 준거 평가
◦수업모델 준거 수정 및 완성
◦ 실제 적용 후 수정, 보완
◦ 최종 수업 모델 개발 [그림 11] 융합인재교육(STEAM) 수업모델 개발 절차
3) 과학교과 중심형 수업모델
이론적 배경 검토 및 선행연구 분석을 통해 본 연구에서 과학교과 중심형 융합 인재교육(STEAM) 수업모델은 [그림 12]의 영역을 융합하여 다음과 같이 개발한다.
융합과학 [ 탄생과 성장/학년군 ]
슬 ․ 생 ․낮과 밤이 달라요 ․동물과 식물은 내친구 ․가을의 산과 들 ․우리 몸 에너지
․3-4: 빛과 그림자 ․5-6: 에너지와 도구 물체의 속력
물질
․3-4: 우리생활과 물질 ․5-6: 여러 가지 기체 지구
․3-4: 날씨와 우리 생활 ․5-6: 계절의 변화
생명 ․3-4: 동물의 세계 ․5-6: 우리 몸
[그림 12] 과학교과 중심형 수업모델
나. 학년군별 교육과정 분석을 통한 융합인재교육(STEAM) 주제 선정
수업모델을 개발하기 위하여 1～2학년은 학생들의 개인 흥미 중심, 3～4학년은 학생들의 사회 문제 중심, 5～6학년은 학생들의 지식 내용 중심으로 계열성을 갖 고 융합 주제를 추출한다.
학년군5,6 학년군3,4
1,2 학년군
인체 탐구 사람이 되고픈휴머노이드 동물 세계 토끼와 거북이의재판
나의 자람 백설공주와난쟁이
[그림 13] 융합 주제의 계열성
▣ 교과중심형 융합인재교육 학습준거
∙학생이 문제해결 필요성을 구체적으로 느낄 수 있는 상황 제시
∙학생 스스로 문제해결 방법을 찾아가는 창의적 설계
∙학생이 문제 해결과정에서 인식하는 감성적 체험
[표 16] 과학교과 중심형 융합인재교육 학습준거
상황제시 창의적 설계 감성적 체험
스토리텔링 문제해결방법찾기 정의적 영역
5,6 학년군
◦사람이 되고픈 휴머노이드가 인체의
구조와 특징을 알아 본다.
◦인체의 각 부분이 하는 일을 탐색
◦인체모형 만들기
◦인체에 대해 흥미를 갖고 적극적으로 관찰하기
◦사람으로서 갖추어 야할 덕목 알기 F1, F2, F3, F4 F5, F6
학년군3,4
◦거북이가 토끼와의 경주에 대해 이의를 제기하는 과정에서 동물의 특징을 알아 본다.
◦동물의 한 살이 살펴보기
◦생김새, 사는 곳에 따른 동물 분류하기
◦환경적응 동물 살펴 보기
◦동물들이 조화롭게 살아가는 생태계 알기
◦<동물의 음악회> 듣 고 감상문 쓰기 F1, F3 F5, F6
학년군1,2
◦백설공주와 난쟁이 가 몸을 탐험하면서 몸에 대해 알아본다.
◦몸의 모습 탐색하기
◦앨범 만들기
◦몸으로 표현하기
◦친구모습 그리기
◦몸에 대해 흥미를 갖고 몰입하기
◦몸의 각 부분 관찰하기
◦몸의 각 부분이 하 는 일 역할극 하기
F1, F4 F5
3. 연구 과제3의 실행
가. ‘사람이 되고픈 휴머노이드의 꿈’ 융합인재교육(STEAM) 프로그램 개발 나. ‘사람이 되고픈 휴머노이드의 꿈’ 융합인재교육(STEAM) 프로그램 적용
‘사람이 되고픈 휴머노이드의 꿈’ 융합인재교육(STEAM) 프로그램 개발 및 적용 연구 과제 3
융합적 사고능력을 배양하고 창의력을 기르기 위해 스토리텔링을 활용한 5, 6학 년군 융합인재교육(STEAM) 프로그램을 개발하여 적용한다.
가. ‘사람이 되고픈 휴머노이드의 꿈’ 융합인재교육(STEAM) 프로그램 개발 융합인재교육(STEAM) 프로그램은 과학교과에서 융합요소를 선정하여 효과적인 교육과정이 운영될 수 있도록 다양한 교육과정 관련 영역을 포함한 과학-교과중심 형 융합인재교육(STEAM) 프로그램을 다음과 같이 개발한다.
[표 17] ‘인체 탐구’ 수업 계획 프로젝트형 예시 자료
대 주제 소
주제 학년
군 스토리
텔링 프로젝트 학습내용 스팀요소 감성적체험 창의적설계
탄 생 과 성 장
인 체 탐 구
5
․ 6 학 년
사 람 이
되 고 픈
휴 머 노 이 드 의
꿈
휴머노이드와 나는 달라요
(1~2)
Co 바이센테니얼맨 영화 보고 휴머노이드의 몸과 우리 몸의 차이점 알아보기
CD 현재까지 개발된 로봇에 대해 조사하기
CD 미래에 개발될 로봇 그리고 설명하기
S T E A
적극적관찰 동기유발 소재의다양성
의사표현 과학자자세
탐색 창의성 해결방안모색
작품제작 대체하기
뼈와 근육이 있어야 해요
(3~5)
Co 바이센터니얼맨 영화 일부분 보며 현재 로봇의 움직임 과 미래 휴머노이드의 움직임 비교하며 보완방법 탐색
CD 뼈의 생김새와 하는 일 알기
CD 뼈 모형을 이용하여 관절운동 설명하기
CD 근육의 움직임과 하는 일 알기
CD 근육 모형 만들어 근육이 하는 일 설명하기
CD 척추측만증의 원인과 예방법 알기
CD 뼈, 근육 이상을 교정할 수 있는 보조기구 아이디어 생성하기
ET 뼈와 근육의 특징을 노래로 발표하기
S T E A M
상호협력 몰입 융합적지식 실생활과의 연계적사고
문제해결 대체하기
심장이 필요해요 (6~7)
Co 바이센터니얼맨 영화 일부분 보며 사람과 로봇의 차 이점 알아보기
CD 순환기관의 종류, 위치, 하는 일 설명하기
CD 증강현실로 심장의 위치 및 박동수 비교하기
CD 감각기관의 종류와 하는 일 설명하기
ET 순환기관이 직접 되어 자신의 역할을 소개하기
S T E A
동기유발 적극적관찰
의사표현
탐색 해결방안모색 해결방안모색
나도 먹고 배설하고
싶어요 (8~10)
Co 바이센터니얼맨 영화 일부분 보며 사람과 로봇의 차 이점 알아보기
CD 소화기관의 종류, 위치, 하는 일 설명하기
CD 소화기관의 길이를 비교하고, 역할 설명하기
CD 배설기관의 종류, 위치 설명하기
ET 소화와 배설과정 역할극으로 꾸미기
S T E A M
소통 배려 적극적관찰 스토리꾸미기
문제파악 문제해결
사람이 될래요 (11~13)
Co 바이센터니얼맨 영화 일부분 보며 사람과 로봇의 차 이점 알아보기
Co 운동할 때 몸에서 일어나는 변화 관찰하기
CD 인공장기에 대해 조사하여
CD 인체모형 기관 만들어 위치와 역할 설명하기
ET 사람으로써 갖추어야 할 덕목과 창의적 사고력 알기 S T E A
소재의다양성 적극적관찰
의사표현 과학자자세
인성 및 윤리의식 융합적지식
탐색 문제해결 대체하기 디자인 작품제작
검토 창의성
