목 차

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“이 보고서는 2015년도 정부의 재원으로

한국과학창의재단의 지원을 받아 수행된 성과물임 ”

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목 차

1. 서론 · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · 1

2. 이론적 배경 · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · 3

3. 연구의 설계 · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · 5

4. 연구의 실제 · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · 7

5. 연구과제 수행 결과 · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · 11

6. 운영성과 · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · 38

6. 결론 및 제언 · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · 40

부록 1. 연구회 개발 수업 프로그램 · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · 43

2. 연구회 지도 동아리 연구 보고서 · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · 166

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융합인재교육 (STEAM) 교사연구회 운영 결과

Ⅰ. 서 론

1. 연구의 목표 및 내용

본 융합인재교육(STEAM) 교사연구회는 국가수준에서 이루어지고 있는 새로운 교육 패러다임의 저변확대 및 융합인재 교육을 통한 학교수준에서의 적용 가능성을 탐색함과 동시에 일반계 고등학교 수준에서 가능 한 융합인재교육 프로그램 개발을 목적으로 한다. 이와 더불어 융합인재교육(STEAM)의 실질적 주체로서 역 할을 수행하는 교사의 역량을 신장 시키고, 학생들을 대상으로 융합인재교육(STEAM)에 대한 사고와 인식을 제고함으로써 학생들의 진로탐색 및 선택을 위한 기반을 마련하는 것에 부수적인 목적을 둔다.

융합과학(STEAM) 프로그램을 통한 학생의 꿈과 끼 개발!

미래 사회의 발전을 주도해 나아갈 학생들의 꿈과 끼를 개발하기 위해서는 다양한 지식의 습득과 함께 실질적인 체험이 무엇보다도 중요하다. 이러한 체험의 과정에서 학생들의 동기를 유발하고 앎의 과정에 대 한 욕구를 불러일으킬 수 있는 창의적인 문제해결과정의 제공은 학생들로 하여금 학습동기를 불러일으키는 중요한 요인으로 작용할 수 있다. 이와 같은 관점에서 융합인재교육(STEAM)으로 통용되는 융합과학 프로그 램은 기존의 어떤 프로그램 보다도 적합하다고 볼 수 있다. 그러나 융합과학 프로그램에 대한 일반고등학교 현장의 인식은 여전히 부정적이거나 막연한 것에 지나지 않는다. 이러한 인식의 전환을 위해서는 학교현장 의 주체인 교사와 학생들의 인식 전환뿐만 아니라, 융합인재교육(STEAM)을 통한 융합적 사고의 신장이 절 실히 요구된다.

융합적 사고는 기존의 과학 지식에서 벗어나 공학과 기술적 지식 뿐만 아니라 예술적 지식의 융합을 통 해 새로운 성장의 동력원인 융합지식을 발견하는 사고능력에 해당한다. 따라서 학생들이 융합적 사고가 가 능할 수 있도록 구성된 교육 프로그램을 체험하는 것에 주요한 목표를 두었다. 또한 “융합인재 양성”이라 는 새로운 과학교육 패러다임의 정착을 위해서는 저변의 확대와 인식의 전환이 요구되므로, 학생들의 직접 적인 활동을 통해 강의식 학습에서 탈피하여 체험하는 과학 활동을 통한 인식의 전환 기회를 마련하여야 한다. 이를 위해 교사 연구회는 융합인재 양성 교육 패러다임으로의 전환을 위해 관련 전문가들과 연계된 프로그램 구성을 통해 패러다임의 전환(Paradigm Shift)이 실현될 수 있도록 노력하고자 한다. 또한, 새로운 과학기술에 대한 사고력을 증진시키기 위해 국내외에서 진행되고 있는 융합인재교육(STEAM)의 가능성을 탐 색하도록 노력하여야 한다.

창의적 문제해결능력 신장의 중요성

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으며, 이는 국가의 잠재능력 혹은 경쟁력과 동일 시 될 수도 있다. 세계 각국은 현재 새로운 교육 패러다임 인 융합인재교육(STEAM)에 따라 다양한 분야의 과학기술을 수학적-공학적 지식 또는 예술적인 측면을 융·

복합하여 실현 가능한 제품들을 생산함으로써 국가 성장의 원동력으로 삼고 있다.

융합인재교육(STEAM)을 경험하게 될 학생들은 과학적 원리, 수학적 해석, 공학적-예술적 적용 지식을 융 합한 사고과정을 경험함으로써, 미래 사회가 필요로 하는 인적자원으로 성장할 수 있을 것이다. 따라서 본 교사연구회에서는 문제해결기반 프로젝트 활동을 통해 연구 활동을 체험하게 함으로써 융합인재교육 (STEAM)을 통한 사고력 외에 창의적 사고력과 연구 수행능력의 신장을 부수적인 목표로 설정하고자 한다.

수리적 해석과 적용을 통한 융합과학(STEAM) 문제해결과정

알렉산더 칼더(Alexander S. Calder)의 노란원반(yellow disc)이나, 테오얀센의 움직이는 해변의 동물 등은 움직이는 조형물로 공기의 유동이나 기계로 움직이도록 설치된 키네틱 아트의 대표적 작품이다. 그림에서 보는바와 같이 주변의 생물이라는 익숙한 소재를 통해 창의적인 작품을 창조하고 하고 있지만, 순수한 예술 적 작품이라기 보다는 무게 중심점이라는 수학적 지식을 기반으로 하고 있는 창의적 산물이다. 뿐만 아니 라, 칼더는 과학적 지식과 공학적 지식을 동원하여 최초로 정적인 예술작품의 기존 틀을 과감히 깨고, 동적 인 예술작품인 키네틱 아트를 만들어 내었다.

과학과 예술은 창조로 표현되는 주관적 측면과 발견으로 표현되는 객관적 측면을 동시에 지니고 있으며, 차이점보다는 공통점을 많이 지니고 있다고 볼 수 있다. 이러한 사례는 Calder나 테오얀센의 생체모방 작품 뿐만 아니라, Da Vinci의 과학적․예술적 산물들과 왓슨과 크릭의 DNA 이중나선 모형에서도 확인할 수 있다.

따라서 Sternberg(1968)의 주장과 동일한 맥락에서 예술과 과학 그리고 수학이 융합된 통합적 콘텐츠의 활 용이 학생들의 창의적 사고를 신장 시킬 수 있을 것이며, 융합적 문제해결의 과정을 경험하는 주요한 틀로 작용할 수 있을 것이다.

수학-과학의 융복합 진로체험 과정의 필요성

현장의 교사들은 융합교육의 필요성과 창의적 사고의 개발, 문제해결과정을 통한 학습방법의 필요성에 대 해 인식하고 있으나, 융합교육을 위한 내용선정에 실질적인 어려움을 겪고 있다(이효녕 등, 2012). 이러한 결과는 교육현장에서 융합교육을 적용하는 주체인 현장교사들이 겪는 가장 큰 어려움이 지식의 융합이 가 능한 콘텐츠 선정이라는 것을 의미한다. 뿐만 아니라, 학습의 결과가 학생들의 진로와 연계될 때 학생들의 동기수준이 증가될 수 있으며, 연계성 있는 교육도 가능하다. 그러므로 학생 스스로 진로를 탐색하고 선택 하여 집중하는 생애사적인 진로 교육과정을 학생이 경험할 수 있도록 기회를 제공할 수 있어야 한다.

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이러한 측면에서 살펴본다면 현재 학습자인 학생들이 사회에 전문 직업인으로 자리잡게 되는 시기에는 현재 존재하는 직업 체계에 많은 변화가 일어날 것으로 예상된다. 무엇보다도 빅 데이터 시대에 살고 있는 현재에는 다양하고 넘치는 정보를 적절하게 해석하고 사용할 수 있는 능력이 무엇보다도 중요하게 작용할 것이다. 이와 같은 맥락에서 최근 미국의 커리어캐스트에서 발표한 유망한 직업 상위에는 수학과 관련된 직 업들이 자리잡고 있다. 이렇듯 최근 수학적 해석 능력의 중요성은 다양한 분야에서 융복합된 형태로 나타나 고 있으며, 이중 가장 대표적인 예가 생물 정보학(bioinformatics)이다. 생물정보학 뿐만 아니라, 경제 및 금 융, 사회기반시설, 도시설계, 건축, 메카트로닉스, 로봇공학, 우주공학 등 다양한 분야에서 수학적 해석과 적 용은 더 이상 선택이 아닌 필수가 되고 있다.

