STEAM 교사연구회사례발표

(1)

STEAM 교사연구회 사례 발표

성의석

동인천고등학교

(2)

I. 서론

어느 길로 가시겠습니까 ?

1. 필요성

(3)

I. 서론

STEAM 교육 철학

다학문적

가치타협

학문주의

감정순화 교과중심

실천

열성

해법제시

창의성

감성

재미 다양성 인정

자긍심 배려

주입식

1. 필요성

(4)

I. 서론



첫째 . 기존에 개발되어 있는 과학 , 기술 , 수학 교과의 체험활동 과제를 분석하여 융합 교육 요소를 도출한다 .



둘째 . 융합교육 요소를 반영하여 학생의 흥 미와 감성적 체험이 가능한 체험활동 프로그 램을 개발한다 .



셋째 . 개발된 체험활동 프로그림이 학생들의 학습동기 , 학업성취 , 진로결정에 미치는 영 향을 구명한다 .

2. 연구의 목적

(5)

II. 문헌연구

출처 : 문대영 . (2007). STEM 통합 접근의 사전 공학 교육 프로그램 모형 개발 . p. 94.

1. STEAM 교육의 개념

(6)

II. 문헌연구

개발의 단계 단계의 활동 내용

준비 단계

학습자의 요구 분석 주제의 요구 분석 사회의 요구 분석

↓ ↓

개발 단계

설계 개요의 개발 교사용 지침서 개발 학생용 활동지 개발

↓ ↓

개선 단계 파일럿 및 현장 테스트

프로그램 개발 종료

자료 : 박형서 , 정모근 . (2005). 초등학교 고학년을 위한 자기 부상열차 만들기 체험활동 중심의 MST 통합교육 프로그램 개발 . p. 4.

2. 프로그램 개발 모형

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II. 문헌연구

자료 : 이상갑 (2001). 주제 중심 통합적 접근에 의한 기술교과 교육프로그램 개발 . p.

64.

준비단계 → 개발 단계 → 개선단계

요 구 분

석 → 주 제 선

정 → 교육목

표설정 → 학 습 내

용선정 → 주 제 망

작성 → 학 습 내

용조직 → 수 업 목

표진술 → 프 로 그

램구성 → 프 로 그

램평가 → 최 종 프

로그램

↑ ↑ ↑ ↑ ↑ ↑ ↑ ↑ ↓

프로그램의 수정 및 보완 ←

2. 프로그램 개발 모형 ( 계속 )

(8)

II. 문헌연구

자료 : 배선아 (2009). 공업계열 전문계 고등학교 전기 · 전자 · 통신 분야의 활동 중심 STEM 교육프로그램 개발 . p. 97.

2. 프로그램 개발 모형 ( 계속 )

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II. 문헌연구

3. 프로그램 개발 사례

Exploring The Moon(NASA, 1997)

Engineering Design(ITEA, 2008)

Technology Science Mathematics (Sanders, 1995)

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II. 문헌연구

4. 공학의 개념 , 범위

순위 기술과 공학 교육에 포함되어야 할 개념 (concept) 적 요소 기술과 공학 교육에 포함되어야 할 상황 (context) 적 요소

1 디자인 ( 동사로서의 ) 에너지

2 시스템 생명기술

3 모델링 지속가능한 기술

4 사회적 상호작용 수송 기술

5 최적화 의학 기술

6 혁신 식품

7 구체화 산업 생산

8 디자인 ( 명사로서의 ) 수자원 관리

9 지속가능성 건설

10 트레이드 오프 양방향 통신

11 에너지 지구 온난화

12 재료 국지적 기술

13 자원 안전

14 기술에 대한 평가 나노 기술

15 발명 과학적 연구와 탐색

16 위험과 실패 독점에 대한 안전

17 정보 스포츠와 레크레이션

18 기능 단방향 통신

19 구조 가상현실

20 제품 수명 주기 미래에 대한 상상

21 평가 스스로 하기

22 표준 정치와 기술

23 응용과학 구조

24 효과성 포장

자료 : Rossouw. (2011). Concepts and contexts in engineering and technology education. pp. 414-415.

