2021년 STEAM 교사연구회 결과보고서
2021. 11.
순천매산고등학교
“이 보고서는 2021년도 정부의 재원으로
한국과학창의재단의 지원을 받아 수행된 성과물임 ”
목 차
1. 요약문··· 01
2. 서론··· 01
3. 연구 수행 내용 및 결과··· 02
가. STEAM 프로그램 개발‧적용 ··· 03
(1) 프로그램 개발 내용 ··· 03
(2) 프로그램 개발‧적용 결과 ··· 03
나. 성과 확산 및 실천 ··· 03
(1) 교사연구회 STEAM 행사 개최 ··· 03
(2) STEAM 교사연구회 간 상호 네트워크 컨설팅 결과 ··· 03
다. STEAM 프로그램 적용 성과 분석 및 조사 ··· 04
(1) 수혜학생 태도 조사 ··· 04
(2) 교원 만족도 조사 ··· 04
4. 결론 및 제언··· 04
5. 참고문헌··· 05
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1. 요약문
2021년 융합인재교육(STEAM) 교사연구회는 2년째 진행 중입니다. 2020년도에는 선행 프로그램을 선정하여 수행하였고, 2021년에는 학교 실정에 맞춰 새로운 프로그램을 만 들어 보기로 하고 진행하였습니다.
현재 본교는 2020년부터 인공지능 융합중심고등학교로 지정되어 운영되고 있습니다.
이에 인공지능과 STEAM을 연계하여 첨단기술인 인공지능과 자율주행차라는 주제로 STEAM 프로그램을 개발하였습니다. 연구 수행자가 1학년 수업을 담당하고 있었기에 고등학교 1학년을 대상으로 개발된 프로그램을 적용하여 수업을 진행하였습니다.
프로그램은 총 10차시로 구성하였습니다. 1차시는 정보와 인공지능의 내용 융합입니 다. 인공지능의 개념과 우리 사회에서 인공지능이 활용되는 분야 및 진로와 직업들에 대해 학생들이 주도적으로 조사하고 발표하도록 하였습니다. 2~4차시는 과학과 인공지 능의 내용 융합입니다. 인간의 감각기관과 같은 역할을 수행하는 센서들의 종류와 원 리를 이해하고 가장 밀접하게 사용하는 스마트폰 속의 센서들을 알아보고 정리하여 발 표해보도록 하였습니다. 나아가 생활 주변에서 사용되는 다양한 센서들을 찾아보고 자 율자동차에 도입될 수 있는지 센서를 생각해보도록 하였습니다. 5~7차시는 수학과 인 공지능의 내용 융합입니다. 함수의 그래프 이해하고 자동차들이 다니는 도로의 모양을 함수의 그래프로 표현해보는 활동을 진행해 보았습니다. 8~10차시는 통합적으로 인공 지능과 자율주행차의 융합입니다. 인공지능의 내용을 중심으로 자율주행차에 사용되는 센서들에 대해 알아보고 센서와 인식에 관한 내용, 인공지능 윤리에 관한 내용을 학습 하고 활동할 수 있도록 프로그램을 구성하였습니다.
프로그램의 학습 내용은 1학년 정규수업 시간(정보, 수학, 과학탐구실험)을 이용하여 진행할 수 있었습니다. 이후 참여를 신청하는 학생들을 대상으로 2021년 11월 6일 14 시부터 16시까지 학습한 내용을 융합하고 자율주행차 교구를 활용하여 직접 체험할 수 있는 행사를 운영하였습니다.
학교 특색에 맞는 프로그램을 개발을 통한 STEAM 교사연구회의 운영으로 학생들이 학교에서 배우는 학습 내용이 이론에서 끝나는 것이 아니라 실생활에 융합 연계되어 적용 가능함을 스스로 깨닫는 시간이었습니다. 또한 만족도 조사를 통한 학생의 생각 변화를 통해 STEAM 수업의 필요성을 증명하는 활동이었습니다.
2. 서론
◦ 과학, 수학, 정보, 인공지능 내용을 가미한 프로젝트형 협동학습 모형 개발
- 과학, 정보, 수학 교사의 주기적인 모임을 통한 STEAM 교육에 대한 토론 진행
◦ 고교학점제 및 인공지능 융합 교육 중심고등학교 연계 타 과목 간 융합 교육 연구 를 통해 학생 참여형 특성화 프로그램 개발
- 인공지능 자율주행차를 주제로 프로젝트 진행
◦ 융합 교수 자료 개발을 통한 교사 능력 함양
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3. 연구 수행 내용 및 결과
STEAM 프로그램
구분
프로그램명 인공지능과 자율주행차
선행
프로그램명 “해당 없음”
학교급 고등학교 대상 학년(군) 1학년
목표 수혜학생 수 217명
중심과목 인공지능 성취기준 영역중심과목
[12인01-01][12인01-02][12인01-03][12인01-04]
[12인02-01][12인02-02][12인02-05][12인02-06]
[12인02-07][12인02-08][12인02-09][12인03-01]
[12인03-02][12인03-06][12인03-07][12인03-08]
[12인04-03]
연계과목
수학 과학 정보
연계과목 성취기준 영역
[12융과04-02][10과탐02-06][10과탐02-08][12생활03-05]
[12확통02-05][12확통02-06][12확통03-03][12확통03-05]
[12정보01-01][12정보05-03][12정보05-04]
개발계획
주제 연번 차시
(시수) 과목 연계(안)
1 1 정보(0.5)+인공지능(0.5)
2 3 과학(0.6)+인공지능(0.2)+정보(0.2)
3 3 수학(0.8)+인공지능(0.2)
4 3 인공지능(0.4)+과학(0.2)+수학(0.2)+정보(0.2)
구분 수행 결과
교수학습지도안 개발 차시 총 10차시
수업 적용 기간 2021. 06. 14. ~ 2021. 10. 29.
