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삼척고등학교

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Academic year: 2022

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(1)

2019 융합인재교육(STEAM) 교사연구회 결과보고서

2019. 11. 15

삼척고등학교

(2)

【 2019년 융합인재교육(STEAM) 교사연구회 결과보고서 】

과제명 2019년 융합인재교육(STEAM) 교사연구회 운영

STEAM 프로그램

구분

유형 (유형2) 다양한 교과 간 협동 연구를 통한 STEAM 프로그램 신규 개발 ( ○ ) 프로그램명 과학 - 예술 통합형 STEAM 프로그램이 학생들의 정의적 특성에 미치는 영향:

고등학교 통합과학 “시스템과 상호작용”을 중심으로

학교급 고등학교 대상 학년(군) 1~2학년

중심과목 과학 중심과목 성취기준 영역

[고등학교 1학년] 2. 시스템과 상호작용

핵심개념: (3) 역학적 시스템, (4) 지구시스템, (5) 생명시스템

연계과목

미술 정보 기술가정

연계과목 성취기준 영역

[고등학교 1~3학년] 미술 (1) 체험, (2) 표현, (3) 감상 [고등학교 1~3학년] 정보 (3) 문제해결과 프로그래밍, (4) 컴퓨팅 시스템

[고등학교 1학년] 기술가정(5)기술 활용

연구기간 2019.5.16. ~ 2019.11.30.

연 구 비 일금사백만원(₩4,000,000)

참여연구원 5명 (연구책임자: 1명, 공동연구원: 4명) 연구 수행자에 관한 사항

구분 소속 학교명 담당과목 직위 성명

연구책임자 삼척고등학교 생명과학 교사 변정호

공동연구원 삼척고등학교 화학 교사 류연진

공동연구원 삼척고등학교 지구과학 교사 장영환

공동연구원 삼척고등학교 물리 교사 김양수

공동연구원 삼척고등학교 미술 교사 정영해

2019년도 정부의 R&D 재원으로 한국과학창의재단의 지원을 받아

융합인재교육 (STEAM) 교사연구회를 운영한 최종 결과로써 본 보고서를 제출합니다.

2019년 11월 15일

연구책임자 : 변 정 호 (인)

(3)

“이 보고서는 2019년도 정부의 재원으로

한국과학창의재단의 지원을 받아 수행된 성과물임 ”

(4)

목 차

1. 요약문

··· 1

2. 서론

··· 1

3. 연구 수행 내용 및 결과

··· 2

가. 연구 내용 ··· 2

1) STEAM 프로그램 연구 및 적용 ··· 2

2) STEAM 연구를 위한 환경 조성 ··· 3

3) STEAM 프로그램 개발 ··· 3

4) STEAM 프로그램의 효과 검증 ··· 6

5) STEAM 협력연구 강화 및 확산 실천 ··· 8

나. 연구 결과 ··· 9

1) STEAM 프로그램 개발 결과 ··· 9

2) 융합인재교육 프로그램 효과성 검증 결과 ··· 17

4. 결론 및 제언

··· 22

5. 참고문헌

··· 23

[부록]

STEAM 프로그램 1 ··· 24

STEAM 프로그램 2 ··· 59

STEAM 프로그램 3 ··· 115

STEAM 프로그램 4 ··· 144

STEAM 프로그램 5 ··· 160

STEAM 프로그램 6 ··· 228

(5)

1. 요약문

2. 서론

2015 개정 교육과정에서는 미래 인재 양성을 위한 핵심역량을 제시하고 있으며, 다양한 핵심역량 을 개발하고 신장시키기 위해서는 기존의 단일형 교수-학습 프로그램이 지닌 한계를 극복하여야만 한 다. 이에 대한 가장 적합한 대안인 융합인재교육(STEAM)은 실질적 주체로서 역할을 수행하는 교사의 역량을 신장 시키고, 학생들을 대상으로 융합인재교육 프로그램에 대한 경험을 제공함으로써 학생들 스스로 진로탐색 및 역량 강화 기반을 마련할 수 있는 기회를 제공할 수 있어야만 한다. 이러한 필요 성에 따라 본 교사 연구회에서 개발한 융합인재교육 교수-학습 프로그램은 고등학교 학생을 위한 과 학-예술 통합형으로써 학습자의 학습동기 향상과 과학적 태도 등 정의적 영역에 긍정적인 영향을 줄 수 있도록 하는데 주요한 목적을 두고 있다. 이러한 목적을 달성하기 위해 고등학교 1학년 통합과학

‘시스템과 상호작용’을 주요 단원으로 하여 다양한 교과에 통합적 접근이 가능하도록 ‘지구와 인간’이 라는 테마에 수렴되도록 다교과 교수-학습 프로그램을 개발하였다. 해당 프로그램의 적용 결과, 학 습동기 및 STEAM 과제 동기 수준과 함께 과학에 대한 태도, 과학적 과제집착력 등 정의적 영역에 있어 매우 긍정적인 통계적 유의성을 확인할 수 있었다. 즉, 연구회에서 개발한 STEAM 교수-학습 프로그램은 학습동기와 과학에 대한 학습자의 정의적 영역에 긍정적인 영향을 미치는 것을 알 수 있 었다. 따라서 본 연구회에서는 일반 고등학교 현장의 현실적 제약 상황을 벗어나고, 학습자 중심 프 로젝트 활동을 통해 학생들에게 과학자적 사고와 수행능력을 제공함으로써 현대의 사회가 요구하는 핵심역량을 제공할 수 있는 프로그램을 개발할 수 있었다. 뿐만 아니라, 기존의 학습 방법을 통해 단 일 영역의 지식만을 획득할 수 있는 기회에서 더 나아가 해당 지식을 다양한 학문과 융합할 수 있는 능력을 지닌 인재를 길러내는 초석으로 기능할 수 있을 것이다.

연구의 필요성

국가수준에서 이루어지고 있는 STEAM 교육 패러다임의 저변확대 및 융합인재 교육을 통한 학교 수준에서의 적용 가능성을 탐색함과 동시에 일반계 고등학교 수준에서 가능한 융합과학(STEAM) 진 로체험 프로그램 개발이 매우 필요한 실정이다. 이와 더불어 융합인재교육(STEAM)의 실질적 주체로 서 역할을 수행하는 교사의 역량을 신장 시키고, 학생들을 대상으로 융합인재교육(STEAM)에 대한 사 고와 인식을 제고함으로써 학생들의 진로탐색 및 선택을 위한 기반을 마련할 수 있어야만 한다.

연구의 목적

본 연구에서는 융합인재교육(STEAM) 교수-학습 프로그램을 개발하기 위해 기존에 제시된 융 합인재교육 수업요소인 상황제시, 창의적 설계, 감성적 체험을 바탕으로 학습요소와 학습용 콘텐 츠를 탐색 및 도출하고자 한다. 특히 본 연구에서 설정한 주요 적용 대상은 일반계 고등학교 재 학생으로써 융합인재교육 적용의 기회가 다른 학교급 학생들에 비해 상대적으로 낮은 편이다. 뿐 만 아니라, 일반계 고등학교 학생들이 중요하게 생각하는 진로탐색 및 전공역량 강화에 대한 효 과성을 검증하고자 한다. 이를 위해 2015 개정 교육과정의 핵심역량 반영과 과정중심 평가에 적 합한 교과 통합적 연계를 통한 융합인재교육(STEAM) 교수-학습 프로그램 개발을 주요 목적으로

(6)

3. 연구 수행 내용

가. STEAM 프로그램 연구 및 적용

① STEAM 프로그램 개발 개요

STEAM 프로그램

구분

프로그램명 고등학교 통합과학 (3)시스템과 상호작용 수업용 STEAM 프로그램

학교급 고등학교 대상 학년 (군) 1~3학년

중심과목 통합과학 성취기준 영역 [고등학교] (3) 시스템과 상호작용

연계과목

미술 정보 기술가정

연계과목 성취기준 영역

[고등학교 1~3학년] 미술 (1) 체험, (2) 표현, (3) 감상

[고등학교 1~3학년] 정보 (3) 문제해결과 프로그래밍 , (4) 컴퓨팅 시스템

[고등학교 1학년] 기술가정(5)기술 활용

개발결과

주제 연번

차시

(시수) 과목 연계 (안)

1 12 과학 (4) + 미술(4) + 정보(4)

2 12 수학 (4)+미술(2)+과학(2)+생활과윤리(2)+기술가정(2) 3 12 과학 (7) + 진로와 직업(2) + 미술(3)

4 12 기술가정 (6) + 수학(6)

5 12 정보 (6) + 과학(3) + 기술가정(3)

6 4 통합과학 (2) + 지구과학(2)

적용결과 개발된 STEAM 교수-학습 프로그램은 학생들의 정의적 태도 영역에 긍정적인 영향을 준다는 사실을 확인하였음

② 연구 추진 절차

융합인재교육 환경 조성 융합인재교육 프로그램 개발 프로그램 효과 검증 및 평가

연구회 교사 워크숍 및 연수 영역별 융합 요소 반영 콘텐츠 개발 STEAM 프로그램 적용 집단 구성

STEAM 교육 전문 기관 연계 과정중심 평가 및 수업 전략 개발 사전 검사

STEAM 교육 적용 팀 구성 STEAM 프로그램 개발 STEAM 교육 프로그램 적용

프로그램 개발 여건 조성 과정중심 평가 모델 구성 사후 검사를 통한 효과 검증

설정하고, 다음과 같은 세부 목표를 제시하고자 한다.

