한국과학창의재단의 지원을 받아 수행된 성과물임”

(1)

“이 보고서는 2014년도 정부(교육부)의 재원으로

한국과학창의재단의 지원을 받아 수행된 성과물임”

(2)

ICT기반 자유학기제 교과연계 선택프로그램 개발

-

상상을 실현하는 플랫폼 “Arduino” 를 활용한 STEAM융합 프로젝트

-

Ⅰ . 연구의 목표 및 내용

1. 연구의 필요성 및 목표

Google, Facebook, Twitter 등의 인터페이스로 세계는 하나의 거대한 네트워크로 연결되어 있으며 실시간으로 전세계가 소통하고 있다. 또한 우리를 둘러싼 만물이 서로 통신을 통해 교 감하는 초연결세계가 다가온다. 이는 ICT를 통해 세계가 함께 소통할 수 있는 콘텐츠, 플랙폼, 네트워크 기기의 ICT생태계를 이루었기 때문이다. ICT란 정보통신기술(Information &

Communication Technology)의 약자로 기존의 정보기술인 IT와 통신산업간의 컨버젼스를 통해 새롭게 발전해 나가는 산업을 뜻한다.

스티브 잡스는‘창의성은 경험을 연결시켜 새로운 것들을 합성하는 능력이다'란 말을 통해 시대를 선도할 인재는 과학기술 뿐 아니라 상상력과 예술적 감성까지 아우를 수 있는 능력을 겸비한 사람이라는 것은 바야흐로 상식이 되고 있으며 이는 학교 현장에서는 교과융합 STEAM 수업의 활성화되고 있다. 학생들의 배움의 형태도 공간과 시간의 한계를 벗어나 인터넷을 통해 다양한 정보들을 얻으며 지식을 습득하고 있다. 많은 나라에서 학생들에게 프로그램언어를 가 르치며 함께 소통하고 성장할 수 있는 방법을 모색하고 있다. 지식을 왜 배우는지 어디에 사용 되는지 실생활 문제해결력을 향상시키기 위해서는 학습한 내용을 표현하거나 체험할 수 있는 기회가 필요하다.

손바닥PC라고 불리는 아두이노(Arduino)는 오픈소스를 통해 전세계가 함께 자료를 공유하며 자신이 생각하고 상상한 것을 표현할 수 있는 재미있는 ICT도구이다. 또한 공학적인 배경 지식 이 없어도 재미있고 즐겁게 만들 수 있다 최대 장점을 활용하여 STEAM교육활동에 활용한다면 학생들의 흥미와 관심은 물론 창의력과 실생활문제해결력을 향상시킬 수 있는 좋은 교구가 될 것이다. 2016년 전면시행을 앞두고 있는 자유학기제로 각 학교에서는 교육과정 편성 및 세부운 영계획을 세우느라 분주하다. 다양한 학생들의 적성과 소질에 맞는 진로탐색 및 자기주도 학습 능력 배양을 위해서는 다양한 수업지도 방안이 필요하지만 동아리활동이나 스포츠와 같은 체 험활동위주가 대부분이다. 이는 스스로 꿈과 끼를 찾고 창의성, 인성, 자기주도 학습능력 등 미 래사회가 요구하는 미래역량을 갖춘 인재를 육성하기에는 부족한 점이 많다.

(3)

이에 본 연구회에서는 과학, 수학, 공학, 예술 교사들이 주축이 되어 교과내용을 재구성하고 자유학기제에 필요한 STEAM 학습 자료를 개발하여 이를 중학교 2학년 2학기 자유학기제에 적용함으로써

첫째, 아두이노를 활용하여 학습한 내용을 실생활과 연관된 다양한 결과물로 표현하는 과정 을 통해 학생들의 창의력과 문제해결력을 향상시키고,

둘째, 공유된 오픈소스를 활용하는 과정을 통해 세계와 소통하고 배려와 나눔의 인성을 갖춘 미래의 인재를 육성하며,

섯째, 교과융합 교육과정 재구성과 STEAM 교육이 효과적으로 현장에 적용 될 수 있는 방안 을 함께 연구하는 과정을 통해 교사들의 전문성을 신장시키고,

넷째, 공동체가 개발한 수업 전략과 교수 학습 지도안을 2학기 신현여중 자유학기제 선택프 로그램에 직접 투입하고 그 결과를 분석하여, 수업 전략의 효과성을 연구하고자 한다.

2. 연구의 내용 및 방법

본 연구는 2009 개정교육과정에서 강조하고 있는 창의성과 인성교육을 병행하고 STEAM교육 을 통해 학생들의 꿈과 끼를 성장시킬 수 있는 즐거운 학교를 만들기 위해 아래와 같이 연구 내용과 방법을 설정하였다.

첫째, 과학 수학, 공학, 예술 교과의 핵심성취기준을 기반으로 교육과정의 재구성을 통해 자유학기제 선택프로그램 및 STEAM수업에 적용할 수 있는 수업전략을 구안한다.