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III. 연구 방법

1. 추진 일정

사전조사 계획서 작성 및 연구회 구성 　　　

2,000

STEAM 관련 개발 자료 분석 　　　

프로그램 개발

수학 , 과학 , 기술 , 예술 교과 체험

활동 분석 　　　

1,500

프로그램 개발 　　　

프로그램 지도안 작성 　　　

프로그램 파일럿 테스트 　　　

적용 및 피드백 프로그램 교사 평가 협의회 　　　

프로그램 학교 적용 　　　 300

일반화

적용 결과 분석 및 수정 　　　

1,200

수업지도안 결과 보고 　　　

일반화 자료 제작 및 보급 　　　

연구 진도 (%) ^10% ^40% ^60% ^95% 　 100%

주요 결과물 ^-^{연구계획서}

-STEAM 체 험 활동 분석표 -체험활동 포트 폴리오

-체험활동 포트 폴리오 피드백

-학교 적용 분 석

-STEAM 수 업 지 도안

-STEAM 체 험 활 동 포트폴리오 5 개 이상 -최종 보고서

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III. 연구 방법

2. 프로그램 개발 모형 선정

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IV. 연구의 실제

1. 각 교과별 체험활동 과제 분석

(14)

IV. 연구의 실제 (Cont’

1. 교과별 체험활동 과제 분석

d) 친환경 주택모형 설계

(15)

IV. 연구의 실제 (Cont’

d) ^{지진예방시스템 설계}

(16)

IV. 연구의 실제 (Cont’

d) ^{탄성 자동차 설계}

(17)

IV. 연구의 실제 (Cont’

d) ^{주사기 유압 로봇팔}

(18)

IV. 연구의 실제 (Cont’

d) 창의적 오토마타 설계

(19)

IV. 연구의 실제 (Cont’

d) 달 탐사기지 건설하기

(20)

IV. 연구의 실제 (Cont’

2. STEAM 연구 과제 선정

d)

(21)

IV. 연구의 실제 (Cont’

3. 교육 프로그램 틀 설정

d)

융합교육 문제 제시를 통한 학생들의 흥미 유도

학습의 주제 , 유형 , 수

업 차시 , 수업 단계 등을

제시

(22)

IV. 연구의 실제 (Cont’

3. 교육 프로그램 틀 설정

d)

수업의 전체 과정을 한 눈에 알아볼 수 있도록 하 기 위한 흐름도 제시

친환경 주택모 형 건설하기

↓

[도입 ] [과학 ] [수학 ] [기술 / 공학 ]

[1차시 ] 문제 상황에

대한 이해

[2차시 여름과 겨울 철의 태양크 기 비교하기

[4차시 ] 무한등비급수 를 통한 베란다

의 설치 이유

[6차시 ] 친환경 주택의

구조

↓ ↓ ↓

[3차시 ] 적위와 태양 의 남중고도

[5차시 ] 삼각함수를 이 용한 주택 설계

[7차시 ] 친환경 주택 설

계

↓ [8~12차시 ] 친환경 주택 건

설하기

F4. 과학기술을 통합적이며 전체적인 시각에서 볼 수 있는 능력 ( 통합적 사고 )

F4

F1 0

F6. 과학기술공학과 사회시스템과 체계적이고 전략적으로 연계한 과학교육

F10. 창의적인 공학설계교육 개념 및 융합기반 학습 개념 도입

F6

STEAM 모델 개발을 위

한 주요 14 factor 제시

(23)

해당 차시에 해당하는 주제 , 목표 , 관련단원을 제시

학생들의 흥미를 불러일 으키기 위한 질문 제시

학생 스스로 탐구식 학 습이 가능하도록 워크북 형태로 제시

IV. 연구의 실제 (Cont’d)

3. 교육 프로그램 틀 설정 ^F6

(24)

IV. 연구의 실제 (Cont’

d)

통합적 사고 다학문적 간학문적 창의적 설계 문제정의 창의성 가치타협 해법제시 감성적 터치 재미

감성 열성

자긍심 감정순화 - 능동 적 실천

배려 다양성 인정

4. STEAM 교육 표준 적용

(25)

IV. 연구의 실제 (Cont’

d)

통합적 사고 다학문적 간학문적 창의적 설계 문제정의 창의성 가치타협 해법제시 감성적 터치 재미

감성 열성

자긍심 감정순화 - 능동 적 실천

배려 다양성 인정

문제상황

여러분은 NASA 의 엔지니어가 되어 우주기지를 건 설해야 한다 .