첫째, 지속적인 교내 및 교외 활동을 통해 과학-예술 통합 연계형 융합인재교육(STEAM)을 위 한 교육환경을 조성한다.

둘째, 학생 활동중심 수업과 과정중심 평가가 가능한 과학-예술 통합 연계형 융합인재교육 (STEAM) 교과 프로그램을 개발한다.

(7)

③ 교사 연구회의 융합인재교육(STEAM) 능력 신장 및 환경 조성

∘학교현장의 과학교육에서 가장 중요한 과학에 대한 흥미와 학습에 대한 주의집중을 유발하기 위 해 최근 주목받고 있는 뇌 과학과 실생활 소재를 활용하여 다양한 학습활동을 수행하였음. 이를 위해 다음과 같은 활동을 수행하였음.

∘STEAM 융합인재 양성을 위한 프로그램을 개발하고 이를 적용하여 실제 학생들의 STEAM 융합 능력을 배양하기 위한 환경을 조성 하였음. 이를 위해 교사연구회 소속 교사들의 정기적인 세미 나 및 연구회 소속이 아닌 교사들과 워크숍을 진행하였음. 뿐만 아니라, 지역권내 중고등학교 및 학부모를 대상으로 활동 발표회 및 워크숍을 실시하였음.

▢ 융합인재양성(STEAM) 연수 이수

- 교사 연구회 소속 교사들의 융합교육 능력을 신장시키기 위해 기본 연수에 참여하였음 ▢ 교사연구회 정기 세미나 및 융합인재교육(STEAM)관련 워크숍 운영

- 교사 연구회 소속 교사들의 융합교육 능력을 신장시키기 위해 지속적인 워크숍을 실시하였음

<교직원 대상 워크숍 및 세미나>

나. STEAM 수업 평가 방법 개발 및 적용 성과 조사

① STEAM 교육 프로그램 개발

▢ 과정중심 활동 및 과학-예술 통합이 가능한 콘텐츠 탐색을 위한 사전 연구

∘관련 선행 연구 분석을 통해 타당성 있는 콘텐츠의 범위와 적용 가능한 원리를 분석- 관련 선행 연구 분석 및 기 개발된 사례 분석

▢ 융합인재교육(STEAM) 영역의 융합적 요소 및 성취기준 추출

∘과학, 기술, 공학, 예술, 수학 각 영역에서 융합적 요소 추출 연구 수행

∘과학, 기술, 공학, 예술, 수학 각 영역에서 성취기준 및 성취수준 추출 연구 수행 ▢ 융합인재교육(STEAM) 영역별 융합 요소로부터 핵심역량 탐색 및 도출

∘STEAM 영역의 융합적 요소들로부터 2015개정 교육과정의 6대 핵심역량 탐색 ∘STEAM 영역의 융합적 요소와 연계된 2015개정 교육과정의 6대 핵심역량 도출 ▢ 융합인재교육(STEAM) 요소 및 콘텐츠로부터 과정중심 평가 요소 추출

∘STEAM 영역별로 도출된 융합적 요소 및 콘텐츠로부터 과정중심 평가 요소 탐색 ∘STEAM 영역별 융합적 요소 및 콘텐츠와 연계된 과정중심 평가 전략 구성 ▢ 과학-예술 통합 및 과정중심 평가 가능한 융합인재교육(STEAM) 전략 개발

∘과학-예술 통합이 가능한 STEAM 교육 단계 및 단계별 교수-학습 전략 개발 ∘과정중심평가가 가능한 STEAM 교수-학습 단계별 평가 전략 개발

(8)

② STEAM 교육 프로그램 개발 절차 및 전략

STEAM 교육 프로그램 개발(프로젝트 기반 수업활동)

① 선행연구 및 분석 ② 융합 요소 및 성취기준 분석 ③ 영역별 핵심역량 도출

∘선행 연구 분석

∘콘텐츠 범위/타당성 검토

∘기 개발된 사례 분석

∘영역별 융합 요소 추출

∘영역별 성취기준 및 성취수준 분석

∘영역별 핵심역량 탐색

∘영역간 연계성 있는 핵심 역량 도출

⑥ STEAM 프로그램 개발 ⑤ STEAM 수업 전략 개발 ④ 과정중심 평가 요소 추출

∘STEAM 수업지도안 작성

∘STEAM 교수-학습 프로 그램 구성

∘영역 연계형 팀티칭 교수-학 습 전략 개발

∘단계별 평가 전략 개발

∘영역별 과정중심 평가 요 소 탐색

∘연계된 평가전략 구성

ⅰ. 선행연구 및 분석

∘관련 선행 연구 분석을 통해 타당성 있는 콘텐츠의 범위와 적용 가능한 원리를 분석- 관련 선 행 연구 분석 및 기 개발된 사례 분석

ⅱ. 융합 요소 및 성취기준 분석

∘과학, 기술, 공학, 예술, 수학 각 영역에서 융합적 요소 추출 연구 수행

∘과학, 기술, 공학, 예술, 수학 각 영역에서 성취기준 및 성취수준 추출 연구 수행

ⅲ. STEAM 영역별 핵심역량 탐색 및 도출

∘STEAM 영역의 융합적 요소들로부터 2015개정 교육과정의 6대 핵심역량 탐색

∘STEAM 영역의 융합적 요소와 연계된 2015개정 교육과정의 6대 핵심역량 도출

ⅳ. STEAM 요소 및 콘텐츠로부터 과정중심 평가 요소 추출

∘STEAM 영역별로 도출된 융합적 요소 및 콘텐츠로부터 과정중심 평가 요소 탐색

∘STEAM 영역별 융합적 요소 및 콘텐츠와 연계된 과정중심 평가 전략 구성

ⅴ. 핵심역량 통합 및 과정중심 평가 가능한 STEAM 수업 전략 개발

∘핵심역량 통합이 가능한 STEAM 교육 단계 및 단계별 교수-학습 전략 개발

ⅵ. STEAM 프로그램 개발

∘개발된 STEAM 교육 전략을 바탕으로 구체적인 STEAM 교수-학습 프로그램을 구성

STEAM 교육 활동(창의적 체험활동 연계)

창의적 체험활동 연계형 활동을 위해 동아리 활동 편성 및 지도 모형 개발 및 적용 팀별 소주제 설정 = ∙ 연구 팀별 주제 탐색/지도교사의 조언과 안내를 통해 소주제 확정

팀별 연구설계 = ∙ 소주제 검증 위한 실험설계/ 지도교사의 지속적인 확인과 검토 팀별 연구수행 = ∙ 연구계획에 따라 실험 수행/ 세미나를 통해 연구진행과정 확인 및 지도 팀별 연구결과 정리 = ∙ 연구결과 분석 및 팀별 연구보고서 작성

팀별 연구 보고서 작성 = ∙ 최종 연구결과 분석 및 data 보완/ 최종 연구 보고서 작성 팀별활동 내역 발표 = ∙ 작성된 보고서를 기반으로 팀별 활동내역 발표

(9)