둘째, 구안된 수업 전략을 적용할 구체적인 교수-학습 자료를 개발한다.

셋째, 개발된 전략을 현장에 투입한 결과를 바탕으로 전략을 수정 보안한다.

넷째, 사전·사후 검사와 교사 관찰을 통해 수업 전략의 효과성을 검증한다.

배경 활동 전략 기대 효과

ㆍSTEAM융합교육 ㆍ창의 · 인성교육 ㆍ자유학기제 ㆍ스마트교육환경

ㆍArduino활용 ㆍ핵심성취기준 ㆍ교과재구성 ㆍ스마트기기활용

ㆍ자기 주도적 학습능력 향상 ㆍ다양한 진로탐색

ㆍ연구하는 교사 풍토 ㆍ공고육의 신뢰도 향상

꿈꾸는 학교, 즐거운 학교, 행복한 학교

(4)

Ⅱ. 운영 과제

연구회 활동의 목적을 효과적으로 달성하기 위해 연구회 운영과제를 다음과 같이 설정하였다.

Ÿ STEAM교육 관련교과 핵심성취기준을 기반으로 교육과정 추출하기

Ÿ 교사 전문성 신장(4월 ~ 8월 매월3째 수요일) - 목원대 교수(전 microsoft 수석) 2014 중등 교원능력개발 찾아가는 맞춤형 연수

”아두이노를 활용한 STEAM실습 커리큘럼“ 참가 Ÿ 외부 전문가 초청 연수 및 정기적 자체 세미나 실시

Ÿ 아두이노 구비 및 제반 물품 구비를 통한 물리적 환경 조성

운영과제 1 :

ICT기반 STEAM수업을 위한 여건조성



Ÿ 교육과정 분석을 통한 STEAM 요소 추출 및 콘텐츠 확보 Ÿ 아두이노를 활용한 STEAM수업 수업 전략 개발

Ÿ 수업 전략에 따른 교수-학습 자료 제작 Ÿ 다양한 환경에 개발한 프로그램 적용

운영과제 2 :

나만의 수업 브랜드를 만드는 STEAM수업 모형 개발 및 적용



Ÿ 프로그램 적용 전·후 다양한 검사지를 투입하여 프로그램의 효과 검증 Ÿ 프로그램 일반화 자료 제작 및 연구 결과 발표

운영과제 3 :

STEAM수업 전략의 효과 검증 및 일반화

Ⅲ. 운영 설계

1. 연구 대상 및 기간

가. 연구 대상교 : 신현여자중학교(여, 교과융합형- 2학기 자유학기제 선택프로그램, 단위학교 영재학급 STEAM 수업 ) 서부영재교육원(남여공학, 교과융합형)

나. 연구 기간 : 2014년 5월 1일부터 ~ 2014년 12월 31일까지 (8개월)

(5)

2. 연구원 편성표

연구책임자 ․ 연구책임자 1명

․ 공동연구원 8명

․ 자문위원 2명 권순애

(계 10명) 프로그램 개발 부문

Ÿ 교과별 핵심성취기준 추출 및 주제선정

Ÿ 수업 전략 개발

Ÿ 교수-학습 과정안 개발 Ÿ 주제별 수업지도안 개발 Ÿ 아두이노 활용 가이드 제작 Ÿ 수업실행 후 자료 보완

최종 보고서 완성

운영과제 실천 부문 Ÿ 수업 전략 개발

Ÿ 아두이노를 활용한 STEAM 실습 커리큘럼 연수 Ÿ 협동학습 및 수업방법 연수 Ÿ 수업 녹화 준비 및 녹화 Ÿ 자료 분석 및 결과 도출 Ÿ 최종 보고서 완성

평가 검증 부문 Ÿ 평가 설문지 제작 Ÿ 설문 조사를 통한 학생, 학부모, 교사 반응 평가 Ÿ 다차원인성 검사 및 분석 Ÿ STRONG 진로검사 및 분석 Ÿ 각종 통계 처리