2. 연구의 목적

융합인재교육(STEAM)을 위한 교사 연구회 활동은 이러한 현실적 상황을 탈피하고 실질적인 체험형 융합 과학활동을 통해 학생들에게 과학자적 사고와 수행능력을 제공하므로써 현대의 사회가 요구하는 창의적 인 재를 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 초석으 로 기능할 수 있을 것이다. 마지막으로 과학교육의 방법을 융합인재교육(STEAM)에 적합한 교육으로 변환할 수 있는 가능성을 보여주는 시도로써 교사 연구회 활동 내용이 단위학교에서 수행 가능한 실질적 연구활동 의 기초를 제공할 수 있을 것이다.

이와 같은 필요성에 의해 본 교사 연구회에서는 다음과 같은 연구를 수행하고자 한다.

첫째, 지속적인 교내 및 교외 활동을 통해 융합인재교육(STEAM)을 위한 교육환경을 조성한다.

둘째, 창의적 과학문제해결 과정에서 수리적 해석 및 적용이 가능한 융합인재교육(STEAM) 프로 그램을 개발한다.

셋째, 개발된 프로그램을 현장에 적용하여 융합인재교육(STEAM) 프로그램이 학생들의 진로선택 및 학습동기 수준에 미치는 효과를 검증하고자 한다.

3. 연구의 범위

본 연구회는 현재 진행되고 있는 다양한 융합인재교육(STEAM) 관련 활동 중 일반고교에서 활용 가능한 학습프로그램을 개발하기 위해 두 가지 영역에서 연구의 범위를 한정하고자 한다.

첫째, 일반계 고등학교의 창의적 체험활동에서 적용 가능한 연구 활동 프로세스를 개발하고자 한다.

둘째, 일반계 고등학교의 방과 후에 적용 가능한 교과 융합형 프로그램을 개발하고자 한다.

Ⅱ. 이론적 배경

1. 융합인재교육(STEAM) 교육

다양한 지식에 대한 접근과 사용이 가능한 21세기는 정보사회로 표현되고 있으며, 기존의 지식들을 융합 또는 통합하여 새로운 산출물을 만드는 능력을 지닌 창의적 인재 양성은 국가경쟁력 확보를 위한 주요한 교육목표로 대두되고 있다(교육과학기술부, 2010). 이에 따라 서로 다른 영역의 지식들을 융합하여 과학적 산출물을 생산하는 창의적 인재 양성을 위한 다양한 교육적 시도들이 진행되고 있다. 특히 과학지식을 기반 으로 한 융합형 인재양성은 세계 각국의 주요한 교육 패러다임으로 자리하고 있는 실정이다(Matthews,

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(백윤수 등, 2011; 이효녕 등, 2012; Bybee, 2010; Brostow, 2001; Porter et al., 2006; Sanders et al., 2011).

이러한 맥락에서 최근 이슈가 되고 있는 융합교육은 학생들의 과학기술에 대한 흥미와 동기수준을 높이 고 융합적 사고와 창의적인 문제해결능력을 배양할 수 있을 것으로 기대되고 있다(교육과학기술부, 2011).

그러나 국내 융합교육의 역사는 상대적으로 짧은 편이며, 이와 관련된 연구결과들은 최근에 들어 일부 제시 되고 있으며, 기술교육 분야에서의 주도로 인해 실제 과학교육에 기반을 둔 융합교육에 대한 연구는 미비한 실정이다(권난주와 안재홍, 2012; 김진수, 2007; 백윤수 등, 2011).

융합교육과 관련된 국내 연구들을 살펴보면, 백윤수 등(2011)은 다양한 자료를 바탕으로 4C-STEAM을 통 해 국내 융합교육의 방향을 제시하였으나 구체적인 적용 방안은 제시하지 못하고 있다. 이와 유사한 목적으 로 김성원 등(2012)에 의해 제시된 Ewha-STEAM 교육모형은 전반적인 융합인재교육(STEAM)교육의 방향설 정과 고려사항들을 도출하였으나, 실제 교육현장에 적용하기 위한 구체적인 수업모델은 제시하고 있지 못하 다. 반면, 박혜원과 신영준(2012)은 융합인재교육(STEAM)을 실제 수업에 적용함으로써 정의적 영역의 변화 를 확인하였으며, 5가지 융합 요소(과학, 기술, 공학, 예술, 수학)를 반영한 수업 예시를 제시하였다. 그러나 제시된 수업은 특정 단원에 제한되어 있으며, 구체적으로 어떤 학습요소들이 어떻게 배열되어야 하는지에 대한 해답을 제시하지 못하고 있다. 결국, 창의적 인재 양성을 위한 융합교육의 방향과 인식에 대한 연구들 은 활발히 진행되고 있으나 생물교육을 위한 융합수업방법과 수업모델의 개발은 미비한 상태이다. 일부 연 구(김진수, 2007)는 융합교육을 위한 학습의 요소와 유형들을 제시하고 있으나 구체적인 과정이나 콘텐츠의 선정과 같은 교육현장에 실질적으로 도움을 줄 수 있는 정보제공에는 한계를 지니고 있다.

융합교육은 다양하게 해석될 수 있으나 서로 다른 영역의 지식들이 하나의 새로운 지식으로 융합될 때 진정한 융합학습이 이루어짐으로써 학습자는 지식 융합의 능력을 지닐 수 있게 될 것이다. 이와 같이 서로 다른 유형의 지식들로부터 하나의 지식을 도출해 나가는 수렴적 사고과정은 교수자의 안내와 지식의 융합 을 위한 명확한 목표를 필요로 한다(Cropley, 2006; Razoumnikova, 2000). 또한 문제해결과정의 관점에서 학 습의 과정을 살펴보면 주어진 목표, 문제를 해결하기 위해 거치는 과정이 제공되는지 여부에 따라 수렴적 사고와 발산적 사고가 유발될 수 있다(Sternberg & Lubart, 1996). 융합학습을 서로 다른 지식을 하나의 지 식으로 수렴해 나가는 과정이라고 본다면 융합의 과정은 수렴적 문제해결과정에 해당한다. 그러나 창의적 사고를 요구하는 융합학습은 지적능력과 관련되어 있다고 알려진 수렴적 사고뿐만 아니라 발산적 사고가 고르게 유발되어야 한다. 따라서 수렴적 사고를 포함하는 문제해결과정과 발산적 사고를 포함하는 문제해결 과정이 연계성 있게 구성될 때 학생들의 창의적 사고를 개발할 수 있을 것이다.

2. 창의적 문제해결 과정

과학학습을 위한 융합학습의 목적은 창의적 사고가 가능하고, 과학학습에 대한 동기수준을 향상시키는데 있다. 따라서 융합학습을 위한 교수-학습모델은 창의적 사고와 과학학습에 대한 낮은 동기수준을 향상 및 유지시킬 수 있도록 구성되어야 한다.

창의성을 구성하는 창의적 사고의 범주는 크게 수렴적 사고(Convergent thinking)와 발산적 사고 (Divergent thinking)로 구분될 수 있다(Cropley, 2006; Guilford, 1959). Guilford(1959)는 창의성을 이루는 기본 적인 사고에 대해 수렴적 사고와 발산적 사고를 제안하였으며, 특히 지능(Intelligence)은 수렴적 사고와 관 련되고 창의성은 발산적 사고와 더욱 강하게 관련되어 있다고 하였다. 그러나 창의성과 지능에 대한 연구들 은 수렴적 사고와 발산적 사고가 강한 긍정적 관련성이 있다고 제시하고 있으므로, 수렴적 사고와 발산적 사고는 서로 단절된 사고의 영역이 아니라 상호불가분의 관계에 해당한다(Sternberg & O’Hara, 2000).