③ STEAM 프로그램 적용 성과 연구 및 조사

▢ 학생의 참여 동기 및 활동 내용에 대한 질적․양적 분석

❶ 강좌 신청 ❷ 학생 파악 ❸ 코딩 활용 ❹ 코딩 분석 ❺ 학생부 기재

∘자기소개서 및 강좌 신청

∘내적 동기 수 립 기회 제공

∘교과교사 확인

∘학생의 내적 동기수준 및 관심사 파악

∘학생 참여 및 이해도 코딩 리스트 개발 및 활용

∘수업 중 프로 토콜-예상 프 로토콜 비교

∘학생활동 분석

∘내적 동기 및 외적활동 내용 시간 순서로 학생부 기재

∘학생들의 참여 동기 수준 파악 및 진로 성향 분석을 위해서는 질적 분석이 요구되므로, 프로그램 적용 참가 전-중-후에 걸쳐 참가 학생의 활동을 질적으로 분석하여 학생부 기재에 활용

∘강좌 운영 전 학생의 자기소개서 및 강좌 참여 신청서 작성을 통해 학생 스스로 내적 동기 수립 기회 제공

∘각 강좌별 참여 학생 신청서 및 자기소개서는 지도교사에게 사전 전달함으로써 학생의 내적 동기 수준 및 관심사 파악

∘수업 활동 수행 간 학생의 참여도 및 이해도 파악을 위한 코딩 리스트 개발 및 활용

∘학생이 수업 중 생성한 프로토콜에 대한 예상 코딩결과와 실제 코딩결과를 비교하여 학생의 활동 정도 파악

∘학생의 내적 동기 및 외적 활동 내용을 시간 순서로 학생부에 기재

▢ 역량 중심의 문제해결 능력 배양 및 과정중심 평가 실시

∘학생 중심 체험을 활용한 교사의 팀티칭을 통해 핵심역량 중심의 문제해결 능력 배양 활동 수행

∘과정중심 평가를 위해 수업 과정에서 실시한 활동 내용을 활용하여 수행평가 실시

∘지도교사 팀의 통합 티칭과 함께 관찰 및 평가 체크리스트를 활용하여 과정중심 평가 수행

∘지도교사 평가 외에 학생 스스로 동료평가를 통해 정성적 평가를 실시하며, 해당 내용은 학교생 활기록부 기재 시 참고자료로 활용

∘지도교사의 관찰 누가 기록과 분석적 평가틀에 의한 평가 결과를 바탕으로 학생의 활동내용을 학 교생활기록부에 기재

<STEAM 프로그램 적용>

(10)

④ 프로그램 적용 및 효과성 검증

∘STEAM 인재 양성 교육 프로그램 적용 전/후에 학습동기 수준, STEAM 과제동기 검사, 과학에 대한 태도 검사, 과학적 과제집착력 검사 방법을 활용하여 측정

∘개발된 융합인재교육(STEAM) 프로그램을 통해 나타난 학생들의 유의미한 변화를 확인함으로써 효과성 검증

검사도

학습동기 검사지(CIS) STEAM 과제 동기 검사지

과학에 대한 태도 검사지

과학적 과제집착력 검사지 학습동기 수준 검사 STEAM 수업

내용동기 수준 검사 정의적 수준 검사 정의적 수준 검사

적용대

프로그램 개발 집단 프로그램 실제 적용 집단

20명 150명

적용시

정규교과 시간 및 창의적 체험 시간 병행 운영(8개 강좌 각 12차시씩 융합수업 운영)

 관련분야 재료공학, 화학, 환경, 마케팅, 경제

교수-학습 전략구성 수업의 적용 수업 성과 발표

지도안 구성 학생 중심 수업활동 전시 및 발표

 

<STEAM 프로그램 개발-적용-성과발표 흐름>

▢ 결과 분석

∘효과성 검증을 위한 검사도구를 활용하여 사전-사후 측정한 후 SPSS를 활용한 분산분석을 통해 두 집단 간 프로그램 적용 결과를 선형 지수로 산출하여 비교 예정

∘STEAM 태도검사 뿐만 아니라, 학습동기 및 진로성향 검사를 실시하여 학생들의 변화 정도를 다각도로 분석함으로써 개발된 프로그램의 효과성을 검증 예정

⑤ STEAM 교육 프로그램 적용의 실제 : 「STEAM 프로젝트 캠프」

▢ STEAM 캠프 활동을 통한 융합적 사고력 및 학습동기 신장

∘STEAM 융합 능력을 배양하기 위해 과학적 지식을 기반으로 융합 콘텐츠를 활용한 「융합 (STEAM) 캠프」 운영

∘STEAM 교육 활동 전 사전테스트를 통해 학생들의 수준을 파악함으로써 학생들의 수준에 적합한 내용과 활동으로 구성

(11)

▢ 프로그램 적용을 위한 융합 캠프 운영

STEAM 교육 프로젝트 운영 팀

인문-과학 융합 수리-미술 융합 과학-예술 융합 사회-인문 융합

∘대상 : 본교 재학 1, 2학년 학생 중 희망자 95명 ∘장소 : 본교 본관 및 별관 건물 등

∘정규교과 시간 이후 집중 이수 과정 형태로 운영 ∘매일 2시간씩 8개 강좌 각 12차시 운영

⑥ STEAM 교육 프로그램의 효과 검증

▢ 효과성 검증 절차

∘STEAM 인재 양성 교육 프로그램 적용 전/후에 학습동기 수준, STEAM 활동 내용 동기, 과제집 착력, 과학에 대한 태도를 측정

∘개발된 융합인재교육(STEAM) 프로그램을 통하여 학생들에게 유의미한 변화가 나타나는 지를 확 인하여 효과성을 검증

▢ 효과성 검사도구

Keller의 학습동기 검사지(CIS) STEAM활동 내용 동기 검사지

과학에 대한 태도 검사지(자체 개발) 과학적 과제집착력 검사지(김원정 등, 2014)

▢ 대상 : 융합인재교육(STEAM) 프로그램 적용 대상 학생 전원 ∘프로그램 개발용 학생 집단 20명

∘프로그램 예비 적용 학생 집단 : 30명 ∘프로그램 실제 적용 학생 집단 : 95명

▢ 검사 결과 분석 방법

∘평소 수업과 융합인재교육 캠프에 대한 학생들의 학습동기 수준을 알아보기 위해 학습동기 검사 지, STEAM 활동 내용 동기 검사지, 과학에 대한 태도 검사지, 과학적 과제집착력 검사지를 활 용하여 사전-사후 측정한 후 대응표본 t-test를 통해 두 집단 간 프로그램 적용 결과 차이에 대 한 통계적 유의성 분석

(12)

다. STEAM 협력연구 강화 및 확산 실천

◎ 융합인재교육(STEAM) 프로젝트 학습 발표회 및 워크숍

∘지역교육지원청 협조를 통해 관내 초중고 학교 홍보 예정 및 관내 STEAM협의체와 협력 체계 유지

∘운영일자 : 2019. 10. 31.(수)

∘개최장소 : 삼척고등학교 봉황문화관

∘운영주제 : 과정중심평가와 융합인재교육(STEAM) 적용 결과 발표회 및 공유 워크숍

∘참가대상 : 1, 2학년 재학생, 삼척 관내 중고등학교 교사, 학부모, 삼척교육지원청 관계자

구분 시간계획 운영 내용 비고

1부

13:30~13:40(10분) 발표회 개회

13:40~14:40(70분) 강좌별 활동 내용 학생 발표 8개 강좌(각 11~12차시)

휴식 14:45~14:50(5분) 휴식 및 학생 귀가

2부

14:50~15:20(30분) 수업 공유 워크숍(참석 교사 대상)

융합수업 내용 발표(교사) 강좌별 기획 및 운영법 공유

15:20~15:30(10분) 질의 / 응답

<STEAM 프로그램 적용 발표회 및 워크숍>

(13)

4. 연구 수행 결과

① 융합인재교육(STEAM) 프로그램 개발 결과 및 적용

주제 개발 내용 및 소주제

지구와 함께하는

건축

① 인류의 건축 역사 알아보기, 건축물의 특징 탐구하기

② 지구 환경을 활용한 미학적이고 친환경적인 건축 설계/제작하기

③ 지구와 더미래형 스마트 주거공간 설계 및 제작하기

 관련분야 건축학, 미학, 코딩

역사학

교수-학습 전략구성 수업의 실제 수업 성과 공유

지도안 구성 학생 중심 수업활동 전시 및 발표

 

주제 프로그램 적용 관련분야

지구와 함께하는

건축

건축학, 미학, 코딩

역사학

① 인류의 건축 역사 알아보기, 건축물의 특징 탐구하기

② 지구 환경을 활용한 미학적이고 친환경적인 건축 설계/제작하기

③ 지구와 미래형 스마트 주거공간 설계 및 제작하기

(14)

주제 개발 내용 및 소주제 지구를

살리는 착한 기술?