Ÿ 운영 내용 평가 및 결과 분석

연구원

김희원, 이지희, 이승은

연구원 김성주, 이정화

연구원 강숙희, 김진희

3. 연구 추진계획

수행 내용 일 정

추 진 일 정

4월 5월 6월 7월 8월 9월 10월 11월 12월

수업 자료 및 교수-학습 지도안 개발

선행연구 조사 및 교수-학습 자료 개발 방향 협의 ◯ ◯

아두이노 활용 협의회 ◯ ◯

찾아가는 맞춤연수 - 아두이노 활용 ◯ ◯ ◯ ◯ ◯

교수-학습 지도안 개발 ◯ ◯

개발한 교수-학습 지도안의 검토 및 수업 분석

방법에 대한 협의 실시 ◯

수업실행 후 자문위원과 전문가 협의를 실시하

여 수업실행에 대한 분석, 검토, Feedback ◯ ◯ ◯ ◯

수업자료 및 교수-학습 지도안 수정․보완을 통한

최종 자료 개발 ◯ ◯

개발한 프로그램 적용, 수업 실행

수업 실행 준비 ◯ ◯

수업 실행 및 녹화 ◯ ◯

수업 분석 및 인성 신장에

대한 논의

사전 ․ 사후 과학에 대한 태도 검사

사후 STEAM 활동에 대한 인식도 조사 ◯ ◯

설문지 및 평가지의 양적 ․ 질적 연구 수행 ◯ ◯

자문위원과 전문가 협의 - 수업실행 및 수업분

석을 이용한 수업의 효과에 대한 협의 ◯ ◯ ◯ ◯

연구 결과 활용 방안 마련 및

활용

연구 결과를 활용할 방안에 대한 협의 ◯ ◯

연구결과를 홈페이지에 탑재 ◯

보고서 작성 및 제출

중간보고서 및 보고서(초안) 작성 ◯ ◯ ◯

보고서에 대한 검토 및 협의 ◯ ◯ ◯

협의 결과를 반영하여 최종 보고서 작성 ◯ ◯

보고서(인쇄본) 제출 ◯

※ 주요 결과물

수업 자료 및지 도안

중간 보고 서

수업 자료 및지 도안

보고 서

(초안)

최종 보고 서

(6)

4. 적용 시기 및 방법

1) 중학교 2학년 : 선택교과프로그램(아두이노반) 40명 매주 2시간 (8월~12월) 2) 과학동아리 : 창의적체험활동 30명 매월 3시간 (6월~12월)

3) 영재학급 : STEAM융합교과 20명 총20차시

Ⅳ. 운영의 실제

가. 운영 과제

①

의 실행 계획

운영 과제

①

Ÿ STEAM교육 관련교과 핵심성취기준을 기반으로 교육과정 추출하기 Ÿ 교사 전문성 신장(4월 ~ 8월 매월3째 목요일)

2014 중등 교원능력개발 찾아가는 맞춤형 연수

”아두이노를 활용한 STEAM실습 커리큘럼“ 참가 Ÿ 외부 전문가 초청 연수 및 정기적 자체 세미나 실시

Ÿ 아두이노 구비 및 제반 물품 구비를 통한 물리적 환경 조성

1) STEAM교육 관련교과 핵심성취기준을 기반으로 교육과정 추출하기 - 교과별 STEAM 관련 내용 추출하기(수학, 과학, 음악, 국어, 컴퓨터) - STEAM 지도 시간 확보하여 계획하기

(자유학기제 : 선택프로그램 주당2시간, 진로프로그램 주당2시간 단위학교영재학급 총20차시, 창의적 체험활동 동아리시간 총20차시) - STEAM 연간 지도 계획 수립하기

2) 교사 전문성 신장(아두이노 연수) - 목원대 교수(전 microsoft 수석)

연번 실시일 과목명 교수내용 시수

1 4/16 아두이노 소개 및 센서의 활용

• 아두이노 소개 • SPL-Duino 설치 • 디지털 센서 • 아날로그 센서 • 응용 및 팀별 실습

3

2 5/21 스피커 및 멜로디 활용하기 • 스피커 제어 • 응용 및 팀별 실습 3 3 6/18 LED로 디지털 예술작품 만들기 • LED 기본, 응용 • 응용 및 팀별 실습 3 4 7/16 움직이는 구조물 만들기 • 서보 모터 명령어 • 응용 및 팀별 실습 3 5 8/27 거리 센서로 과학실험하기 • LCD 명령어 익히기 • 디지털 측정기 만들기 3

3) 외부 전문가 초청 연수 및 정기적 자체 세미나 실시

- SPL-duino 연구원 (5월) : 인천 서부교육지원청 4층 회의실 총 15명 참가 - 목원대 교수 (6월) : 신현여중 3층 미디어센터 23명 참가

- 목원대 교수 (7월) : 신현여중 2층 과학교과교실 6명 참가 - 매월 2 ․ 4주 토요일 정기세미나

(7)

4) 아두이노 구비 및 제반 물품 구비를 통한 물리적 환경 조성 - SPL-duino 보드 구입 및 센스 7종 구비(총10세트) - 아두이노 관련 서적 구입 및 관련 자료 수집

(아두이노관련서적 8종, 오픈소스 하드웨어를 활용한 STEAM창작프로그램 30권) - 프로그래밍을 위한 무선인터넷환경 및 테블릿pc 구비(학생용30대, 교사용1대)

(교실현대화사업으로 2014.3월 신현여중 미디어센터 구축됨)