일반적으로 수렴적 사고는 다양한 정보들을 조합하여 하나의 해결책이나 목표로 수렴하기 위해 고정화 된 사고조절(stereotype mental operation)과정을 사용을 하며, 범주화, 유사성 발견, 패턴 발견, 정보의 다양 성 내에서 상호관계의 발견과 같은 사고과정이 포함된다. 발산적 사고는 다양한 측면에서 새로운 아이디어 를 생성함으로써 다양한 해결책을 이끌어내는 사고과정이며, 이러한 해결책들은 올바른 것일 수도 또는 그 렇지 않을 수도 있는 개방적인 사고의 과정이다. 그러므로 발산적 사고는 주어진 정보들을 종합적으로 고찰 하고, 정해진 틀을 벗어난 사고, 이질적인 요소로 구성된 아이디어들을 생성하는 사고과정을 포함한다

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이와 같은 발산적 사고와 수렴적 사고과정은 인간의 인지적 과정에 해당하며, 창의적 사고의 맥락에서 인지적 과정에 대한 모델인 문제해결과정은 수렴적 문제해결(Convergent problem solving)과 발산적 문제해 결(Divergent problem solving)의 두 가지 유형으로 구분될 수 있다(Guilford, 1967).

수렴적 문제해결과정은 주어진 아이디어를 평가하는 활동을 포함하기 때문에 목표가 주어지지만, 문제를 해결해 나가는 과정은 일반적으로 주어지지 않는다. 그러므로 수렴적 문제해결과정은 특정 이론이나 아이디 어에 대한 입증활동 또는 실증과정, 서로 다른 정보들로부터 일반화해 나가는 활동에 적합하다고 볼 수 있 다. 반면, 발산적 문제해결과정은 새로운 아이디어를 생성하는 활동에 해당하기 때문에 일반적으로 목표가 주어지지 않는다. 또한 목표에 도달하는 과정은 알려져 있는 것을 선택하거나 새로운 방법을 구상할 수도 있기 때문에 사례연구나 탐색과 같은 활동에 적합하다고 볼 수 있다(Wang & Chiew, 2010).

3. 문제해결과정 기반 융합인재교육(STEAM) 프로그램

문제해결과정(Problem Solving Process)은 두뇌의 지적 기능 중 중요한 부분에 해당하는 인지적 과정을 의 미한다. 일반적으로 문제해결과정은 주어진 사실(the givens), 목표(the goals), 조작활동(the operations)의 3 가지 기본 요소로 포함한다(Ormrod, 1999; Polya, 1954). 문제해결과정에서 주어진 사실은 문제의 일부분으 로써 주어진 정보, 목표는 문제에 대한 해결책의 바람직한 종료상태, 조작활동은 해결책의 목표 달성을 위 해 실행될 수 있는 가능한 모든 활동들을 의미한다(Wang & Chiew, 2010). 그러므로 문제해결과정은 우리에 게 주어진 정보들로부터 특정 목표에 도달하기 위해 수행하는 일련의 조작과정에 해당하며, 대부분의 인지 적 과정은 문제해결과정으로 표현될 수 있다. 문제해결과정의 출발점은 주어진 문제가 지니고 있는 목표와 정보를 정의하고 확인하는 문제 탐색 단계라는데 연구자들의 견해가 일치하고 있다. 이후의 단계에 대해서 는 문제에 대한 사고하기, 해결책 지니기, 적절한 행동 선택, 행동의 수행, 해결책의 탐색, 해결책의 생성 등 으로 차이를 나타내고 있다. 그러나 이러한 활동은 문제의 최종 목표인 해결책 도출에 필요한 활동들을 계 획하고, 선택하며, 실행하는 해결책 생성 및 실행 단계를 의미하고 있다. 마지막 단계는 문제해결을 위해 생 성하고 실행된 다양한 해결책들에 대해 목표와의 일치여부에 따라 해결책을 확인, 평가함으로써 최종적으로 적합한 해결책을 선정하는 해결책 평가 단계로 귀결된다고 볼 수 있다. 따라서 과학적 문제해결과정은 제시 된 과학적 문제에 대한 인식 및 도달목표 확인, 과학적 해결방안을 각 단계별 관련된 지식을 활용하여 해결 방안 탐색, 과학적 방법을 통해 목표에 도달할 수 있는 과학적 해결방안을 Team별 선정기준에 따라 확정, Team별 의사소통을 통한 해결방안의 적용 및 목표도달정도 평가로 대별될 수 있을 것이다. 본 연구회에서 는 문제해결과정에 기반하여 융합인재교육(STEAM) 프로그램을 개발할 것이다.

Ⅲ. 연구의 설계

1. 연구대상 및 기간

현재 개발되어 있는 학습프로그램들은 대부분 초등학생이나 중학생을 대상으로 개발되어 있으며, 일반계 고등학생을 위한 융합인재교육(STEAM) 학습프로그램은 찾아보기 어려운 실정이다. 또한 일반계 고등학생을 위한 융합인재교육(STEAM) 프로그램들은 대부분 교육과정 내에서 실행하는데 있어 현실적인 제약이 있는 경우가 있다. 그러므로 본 연구회에서는 일반계 고등학교에서 적용 할 수 있는 융합인재교육(STEAM) 학습 프로그램을 개발하고자하며, 교육과정 내에서 수행할 수 있는 창의적 체험활동 프로그램과 교과 프로그램을 개발하고자 한다.

이를 위해 강원도 소재 S 고등학교 학생들이 참여하였으며, 이중 A 과학동아리 20명은 창의적 체험활동 형 융합인재교육(STEAM) 학습프로그램(프로젝트 활동 기반) 개발 및 적용에 참여하였다.

강원도 소재 S 고등학교 학생들 중 1학년 학생 100명이 방과후 학교형 융합인재교육(STEAM) 학습프로그

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2. 연구 절차

3. 연구회 조직

연구책임자 ․연구책임자 1 명

․공동연구원 5 명

․자문위원 1 명 변 정 호

(계 7 명)

STEAM 교육 프로그램 개발 부문 STEAM 교육 프로그램 검증 부문

연 구 원 : 김영준 연 구 원 : 정영해

연 구 원 : 임석규

연 구 원 : 공복기 연 구 원 : 박영진

자 문 위 원 권 용 주

융합인재교육(STEAM) 교사 연구회

STEAM 교육 환경 조성 STEAM 프로그램 개발 STEAM 프로그램 효과 검증

연구회 소속 교사들의 STEAM 교육 능력 신장

STEAM의 각 영역별 융합적 요소 추출

STEAM 교육 프로그램 적용 집단 구성

STEAM 교육 전문 기관 연계

STEAM의 융합적 요소 반영 컨텐츠 개발

사전 검사(과학지식 및 융합능력)

STEAM 교육 적용 학생 팀 구성

STEAM 교육 프로그램 구성을

위한 전략 개발 STEAM 교육 프로그램 적용

STEAM 교육 프로그램

개발 여건 조성 STEAM 교육 프로그램 개발 사후 검사를 통한 효과 검증 및 전문 학술지 논문 개제

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Ⅳ. 연구의 실제

1. 융합인재교육(STEAM) 교육을 위한 환경 조성 영역

융합인재교육(STEAM)을 위한 프로그램을 개발하고 이를 적용하여 실제 학생들의 융합 능력을 배양하기 위한 환경을 조성하기 위해 연수 이수, 전문가 연계, 지속적 워크숍 등을 실시함

연구회 소속 교사 융합인재교육(STEAM) 능력 신장

- 한국창의재단 융합인재교육(STEAM) 연수 이수 - 프로그램 개발 능력, 융합 교육 교수 능력 신장

융합인재교육(STEAM) 전문 기관 연계

- 국내 융합인재교육(STEAM) 관련 연구 기관과 연계 - 한국교원대학교 학습뇌과학센터 연계

융합인재교육(STEAM) 적용 학생 팀

구성 - 개발된 교육 프로그램 적용 및 검증을 위한 학생 팀 구성

융합인재교육(STEAM) 프로그램

개발 및 적용 여건 조성 - 융합인재교육(STEAM) 프로그램 개발 인력 및 적용 장소 및 시기 확보 가. 교사 연구회의 융합인재교육(STEAM) 지도 능력 신장 : 한국과학창의재단에서 실시하는 융합인재교육

(STEAM) 연수를 이수하고, 융합인재 양성 교육 전문 기관과 연계하여 교사 연구회 소속 교사 및 연구 원들의 융합 교육 능력을 신장시킴.