적정 기술!

① 실천 가능한 지속가능발전에 대해 조사하고 홍보하기

② 저비용 고효율의 공학 기술로 개발도상국의 지속가능한 발전 방향 모색

③ 태양열 전지를 이용한 물 끓이기, 와카워터의 과학적 원리 실험하기, 여러모양 의 와카워터 제작을 통한 물모으기

 관련분야 환경, 경제,

기술공학, 기하학,

윤리

교수-학습 전략구성 수업의 실제 수업 성과 공유

지도안 구성 학생 중심 수업활동 전시 및 발표

 

주제 프로그램 적용 관련분야

지구를 살리는 착한

기술?

적정 기술!

환경, 경제, 기술공학,

기하학, 윤리

① 실천 가능한 지속가능발전에 대해 조사하고 홍보하기

② 저비용 고효율 기술로 개발도상국의 지속가능한 발전 방향 모색

③ 태양열 전지를 이용한 물 끓이기, 와카워터의 과학적 원리 실험하

(15)

주제 개발 내용 및 소주제 웃음 가득한

지구 만들기

① 보드게임의 역사 알아보기, 재미를 주는 요소를 수학적, 사회적으로 탐구하기

② 새로운 보드게임을 창의적으로 설계 및 제작하기

③ 새로운 보드게임을 체험해보기

 관련분야 공학, 경제, 통계, 발명

교수-학습 전략구성 수업의 실제 수업 성과 공유

지도안 구성 학생 중심 수업활동 전시 및 발표

 

활동주제 프로그램 적용 관련분야

웃음 가득한 지구 만들기

공학, 경제, 통계, 발명

① 보드게임의 역사 알아보기, 재미를 주는 요소를 수학적, 사회적으로 탐구하기

② 새로운 보드게임을 창의적으로 설계 및 제작하기

③ 새로운 보드게임을 체험해보기

(16)

주제 개발 내용 및 소주제 지구인의

공용어, 컴퓨팅 언어

① 아두이노 기초, LED 제어 프로그래밍

② 아두이노 적용, 센서와 부저를 활용한 프로그래밍

③ 아두이노 활용, 라인트레이서 및 RC카 프로그래밍

 관련분야 전기⦁전자,

컴퓨터

교수-학습 전략구성 수업의 실제 수업 성과 공유

지도안 구성 학생 중심 수업활동 전시 및 발표

 

활동주제 프로그램 적용 관련분야

지구인의 공용어, 프로그래밍

언어

전기⦁전 자, 컴퓨터

① 아두이노 기초, LED 제어 프로그래밍

② 아두이노 적용, 센서와 부저를 활용한 프로그래밍

③ 아두이노 활용, 라인트레이서 및 RC카 프로그래밍

(17)

주제 개발 내용 및 소주제 지구에서

들리는 작은소리

ASMR

① 요리를 통한 과학실험하기

② 요리 속에 적용된 과학원리 알아보기

③ 과학실험 ASMR 동영상 만들기

 관련분야 과학, 요리, 동영상편집

교수-학습 전략구성 수업의 실제 수업 성과 공유

지도안 구성 학생 중심 수업활동 전시 및 발표

 

활동주제 프로그램 적용 관련분야

지구에서 들을 수

있는 작은소리

ASMR

과학, 요리, 동영상편집

① 요리를 통한 과학실험하기

② 요리 속에 적용된 과학원리 알아보기

③ 과학실험 ASMR 동영상 만들기

(18)

주제 개발 내용 및 소주제

우주에서 지구의 위치

① 우주관의 변천사에 대해 알아보기

② 간이 망원경을 이용한 천체관측

③ 천체 망원경을 이용한 달과 행성의 관측

 관련분야 천문학,

물리학

교수-학습 전략구성 수업의 실제 수업 성과 공유

지도안 구성 학생 중심 수업활동 전시 및 발표

 

활동주제 프로그램 적용 관련분야

우주에서 지구의 위치

천문학, 물리학

① 우주관의 변천사

② 간이 망원경을 이용한 천체관측에 대해 알아보기

(19)

② STEAM 프로그램 운영 결과 발표

□ STEAM 수업 프로젝트 개강식 및 오리엔테이션

<STEAM 프로젝트 수업 개강> <STEAM 프로젝트 수업 오리엔테이션>

□ STEAM 프로젝트 수업 활동 결과 발표회(강좌별 프로젝트 활동 포스터 및 산출물 전시)

<지구와 함께 하는 건축> <지구를 살리는 착한기술, 적정기술>

(20)

<웃음 가득한 지구 만들기> <지구인의 공용어, 프로그래밍 언어>

<우주에서 지구의 위치> <지구에서 들을 수 있는 작은소리>

(21)

<STEAM 수업 전시 및 발표회> <STEAM 수업 전시 및 발표회>

<STEAM 수업 전시 및 발표회> <STEAM 수업 전시 및 발표회>

<STEAM 수업 전시 및 발표회> <STEAM 수업 전시 및 발표회>

③ 융합인재교육(STEAM) 프로그램 효과성 검증 결과

∘평소 수업과 연구회에서 개발한 STEAM 교수-학습 프로그램을 적용하기 위한 STEAM 캠프에 참여한 학생들의 학습동기 수준을 알아보기 위해, 학습동기수준, STEAM 과제동기수준, 과학적 과제집착력, 과학에 대한 태도 검사지를 제작하여 사전 사후 측정하여 분석한 결과, 통계적으로 유의한 수준의 긍정적 변화가 나타남

□ 학습동기 측면 검사 결과

∘STEAM 교수-학습 프로그램을 경험하기 전에 학생들에게 학습동기 수준 검사지(CIS)를 제시하여 평상시 지니고 있는 학습에 대한 동기 수준을 측정한 후, 12차시 프로그램 이수 후 동일한 검사 지를 제시하여 연구회 개발 프로그램 경험 후 학습에 대한 동기 수준을 측정하였음.

(22)

영역 대응표본 평균 표준편차 평균차 대응표본 검정 유의확률(붓스트랩)

학습동기 사전 139.30 15.10

-5.25 .001**

사후 144.55 14.26

주의집중 사전 34.10 4.02

-1.43 .001**

사후 35.54 4.02

관련성 사전 38.88 4.83

-1.15 .019*

사후 40.03 3.93

자신감 사전 29.48 3.17

-0.78 .087

사후 30.25 3.45

만족감 사전 36.84 4.70

-1.90 .001**

사후 38.73 4.38

*: p<0.05, **: p<0.01

∘개발된 STEAM 교수-학습 프로그램을 경험하기 전 평상시 학습동기 수준의 평균 점수는 139.30으 로 프로그램 적용에 참가한 학생들의 학습동기 수준은 높은 편이었음. STEAM 캠프에 참여함으로써 연구회에 의해 개발된 STEAM 교수-학습 프로그램을 경험한 후 학생들의 학습동기 수준은 144.55 로 나타났음. 또한 대응표본 검정 결과 STEAM 캠프에 참가한 학생들의 학습동기 수준이 통계적으 로 유의미(p<0.01)하게 증가한 것을 통해 개발된 프로그램이 학생들의 학습동기 수준 향상에 긍정적 인 영향을 주는 것을 확인할 수 있었음.

<학습동기 수준 사전-사후 검사 결과>

<주의집중 영역 사전-사후 검사 결과> <관련성 영역 사전-사후 검사 결과>

(23)

∘학습동기를 구성하는 하위 요소들에 대한 분석결과를 살펴보면, 주의집중, 자신감, 만족감의 변화 가 융합캠프에 참가하기 전에 비해 통계적으로 유의한 수준에서 증가하였음<0.05). 이러한 결과는 개발된 STEAM 교수-학습 프로그램이 학생들의 학습에 대한 주의집중, 학습에 대한 자신감과 만족 감 향상에 긍정적 영향을 주고 있음을 의미함, 반면 관련성에서 유의한 차이가 나타나지 않은 것은 STEAM 수업 자체는 자신의 생활과 다소 괴리감이 있을 수 있기 때문으로 판단되지만, 소폭 상승 한 것으로 통해 부정적 영향을 주는 것은 아니라고 판단할 수 있음.