나. 운영 과제

②

의 실행 계획

운영 과제

②

Ÿ 교육과정 분석을 통한 STEAM 요소 추출 및 콘텐츠 확보 Ÿ 아두이노를 활용한 STEAM수업 수업 전략 개발

Ÿ 수업 전략에 따른 교수-학습 자료 제작 Ÿ 다양한 환경에 개발한 프로그램 적용

1) 교육과정 분석을 통한 STEAM 요소 추출 및 콘텐츠 확보 - 교과별 핵심성취기준 및 STEAM 요소 추출

- 과목별 주제중심 STEAM 내용 추출 - STEAM 수업을 위한 다양한 콘텐츠 확보 - STEAM 수업을 위한 시간 확보

① 기본교과 연계 융합 수업 : 기본교과 12시간 감축으로 인한 수업시간 부족을 해결하기 위한 교과 연계 융합 수업 진행

② 교과체험프로그램 : 프로그램 12개, 주당 4시간 ③ 영재학급 STEAM 융합수업 : 2학기 20시간

=

신현여자중학교 자유학기제 학생선택 중점모형 운영 시수 =

요일

시간 월 화 수 목 금

1 기본교과 편성 20시간

○ 교육과정 : 핵심성취기준 기반 수업

○ (국어3, 수학4, 영어3, 역사2, 과학3 도덕1, 기가2, 한문1,체육1)

○ 교과 연계 융합 수업

2

3 4

5 스포츠활동

스포츠동아리

구성(2) 문화예술 프로그램(3)

학생선택프로 그램교과직업

관련(2)

진로탐색활동(2)

학생선택 프로그램 교과체험 프로그램 운영(2) 6

7

방과후

학교 '꿈‘, ’끼‘ 연계 방과후학교 프로그램 운영

(8)

2) 아두이노를 활용한 STEAM수업 수업 전략 개발 - 아두이노 수업 매뉴얼 개발

- 아두이노를 활용 수업 자료 개발

( 창의적 체험활동 동아리시간, 영재학급 STEAM융합수업)

월 주제 관련 교과 주요 내용

5월 내 맘대로 LED 과학, 컴퓨터, 수학

디지털명령어와 센서활용하기

디지털 명령어를 이용한 LED 점멸 주기 바꾸기 6월 내 맘대로 Music 과학, 컴퓨터,

음악, 기술

디지털 핀에 연결되는 스피커를 이용한 멜로디 키트 만들기

7월 센서 활용하기 과학, 수학 아날로그 명령어 및 아날로그 센서 활용하기 9월 말하는 화분 만들기 과학, 기술 DC 모터 핀을 활용한 선풍기

습도센서를 이용한 자동 물주기 10월 내 맘대로 로봇 과학, 음악,

기술

조이스틱 센서를 이용한 로봇 제어하기 음악에 맞춰 춤추는 로봇 만들기

11월 창의적 작품 구상하기 과학, 국어 실생활에 활용할 수 있는 아두이노 작품 구상하기 다양한 센서를 활용할 수 있는 예 찾기

12월 창의적 작품 만들기

과학, 국어, 미술, 기술,

수학

구성한 작품을 표현하기

실생활에 활용될 수 있는 예 설명하기 스마트폰으로 작품 제어하기

3) 수업 전략에 따른 교수-학습 자료 제작 - 진로탐색과정과 연계한 자료제작 - 이공계 진로지도 자료제작

4) 다양한 환경에 개발한 프로그램 적용

- 자유학기제 선택프로그램 연계 STEAM수업 적용 – 중학교 2학년 2학기 - 서부영재원 STEAM수업 적용

- 단위학교 영재학급 STEAM수업 적용

(9)

- STEAM 수업 예시 자료

과학! 예술과 “通” 하다. -

과학의 프리즘으로 본 명화(빛의 합성)

STEAM요소 STEAM 수업 학습의 흐름

◯

^S

-빛의 3원색과 색의 3원색 빛의 합성

◯

^T

-스마트기기 사용

◯

^E

-Arduino를 이용한 빛 구조물 모니터화면과 프린터색깔 표현

◯

^A

- 창의적 빛 구조물만들기 작품감상

◯

^M

-디지털프로그램 언어를 이용한 명령

상황 제시

• 전시 학습 확인

• 명화 속에 숨어 있는 과학

• 성취목표 및 탐구주제

• 학습 분위기 조성

• 학생이 주체적으로 전시학습 확인

• “빛”송으로 전시학습 재확인

• 쇠라의 고민 (9월의 책읽기 “예술을 꿀꺽 삼킨 과학”의 과학, 명화에 숨은 비밀을 풀다 부분 자료 제시)

• QR 코드를 활용하여 읽기 자료 제공

• 성취 목표 안내

• 탐구 주제 제시

창의적 설계

• 색과 빛의 표현방법 • 쇠라의 고민 이유 찾기

• 탐구 설계 및 수행

스마트폰과 프린터의 색 표현 방법

창의적 설계

• 빛을 담은 구조물 만들기 성공의 경험

• 작품 전시 및 발표 새로운 문제에 도전

• 탐구 설계 및 수행

〔탐구3〕 Arduino를 이용한 빛 구조물 만들기

• 모둠 활동보고서 작성

• 작품 발표회 “교실 속 작은 미술관”