나. 융합인재교육(STEAM) 프로그램 적용을 위한 학생 팀 구성 및 홍보 : 연구회에서 개발할 예정인 융합 인재교육(STEAM) 프로그램의 효과 검증 및 실제 학생들의 융합 능력 배양을 위한 학생 팀 구성 및 융합인재교육(STEAM)활동에 대해 홍보함.

2. 융합인재교육(STEAM) 인재 교육을 위한 프로그램 개발 영역

융합인재교육(STEAM)을 위한 문제해결 기반 프로그램을 개발함에 있어 융합인재교육(STEAM)의 각 영 역별 요소 도출 및 콘텐츠를 개발함으로써 문제 상황, 창의적 설계, 감성적 경험이 가능한 프로그램 개발 하고자 함.

융합인재교육(STEAM) 각 영역별 융합적 요소 추출

- 과학, 기술, 공학, 예술, 수학 각 영역의 융합 요소 추출 - 추출된 융합적 요소에 대한 전문가 타당도 검증

융합인재교육(STEAM)의 요소 반영 컨텐츠 개발

- 과학, 기술, 공학, 예술, 수학 각 영역의 융합 요소를 반영 할 수 있는 교육 컨텐츠 개발

- 개발된 컨텐츠에 대한 전문가 타당도 검증

융합인재교육(STEAM) 프로그램 구성을 위한 전략 개발

- 추출된 융합적 요소를 반영한 학습 전략 구성 - STEAM의 요소가 반드시 포함된 수업 전략

융합인재교육(STEAM) 프로그램 개발

- STEAM 학습 전략에 의한 교육 프로그램 구성 요소 확인 - 구성요소를 바탕으로 교육 프로그램 개발

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적 요소 추출 연구 수행

다. 융합인재교육(STEAM) 각 영역에 적용 가능한 컨텐츠 개발 : 융합인재교육(STEAM) 각 영역의 융합적 요소들이 반영 될 수 있는 컨텐츠 탐색

라. 융합인재교육(STEAM) 학습 전략 개발 : 융합인재교육(STEAM) 학습 전략 개발

마. 융합인재교육(STEAM) 프로그램 개발 : 개발된 융합인재교육(STEAM) 학습 전략을 바탕으로 구체적인 융합인재교육(STEAM) 프로그램을 구성

3. 융합인재교육(STEAM) 인재 교육 프로그램 적용 영역

융합인재교육(STEAM) 프로그램의 효과를 검증하기 위해 연구회에서 개발한 프로그램을 적용하는 집단(실 험집단)과 무처치 집단(대조집단)으로 구성하여 각각 사전-사후 검사를 통해 연구회에서 개발한 융합인재교 육 프로그램의 효과를 확인.

융합인재교육(STEAM) 프로그램 적용 집단 구성

- 교육 프로그램 적용 집단 구성 및 사전 교육 - 실헙집단 및 대조집단의 동질성 검사

사전 검사 - 집단 별 사전 검사

- 과학지식 및 융합능력 측정

융합인재교육(STEAM) 프로그램 적용

- 개발된 교육 프로그램의 투입

- 실험반에는 융합형 교육 프로그램, 대조반은 일반 과학 학습 프로그램 적용

사후 검사 및 분석결과 전문 학술지 논문 게재

- 교육 프로그램 적용 후 집단 별 사후 검사 - 교육 프로그램 적용 결과 분석 및 효과 검증 - 효과 검증 결과를 바탕으로 전문 학술지 논문 게재

4. 연구회 프로그램 개발 및 적용

가. 창의적 체험활동형 융합인재교육(STEAM) 프로그램 ① 융합인재교육(STEAM) 프로그램 적용 대상

학교에 개설되어 있는 과학 동아리를 대상으로 구성하며, 활동의 효율성을 위해 단위 활동 팀(activity unit team) 편성 하였으며, 비동아리 학생 중 참여 의사가 있는 학생은 추가 선발하여 단위 활동 팀 편성 시 합류할 수 있음.

② 융합인재교육(STEAM) 프로그램 적용 및 운영 방법

STEAM 탐구활동 STEAM 연구 활동 1(방사능 모니터링) STEAM 연구활동 2(적정 기술 개발) 과학-기술-사회 인식 주변의 생활 방사능 조사 실생활 속에서 문제 발견하기

↓ ↓ ↓

과학적 지식 생성 우리 지역 방사능 지도 제작 어두운 방에 빛 공급하기

↓ ↓ ↓

과학적 지식 설명 우리지역 방사능 모니터링 태양광 스마트폰 충전기 제작

↓ ↓ ↓

(11)

□ 팀별 탐구과정 로드맵

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

③ 세부 활동 일정

운영일 활동 내용 비고

5월 1주 • 팀별 융합 탐구 주제탐색 및 설정 1 3주 • 팀별 실험설계 1

6월 1주 • 팀별 실험수행 1 3주 • 팀별 실험결과 정리 1

7월 1주 • 팀별활동 내역 발표 1 교사연구회 지도

실시 3주 • 팀별 주제의 가설 및 실험설계 수정

8월 1주 • 팀별 실험 수행 2

9월 1주 • 강원 토요과학체험마당 부스 참가 및 운영 3주 • 과학 동아리 발표대회 결과 피드백

10월

1주 • 재미있는 생명과학실험 고안 및 시연

3주 • 재미있는 과학실험을 아이들과 함께하는 봉사활동(학교축제기간 활용) 5주 • 팀별 실험결과 교내 발표(포스터발표)

11월 1주 • 팀별 실험결과 교내 발표대회 시상식 및 평가 3주 • 연중 실험내역 정리 및 피드백

나. 방과후 교과형 융합인재교육(STEAM) 프로그램

교과형 융합인재교육(STEAM) 프로그램을 적용하기 위해 인문계 고등학교의 특성상 학업 손실을 최소화 하기 위해 방과후 시간을 활용하여 수업을 적용하며, 이를 위해 ‘융합인재교육(STEAM) 캠프’ 운영

① 융합인재교육(STEAM) 프로그램 적용 대상

삼척고등학교 재학 중인 1, 2학년 학생 : 신청 학생 중 각 강좌별 최대 15명 선발 ② 융합인재교육(STEAM) 프로그램 적용 일시 및 운영 방법

- 운영 기간 : 2015년 11월 16일 ~ 11월 20일 - 운영 시간

구분 11/16(월) 11/17(화) 11/18(수) 11/19(목) 11/20(금) 11/21(토)

특강 명사 초청 특강

1교시 강좌별

오리엔테이션 강좌별 활동 2 강좌별 활동 4 강좌별 활동 6 포스터 및

산출물 전시 명사 초청 특강 2교시 강좌별 활동 1 강좌별 활동 3 강좌별 활동 5 강좌별 활동 7 팀별 발표 및

폐강식

(12)

③ 운영 방침

- 참가를 희망하는 학생들은 담임 교사의 추천을 받아 신청서 작성 후 캠프 운영 담당 교사에게 제출 - 선발된 학생들은 융합인재교육(STEAM) 캠프에 개설되어 있는 팀별 연구 사사활동을 수행함

- 학생들이 선택할 수 있는 연구 강좌는 1개이며, 강좌별로 모집하여 선발함

④ 강좌명 및 담당교사 추천

계열 강좌명 활동주제 담당자 비고

인문 전쟁, 모험, 도전 그리고 배(ship)!