□ STEAM 과제 동기 측면 검사 결과

∘STEAM 교수-학습 프로그램을 경험하기 전에 학생들에게 STEAM 과제동기 수준 검사지를 제시 하여 평상시 지니고 있는 STEAM 과제에 대한 동기 수준을 측정한 후, 12차시 프로그램 이수 후 동일한 검사지를 제시하여 연구회 개발 프로그램 경험 후 STEAM 과제에 대한 동기 수준을 측정하였음.

표 2. STEAM 과제 동기 수준 사전-사후 대응표본 검정 결과

영역 대응표본 평균 표준편차 평균차 대응표본 검정

유의확률(붓스트랩) STEAM

과제동기

사전 143.96 17.86

-6.69 .001**

사후 150.64 15.54

주의집중 사전 48.90 7.19

02.31 .001**

사후 51.21 5.90

관련성 사전 36.18 4.83

-1.82 .002*

사후 38.00 4.09

자신감 사전 33.07 4.27

-1.36 .011*

사후 34.43 4.55

만족감 사전 25.81 3.23

-1.19 .002*

사후 27.00 2.93

*: p<0.05, **: p<0.01

∘개발된 STEAM 교수-학습 프로그램을 경험하기 전 평상시 STEAM 과제동기 수준의 평균 점수 는 143.96으로 프로그램 적용에 참가한 학생들의 학습동기 수준은 높은 편이었음. STEAM 캠프 에 참여함으로써 연구회에 의해 개발된 STEAM 교수-학습 프로그램을 경험한 후 학생들의 STEAM 과제동기 수준은 150.64로 나타났음. 또한 대응표본 검정 결과 STEAM 캠프에 참가한 학생들의 학습동기 수준이 통계적으로 유의미(p<0.01)하게 증가한 것을 통해 개발된 프로그램이

<자신감 영역 사전-사후 검사 결과> <만족감 영역 사전-사후 검사 결과>

(24)

∘STEAM 과제동기를 구성하는 하위 요소들에 대한 분석결과를 살펴보면, 주의집중, 관련성, 자신 감, 만족감의 변화가 융합캠프에 참가하기 전에 비해 통계적으로 유의한 수준에서 증가하였음

<0.05). 이를 통해 개발된 STEAM 교수-학습 프로그램은 학생들의 주의집중, 자신과의 관련성, 학 습에 대한 자신감과 만족감 향상에 긍정적인 영향을 주는 것을 알 수 있었음.

□ 과학에 대한 정의적 태도 검사 결과

∘STEAM 교수-학습 프로그램을 경험하기 전에 학생들에게 과학에 대한 정의적 태도 검사지를 제 시하여 평상시 지니고 있는 과학에 대한 정의적 태도 수준을 측정한 후, 12차시 프로그램 이수 후 동일한 검사지를 제시하여 연구회 개발 프로그램 경험 후 과학에 대한 정의적 태도 수준을 측정하였음.

<STEAM 과제동기 수준 사전-사후 검사 결과>

<주의집중 영역 사전-사후 검사 결과> <관련성 영역 사전-사후 검사 결과>

<자신감 영역 사전-사후 검사 결과> <만족감 영역 사전-사후 검사 결과>

(25)

Paired Differences

t df Sig. (2-tailed) Mean SD SE

사전-사후

-2.79 8.76 1.07 -2.61 66 .011*

진로 사전-사후(붓스트랩)

-2.79 1.08 .012*

<과학적 태도 사전-사후 검사 결과>

∘개발된 STEAM 교수-학습 프로그램을 경험하기 전 평상시 과학에 대한 정의적 태도 수준의 평 균 점수는 89.93으로 프로그램 적용에 참가한 학생들의 과학에 대한 정의적 태도는 높은 편이었 음. STEAM 캠프에 참여함으로써 연구회에 의해 개발된 STEAM 교수-학습 프로그램을 경험한 후 학생들의 과학에 대한 정의적 태도 수준은 92.72로 나타났음. 또한 대응표본 검정 결과 STEAM 캠프에 참가한 학생들의 학습동기 수준이 통계적으로 유의미(p<0.05)하게 증가한 것을 통해 개발된 프로그램이 과학에 대한 정의적 태도 수준 향상에 긍정적인 영향을 주는 것을 확인 할 수 있었음.

□ 과학적 과제집착력 검사 결과

∘STEAM 교수-학습 프로그램을 경험하기 전에 학생들에게 과학적 과제집착력 검사지를 제시하여 평상시 지니고 있는 과학적 과제집착력에 대한 동기 수준을 측정한 후, 12차시 프로그램 이수 후 동일한 검사지를 제시하여 연구회 개발 프로그램 경험 후 과학적 과제집착력 수준을 측정하 였음.

Paired Differences

t df Sig. (2-tailed) Mean SD SE

사전-사후

-4.12 15.84 1.95 -2.11 65 .038*

진로 사전-사후(붓스트랩)

-4.12 1.95 .038*

(26)

5. 결론 및 제언

본 연구회의 활동을 통해 다음과 같은 결론을 내릴 수 있다.

첫째, 일반계 고등학교에 적용할 수 있는 프로그램을 개발하였다. 앞서 언급한 바와 같이 일반계 고등 학교에서는 정규 교과 이외에 학습과 관련된 활동들이 주를 이루고 있다. 본 연구에서는 집중 이수 프 로그램을 개발하여 적용하였으며, 95명의 학생들이 프로그램을 경험할 수 있었다. 그러므로 일반계 고 등학교에서는 또 다른 대안으로 가능할 것이라는 것을 확인하였다.

둘째, 연구회에서 개발한 융합인재교육 프로그램은 학습동기와 정의적 태도에 있어 긍정적인 영향을 미치는 것을 확인하였다. 연구회에서 개발한 융합인재교육 프로그램은 과학적, 수학적 사고력 뿐만 아니 라, 인문 예술적 사고과정이 포함되어 있다. 이러한 융합인재교육 프로그램을 경험한 학생들의 학습동기 수준과 과학에 대한 태도를 확인한 결과 연구회에서 개발한 프로그램을 경험하기 전과 후의 수준 변화 는 통계적으로 매우 유의하게 증가하였다. 따라서 본 연구회에서 개발한 융합인재교육 프로그램은 학생 들의 학습동기 수준과 과학에 대한 정의적 태도에 대해 긍정적인 영향을 미친다고 볼 수 있다.

본 연구회의 활동은 교육현장의 현실적 상황을 탈피하고 실질적인 체험 활동을 통해 학생들에게 과학 자적 사고와 예술적 감성 표현능력을 제공함으로써 현대의 사회가 요구하는 창의적 인재를 양성하는데 기여할 수 있을 것이다. 또한, 기존의 과학탐구 방법을 통해 과학적 지식만을 획득할 수 있는 기회에서 더 나아가 과학적 지식을 다른 학문과 융합할 수 있는 능력을 지닌 인재를 길러내는 초석으로 기능할

∘개발된 STEAM 교수-학습 프로그램을 경험하기 전 평상시 과학적 과제집착력의 평균 점수는 97.06 으로 프로그램 적용에 참가한 학생들의 과학적 과제집착력 수준은 높은 편이었음. STEAM 캠프에 참여함으로써 연구회에 의해 개발된 STEAM 교수-학습 프로그램을 경험한 후 학생들의 과학적 과 제집착력 수준은 101.18로 나타났음. 또한 대응표본 검정 결과 STEAM 캠프에 참가한 학생들의 과 학적 과제집착력 수준이 통계적으로 유의미(p<0.05)하게 증가한 것을 통해 개발된 프로그램이 학습 동기 수준 향상에 긍정적인 영향을 주는 것을 확인할 수 있었음.

∘이상의 결과를 바탕으로 본교에서 직접 개발된 STEAM 교수-학습 프로그램은 학생들이 학습에 집 중할 수 있는 내적․외적 동기를 제공할 수 있으며, 학생들에게 학습에 대한 자신감을 부여함으로써 학습에 대한 만족감을 지닐 수 있도록 하는 기능을 지니고 있다고 볼 수 있음. 또한 선정된 주제와 수업내용은 학생들의 주의집중, 자신감, 만족감 외에도 삶의 관련성에 있어 긍정적 영향을 준다는 것을 확인할 수 있었음. 뿐만 아니라, 과학에 대한 정의적 태도와 과제집착력에도 긍정적 영향을 줄 수 있다는 사실을 확인하였으므로 향후 다양한 융합 수업에 적용이 가능할 것으로 판단됨.

