• 과학교육연구지
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• 제45권1호
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• pp.23-41
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• 2021

본 연구의 목적은 STEAM 융합적 문제 상황에 대하여 중등영재반별로 나타내는 문제발견과 문제해결 능력의 특성을 알아보는데 있다. 이를 위해 STEAM 융합적 문제해결력 검사지를 사용하여 중등영재반별로 문제의 발견과 문제해결 과정에 작성한 활동지, 산출물 등을 정량적 및 정성적으로 비교·분석하였다. 연구 결과는 다음과 같다. 첫째, 제시한 문제해결력 검사지가 지닌 전공 특수성이 문항에 대한 선호도와 문제를 발견하는 양상에 영향을 미침을 알 수 있었다. 둘째, 영재반별로 특정 과제에 대해 영재반에 따른 문제의 발견과 문제의 해결 능력의 차이를 보이는 것이 아니라 모둠별로 차이를 보이는 것으로 나타났다. 셋째, STEAM 융합적 문제 상황에서 문제의 발견과 문제해결에 전공 영역보다 개별 창의성과 모둠의 협력적 창의성이 더 크게 작용했음을 알 수 있었다. 본 연구결과에 의하면 문제의 발견과 문제해결력 평가에서 영재 학생들의 정의적 요인과 협력의 개념을 포함할 필요가 있고, 집단 창의성이 잘 발휘될 수 있도록 협력적 문제해결능력을 향상시킬 수 있는 교수·학습 전략을 개발할 필요가 있음을 시사한다.

• 한국컴퓨터정보학회:학술대회논문집
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• 한국컴퓨터정보학회 2015년도 제51차 동계학술대회논문집 23권1호
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• pp.123-126
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• 2015

본 논문에서는 지식융합시대에 발맞춰 피코크리켓을 활용한 STEAM 기반 학습 프로그램을 개발하고자 한다. STEAM 교육은 Science, Technology, Engineering, Arts, Mathematics 다섯 가지의 학문을 융합적으로 가르치는 교육을 의미한다. 이는 빠르게 변화하고 있는 사회에 적응하고 실생활 문제해결 및 창의적인 사고력을 배양하기 위해서 여러 교과를 같이 융합하여 가르쳐야 한다. 이를 위해 다양한 교육용 로봇을 활용해 STEAM 교육이 진행되고 있으며 이번 연구에서는 피코크리켓을 활용한 학습프로그램을 개발하고자 한다. 피코크리켓은 통합적인 문제상황을 해결하는 과제를 제시하고 해결하는데 유용한 교육용로봇이며 학습프로그램에 효과적으로 활용될 것이다.

• 과학교육연구지
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• 제44권2호
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• pp.183-196
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• 2020

본 연구는 예비 과학교사들을 대상으로 아두이노를 활용한 STEAM 프로그램을 적용하여 융합인재 핵심 역량에 어떠한 변화가 있는지 살펴보았다. 아두이노를 활용한 STEAM 프로그램은 STEAM과 아두이노, 그리고 SW 교육에 대한 이론적 배경의 학습, 상황 제시, 창의적 설계, 감성적 체험, 그리고 평가 단계로 구성되며, 각 단계에서 아두이노를 활용할 수 있도록 구성하였다. 예비 과학교사들은 '미세먼지'를 주제로 아두이노를 활용한 STEAM 프로그램을 경험하였다. 예비교사들은 상황제시 단계에서 미세먼지란 무엇인지, 그리고 미세먼지의 심각성에 대해 학습한 후 미세먼지 측정기의 원리에 대해 살펴보았다. 창의적 설계 단계에서는 공기청정기를 제작하기 위해 설계도를 고안하였으며, 이때 아두이노를 활용하여 미세먼지 측정기 제작을 위한 방안을 구상할 수 있도록 하였다. 다음으로 감성적 체험 단계에서는 공기 청정기를 제작하고, 아두이노를 활용하여 미세먼지 측정기를 제작하도록 하였다. 마지막 평가 단계에서는 제작한 공기청정기를 작동하여 미세먼지 측정기를 활용하여 미세먼지 농도를 측정하여 평가할 수 있도록 하였다. 예비교사들은 아두이노를 활용한 STEAM 프로그램 경험 후 의사소통 역량, 문제 해결 역량, 정보수집 역량, 논리분석적 사고 역량, 창의적 역량이 향상되었다. 또한, 예비교사들은 프로그램 경험 후 예비교사들은 아두이노를 활용한 STEAM 수업의 학교 현장에서의 활용 가능성에 대해 과학적 탐구능력 함양, 협동심과 소통능력 향상, 문제해결력과 창의적 사고력 활용을 언급하였다. 또한 이들은 STEAM 프로그램에 아두이노를 접목하여 활용함으로써 소프트웨어적 지식과 능력을 기를 수 있을 것이라고 하였다.