과학기술 발달의 역사와 배의 발달

① 거북선을 통해 배우는 전쟁과 배

② 산타마리아호를 통해 배우는 대항해시대와 배

③ 과학 발달과 증기선의 보급을 통한 도전정신과 배

유○○

이○○

인문 복면문학!

노래로 불러보는 삼척고판 로미오와 줄리엣

① 로미오와 줄리엣을 통해 보는 집단과 개인의 자유의지!

② 주사위로 만들어 불러보는 로미오와 줄리엣 OST!

③ 우리의 이야기로 패러디 극분 쓰기와 창작 노래 완성하기!

김○○

안○○

김○○

인문 LOD : League of Disease!

역사를 변화시킨 질병 이야기

① 스파르타는 어떻게 펠로폰네소스 전쟁에 승리하였을까?

② 문종이 대리청정을 하게 된 이유는 무엇일까?

③ 사도세자는 왜 뒤주에서 비참한 죽음을 맞이하게 되었을까?

최○○

하○○

인문 나 vs. 우리?

나 vs. 우리에 대한 나의 생각 정립하기

① 내 삶에서 무엇이 우선인가?

② 나 vs. 우리에 대한 통합사회적 설명 찾기(사회, 역사, 지리)

③ 나 vs. 우리에 대한 나의 입장 정립 및 토론

양○○

한○○

최○○

자연 수학과 미술의 만남!

움직임 그리고 Kinetic art!

① 키네틱아트와 모빌의 원리에 대해 이해한다.

② 힘과 무게의 원리를 이용해 균형과 율동의 미를 표현한 모빌 작품을 창의적으로 제작한다.

③ 자전거 바퀴의 움직임이 그리는 사이클로이드곡선 의 성질을 알아보고 직접 만들어 실험을 한다.

김○○

정○○

자연 Antigravity!

종이 헬리콥터를 활용한 반중력 제품 최적화

① 공기저항 극대화 제품 만들기(reverse gravity)

② 유체와 베르누이 원리의 이해하기

③ 종이 헬리콥터를 통한 반중력 최적화 실험

변○○

자연 폭설을 이기는 수학적 구조물!

트러스 구조+황금비율 이용 폭설 대비 지붕 만들기

① 트러스 구조 파악을 통한 하중 구조 발견

② 황금비율 탐구를 통한 이상적인 지붕 구조 이해

③ 폭설에 대비한 튼튼한 지붕 만들기

공○○

자연 덧셈기를 만들라!

Model-K 덧셈기로 이해하는 컴퓨터 계산의 원리

① 전기로 켜고 꺼지는 스위치를 이용한 덧셈기 제작

② 트랜지스터와 직접회로 개발 사례를 통해 배우는 기술혁신의 가치

③ 초기 전자전기 산업의 발전사

김○○

자연 그래도 지구는 돌고 있다!

갈릴레이, 진실을 찾아서

① 천동설과 지동설에 대한 오해 바로알기

② 망원경의 구조와 망원경 직접 만들어 보기

③ 가장 이상적인 나만의 망원경 설계하기

임○○

박○○

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⑤ 운영 시간 계획

구분 시간 계획

10월 20일~10월 30일 융합인재교육(STEAM) 캠프 신청자 모집 11월 16일 19:00~20:00 강좌 선택 및 오리엔테이션

20:00~21:00 강좌별 사사 교육활동 수행 1 11월 17일 19:00~20:00 강좌별 사사 교육활동 수행 2 20:00~21:00 강좌별 사사 교육활동 수행 3 11월 18일 19:00~20:00 강좌별 사사 교육활동 수행 4 20:00~21:00 강좌별 사사 교육활동 수행 5 11월 19일 19:00~20:00 강좌별 사사 교육활동 수행 6 20:00~21:00 강좌별 사사 교육활동 수행 7

11월 20일 19:00~20:00 강좌별 활동 결과 발표(포스터 발표 및 평가) 20:00~21:00 강좌별 활동 결과 심사 및 시상

11월21일 10:00~11:00 명사초청 특강

11:00~13:00 폐강식

Ⅴ. 연구 과제 수행 결과

1. 융합인재교육(STEAM)을 위한 환경 조성 가. 교사 연구회의 융합인재교육(STEAM) 능력 신장

- 학교현장의 과학교육에서 가장 중요한 과학에 대한 흥미와 학습에 대한 주의집중을 유발하기 위해 실생활 소재를 활용하여 다양한 학습활동을 수행하였음. 이를 위해 다음과 같은 활동을 수행하였음.

① 교사연구회 정기 워크숍 진행 및 융합인재교육(STEAM)관련 회의 참석

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

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<교직원 대상 정기 워크숍>

② 융합인재양성(STEAM) 연수 이수

- 교사 연구회 소속 교사들의 융합교육 능력을 신장시키기 위해 기본 연수 및 심화연수에 참여하였음

연수과정명 연수기간(시간) 학점 이수자수

2015년 4기 융합인재교육(STEAM) 기초(원격)과정

연수(중등) 2015.7.15.~08.03.(15) 1 4

2015년 4기 융합인재교육(STEAM) 입문과정 연수 (고교) 2015.7.15.~08.03.(15) 1 2

2015년 6기 융합인재교육(STEAM) 입문과정 연수(고교) 2015.7.15.~08.03.(15) 1 1

나. 융합인재교육(STEAM) 프로그램 적용을 위한 학생 구성

- 융합인재교육(STEAM) 프로그램은 크게 창의적 체험활동형, 방과후 교과형으로 구분되며 이에 참여할 학생을 별도로 모집하였음

(15)

2. 융합인재교육(STEAM) 프로그램 개발 및 적용

교사 연구회 소속 교사들의 협의와 연구를 통해 융합인재교육(STEAM) 교수-학습 프로그램을 개발하였음.

가. 창의적 체험활동형 융합인재교육(STEAM) 프로젝트 학습 모델 개발 및 적용

- 개발된 창의적 체험활동형 융합인재교육(STEAM) 프로세스는 아래와 같은 과정으로 구성되며, 학생 연 구 팀에 적용되었음.

① 참여 인원 : 36명

학년 연구팀 A 연구팀 B 연구팀 C 연구팀 D 연구팀 E 연구팀 F

3 1명 1명 1명 0명 2명 1명

2 3명 3명 3명 4명 2명 3명

1 2명 2명 2명 2명 2명 2명

소계 6명 6명 6명 6명 6명 6명

②^{학생 팀 구성}

연구 팀 구성은 자유롭게 실시하였으며, 인원 수와 학년을 고려하여 자율적이나 고르게 편성되도록 하 였다. 단, 학년별 학생 구성은 강제하지 않음으로써 특정 학년이나 학생들이 소외되거나 주도되는 현 상을 차단하고자 하였다.

③ 지역 사회 문제상황 탐색을 통한 주제 선정

원자력발전 시설은 과거 꿈의 발전시설로 각광을 받았으며, 고효율의 에너지 생성이라는 이유로 위험성 은 다소 축소되어 인식된 것이 사실이다. 그러나 2011년 3월 11일 일본 동북부 지방의 대지진과 대규모 쓰나미로 인해 후쿠시마 원전이 폭발하는 사고가 발생하였다. 이 사고를 시작으로 국내에서도 노후 원전 에 대한 진단 및 각 지역의 방사능 수치를 공개하라는 요구가 빗발쳤었으며, 국가에서는 실시간으로 기 상관측소에서 방사능 수치를 실시간으로 측정하여 공개하고 있다. 뿐만 아니라, 수입 농수산물에 대해서 도 일부 방사능 오염도를 측정하고 있으며, 최근에는 생활 공간 주변의 방사능 수치에도 개인의 관심이 높아지고 있는 실정이다.