- 작품 내용 및 색 표현 방법 설명

• 모둠 평가

새로운 문제에 도전 • 빛으로 표현하는 예술작품

• 실생활에 적용할 수 있는 빛

(10)

다. 운영 과제

③

의 실행 계획 운영

과제

③

Ÿ 프로그램 적용 전·후 다양한 검사지를 투입하여 프로그램의 효과 검증 Ÿ 프로그램 일반화 자료 제작 및 연구 결과 발표

1) 프로그램 적용 전·후 다양한 검사지를 투입하여 프로그램의 효과 검증 - 학생·학부모 만족도 조사(설문지 및 학생소감문)

- 사전 후 과학 태도 검사(김효남 등1998)

- STEAM 프로그램에 대한 학생들의 인식조사(채희인 2013)

2) 검증 내용

가. 과학적 태도와 융합인재교육이 수업에 미치는 영향(과학과 관련된 정의적 영역)

평가 문항 내용 소범주 문항 번호 문항수

인식

과학에 대한 인식 A1, A4, A8 3 과학교육에 대한 인식 A5, A9, A12 3 과학과 관련된 직업에 대한 인식 A2, A6, A10 3 STS의 상호 관련성에 대한 인식 A3, A7, A11 3

흥미

과학에 대한 흥미 A13, A18, A24 3 과학 학습에 대한 흥미 A14, A20, A25 3 과학과 관련된 직업에 대한 흥미 A15, A21, B1 3 과학 불안 A17, A19, A23 3

태도

호기심 B6, B12, B19 3

개방성 B3, B13, B26 3

비판성 B10, B17, B22 3

협동성 B4, B9, B16 3

자진성 B5, B7, B15 3

끈기성 B8, B14, B21 3

창의성 B11, B18, B23 3

나. STEAM 수업에 대한 학생 인식 조사 (*표는 부정형)

평가문항내용 소범주 문항 번호 문항수

동기 호기심 1, 2 2

내용

새로운 정보 3* 1

학습량 4 1

난이도 5 1

적용 12 1

도움 내용 이해 6, 7, 9, 10*, 22 5

문제 해결 8, 11, 21 3

만족 만족 13, 19 2

재시도 18, 20 2

협동과 배려 협동 14 1

배려 15, 16 2

진로 진로 선택 17 1

(11)

3) 프로그램 일반화 자료 제작 및 연구 결과 발표 - 자유학기 선택프로그램 STEAM 수업자료집 제작 - 수업 전략 및 수업자료집 한국현장학회 게제

“ 상상을 실현하는 플랫폼 “Arduino”를 활용한 STEAM융합 프로젝트 ” - STEAM융합 교수 - 학습 자료집 제작

Ⅴ. 연구 과제의 결과

1. STEAM 프로그램 7종 개발

프로그램 1

프로그램명 센서로 읽는 우리 주변의 세계 적용학년/시기 1학년 2학기 / 9월

관련과목 과학, 기술가정, 도덕

프로그램 2

프로그램명 오감으로 표현하는 나의 이야기 적용학년/시기 2학년 2학기 / 9월

관련과목 국어, 정보, 과학, 음악

프로그램 3

프로그램명 경우의 수와 빛의 혼합 적용시기/학년 중학교 2학년 / 9월

2. ICT기반 자유학기제 교과연계 선택프로그램 자료집 제작

3. STEAM 경인지역 공개수업 및 한겨레일보 인천교육일보 소개

(13)

신문보도내용

<교육연합신 문 2014.

10. 8>

4. STEAM 융합발표회 및 학술대회 참가

5. 중등과학교사 Arduino 연수 운영(6/16, 8/30, 10/16)

6. 서부영재축제 Arduino 체험부스 운영(10/25)

(14)

▪ 제목 : Arduino, 상상에 날개 달다.

▪ 내용 : 영재학생들을 위한

과학기반 STEAM 수업자료 총 20차시

▪ 개발자료

[1~2] 함께 바라보고 느끼는 세상

[3~4] 소 눈 해부를 통해 알아보는 우리 눈의 구조 [5~6] 우리 눈의 자동 빛 감지기

[7~8] 우리 주변 센서 체험하기 [9~10] Arduino랑 친구하기 [11~12] Arduino로 연주하기

[13~14] LED를 이용한 빛의 하모니 [15~16] Arduino에 눈 달아주기

[17~18] 가까이 오지마(거리센서&스피커) [19~20] Arduino로 만드는 융합 창작물

날짜 및

발표자 수업 주제 및 내용 활동 사진

8/20 김도희

1강 ‘아두이노란’

- 아두이노소개 - SPL-duino 설치 및 실행

- 융합창작물대회안내

7. 2014학년도 영재수업자료전 전국 최우수 (꿈을 프로그래밍하다.)

