융합인재교육

융합인재교육 (STEAM) 의 총론적 고찰

기하급수적 기술의 진보 (exponential progression)

“20-30 년 후의 세계는 특이점 (singularity) 에 도달해 인간의 지능 보다 뛰어난 기계가 출현할 것이며 , 2045 년에는 인간이 영원히 (?) 사는 시대가 열릴 것이다” Ray Kurzweil

http://www.ted.com/talks/lang/eng/ray_kurzweil_announces_singularity_university.html 수확체증의 법칙

(Law of Accelerating returns)

“ 인재를 키워내는 교육의 패러다임 전환할 때”

“10-15 년 후에는 1 인당 평균 29-30 가지의 직업을 보유”

호주 정부

“ 지난 30-40 년 동안 직업 변화 추세는 높은 기술과 고액 연봉을 받 는 직업과 별다른 기술이 필요 없고 수입도 적은 직업으로 양극화”

The Polarization of Job Opportunities in the U.S. Labor Market, David Autor(MIT)

The Polarization of Job Opportunities in the U.S. Labor Market,David Autor(MIT)

“How do we best prepare our students for a future of work that does not yet exist, careers that have not yet been invented, an economy that prizes things not yet created, and that puts STEAM into the learning plans for every child?”

21^st Century Skills, (Bernie Trilling, Charles Fadal)

“ 인재를 키워내는 교육의 패러다임 전환할 때”

창조적 아이로 키우는 통합교육의 기본 목표

“ 첫째 , 학생들을 전문가로만 만들려고 하지 말고 보편적인 창조과정을 가르치는 데 중점을 두어야 한다”

“ 둘째 , 창조과정에 필요한 직관적 상상기술을 가르쳐야 한다”

“ 셋째 , 예술과목과 과학과목을 동등하게 다루는 다학문적인 교육을 하여야 한다”

“ 넷째 , 공통의 언어를 사용해 교과목을 통합하여야 한다”

“ 다섯째 , 한 과목에서 배운 것을 다른 과목에서 응용할 수 있도록 훈련시켜야 한다”

“ 여섯째 , 과목 간의 경계를 허문 사람들의 경험을 활용해야 한다”

“ 일곱째 , 모든 과목에서 해당 개념들을 다양한 형태로 발표하는 법을 가르쳐야 한다”

“ 마지막으로 , 상상력이 풍부한 만능인을 양성해야 한다”

Rudd Bernstein( 생각의 탄생 저자 )

미래 사회의 국가경쟁력은 과학기술 경쟁력과 직결되며 , 이를 위해서는 창의적이고 우수한 과학기술 인력 확보가 관건

과학 · 기술의 비약적 발전에 따라 실생활의 첨단 과학기술 수준은 높아졌으나 학교 수학 · 과학 · 기술 교육은 이를 따라 가지 못하는 상 황

다수의 학생들은 수학 · 과학을 어렵게만 느껴 과학에 대한 일반적 흥미도는 PISA 2006 조사 결과 57 개국 중 55 위에 머물고 있으며 ,

기술 · 공학에 대해서는 인지 부족

융합인재교육 (STEAM) 배경 및 필요성

미래 과학기술사회의 변화를 선도하여 국가경쟁력을 강화하기 위해

초중등생들의 과학기술에 대한 이해 · 흥미 · 잠재력을 키우고자 함

융합인재교육 (STEAM) 목표 및 기대효과

융합적 사고와 문제해결 능력 배양 통한 미래 사회 필요한 창의적 과학기술 인력 양성

과학 기술에 대한 흥미도 제고 및 동기 부여 통한 ‧ 과학기술 분야 진출 유도

첨단 과학기술의 개념과 원리에 대한 이해도 증진통한 대중의 과학화

“ 과학기술에 대한 학생들의 흥미와 이해를 높이고 ,

과학기술 기반의 융합적 사고 (STEAM LITERACY) 와 문제해결력을 배양하는 교육”

※ STEAM : Science, Technology, Engineering, Arts &Mathematics

융합인재교육 (STEAM) 의 개념

왜 STEM + A 인가 ?