(STEAM 수업) 수혜학생 수 순천매산학교 217명(고등학교 1학년 전교생)
학생 태도검사 1차(사전) 검사 7월 09일, 10개 학급(217명) 실시완료 2차(사후) 검사 10월 22일, 10개 학급(217명) 실시완료 학생 및 교사 만족도조사 10월 22일 실시 완료
논문 게재
* 해당하는 경우만 기입
학회명 게재여부 학술대회 참가
* 해당하는 경우만 기입
행사명 일자/장소 특허출원(국외, 국내)
* 해당하는 경우만 기입 출원명
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가. STEAM 프로그램 개발‧적용
(1) 프로그램 개발 내용
(가) 인공지능을 주제로 정보, 수학, 과학을 융합할 수 있는 주제(자율주행차)를 선정
① 1차시 – 인공지능의 개념과 인공지능의 적용된 사회에 대한 진로 및 직업에 관해 탐구 하도록 프로그램 구성
② 2~4차시 – 다양한 센서들의 종류와 작동 원리에 대하여 학습할 수 있도록 프로그램 구성
③ 5~7차시 – 함수의 내용과 함수를 그래프로 표현하는 내용을 바탕으로 생활 속 함수의 적용 사례들을 살펴보고 자율주행차가 다니게 될 길을 함수의 그래프로 표현 하도록 프로그램 구성
④ 8~10차시 – 인공지능이 적용된 자율주행차의 동작 원리들을 이해하고 자율주행차로 인해 발생하는 문제점들에 대하여 생각해보도록 프로그램 구성
(2) 프로그램 개발‧적용 결과
교수학습 지도안 개발
차시(시수)
프로그램명 프로그램 주제 운영
대상(학년)
완료 여부
개발 수업적용 학생수 1 인공지능과 현재 인공지능의 개념 및
진로/직업 1학년 완료 완료 217
3 다양한 센서 센서의 종류와 작동 원리 1학년 완료 완료 217
3 실생활 속
함수의 그래프 함수의 그래프 1학년 완료 완료 217
3 인공지능과 자율주행차 자율주행차 / 인공지능 윤리 1학년 완료 완료 217
합계 217
나. 성과 확산 및 실천
(1) 교사연구회 STEAM 행사 개최
회차 일시 장소 참석대상 주요내용
1차 ‘21.06.30. 본교 은성관 4층 STEAM 교사연구회 - STEAM 융합 수업 교사 대상 연수실시
2차 ‘21.11.06. 본교 은성관 4층 신청학생 - STEAM 체험 행사 진행
(2) STEAM 교사연구회 간 상호 네트워크 컨설팅 결과
회차 일시 장소 참석자 상호 컨설팅 결과
1차 ’21.5.31.(월)
16:30~18:00 온라인 박지은 교사(참여연구원)
2차 ’21.7.15.(목)
16:30~18:00 온라인 이원태 교사(연구책임자)
3차 ’21.9.14.(화)
16:30~18:00 온라인 박지은 교사(참여연구원)
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다. STEAM 프로그램 적용 성과 분석 및 조사
(1) 수혜학생 태도 조사
(가) 수혜학생 수 : 본교 1학년 전체(217명)
(나) 사전 태도 검사 시기(217명) : 21년 07월 09일 ~ 07월 16일 (다) 사후 태도 검사 시기(217명) : 21년 10월 15일 ~ 10월 22일
(라) 대상 선정 이유 : 1학년 전체를 대상으로 수업을 진행하고 해당 프로그램 및 STEAM 융합교육에 대한 학생들의 생각을 체크하고 싶어서 선정
(마) 학생 인터뷰 내용 :
- 우리가 각기 다른 과목에서 배우는 내용이 별개가 아닌 연관성을 띠고 있다는 사실에 놀랐다.
- 과목에서 배운 내용을 우리 생활 속에 어떻게 적용할 수 있는지 배울 좋은 기회였다.
- STEAM 융합교육이라는 것이 이렇게 적용될 수 있다는 것을 알게 되었고, 배운 내용 이 어떻게 적용될 수 있는지 알게 되어 좋은 계기였다.
(2) 교원 만족도 조사
- 학교 실정에 맞는 프로그램을 개발하게 되어 좋았습니다.
- 어려웠지만 학생들에게 수업 내용이 어떻게 적용될 수 있는지 알려줌으로써 흥미를 갖게 할 수 있어서 좋았습니다.
- 담당 과목뿐만 아니라 다른 과목의 내용을 융합하여 수업할 수 있다는 것이 신선했고, 이 번 경험을 계기로 하여 저 자신의 역량을 키울 수 있도록 노력하겠습니다.
- 인공지능에 대해 흥미를 갖게 되었고, 다른 과목의 내용에서도 담당 과목과 융합할 수 있 는 내용이 있는지 더 알아보고 적용해 보고 싶습니다.
4. 결론 및 제언
※ 과학, 수학, 정보, 인공지능 과목의 내용을 인공지능 자율주행차라는 주제를 가지고 STEAM 프로그램을 개발하는 과정에서 각 과목 간의 연계성을 토론하고 어떻게 적용해 나갈지 고민할 수 있는 시간이었음
※ AI 융합 교육 중심고등학교의 실정에 맞는 프로그램을 고민하고 이 프로그램을 통해 학 생들이 인공지능 교과와 더불어 과학, 수학, 정보 과목에 관한 관심을 증진할 수 있는 계기가 되었음
※ 추후 만들어진 프로그램을 보강하여 일부 학생들만 참여한 체험 행사를 정규 교과에 적용하여 진행할 수 있도록 할 예정
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