8. 자유학기제 선택프로그램 10강(20차시) 운영

(15)

8/27 정유빈

2강 무지개 LED - 명령어 (SetColor, SetAllColor)

- LED를 이용한 빛의 하모니

9/3 김미진

3강 Arduino 연주 - 명령어 (Tone,

Delay)

- 멜로디 코딩하기 9/17

하다현 김미진 김다예 이승은

4강 가까이 오지마 - 거리센서&스피커 - 명령어 (If, else)

9/24 김다예

5강 Arduino에 눈 달아주기

- 거리센서&LED - 명령어(AnalogRead)

10/8 김도희

6강 빛 감지기 - 조도센서

10/22 정유빈

7강 자동 조명 조절장치 -조도센서&LED

10/29 윤선주

8강 스마트폰제어 -3D프린터연동시키기 - 모터 자동제어기 -로봇제어

(16)

사전검사 사후검사

M (SD) M (SD)

인식

과학에 대한 인식

3.54 (.48) 3.81 (.44) 과학교육에 대한 인식

과학과 관련된 직업에 대한 인식 STS의 상호 관련성에 대한 인식 11/5

9강 내맘대로 Arduino

- 창의산출물 제작 및 중간발표

11/26 10강 창의산출물발표

9. 명인과학교사 명품 수업 공모전 참가

(Arduino를 활용한 과학-도덕-기술가정 융합수업)

10. STEAM 융합창작물대회 은상수상 (신현여중, 석남중, 동양중)

11. 프로그램 적용 결과

본 연구는 중학생을 대상으로 융합인재교육(STEAM)을 위하여 과학, 수학, 기술가정, 컴퓨터, 음악, 국어, 미술 교과를 재구성하고 이를 Arduino라는 도구를 활용하여 프로그램을 개발하였 으며 STEAM프로그램적용 전 후의 변화를 분석하였다.

가. 과학적 태도와 융합인재교육이 수업에 미치는 영향

(N = 9 0 )

(17)

흥미

과학에 대한 흥미

2.85 (.72) 3.31 (.65) 과학 학습에 대한 흥미

과학과 관련된 직업에 대한 흥미 과학 불안

태도

호기심

3.07 (.61) 3.37 (.55) 개방성

비판성 협동성 자진성 끈기성 창의성

위 결과와 같이 STEAM융합교육이 과학적 태도의 각 하위 요소에 영향을 미치며, 결과적으로 학생들의 과학적 태도를 높이는데 도움을 준다.

나. STEAM프로그램에 대한 학생들의 인식도 변화

(N =9 0 )

평가문항내용 소범주 매우그렇다 그렇다 보통이다 아니다 매우아니다

동기 호기심 57 28 5 0 0

내용

새로운 정보 36 41 13 0 0

학습량 13 53 21 2 1

난이도 18 19 42 8 3

적용 15 62 12 1 0

도움 ^{내용 이해} ²² ⁵³ ¹¹ ⁴ ⁰

문제 해결 15 57 7 8 3

만족 ^만족 ⁶⁸ ¹⁵ ³ ⁴ ⁰

재시도 19 27 41 2 1

협동과 배려 ^협동 ⁶⁵ ¹⁷ ⁵ ³ ⁰

배려 47 28 13 2 0

진로 진로 선택 31 51 3 2 3

위의 표와 같이 STEAM프로그램은 대체로 학생들의 인식도에 긍정적인 변화를 유발하였고 특 히 수업의 만족도와 협동, 배려, 호기심을 유발하는데 효과적임을 알 수 있다. 또한 수업과제의 난이도와 재시도에서는 다소 어려움을 나타냄을 알 수 있다. 따라서 효과적인 STEAM수업을 위해서는 학생들의 기초이해과정을 토대로 수업의 내용과 난이도를 조절하는 과정이 필요하다.

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Ⅸ. 결론 및 제언

본 연구는 과학, 수학, 공학, 예술 교사들이 주축이 되어 교과내용을 재구성하고 자유학기제 에 필요한 STEAM 학습 자료를 개발하여 이를 중학교 2학년 2학기 자유학기제에 적용하였다.

융합인재교육이 중학생들에게 어떤 영향을 미치는지 알아보기 위한 것으로 검사결과와 설문결 과를 토대로 다음과 같은 결론과 제언을 한다.

1. 결론

위의 검사 결과와 설문결과를 바탕으로 다음과 같은 결론을 내릴 수 있다.

첫째, STEAM 수업은 중학생들의 과학에 대한 태도의 전 영역에 걸쳐 긍정적인 영향을 미친 다는 것을 알 수 있었다. 과학에 대한 태도의 경우 김효남 등(1998)이 개발한 과학에 관련되 정의적 특성 평가 검사지를 활용하여 사전 사후 검사결과 특히 흥미영역에 특히 유의미한 결 과를 보였다.

둘째, STEAM 활동에 대한 중학생들의 인식조사 결과 대부분 STEAM활동에 긍정적 인 인식을 갖고 있으며, 특히 동기와 협동 배려에서 많은 효과가 있다고 인식하였다.

2. 제언

이 연구의 결과를 바탕으로 다음과 같이 두 가지의 제언을 하고자 한다.