강원도 남부 동해안에 위치한 삼척은 2012년 150만 kW급 4기로 이루어진 원자력 발전소를 건설하기로 예정되었으며, 2030년 완공을 목표로 하고 있다. 그러나 2011년 후쿠시마 원전의 피해가 더욱 심각하다는 사실이 알려지면서 주민들의 불안감은 증폭되었으며, 선정과정의 의견수렴 문제 등으로 인해 지역 내에서 도 많은 갈등의 요소로 남아 있다. 뿐만 아니라, 인근 지역인 경북 울진과 멀리로는 경주일대에도 원자력 발전소가 위치하고 있어 방사능 안전지대라고 볼 수 없는 실정이다. 최근 대두되고 있는 생활방사능 수치

(16)

다는 장점과 함께 직접 방사능 측정기를 제작할 수 있다는 이점도 함께 지니고 있다. 이를 통해 간단히 우리 주변의 방사능 수치를 측정할 수 있으며, 기상관측소가 없는 우리 지역의 방사능 수치를 모니터링 할 수 있는 시스템을 구축한다면 향후 우리 지역 뿐만 아니라 다른 지역에서도 적용할 수 있는 기틀을 마련할 수 있다고 판단하였다.

④ 프로젝트 활동의 목표

i) 원자력발전소 건설 예정지 학교의 특성 반영

○ 본 연구회에서 지도하고 있는 동아리는 원자력발전소 건설 예정지 학교에 소속되어 있음

○ 최근 원전건설 반대 등 다양한 지역사회의 문제로 대두되어 왔기 때문에 학생, 학교 및 지역사회 의 가장 중요한 관심분야임

ii) 생활 방사능에 대한 인식 개선 및 생활 방사능 맵핑의 필요

○ 학생들과의 논의 과정을 통해 현재 지역 사회에 가장 필요한 것이 무엇인지 논의

○ 생활 속에 상존하는 방사능에 대한 오해가 만연해 있기에 이를 개선하기 위한 방사능 맵핑 iii) 원자력 발전소 건설 예정지의 방사능 모니터링 시스템 구축

○ 생활 방사능 맵핑 know-how를 바탕으로 원자력 발전소 건설 예정지를 구획화하여 방사능 모니터 링 실시

○ 구획별 방사능 모니터링 결과는 주, 월 단위로 측정하여 온라인 상의 동아리 카페 및 클래스팅에 업로드

iv) 지속가능한 대체 에너지 활용 적정기술 개발

○ 원전과 달리 지속 가능한 대체 에너지 활용 적정기술을 개발할 필요성 인식 ○ 태양광 에너지, 역학적 에너지, 수력, 압전에너지 등을 활용한 제품 제작

⑤ 연구 활동을 위한 준비(기본 소양 강화 활동) 및 SNS를 통한 학생 관리

i) 학생들의 연구 활동이 정상적으로 이루어지기 위해서는 학교에서 실시되는 창의적 체험활동 시간을 활용하여 동아리 활동 시간을 확보하였다. 해당 동아리에서는 월 평균 8시간의 활동 시간을 확보할 수 있었으며, 이 시간을 활용하여 학생들에게 “과학의 본성”, “과학 탐구의 방법”, “통계적 처 리법”에 대해 강의하고 관련된 활동을 제시함으로써 기본 소양을 강화하였다.

ii) 모든 팀에게는 팀별 구글 드라이브 문서를 개설토록 하여 시간과 장소에 구애받지 않고 연구 보고 서를 작성할 수 있도록 하였으며, 언제나 팀원 및 지도교사와 의사소통을 할 수 있도록 SNS(클래 스팅과 카페(동아리 인터넷 카페주소 http://cafe.naver.com/samgosteam)를 개설하여 상호작용하였 다.

<표 1> 팀별 연구 프로젝트 활동 전 활동 내용

구분 강의내용 대표 탐구활동

과학의 본성 과학적 탐구에 대한 정의, 구성요소, 과정 toothpick trick

관찰 관찰과 과학적 관찰의 차이

객관적 관찰 VS 주관적 관찰 selective attention test

의문생성 의문의 종류와 생성방법/의문에서 가설로의 진행 소금쟁이와 표면장력

가설생성 잠정적 설명의 유형/가설의 정의 감자녹말의 점탄성

실험설계 변인의 통제/실험의 설계 방법 O-Wing 제작

실험방법 실험기구 조작/실험결과의 정리 실험기구 사용 및 안전관련 교육

자료해석 실험결과의 정량화/표 및 그래프 만들기 자료전환법 교육

(표, 그래프 만들기)

결론도출 실험결과를 바탕으로 가설 평가하기 가설에 대한 가치판단

연구보고서 연구 논문 작성법 연구보고서 예시

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⑥ 연구 설계

연구 설계는 각 연구 팀별로 자유롭게 설계하도록 하였으나, 팀 프로젝트 활동 전 강의한 실험설계 방법을 토대로 작성되어 전체적인 구성에서는 유사한 형태를 나타내고 있음. 그러나 연구 팀별 연구 주제와 변인의 통제 조건에서는 세부적인 차이가 나타났음.

⑦ 연구 수행 i) 과학실 사용

과학실 열쇠를 지도교사가 항시 일정한 장소에 비치하여 학생들이 자유롭게 사용할 수 있도록 하였으 며, 수업시간을 제외한 휴식시간 등에도 사용이 가능하도록 하였음.

ii) 안전교육

과학실의 안전한 사용을 위해 실험실 사용 안전교육을 사전에 실시하였으며, 비정기적으로 지도교사가 실험실 사용정도를 확인하였음.

iii) 지속가능한 에너지 활용 창작물 제작

생물이 지니고 있는 과학적 원리를 발견하고 이를 모방하여 공학적으로 응용함으로써 창의적인 산출 물을 제작하는 과정으로, 6개 팀이 참여하여 다양한 생물을 모방하여 창의적인 장치를 제작하는 프로 젝트를 수행하였음

(18)

⑧ 연구 팀 활동 기록 및 관리

i) 연구 팀의 모든 활동(실험설계, 변인통제, 실험군과 대조군 관찰, 결과정리, 결론, 팀원 의사소통 내 용)은 연구 노트에 기재하였으며, 연구노트를 지도교사가 정기적으로 점검하였으나 가치판단은 하지 않았다. 연구노트에 기재되지 않은 내용들에 대해서만 점검하여 누락요소가 발생하지 않도록 지도하 였다.

ii) 연구 노트에 팀별로 기재한 사항 중 실험일지와 사진촬영 결과물은 정리하여 동아리 인터넷 카페 (http://cafe.naver.com/samgosteam)의 팀 게시판에 업로드 하였다.

iii) 지도교사는 정기적으로 팀별 연구노트와 연구 진행상황을 점검하였으며, 팀별 피드백은 동아리 인터 넷 카페와 이메일을 통해 부정기적으로도 제시하였다.

<연구회 개발 창의적 체험활동형 융합인재교육 모델>

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<연구회 지도 활동 내용 관리 및 학생 관리 SNS : 클래스팅>

(20)

<연구회 지도 학생 동아리 활동 카페>

⑨ 창의적 체험활동형 융합인재교육(STEAM) 프로그램 활동 결과

창의적 체험활동형 융합인재교육(STEAM) 프로그램 활동 결과 요약

※ 원자력발전소 건설예정지역(삼척시) 주민들의 원자력에 대한 인식 조사 ※

원자력에 대한 시민들의 의식을 전반적으로 조사하기 위해 ‘한국원자력문화재단’의 설문지를 일부 수 정하여 인식조사지를 제작하였다.

제작된 설문지를 이용하여 삼척 시내에서 성인 110명, 학생 150명을 대상으로 원자력에 대한 인식을 조 사하였으나, 분석과정에서 모든 문항에 동일한 번호로 선택한 응답자는 신뢰성 확보를 위해 제외하였다.