“Imagination is more important than knowledge”

Albert Einstein

Though there will be an increased demand for skills in Science, technology, engineering, and math, the “STEM” skills, there will be even higher demand for creativity, invention, and innovation.

The arts have been the traditional source for developing creativity.

Integration the Arts into STEM(making it STEAM) will be an important educational goal as we move through our century

^21st Century Skills, (Bernie Trilling, Charles Fadal)

왜 STEM + A 인가 ?

음악을 공부하는 학생들은 공간지각추론 능력이 향상되고 , 그 능력은 수학 개념 학습이나 과학 관찰 능력에 커다란 영향을 줌

(Graziano et al., 2002; Tishman et al., 2002).

SAT 성적을 매타 분석한 결과 , 음악 활동과 수학성취도 성적의 연관성이 높음 (Catteral, 2002)

예술 ( 음악 등 ) 과 과학기술을 함께 공부하면 과학기술 분야 성취도가 향 상

융합인재교육 (STEAM) 활동 준거 ( 틀 )

흥미 · 동기 · 성공의 기쁨 등을 통해 새로운 문제에 도전하고자 하는 열정이 생기게 하는 감성적 체험

학생이 문제 해결 필요성을 구체적으

로 느낄 수 있는

상황을 제시

학생 스스로 문제 해 결 방법을 찾아가는

창의적 설계

학생이 문제 해결하 였다는 성공의 경험

과학기술분야에 대한 흥미 · 동기 부여

새로운 문제에 도전

질문 (Question) 과 문제 (Problem) 의 예 시

질문 (Question) 문제 (Problem)

하늘은 왜 파랄까 ? 어떻게 비행기를 더 안전하게

만들 수 있을까 ?

우주에서 가장 작은 입자는

무엇일까 ? 어떻게 작은 공간에 더 많은 데이터

를 저장할 수 있을까 ?

암을 유발하는 원인은 무엇일까 ? 태양 에너지 활용해서 집을

따뜻하게 만들고 집에서 사용하는 전기를 만드는 방법은 ?

화석연료 사용은 기후에 어떤 영향을 미칠까 ?

21^st Century Skills,p93 (Bernie Trilling, Charles Fadal)

과학 (Science) VS. 공학 (Engineering)

과학실험 과정 :

Why?

How Can

질문 (Question) 제기 문제 (Problem) 정의

We?

질문을 풀기 위해 고민 문제를 풀기 위해 고민

질문에 대한

답 · 설명 · 가설을 만듦

설계 (design), 계획하여 proto- type(or solution) 도출

가설을 실험 통해 증명 Prototype : 작동여부 평가 , So- lution : 문제 풀리는지 확인

실험결과를 분석하여 ,

질문에 대한 답 ( 결론 ) 을 도출 평가 ( 확인 ) 결과 등을 분석하여 개선 방안 도출 결과를 공유하고 , 다른 사람

들의 답 ( 결론 ) 과 비교 해결안을 공유하고 시행하며 , 제품 · 서비스로 시장에 출시 더 정제된 질문이나 , 위 과정

에서 발생한 새로운 질문에 대 해 위 과정을 반복

더 나은 Prototype(Solution) 을 만들거나 , 위 과정에서 발생한 새

로운 문제에 대해 위 과정을 반복

탐구 기반 학습

(Inquiry Based Learning)

설계 기반 학습

(Design Based Learning)

21^st Century Skills,p93 (Bernie Trilling, Charles Fadal)

융합인재교육 (STEAM) 수업 유형

블록 타임제 ( 코티칭 활용 )+ 창의적체험활동 ( 방과후학교 ) or 과목간 연계 + 창의적체험활동 ( 방과후학교 ) 방식으로 수업을 실 시

요일

차시 월 화 수 목 금

1 과학 음악 국어 국어 음악 2 영어 수학 도덕 체육 국어 3 국어 사회 영어 과학

미술 미술

사회 4 국어 수학

과학 실과

수학 과학

수학

5 수학 체육

6 체육 ^창체 실과

주제중심학습 , 문제중심 통합학습 , 프로젝트 학습 등 다양한 방 법 활용 가능 ( 예시 : 이화여대 부속초 )