첫째, STEAM교육이 중학생들에게 미치는 영향에 대한 연구에서 과학에 대한 흥미를 높일 수 있고 다양한 부분에서도 긍정적인 결과를 얻을 수 있었지만 기초학력이 부진한 학생들에게 는 또다른 수업의 과중으로 느끼는 부분이 발생하였다. 따라서 학생들의 수준을 고려한 적합한 수업내용 및 수업방법에 대한 연구가 선행되어야할 것이다.

둘째, STEAM활동에 대한 학생들의 인식조사의 결과 모든 영역에서 긍정적인 효과를 나타냈 으며 특히 학습동기와 협동, 배려영역에서 높은 점수를 보였다. 시대를 선도할 인재는 과학기 술 뿐 아니라 다른 사람과의 소통 및 배려 등 인성을 갖춘 사람이다. STEAM교육을 통해 소통 의 중요성, 첨단기술과 우리 생활과의 관계, 미래의 과학기술, 이공계 진로와 진학에 대해 생각 할 수 있는 기회를 제공할 수 있음을 시사하고 있다. 이에 학교현장에서도 STEAM수업 활성화 를 위해 다양한 수업방법 및 교과 융합의 노력이 필요하다.

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부록

1. 과학에 대한 태도 검사지

2학년 ( )반

문제 전혀

아니다

대체로 아니다

보통 이다

대체로 그렇다

매우 그렇다 1. 과학은 실생활을 편리하게 하는데 그 목적이 있다. 1 2 3 4 5 2. 과학 지식은 세월이 지나도 변하지 않는다. 1 2 3 4 5 3. 과학은 자연 현상을 탐구하는 학문이다. 1 2 3 4 5 4. 과학 과목은 학교에서 배워야할 중요한 과목이다. 1 2 3 4 5 5. 과학 시간에 배운 내용은 일상생활에 활용되지 못한다. 1 2 3 4 5 6. 학교에서의 과학수업시간은 더 늘어나야 한다. 1 2 3 4 5 7. 과학과 관련된 직업에 종사하는 것은 보람있는 일이다. 1 2 3 4 5 8. 과학자는 자연현상에서 규칙성을 찾아내는 사람이다. 1 2 3 4 5 9. 여자는 남자보다 과학자가 되기 힘들다. 1 2 3 4 5 10. 과학의 발전은 핵무기, 환경오염 등의 문제를 일

으키므로 더 이상 발전해서는 안된다. 1 2 3 4 5

11. 과학의 발전이 기술의 발전으로 이어지기 쉽다. 1 2 3 4 5 12. 과학이 발전하면 에너지, 인구, 식량 문제가 해결될 수 있다. 1 2 3 4 5

13. 나는 과학에 흥미가 있다. 1 2 3 4 5

14. 나는 과학과 관련된 책 읽기를 좋아한다. 1 2 3 4 5 15. 나는 TV에서 과학영화나 과학 다큐멘터리보기를 좋아한다. 1 2 3 4 5

16. 나는 과학 시간이 기다려진다. 1 2 3 4 5

17. 나는 과학 공부가 지루하다. 1 2 3 4 5

18. 나는 새로운 과학 지식을 배우고 싶다. 1 2 3 4 5 19. 나는 특별활동 중 과학반에서 활동하고 싶다. 1 2 3 4 5 20. 나는 과학관 보다는 놀이동산에 가는 것을 더 좋아한다. 1 2 3 4 5 21. 나는 과학과 관련된 놀이나 활동을 좋아한다. 1 2 3 4 5 22. 나는 어른이 되어서 과학과 관련된 직업을 갖고 싶다. 1 2 3 4 5

23. 과학과 관련된 직업에 흥미를 느낀다. 1 2 3 4 5

24. 나는 과학과 관련된 직업을 갖는 것이 가치 있다고 생각한다. 1 2 3 4 5 25. 나는 과학 시간에 선생님의 질문을 받을까봐 불안하다. 1 2 3 4 5 26. 나는 과학 공부 내용이 어려워 과학 공부하는 것이 걱정이 된다. 1 2 3 4 5 27. 나는 과학이 발전한 사회에 적응하지 못할 것 같아 걱정된다. 1 2 3 4 5

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문제 전혀 아니다

대체로 아니다

보통 이다

대체로 그렇다

매우 그렇다 28. 나는 새로운 현상을 보면 왜 그런지 알아보고 싶다. 1 2 3 4 5 29. 나는 집에 있는 물건이 고장 나면 그 원인이 궁금해진다. 1 2 3 4 5 30. 나는 무엇을, 어떻게, 언제, 왜 등이 들어가는 질