가. 성인 101명을 대상으로 한 인식 조사 결과

ㅇ 원자력발전이 ‘필요하다’는 응답은 47.9%로 ‘그렇지 않다’는 응답에 비해 높게 나타났음. 그러나 원자력문화재단에서 측정한 일반 국민에 대한 조사 결과에 비해 40% 포인트 낮게 나타났음

ㅇ 원자력발전이 ‘안전하다’는 응답은 17.0%로 ‘그렇지 않다’는 응답 54.2%에 비해 매우 낮게 나타 났음. 원자력문화재단에서 측정한 일반 국민에 대한 조사결과와 유사하므로, 원전 안전성 관련 불 안감이 우세하였음

ㅇ 원자력발전소 수를 ‘늘려야 한다’는 응답은 26.6%로 ‘그렇지 않다’는 응답에 비해 22.4% 포인트 낮게 나타났으며, 원자력 문화재단의 측정 결과에 비해 5.6% 포인트 높게 나타났음. 상세한 결과 는 아래와 같았음

(21)

질문

응답

원전 필요성

원전 안전성

원전 증설

전력 수급 기여

온실가스 감축 기여

폐기물 관리 안전성

환경 방사능

인지

원전 설치 찬성

지역 경제 기여 매우 아니다 14.9% 20.2% 24.5% 11.7% 8.5% 22.3% 7.4% 42.6% 23.4%

아니다 14.9% 34.0% 24.5% 10.6% 22.3% 27.7% 16.0% 19.1% 9.6%

보통 22.3% 28.7% 25.5% 26.6% 29.8% 38.3% 38.3% 26.6% 33.0%

그렇다 35.1% 13.8% 21.3% 39.4% 33.0% 7.4% 30.9% 8.5% 26.6%

매우 그렇다 12.8% 3.2% 4.3% 11.7% 6.4% 4.3% 7.4% 3.2% 7.4%

나. 청소년 146명을 대상으로 한 인식 조사 결과

ㅇ 원자력발전이 ‘필요하다’는 응답은 41.4%로 성인들에 비해 6.5%포인트 낮게 나타났음. 이러한 이 유는 교육과정을 통해 신재생에너지 등과 같은 미래형 에너지의 필요성과 성과에 대해 학습하였기 때문으로 판단됨.

ㅇ 원자력발전이 ‘안전하다’는 응답은 16.4%로 성인들을 대상으로 한 조사결과와 유사하게 나타났으 므로, 원전 안전성 관련 불안감이 우세하였음

ㅇ 원자력발전소 수를 ‘늘려야 한다’는 응답은 17.1%로 나타났으며, 성인을 대상으로 한 조사결과에 비해 9.5%포인트 낮게 나타났음. 이러한 결과는 원자력문화재단에서 실시한 일반 국민대상 조사 결 과보다 더 낮으며, 이 역시 학교에서의 학습에 따른 결과로 판단됨

ㅇ 이외에 환경 방사능 인지정도는 39.4%로 나타났으며, 성인을 대상으로 한 조사 결과 38.3%와 약 1.1% 포인트 차이가 나타났음. 즉, 환경 방사능에 대한 인지 정도는 성인과 크게 차이가 나타나지 않 았으며, 다소 낮은 인식 정도를 지니고 있다는 것을 알 수 있음

질문

응답

원전 필요성

원전 안전성

원전 증설

전력 수급 기여

온실가스 감축 기여

폐기물 관리 안전성

환경 방사능

인지

원전 설치 찬성

지역 경제 기여 매우 아니다 20.4% 23.0% 21.7% 12.5% 13.2% 22.4% 11.8% 37.5% 11.8%

아니다 11.2% 35.5% 31.6% 12.5% 13.8% 34.9% 21.1% 16.4% 17.8%

보통 27.0% 25.0% 29.6% 28.9% 36.2% 34.9% 27.6% 23.0% 32.2%

그렇다 30.9% 12.5% 13.8% 30.9% 27.0% 5.9% 27.6% 11.8% 26.3%

(22)

※ 원자력발전소 건설예정지역(삼척시) 환경 방사능 맵핑 ※

가. 측정 방법

○ 스마트 가이거(스마트폰과 연동되어 방사능 수치를 마이크로시베르트 수준으로 측정) 사용 ⇒ 감마선(γ-ray), 엑스선(χ-ray) 검출 가능

○ 모든 학생들이 자신의 집에 있는 가전 제품에서 방출되는 방사선 측정

○ 각 팀별(5명) 총 6개 팀이 삼척 시내의 주요 장소에서 생활 방사능 측정

○ 팀별 측정결과를 평균한 결과를 이용하여 거품형 맵핑 실시

나. 측정결과

○ 가전제품 생활 방사능 측정결과

- 모든 가전제품이 가동될 때 전 방위(8면)에서 방사능을 측정한 결과, 전자레인지 전면부에서 방사선 검출이 지속적으로 나타남

구분 A팀 B팀 C팀 D팀 E팀 F팀 평균

측정결과

(μSv/h) 12.35 7.22 6.45 8.77 6.50 7.02 8.05 - 전자레인지의 구동 원리를 파악함으로써 방사선이 방출될 수 있음을 확인하였음

● 결론 1 : 적은 방사선이라도 지속적으로 꾸준히 노출되는 것은 인체에 무해하다고 보기 어려울 것이 므로, 가급적 전자레인지 사용 시에는 전면에 서는 것을 자제하는 것이 좋을 것으로 판단됨

● 결론 2 : 편의점에 필수적으로 비치되어 있는 제품이 전자레인지이며, 대부분의 간이 식품들을 전자 레인지를 사용하여 섭취하므로, 편의점에서의 즉석 취식은 청소년 건강에 이로울 것이 없다고 판단됨

○ 삼척 시내 방사능 측정결과

- 삼척시 위치 : 현재 원전건설 예정으로 인해 주민간 의견 대립

(23)

할 수 있음)

- 삼척고등학교 위치 : 삼척고는 삼척시내의 정중앙으로부터 약 500m 북서쪽에 위치하며 주변에 홈플러 스 등 다양한 건물이 위치해 있음

- 삼척시내 방사능 측정 위치 : 방사능 측정은 거리에서 측정하였음

<환경 방사능 측정 중> <환경 방사능 측정 중> <방사능 측정 결과 예시> <방사능 측정 결과 예시>

<병원 방사선 촬영실 측정 중> <대형 건물 내부 방사능 측정 중> <환경 방사능 측정 결과>

● 결론 1 : 적은 방사선이라도 지속적으로 꾸준히 노출되는 것은 인체에 무해하다고 보기 어려울 것이 므로, 가급적 전자레인지 사용 시에는 전면에 서는 것을 자제하는 것이 좋을 것으로 판단됨

● 결론 2 : 편의점에 필수적으로 비치되어 있는 제품

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⑩ 연구 보고서 작성을 위한 전문가 특강 실시

- 창의적 체험활동 시간을 활용하여 융합교육 전문가(전북대학교, 이준기 교수님)를 초빙하여 융합적 연구방법 및 연구논문 작성법을 주제로 학생들에게 특강을 실시하였음.

<전문가 특강 실시>

⑪ 연구 팀 활동을 통한 연구 보고서 작성

- ‘삼척시 지역의 방사능 모니터링 시스템 구축’, ‘지속가능한 대체 에너지 활용 창작물 제작’이라 이 전자레인지이며, 대부분의 간이 식품들을 전자레

인지를 사용하여 섭취하므로, 편의점에서의 즉석 취 식은 청소년 건강에 이로울 것이 없다고 판단됨

● 결론 3 : 교실 내에서 측정된 환경 방사능은 일부 교실(3개실)에서 평균 208nSv/h가 측정되었다. 이러한 측정 결과는 교실이 다른 건물이나 시내에 비해 환 경방사능이 상대적으로 적다는 것으로 사료됨

● 결론 4 : 병원의 방사선 촬영실의 협조를 구하여 의 료용 방사선의 선량을 직사 측정이 아닌 간접 측정 (식염수를 중앙에 둔 측면 측정)한 결과에 의하면, 평균 406nSv/h의 방사선이 검출되었음. 이러한 결과 에 비추어 의료용 방사선의 간접적인 방사선 노출은 일반 시내에서 접하는 방사선량에 비해 훨씬 낮은 수준이라는 것을 알 수 있음

● 결론 5 : 대형마트의 밀폐된 지하에서는 매우 높은 수준의 선량이 검출되었으나, 일반적으로 제시된 허용 기준치는 다음 표와 같다.