구분 수행 결과

교수학습지도안 개발 차시 총 64차시

수업 적용 일정 2019.10.08.~ 2019.10.30.

(STEAM 수업)수혜학생 수 삼척고등학교 95명(1, 2학년 통합) 학생 태도검사 사전검사 10월 04일, 5개 학급(95명) 실시 완료

사후검사 10월 30일, 5개 학급(95명) 실시 완료

학생 및 교사 만족도조사 10월 31일 실시 완료

교사연구회 STEAM 행사 개최 2019.10.30. ‘STEAM 발표회’ 개최

(27)

5. 참고문헌

교육과학기술부(2010). 창의인재와 선진과학기술로 여는 미래 대한민국. 2011년 업무보고, 교육과학 기술부.

교육과학기술부(2011). 2009 개정교육과정에 따른 과학과 교육과정. 교육과학기술부 고시 제 2011-361호.

김성원, 정영란, 우애자, 이현주(2012). 융합인재교육(STEAM)을 위한 이론적모형의제안. 한국과학교 육학회지, 32(2),388-401.

김진수(2007). 기술교육의 새로운 통합교육 방법인 STEM교육의 탐색. 한국기술교육학회지, 7(3), 1-29.

박혜원, 신영준(2012). 융합인재교육(STEAM)을 적용한 과학수업이 자기효능감, 흥미 및 과학 태도에 미치는 영향. 생물교육, 40(1), 132-146.

백윤수, 박현주, 김영민, 노석구, 박종윤, 이주연, 정진수, 최유현, 한혜숙(2011). 우리나라 STEAM 교 육의 방향. 학습자중심 교과교육연구, 11(4), 149-171.

이효녕, 손동일, 권혁수, 박경숙, 한인기, 정현일, 이성수, 오희진, 남정철, 오영재, 방성혜, 서보현 (2012). 통합 STEM 교육에 대한 중등교육의 인식과 요구. 한국과학교육학회지, 32(1), 30-45.

Brostow, W. (2001). Instruction in materials science and engineering: modern technology and the new role of the teacher. Materials Science and Engineering, A302, 181-185.

Cropley, A. J. (2006). In praise of convergent thinking. Creativity Research Journal, 18, 391-404.

Guilford, J. P. (1959). Creativity. American Psychologist, 5, 444-454.

Guilford, J. P. (1967). The nature of human intelligence. NY: McGraw-Hill.

Ormrod, J. E. (1999). Human learning (3rd ed.). Prentice-Hall Inc.

Polya, G. (1954). Patterns of plausible inference. Princeton, NJ, USA: Princeton University Press.

Porter, A. L., Roessner, J. D., Oliver, S., & Johson, D.(2006). A system model of innovation process in university STEM education. Journal of Engineering Education. 95(1), 13-24.

Razoumnikova, O. M. (2000). Functional organization of different brain areas during convergent and divergent thinking: an EEG investigation. Cognitive Brain Research, 10, 11-18.

Sanders, M., Kwon, H., Park, K., & Lee, H.(2011). Integrative STEM(Science, Technology, Engineering, and Mathmatics) education: Contemporary trends and issues.

SECONDARY EDUCATION RESEARCH, 59(3), 729-762.

Sternberg, R. J., & Lubart, T. I. (1999). The concept of creativity: Prospects and Paradigms. In R. J.

Sternberg, R., & O’Hara, L. A. (2000). Intelligence and creativity. In R. Sternberg(ed.), Handbook of intelligence. Cambridge: Cambridge University Press.

Wang, Y., & Chiew, V. (2010). On the cognitive process of human problem solving.

Cognitive Systems research, 11, 81-92.

(28)

[부록1] STEAM 프로그램 개발 내용 및 결과물

지구와 함께 하는 건축

1. STEAM 프로그램 개발·적용 교육과정

연번 차시 (중심과목)

2015 개정 교육과정 성취기준

(연계과목) 성취기준 영역

1 1~4/12 [10 통과 03-02] 일상생활에서 충돌과 관련된 안전사고를 탐색하고 안전장치의 효과성을 충격량과 운동량을 이용하여 평가할 수 있다.

[고등학교 1~3학년] 미술 (3) 감상

2 5~7/12

[12 미창 01-01~04]

주변의 대상, 개인의 경험, 사회 현상 등을 탐색하여 주제를 설정하고, 다양한 정보와 자료를 수집하여 주제를 구체화할 수 있다

[12 미창 01-05~07]

다양한 방법을 활용하여 주제와 관련된 아이디어를 시각화하고, 주제에 적합한 제작과정을 계획할 수 있다.

[고등학교 1~3학년]

통합과학 (2) 시스템과 상호작용

3 8~9/12 [12 물리Ⅱ02-03] 직류 회로에서 저항의 연결에 따른 전류와 전위차 및 저항에서 소모되는 전기 에너지를 구할 수 있다.

[고등학교 1~3학년] 정보 (3) 문제해결과 프로그래밍

4 10~12/12 [12 물리Ⅱ02-03] 직류 회로에서 저항의 연결에 따른 전류와 전위차 및 저항에서 소모되는 전기 에너지를 구할 수 있다.

[고등학교 1~3학년] 정보 (3) 문제해결과 프로그램밍

2. STEAM 프로그램 총괄표(총 16차시)

차시 주요내용

1~4 /12

주제(단원)명 지구인의 건축 역사 오디세이!

Co - ‘예멘의 시밤에 있는 고층 건물’을 제시하며 언제 어떤 목적으로 지어졌는지 탐구하기 ※ 현재의 아파트와 동일한 외관을 지닌 시밤의 고층건물은 2000 년전에 지어진 집단

거주지임

Co - 기원전 3000 년 동안의 이집트 축조 형태 변화(조세르 피라미드, 쿠푸 피라미드, 블랙 피라미드)를 통해 당시의 사회문화적 특징 추측하기

※ 시대상의 변화와 건축양식 변화의 연관성을 발견하도록 유도

CD - 고대 그리스, 고대 로마의 건축 양식 탐구하기를 통해 고대 건축의 특징과 변화 이해하기

Co - 고대 로마 건축물이 2000 년이 넘었음에도 불구하고 견고하게 유지되고 사용될 수 있는 이유에 대해 알아보기-로마 콘크리트의 기원에 대해 탐구-

CD - 로마네스크 양식, 중세 고딕양식, 바로크 양식, 신고전주의에 이르는 건축사 탐구하기 - 데카당스, 아르누보, 마천루의 시대로 이어지는 근현대 건축사 탐구하기

- 가우디의 건축사적 의의와 자연친화적 건축양식 탐구하기

(29)

건축사 인포그래픽 제작하기)

CD 팀별로 선정한 대표 건축 모형 제작하고, 이를 설명할 수 있는 인포그래픽 고안하기

ET 팀별로 선정한 대표 건축 모형 제작 및 인포그래픽 제작하여 하나의 건축 역사 설명 아트라스 제작하기

5~7 /12

주제(단원)명 건축가 되기!(미래의 나의 집 설계하고 제작하기)

Co 안토니 가우디 그는 누구인가?

- 안토니 가우디의 생애에 대해 알아보고, 일반 건축가의 건축물을 비교하고 차이점 파악

ET 자연과 꿈을 담은 천재 건축가 가우디의 건축물 감상

- 가우디의 건축물을 시기별로 탐구하고 그의 건축세계와 기법에 대해 토론하기

CD 미래의 나의 집 설계하기

- 건축물의 균형과 구조, 비례 등의 원리와 요소를 이해하고, 집의 모형을 정면도, 좌우 측면도, 후면도 등으로 나눠 스케치한 후, 평면도, 입면도를 이해하여 집 모형 설계

ET 가우디 건축기법을 응용하여 적용하기

- 가우디 건축기법을 기존 설계된 집에 응용할지 토론하고, 입면도면에 맞게 순서대로 집 모형 제작

ET 상호 작품 비교 감상

- 팀별 설계도와 작품을 비교 감상한 후, 제작된 가우디의 건축물을 친구들과 공유하여 예술적, 수학적 ‧ 과학적 원리 및 역사적 의미 등에 대해 논의하기

8~9 /12

주제(단원)명 SMART home 을 위한 임베디드 장치 탐구하기!