문을 많이 한다. 1 2 3 4 5

31. 나는 친구들의 의견이 내 의견과 다르더라도 주

의 깊게 듣는다. 1 2 3 4 5

32. 나와 다른 의견을 가진 친구와 토론을 통해 내

의견을 바꿀 수 있다. 1 2 3 4 5

33. 나는 나의 주장이 틀렸을 때 부끄럽지 않다. 1 2 3 4 5 34. 나는 친구들이 발표하는 실험결과에 대하여 충분한 근

거가 있는지 따져본다. 1 2 3 4 5

35. 나는 선생님의 설명이 옳지 않다고 생각되면 질

문한다. 1 2 3 4 5

36. 나는 다른 사람들이 다 옳다고 하여도 증거가 불충분

하면 받아드리지 않는다. 1 2 3 4 5

37. 나는 실험이 끝난 후 친구들과 실험기구를 정리한다. 1 2 3 4 5 38. 나는 조별 실험을 할때 토의해서 역할분담을 정한다. 1 2 3 4 5 39. 나는 실험 기구를 잘 다루지 못하는 친구를 보면

도와주고 싶다. 1 2 3 4 5

40. 나는 조별 실험을 할 때, 내가 직접 하기보다는

친구들이 하는 것을 지켜본다. 1 2 3 4 5

41. 나는 과학 실험을 할 때, 내가 할 수 있는 것을 스스로 찾

아서 한다. 1 2 3 4 5

42. 나는 의문이 가는 과학 문제가 생겼을 때 책을

찾아서 스스로 해결한다. 1 2 3 4 5

43. 나는 실험이 잘 안되면 다시 그 실험을 해본다. 1 2 3 4 5 44. 나는 실험을 하다가 실험 과정이 복잡해지면 그만둔다. 1 2 3 4 5 45. 나는 다른 친구들이 실험을 먼저 끝내더라도 내

실험을 끝가지 한다. 1 2 3 4 5

46. 나는 새로운 것을 만들어 내려고 한다. 1 2 3 4 5 47. 나는 어떤 문제를 해결하기 위한 새로운 방법을

찾아내려고 한다. 1 2 3 4 5

48. 나는 실험 기구를 사용할 때 불편한 점을 고치려

고 한다. 1 2 3 4 5

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2. STEAM 수업에 대한 학생 인식 조사

1. STEAM 프로그램은 과학에 재미를 느끼게 하였나? 전혀 아니다

대체로 아니다

보통 이다

대체로 그렇다

매우 그렇다 2. STEAM 프로그램이 학습에 대한 호기심을 유발하

였는가? 1 2 3 4 5

3. STEAM 프로그램의 학습량은 적절하였는가? 1 2 3 4 5 4. STEAM 프로그램 학습에서 과학에 대한 새로운 정

보를 얻을 수 있었는가? 1 2 3 4 5

5. STEAM 프로그램은 이해하기 쉬었는가? 1 2 3 4 5 6. STEAM 프로그램은 다른 교과의 관련 지식도 더

잘 이해할 수 있게 도와주었는가? 1 2 3 4 5

7. STEAM 프로그램 수업은 다양한 활동을 하도록 진

행되었는가? 1 2 3 4 5

8. STEAM 프로그램은 현실의 문제 해결에 도움이 되

었다고 생각하는가? 1 2 3 4 5

9. STEAM 프로그램은 수업 내용을 이해하는데 도움

이 되었다고 생각하는가? 1 2 3 4 5

10. STEAM 프로그램 수업 후 과학에 대한 지식이 증

가하였는가? 1 2 3 4 5

11. STEAM 프로그램 수업 후 창의적으로 또는 다양 한 방법으로 문제를 해결할 수 있는 능력이 향상되었 다고 생각하는가?

1 2 3 4 5

12. STEAM 프로그램은 우리가 실생활에서 적용할 수

있는 내용들이 많다고 생각하는가? 1 2 3 4 5

13. STEAM 프로그램 수업은 일반적인 강의식 수업보

다 좋다고 생각하는가? 1 2 3 4 5

14. STEAM 프로그램 학습은 모둠 친구들과 협력하여

활동에 임하게 하였는가? 1 2 3 4 5

15. STEAM 프로그램은 다른 사람(친구, 선생님 등)들

과 교류하는데 영향을 미친다고 생각하는가? 1 2 3 4 5

16. STEAM 프로그램은 타인을 이해하고, 요구를 수용

할 수 있게 하는가? 1 2 3 4 5

17. STEAM 프로그램으로 나의 꿈, 장래의 진로를 선

택하는데 도움이 되리라 생각한다. 1 2 3 4 5

18. STEAM 프로그램으로 수업 후 무엇인가 만들어보

고 싶다. 1 2 3 4 5

19. STEAM 프로그램에 대체적으로 만족한다. 1 2 3 4 5 20. STEAM 프로그램으로 다른 단원, 또는 다른 과목

을 공부하고 싶은가? 1 2 3 4 5

21. STEAM 프로그램 학습 후 종합적 문제해결에 도

움이 되었는가? 1 2 3 4 5

22. STEAM 프로그램 학습 후 문제 해결을 위해 여러

학문(교과)의 협력이 필요하다고 느끼는가? 1 2 3 4 5