• 컴퓨터교육학회논문지
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• 제19권1호
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• pp.11-18
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• 2016

2011년부터 본격적으로 도입되기 시작한 융합인재교육은 2009개정 교육과정에 과학교과에 반영되기 이르렀다. 그러나 이러한 상황은 학문적 연구 성과에 기인하기 보다는 정책적으로 결정된 측면이 크다. 그러므로 융합인재교육에 대한 실천적 효과에 대한 연구가 요구된다. 본 연구자는 2012년부터 2014년까지 초등학교 4학년생들에게 피지컬 컴퓨팅 기반의 스팀 교육 프로그램을 구안하여 적용하였다. 효과를 연구하기 위해 과학적 태도, 과학적 문제해결력, 청소년 심리검사, 논리적 문제 해결력, 학교 교육과정만족도 등의 검사를 사전, 사후로 나누어 실시하였다. 그 결과 과학적 태도, 논리적 문제 해결력, 교육과정만족도는 3년간 유의미한 효과가 있는 것으로 나타났다. 이러한 연구 결과는 스팀교육의 도입된 필요성인 학업성취도에 비해 낮은 과학에 대한 흥미와 호기심을 키우는데 스팀교육의 필요성을 확인하는 결과라고 할수 있다. 본 연구를 통해 컴퓨팅 기반의 스팀 프로그램은 과학적 태도, 논리적 문제 해결력, 학교만족도등에 영향을 미친다는 결론을 얻을 수 있었다.

• 대한지구과학교육학회지
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• 제12권3호
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• pp.291-301
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• 2019

이 연구의 목적은 고등학생들을 대상으로 한 자연재해 활용 HTE-STEAM 프로그램을 개발하여, 그들의 STEAM에 대한 태도와 만족도 변화를 검증하는데 있다. 자연재해를 활용한 6차시의 HTE-STEAM 프로그램을 개발하였고, 경기도 G 고등학교와 세종시 N 고등학교에 재학 중인 243명을 대상으로 효과성을 검증하였다. 자료 분석은 단일집단 사전, 사후 대응표본 t-검정을 실시하여 STEAM에 대한 태도 및 만족도에 대한 효과를 검증하였다. 연구 결과는 다음과 같다. 첫째, 고등학생을 대상으로 지구과학 영역의 '자연재해' 주제를 선정하여 드론 인명 구조사가 되어 드론을 비행하는 STEAM 교육프로그램을 개발하였다. 총 6차시로 구성된 프로그램은 자연재해 및 드론과 관련된 필수 지식과 다른 상황에서 학습한 내용을 적용하여 학생들이 주어진 문제를 직접 해결하도록 하는 경험을 제공하는 프로그램으로 구성하였다. 둘째, STEAM 태도 검사의 사전·사후 점수 차에 의한 대응 표본 t-검정에서 모두 유의미한 통계적 검정 결과를 나타내었다(p<.05). 드론을 활용한 HTE-STEAM 프로그램은 7개 하위 구인으로 구성된 STEAM 교육에 대한 태도 전반에 걸쳐 유의미한 향상 효과가 있었다. 셋째, HTE-STEAM 만족도 검사에서는 하위 구인의 평균값이 3.64~3.76을 나타내어 전체적으로 긍정적인 반응을 나타내었다. 학생이 주어진 문제 상황을 스스로 이해하고, 이를 해결하기 위한 창의융합적인 설계 및 제작과정을 통해 학생들의 만족도가 높아진 것으로 판단된다.