Co 지각 정보 처리의 과정을 신경학적 측면에서 알아보기

- 자극에 대해 반응이 일어나는 원인을 신경학적 측면 알아보는 동영상 시청 - 컴퓨팅과 자극-반응 경로의 유사성 이해하기

CD 아두이노를 활용한 임베디드 장치 설계하기 - 아두이노 사용을 위한 소스코드 프로그램밍 하기

- 아두이노와 센서를 활용한 임베디드 장치 고안 및 구동하기 - 아두이노와 엑츄에이터를 활용한 임베디드 장치 고안 및 구동하기

ET 자극 및 반응을 연결할 수 있는 아두이노 회로 제작하기

- 센서-아두이노-엑츄에이터를 활용한 감지 및 동작 센서 사용 장치 제작

CD SMART home system 을 위한 논리 스크립트 설계

- 스크래치를 활용한 감지 및 동작 센서 사용 장치에 대한 논리 스크립트 고안하기

10~12 /12

주제(단원)명 지구와 함께하는 SMART home system 제작하기!

Co 아두이노 센서와 액추에이터를 활용하여 친환경적, 에너지 절약형 SMART home system 고안하기

CD - 자신이 고안한 SMART home system 을 구현하기 위해 필요한 하드웨어와 회로 연결 구상하고 설계하기

- 자신이 구상한 회로 연결도에 따른 신호-반응 처리를 위해 아두이노 소스코드 작성하기

- 자신이 고안한 SMART home system 을 5~7 차시에 제작한 가우디의 자연친화적 설계가 반영된 주택에 적용하는 방안 구상하고 설계하기

ET 실제 SMART home system 을 이전 활동에서 제작한 모형 주택에 이식하여 작동시키기 - 실내외 온도 측정을 통한 자동온도 조절 주택

- 외부 밝기 변화에 따른 자동 조명조절 주택 - 초음파를 활용한 벌레퇴치 및 방범 시스템 주택

(30)

3. STEAM 프로그램 차시별 수업지도안

중심과목 과학 학교급/학년(군) 고등학교/1 학년

중심과목 성취기준

영역

[고등학교] 통합과학 (2) 시스템과 상호작용

중심과목 성취기준

[10 통과 03-02] 일상생활에서 충돌과 관련된 안전사고를 탐색하고

안전장치의 효과성을 충격량과 운동량을 이용하여 평가할 수 있다.

주제(단원)명 지구인의 건축 역사 오디세이! 차시 1~4/12

학습목표

◎ 건축사를 통해 공간의 구성과 인류 문화적 변화의 관련성을 설명할 수 있다.

◎ 건축사를 분석하여 대표 건축물 모형을 만들고 인포그래픽을 제작할 수 있다.

연계과목 미술 연계과목

성취기준 영역

[고등학교 1~3학년] 미술 (3) 감상

STEAM 요소

S 건축물의 구조 원리에 대한 역학적 탐색 T 콘크리트 제작 방법 이해하기

E 건축공학의 원리 이해하기

A 창의적인 미적 건축양식 탐색하기 M

개발 의도

고대에서 현대에 이르는 건축사를 탐구하고, 지구라는 거대한 환경 속에서 동화할 수 있는 자연친화적이면서 창조적인 건축을 이해하고자 하였음.

지구라는 거대한 환경에 살고 있는 인류가 건축이라는 창조물을 언제 어떤 목적으로 만들기 시작하였는지 이해함과 동시에 시대상의 변화와 건축양식 변화의 연관성을 발견하도록 하는데 학습의 주안점을 두고 있음. 특히 이집트, 고대 그리스, 고대 로마의 건축 양식 탐구하기를 통해 고대 건축의 특징과 변화를 이해하고, 중세 초기 로마네스크 양식, 중세의 찬란한 고딕양식, 르네상스를 거쳐 바로크 양식과 신고전주의에 이르는 건축사를 탐구함으로써 종교로부터 건축이 탈피하는 과정을 이해하도록 하고자 하였음. 또한 현대 건축에 영향을 준 데카당스, 아르누보에 대한 탐구활동을 통해 마천루의 시대로 이어지는 근현대 건축사 탐구하고, 환경과 동화될 수 있는 자연친화적이면서 창조적인 건축을 이해하고자 하였음.

STEAM 학습준거

상황 제시

상 황 제 시

팀별로 건축사를 반영 한 인류 건축 오디세이 제작하기(시대별 대표 건축모형 제작하기, 건 축사 인포그래픽 제작 하기)

창의적 설계

팀별로 선정한 대표 건 축 모형 제작 및 인포 그래픽 제작하여 하나 의 건축 역사 설명 아 트라스 제작하기

감 성 적 체 험 팀별로 선정한 대표 건축 모형

제작하고, 이를 설명할 수 있는 인포그래픽 고안하기

감성적 체험

(31)

학습

과정 교수-학습 활동 학습자료

및 유의점

도입 ( 분)

Co - ‘예멘의 시밤에 있는 고층 건물’을 제시하며 언제 어떤 목적으로 지어졌는지 탐구하기

Tip! 현재의 아파트와 동일한 외관을 지닌 시밤의 고층건물은 2000 년전에 지어진 집단 거주지임

Co - 기원전 3000 년 동안의 이집트 축조 형태 변화(조세르 피라미드, 쿠푸 피라미드, 블랙 피라미드)를 통해 당시의 사회문화적 특징 추측하기 Tip! 시대상의 변화와 건축양식 변화의 연관성을 발견하도록 유도

Co 고대 건축물의 구조적 특징과 숨겨진 과학적 원리 발견하기

동영상 수업자료

ppt

전개 ( 분)

CD - 고대 그리스, 고대 로마의 건축 양식 탐구하기를 통해 고대 건축의 특징과 변화 이해하기

Co - 고대 로마 건축물이 2000 년이 넘었음에도 불구하고 견고하게 유지되고 사용될 수 있는 이유에 대해 알아보기-로마 콘크리트의 기원에 대해 탐구

CD - 로마네스크 양식, 중세 고딕양식, 바로크 양식, 신고전주의에 이르는 건축사 탐구하기

- 데카당스, 아르누보, 마천루의 시대로 이어지는 근현대 건축사 탐구하기 - 가우디의 건축사적 의의와 자연친화적 건축양식 탐구하기

Co 팀별로 건축사를 반영한 인류 건축 오디세이 제작하기(시대별 대표 건축모형 제작하기, 건축사 인포그래픽 제작하기)

Tip! 시대별 대표적 건축모형은 사전에 선정하여 제시하며, 학생들이 선택하도록 함

CD 팀별로 선정한 대표 건축 모형 제작하고, 이를 설명할 수 있는 인포그래픽 고안하기

수업자료 ppt 시대별 건축모형

정리 ( 분)

ET 팀별로 선정한 대표 건축 모형 제작 및 인포그래픽 제작하여 하나의 건축 역사 설명 아트라스 제작하기

Tip! 인포그래픽의 정의와 유형에 대해 안내하여 혼란이 없도록 함

컴퓨터

(32)

중심과목 미술창작 학교급/학년(군) 고등학교/2학년 중심과목

성취기준 영역

[고등학교] (5) 연계와 융합 중심과목 성취기준

[12미창01-02]

주제를 정하고 조형 요소와 원리, 다양한 방법 과 표현기법을 활용하여 입체적으로 융합하여 창의적이고 효과적으로 표현할 수 있다.

주제(단원)명 건축가 되기!(미래의 나의 집 설계하

고 제작하기) 차시 5~7/12

학습목표

◎ 가우디 건축물의 특징을 설명할 수 있다.

◎ 각 조별로 다른 집 모형을 제작할 수 있다.

◎ 가우디의 건축기법을 적용하여 미래의 나의 집을 창의적으로 설계해 본다.

연계과목 통합과학 연계과목

성취기준 영역

[고등학교 1~3학년] 통합과학 (2) 시스 템과 상호작용

STEAM 요소

S 가우디 건축물 속 과학원리 발견하기 T

E 주택모형 설계 및 제작하기

A 가우디 기법에 대해 이해하고 적용하기 M

개발 의도 가우디의 건축세계와 기법의 특징을 이해한 후 미래의 나의 집을 설계하여 보고 가우디의 건축 기법을 나의 집에 응용하여 적용해 볼 수 있도록 한다.