구분 기준치(mSv) 기준치(μSv) 기준치(nSv)

우주선 0.3-1.0 300 300,000

지각방사선 0.3-0.6 300 300,000

섭취 0.2-0.8 200 200,000

호흡 0.2-1.0 200 200,000

의료 0.4 400 400,000

원자력발전소 0.0002 0.2 200

그러므로 허용기준치 내에서 환경방사능이 측정되고 있으나, 꾸준히 노출되었을 때 인체에 미치는 영향 은 단언하기 어렵다. 따라서 특정 기상 관측소에서 측정되고 있는 대기 중 선량률만으로는 우리 지역의 생활 방사능을 명확히 알기 어렵다는 것을 확인하였다.

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⑫ 창의적 체험활동형 융합인재교육(STEAM) 활동 결과의 발표

- 창의적 체험활동형 융합인재교육(STEAM) 활동 결과를 일부 정리하여 제23회 강원도 과학동아리활동 발표대회에 참가하여 발표함으로써 동상을 수상하였음

나. 방과후 교과형 융합인재교육(STEAM) 프로그램의 적용 및 검증 ① 방과후 교과형 융합인재교육(STEAM) 프로그램의 개발

- 방과후 교과형 융합인재교육(STEAM) 프로그램을 개발하기 위해 다양한 교과 영역 중 연구회의 주요 주제에 부합하도록 수학적 문제해결과정이 포함된 프로그램 지도안을 개발하였음 <연구회 개발 지 도안은 첨부된 지도안 및 활동지 참조>

② 방과후 교과형 융합인재교육(STEAM) 프로그램의 적용 및 검증

- 기 개발된 교과형 융합인재교육(STEAM) 프로그램의 적용을 위해 교내 1, 2학년 학생들을 대상으로 무학년제 프로젝트 강좌로 구성된‘융합인재교육(STEAM) 캠프’운영(11월16 ~ 20일)

- 1일 2시간씩 1주간 집중 이수과정으로 구성되며, 각 차시별 학습동기의 변화폭을 관찰

- 개발된 교과형 융합인재교육(STEAM) 프로그램의 효과를 지속적으로 관찰하기에는 부족할 수 있으 나, 프로그램 적용 전/후에 학습동기 수준과 진로성향을 측정함으로써 각 차시가 진행됨에 따라 학 생의 사고가 어떻게 변화하는지에 대한 검증 실시

<동아리활동 발표대회 포스터> <수상내역>

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- 개발된 융합인재교육(STEAM) 프로그램을 통하여 학생들에게 유의미한 변화가 나타나는 지를 확인하 여 효과성을 검증

ⅰ) 운영 강좌 및 참가 학생

강좌명 장소 참가학생 명단 담당교사 인원

전쟁, 모험, 도전

그리고 배(ship)! 화학실 2307 1513 1522 2202 2129 2206 2632 2607 2604 1421 1304 2218 1520

유희균

이현진 13

복면문학! 음악실 2104 2108 2127 2222 2118 1618 2321 2221 2328 2319 2110 2316

김유미 안민균 김성희

12

L.O.D. : League of

Disease! 3-1 1101 2314 1630 1518 2131 1419 1113 1117 1226 1225 2302 2325 2113

최윤석

하대호 13

나 vs. 우리? 회의실 3-2

1615 1403 2219 1110 2318 1223 1220 2312 2210 2214 2220

양석철 한민기 최경진

11

수학과 미술의 만남! 미술실 2605 1401 1409 1510 2630 2615 2614 2623 2510 2613 1322 1310

김남억

정영해 12

Antigravity! 영어회 화교실

1603 2525 2628 2625 2626 2417 1128 2419

2424 1204 1210 2415 2516 변정호 13 폭설을 이기는 수학적

구조물! 물리실 2421 1309 1104 1405 1203 1222 2501 2535

2512 1312 1622 1211 공복기 12 덧셈기를 만들라! 3-3 2513 2523 1626 2432 2406 2620 2416 2515

1506 1316 2404 2534 2435 2527 2407 김영준 15 그래도 지구는 돌고

있다! 2-5 2511 1604 1328 1526 1107 1313 1115 2524 2521 2408 2429 2520 2503 1221 1406

임석규

박영진 15

계 9 17 116

ⅱ) 개강식

<오리엔테이션 1> <오리엔테이션 2>

<오리엔테이션 3> <오리엔테이션 4>

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ⅲ) 강좌 운영

ⓐ 전쟁, 모험, 도전, 그리고 배!

￭ 운영교사 : 유희균, 이현진

￭ 운영내용

테마 : 과학기술 발달의 역사와 배의 발달

① 거북선을 통해 배우는 전쟁과 배

② 산타마리아호를 통해 배우는 대항해시대와 배

③ 과학 발달과 증기선의 보급을 통한 도전정신과 배

<강좌 활동1> <강좌 활동2>

(28)

ⓑ 복면문학!

￭ 운영교사 : 안민균, 김유미, 김성희

￭ 운영내용 : 첨부 『학생활동지』 참조

테마 : 노래로 불러보는 삼척고판 로미오와 줄리엣

① 로미오와 줄리엣을 통해 보는 집단과 개인의 자유의지!

② 주사위로 만들어 불러보는 로미오와 줄리엣 OST!

③ 우리의 이야기로 패러디 극분 쓰기와 창작 노래 완성하기!

(29)

￭ 운영교사 : 최윤석, 하대호

테마 : 역사를 변화시킨 질병 이야기

① 스파르타는 어떻게 펠로폰네소스 전쟁에 승리하였을까?

② 문종이 대리청정을 하게 된 이유는 무엇일까?

③ 사도세자는 왜 뒤주에서 비참한 죽음을 맞이하게 되었을까?

(30)

ⓓ 나 vs. 우리!

￭ 운영교사 : 한민기, 최경진, 양석철

테마 : 나 vs. 우리에 대한 나의 생각 정립하기

① 내 삶에서 무엇이 우선인가?

② 나 vs. 우리에 대한 통합사회적 설명 찾기(사회, 역사, 지리)

③ 나 vs. 우리에 대한 나의 입장 정립 및 토론

(31)

ⓔ Antigravity!

￭ 운영교사 : 변정호

테마 : 종이 헬리콥터를 활용한 반중력 제품 최적화

① 공기저항 극대화 제품 만들기(reverse gravity)

② 유체와 베르누이 원리의 이해하기

③ 종이 헬리콥터를 통한 반중력 최적화 실험

(32)

ⓕ 폭설을 이기는 수학적 구조물!

￭ 운영교사 : 공복기

테마 : 트러스 구조+황금비율 이용 폭설 대비 지붕 만들기

① 트러스 구조 파악을 통한 하중 구조 발견

② 황금비율 탐구를 통한 이상적인 지붕 구조 이해

③ 폭설에 대비한 튼튼한 지붕 만들기

(33)

ⓖ 덧셈기를 만들라!

￭ 운영교사 : 김영준

테마 : Model-K 덧셈기로 이해하는 컴퓨터 계산의 원리

① 전기로 켜고 꺼지는 스위치를 이용한 덧셈기 제작

② 트랜지스터와 직접회로 개발 사례를 통해 배우는 기술혁신의 가치

③ 초기 전자전기 산업의 발전사

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ⓗ 그래도 지구는 돌고 있다.!

￭ 운영교사 : 박영진, 임석규

테마 : 갈릴레이, 진실을 찾아서

① 천동설과 지동설에 대한 오해 바로알기

② 망원경의 구조와 망원경 직접 만들어 보기

③ 가장 이상적인 나만의 망원경 설계하기

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ⓘ 수학과 미술의 만남!

￭ 운영교사 : 정영해, 김남억

테마 : 움직임 그리고 Kinetic art!

① 키네틱아트와 모빌의 원리에 대해 이해한다.

② 힘과 무게의 원리를 이용해 균형과 율동의 미를 표현한 모빌 작품을 창의적으로 제작한다.

③ 자전거 바퀴의 움직임이 그리는 사이클로이드곡선 의 성질을 알아보고 직접 만들어 실험을 한다.