요일

차시 월 화 수 목 금

1 과학 음악 국어 국어 미술 2 영어 수학 과학 도덕 국어 3 국어 사회 영어 과학 사회 4 국어 수학 수학 음악 도덕 5 수학 과학 체육 미술 수학 6 체육 실과 ^창체 체육

방과후학교

비형식교육 (informal education) 통한 융합인재교 육 (STEAM)

학교 밖 교육

- 학교 밖 지역 교육기관 , 과학관 , 대학 , 기업 , 출연 ( 연 ) 등에서 운영 하는 STEAM Outreach 프로그램 , 캠프 등을 활용 가능

이벤트

- 융합인재교육 (STEAM) 을 주제로 한 이벤트성의 행사 , 페스티벌 ,

챌린지대회 , 미션투어링 , STEAM 경진대회 , 문제해결 토너먼트 등의 이벤트성 행사

융합인재교육 (STEAM) 현장 적용 예시 ( 이대 부속초 )

주제중심 통합 학습

- 저학년 어린이들을 대상으로 여러 교과의 학습을 통해 공통된 주제 (theme) 를 발견할 수 있도록 함

- 각 교과의 기본 개념들을 포괄하면서 전체를 조망하고 , 다른 상황 속으로 확장시킬 수 있는 핵심적 개념을 주제로 선정

문제중심 통합 학습 (Problem-Based Learning)

- 실생활과 관련된 문제를 해결하는 과정을 통해 학생들의 전략적인 사고력 과 문제해결 능력을 신장

- 다양한 해결방법을 갖는 비구조화된 문제 , 학습자 및 교육과정을 고려한 문제 , 학습자로 하여금 문제해결의 필요성을 구체적으로 느낄 수 있는 실생활과 관련된 문제로 제시

프로젝트 학습 (Project Learning)

- 실제적이고 현실적인 문제를 제공하여 학습자로 하여금 구체적인 결과를 만들어 실천토록 함

문제중심학습 예시 ( 로봇과 인간의 만남 )

- 이대부속초 (5 학년 )-

‘ 로봇과 인간의 만남’ 학습내용

- 인간 몸의 구조 · 기능 ( 감각기관 , 뇌 , 신경 , 뼈 , 근육 등) 이해

- 감각기관 , 뇌와 신경 , 뼈와 근육을 통한 자극과 반응 과정 이해 - 로봇의 구조 · 작동원리 ( 센서 종류 , 제어부 , 출력장치 등) 이해하고 인간의 구조 · 기능과 비교

수업의 흐름 ( ^{차시별 계획})

①

해결계획 세우기

1-2 차시

• 영상 속 로봇들을 만들 때

전문가 고려사항 ?

• 우리 생활에 필요한 로봇

?

②

2-8 차시

• 인간 몸의 감각기관 이 해

• 인간 몸의 자극에서 반응의 과정 이해

• 로봇의 구조 이해

③

10-15차시

• 만들고 싶은 로봇 설계하기

• 로봇 제작하기

수업 참관 ( 해결책 고안 )

<로봇 설계도 > < 로봇 제작 장면 >

문제중심학습 예시 ( 로봇과 인간의 만남 )

- 이대부속초 (5 학년 )-

프로젝트학습 예시 ( 아프리카 기근 문제 해결 )

- 이대부속초 (6 학년 )-

‘ 아프리카 기근 문제 해결을 위한 아이디어 창출’ 수업목표

- 아프리카의 기근 문제의 원인을 파악하고 , 문제 해결을 위한 아이디어를 제안할 수 있다

식수 부족 및 물 오염 문제 - 우물 설치

- 태양광을 이용한 정수시설 설치 - 해수 담수화

- 사막화 지역에 나무 심기

식량 부족 및 어린이 영양실조 , 질병 문제 - 분자요리를 활용하여 어린이들을 위한 고단백 식품 만들기

- 태양열 집열판을 활용한 조리기구 개발 - 척박한 땅을 농경화 할 수 있는 방법

- 예방 접종약 보급 및 예방접종의 필요성 교육