기지를 건설하는데 필요한 자재는 달 표면에 있는 철과 티타늄 등 광물 자원을 활용하는 방안이 거론 된다 . 광물질에서 가연성 가스를 채취해 전력을 생 산한다는 계획도 세우고 있는데 NASA 는 아리스다 고 분화구 표면에서 이런 자원을 얻을 수 있을 것으 로 기대하고 있다 .

여러분은 이번 달 탐사기지 프로젝트에 참여하는 연 구원으로서 달탐사기지 건설에 필요한 다양한 자료 들을 수집하고 효율적으로 기지를 건설하기 위한 로 켓 , 착륙선 등을 구상하여 모형으로 제작한 후 평가 하게 된다 .

(26)

IV. 연구의 실제 (Cont’

d)

통합적 사고 다학문적 간학문적 창의적 설계 문제정의 창의성 가치타협 해법제시 감성적 터치 재미

감성 열성

자긍심 감정순화 - 능동 적 실천

배려 다양성 인정

 달 기지 건설을 위해 여러 분야의 전문가 가 모여 회의를 개최합니다 . 모듬 내에서 역할을 분담해 주세요 .

 달에서 식물을 키우려면 어떻게 해야 할까 ?

 달 탐사에 필요한 여러 물건들이 있다 . 최적화 기법을 적용해서 우선 순위를 구해 보자 .

 로켓 발사 각도는 어느 정도가 적당할까 ?

우주공학자 물리학자 지질학자 천문학자

(27)

V. 연구의 적용

문제 제시 연구개발

과학

수학

기술+ 공학

실행 평가

(28)

V. 연구의 적용 ( 학생변화 )



통합적 STEM 교육이 일반계 고등학교 학생의 과학 및 기술교과 자기 효능감과 공학 태도에 미치는 효과 ( 성의석 , 2012)

가설 1. 통합적 STEM 교육 을 받은 집단과 기술교과 중심 의 교육을 받은 집단 간에 기술 교과 자기효능감에 차이가 없을 것이다 .

변인 사례

수

사전 사후 교정

평균 표준편

차 평균 표준편

차 평균 표준오

차 통합적

STEM 교육 수업

65 3.123 .529 3.441 .670 3.460a .069

기술교과 중

심 수업 62 3.193 .495 3.206 .556 3.187a .070 합계 127 3.157 .512 3.326 .626

a. 공변량 평가치 : 사전검사 = 3.157

변량원 제곱합

(SS)

자유도 (df)

평균제곱합

(MS) F값 유의도

수정모형 11.339a 2 5.669 18.48

1 .000 공변인 ( 사전점수 ) 8.986 1 8.986 29.29

2 .000

수업방법 2.353 1 2.353 7.671 .006**

오차 38.038 124 .307

전체 49.376 126

a. R² = .230(수정된 R² = .217) *p<0.05, **p<0.01

(29)

V. 연구의 적용 ( 학생변화 )



통합적 STEM 교육이 일반계 고등학교 학생의 과학 및 기술교과 자기 효능감과 공학 태도에 미치는 효과 ( 성의석 , 2012)

가설 2. 통합적 STEM 교육 을 받은 집단과 기술교과 중심 의 교육을 받은 집단 간에 공학 태도에 차이가 없을 것이다 .

변량원 제곱합

(SS)

자유도 (df)

평균제곱합

(MS) F값 유의도

수정모형 14.121a 2 7.061 52.87

5 .000 공변인 ( 사전점수 ) 12.569 1 12.569 94.12

4 .000

수업방법 1.553 1 1.553 11.62

7 .001**

오차 16.558 124 .134

전체 30.679 126

a. R² = .460(수정된 R² = .452) *p<0.05, **p<0.01

변인 사례수 사전 사후 교정

평균 표준편차 평균 표준편차 평균 표준오차

통합적 STEM 교육

수업

65 3.122 .681 3.527 .516 3.520a .045

기술교과 중심

수업 62 3.094 .530 3.291 .440 3.299a .046 합계 127 3.109 .610 3.412 .493

a. 공변량 평가치 : 사전검사 = 3.109

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VI. 연구회 운영 후기

시간 신뢰 방향

열성 , 계획

운영상의 에로사항

학습 , 소통 , 배려

출처 : Figliano, A., (2007), Strategies For Integrating STEM Content: A Pilot Cast Study.

Doctoral dissertation, Virginia Polytechnic Institute and State University. p. 25

STEAM 교사연구회사례발표