세계적인 건축가 안토니 가우디의 생애와 건축물의 특징을 감상을 통해 알고 그의 건축 세계가 어떻 게 변화해 갔는지 이해한다. 그리고 팀원들과 협력하여 미래의 나의 집을 설계한 후 가우디의 건축 기법 을 집 모형물에 직접 적용하여 제작해 보고, 건축물 속에 숨겨진 과학, 수학, 예술, 기술 등의 다양한 분 야와의 융합을 이해하도록 하며 그 결과를 친구들과 공유해 보도록 한다.

STEAM 학습준거

상황 제시

상 황 제 시

가우디 건축물 속에 숨 겨진 수학 ‧ 과학적 원 리와 의미 발견하기

창의적 설계

가우디 건축물의 특징 을 알고 응용하여 미래 의 나의 집을 설계하여 제작하기

감 성 적 체 험 미술과 통합된 예술적 건축물 감

상 및 고찰을 통해 주택 모형을 직접 설계하고 제작하기

(33)

학습

과정 교수-학습 활동 학습자료

및 유의점

도입 ( 분)

Co 안토니 가우디 그는 누구인가?

- 안토니 가우디의 생애에 대해 알 수 있다.

- 가우디와 자연을 모티브로 한 일반 건축가의 건축물을 비교하고 차이점을 안다.

- 기이하고 독창적인 가우디의 건축세계와 그에 비해 잘 알려지지 않은 그의 생 애를 DVD를 통해서 동기 유발을 하도록 한다.

Tip! 작품 감상을 통해 가우디의 삶과 건축세계에 대해 이해하도록 한다.

ET 자연과 꿈을 담은 천재 건축가 가우디의 건축물 감상

- 가우디의 건축물을 시기별로 알아보고 카사 비센스, 카사 칼베트, 카사 바트요 등과, 세계 문화유산에 등재된 카사밀라, 구엘공원, 구엘궁전, 사그라다 파밀리 아 성가족성당 등을 감상한 후 그의 건축세계와 기법에 대해 알아본다.

멀티자료 ․ PPT ․PC자료

․DVD

전개 ( 분)

CD 미래의 나의 집 설계하기

- 건축물의 균형과 구조, 비례 등의 원리와 요소를 이해한다.

- 집의 모형을 정면도, 좌우 측면도, 후면도 등으로 나눠 스케치하고, 평면도, 입면도를 이해하여 집의 모형을 설계해 본다.

Tip! 모형물과 설계도를 창의적으로 만들 수 있도록 안내한다.

ET 가우디 건축기법을 응용하여 적용하기

- 가우디 건축기법을 기존 설계된 집에 어떻게 응용하여 적용할지 시각화 해보 고 팀원들과 제시된 문제에 대해 토론해 본다.

- 평면도를 치수에 맞게 그리고, 주어진 재료를 활용하여 입면도면에 맞게 순서대로 집 모형을 제작해 본다.

Tip! 재료와 용구를 안전하게 다루도록 지도한다.

멀티자료

․ 참고작품

․ PPT

․ PC자료

․인터넷자료

․설계도면지, 연필, 자 등

정리 ( 분)

ET 상호 작품 비교 감상

- 팀원들이 협력하여 만든 집 모형물이 설계도에 맞게 제작되었는지 서로 이야 기해 본다.

- 팀별 설계도와 작품을 비교 감상한 후 작품을 하면서 어려웠던 점이나 나름 대로의 효과적인 방법을 서로 발표하여 참고하도록 한다.

- 제작된 가우디의 건축물을 친구들과 공유하여 예술적, 수학적 ‧ 과학적 원리 및 역사적 의미 등을 이야기하고 다양한 분야가 결합되어 건축물에 더 많은 확장을 가져왔음을 알 수 있도록 한다.

- 잘못된 부분은 수정한 후 작품을 완성하고 주변을 정리 정돈한다.

․집 모형 완성물

(34)

중심과목 물리학 Ⅰ 학교급/학년(군) 고등학교/2 학년 중심과목

성취기준 영역

[고등학교] 물리학Ⅰ (2) 전기와 자기 중심과목 성취기준

[12 물리Ⅱ02-03] 직류 회로에서 저항의 연결에 따른 전류와 전위차 및

저항에서 소모되는 전기 에너지를 구할 수 있다.

주제(단원)명 SMART home 을 위한 임베디드

장치 탐구하기! 차시 8~9/12

학습목표

◎ 아두이노를 활용하여 프로그램을 할 수 있다.

◎ 아두이노를 활용하여 센서로부터 신호를 받아 반응기로 처리할 수 있다.

연계과목 정보 연계과목

성취기준 영역

[고등학교 1~3학년] 정보 (3) 문제해결과 프로그래밍

STEAM 요소

S 직렬 회로 연결 및 병령 회로 연결 이해하기 T

E 컴퓨팅 소스 코드 작성 A

M 온습도장치 및 초음파 장치의 수식 설정을 위한 함수 만들기, 조도센서의 설정값 계산하기

개발 의도

학생들이 직접 센서-아두이노-엑츄에이터를 활용한 감지 및 동작 센서 사용 장치 제작 기법을 이해하고 숙달함으로써 SMART home system 을 위한 논리 스크립트 설계할 수 있도록 이해할 수 있는 기회를 제공하고자 하였음

인간의 지각 정보 처리의 과정을 신경학적 측면에서 알아보고, 컴퓨팅과 자극-반응 경로의 유사성 이해하도록 하고자 하였으며, 아두이노를 활용한 임베디드 장치 설계하는데 주요한 목적으로 두었음. 특히, 아두이노 사용을 위한 소스코드 프로그램밍, 아두이노와 센서를 활용한 임베디드 장치 고안 및 구동, 아두이노와 엑츄에이터를 활용한 임베디드 장치 고안 및

구동하기 등의 활동을 통해 학생들이 직접 센서-아두이노-엑츄에이터를 활용한 감지 및 동작 센서 사용 장치 제작 기법을 이해하고 숙달함으로써 SMART home system 을 위한 논리 스크립트 설계할 수 있도록 하였음

STEAM 학습준거

상황 제시

상 황 제 시

지각 정보 처리의 과정 을 신경학적 측면에서 알아보기

창의적 설계

센서-아두이노-엑츄에 이터를 활용한 감지 및 동작 센서 사용 장치 제작

감 성 적 체 험 아두이노를 활용한 임베디드 장

치 설계하기(소스코드 프로그램 밍, 임베디드 장치 고안 및 구동)

(35)

학습

과정 교수-학습 활동 학습자료

및 유의점

도입 ( 분)

Co 지각 정보 처리의 과정을 신경학적 측면에서 알아보기

- 자극에 대해 반응이 일어나는 원인을 신경학적 측면 알아보는 동영상 시청 - 컴퓨팅과 자극-반응 경로의 유사성 이해하기

Tip! 지나치게 컴퓨팅의 이론적인 설명보다는 직접적이고 비유적인 설명이 효과적임

동영상 수업자료

ppt

전개 ( 분)

CD 아두이노를 활용한 임베디드 장치 설계하기 - 아두이노 사용을 위한 소스코드 프로그램밍 하기

- 아두이노와 센서를 활용한 임베디드 장치 고안 및 구동하기 - 아두이노와 엑츄에이터를 활용한 임베디드 장치 고안 및 구동하기

Tip! 최소 3 인에 컴퓨터 1 대, 아두이노 키트 1 세트가 준비되도록 하여야 함

ET 자극 및 반응을 연결할 수 있는 아두이노 회로 제작하기

- 센서-아두이노-엑츄에이터를 활용한 감지 및 동작 센서 사용 장치 제작

Tip! 사전에 사용할 센서와 회로도는 미리 점검하고 완성된 소스코드와 비교하도록 함

컴퓨터 아두이노

kit

정리 ( 분)

CD SMART home system 을 위한 논리 스크립트 설계

- 스크래치를 활용한 감지 및 동작 센서 사용 장치에 대한 논리 스크립트 고안하기

Tip! 초보자의 경우 소스코드 작성에 어려움이 있으므로, 응용할 수 있도록 세부 소스코드를 분할하여 제시하는 방법 사용 가능

컴퓨터 아두이노

kit

참조

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