• 한국과학교육학회지
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• 제39권4호
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• pp.479-488
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• 2019

이 연구의 목적은 미래 융합형 과학기술인재가 갖추어야 할 역량을 도출하고 이러한 역량을 양성할 미래학교의 인재상, 교수 학습 방법, 평가방법, 교사들의 역량 및 양성방안을 탐색하는 데 있다. 미래학교의 모습을 도출하기 위해 현장교원, 과학기술 분야 대학생 등 관련 분야 종사자 25명이 참여하여 미래워크숍을 진행하였다. 연구결과에 따르면, 미래 융합형 과학기술인재들은 빠르게 변화하는 시대에 대처할 수 있는 유연한 사고, 기존의 방식이 아닌 새로운 방식으로 문제를 해결할 수 있는 창의적 사고를 지닌 인재가 될 것으로 기대된다. 다시 말해, 예상치 못한 상황을 받아들이고 그 상황에서 적절하게 문제를 해결해나가는 힘이 필요하다는 것이다. 따라서 이와 같은 인재를 양성하기 위해서는 미래학교의 모습 역시 유연하고 활동적으로 변화될 필요가 있다. 지식기반의 정보를 전달하는 경직된 학교에서는 유연하고 창의적인 인재를 길러낼 수 없기 때문이다. 미래학교는 학생들이 자연스럽게 여러 가지 상황에 직면하여 크고 작은 문제를 해결해나갈 수 있도록 활동 기반의 수업으로 변화해야 하며, 성취기준이 아닌 상황별로 학생들이 보인 결과를 정리하여 피드백 할 수 있는 평가시스템이 마련되어야 할 것이다. 또한, 교사 역시 다양한 경험을 가지고 지속적으로 교수역량을 개발해나가는 교사가 될 수 있도록 제도와 시스템을 개편해야 할 것이다. 연구결과를 바탕으로 미래 융합형 과학기술인재 교육 방안을 제안하였다.

• 천문학회보
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• 제46권2호
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• pp.54.1-54.1
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• 2021

천문학은 시간적·공간적 규모가 크기 때문에 학습자의 수준에 따라 공감과 이해의 정도에 차이가 크다. 2015 개정 과학과 교육과정에 따르면 초등학교 5학년부터 태양계에 대한 내용을 다루고 있다. 하지만 이를 설명하기 위한 교과서의 사진과 동영상 자료는 태양계를 명확하게 전달하기 어렵다. 이에 대한 대안으로 3D Modeling을 통한 체험 교육을 제안한다. 천문학 교과에서 3D Modeling의 적용은 학생들의 흥미, 태도의 향상 등 교육적 효과의 상승으로 이어진다. 이에 본 연구에서는 3D Modeling의 도구 중 3D 프린터와 레이저 절단기를 이용해 융합교육(STEAM) 프로그램을 개발하고 학생들에게 적용하여 창의적 문제해결능력에 미치는 영향을 알아보고자 한다. 초등학교 교육과정에 제시된 태양계 관련 학습자료를 분석하였고, 융합교육(STEAM)에서 제안하는 상황제시, 창의적 설계, 감성적 체험의 교육단계 중 '창의적 설계' 단계에 3D 프린터와 레이저 절단기를 통해 개발한 kit를 이용하여 융합교육(STEAM) 프로그램에 적용하였다. 개발된 프로그램을 형식 교육의 장에 적용하여 개발된 평가지표를 토대로 사전·사후 평가를 실시한다. 향후 3D Modeling을 초등학교 교육과정뿐만 아니라 중·고등학교 교육과정 또한 분석하여 적용한다면, 천문대중화를 위해 큰 도움이 될 수 있을 것으로 사료된다.

• 과학교육연구지
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• 제43권1호
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• pp.136-156
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• 2019

본 연구는 예비 과학교사들을 대상으로 STEAM 프로그램을 개발 적용한 후 의사소통역량에 미치는 영향을 살펴보았다. 또한 예비 과학교사들이 STEAM 프로그램을 경험한 후 그들의 경험에 대해 어떠한 성찰을 하는지 면밀히 살펴보았다. 본 연구는 단일그룹 사전-사후 검사 설계로 양적자료와 질적자료 모두를 활용한 혼합 연구이다. STEAM 프로그램은 STEAM에 대한 이론적 배경 소개(4차시), 과학기반 4가지 주제의 STEAM 활동에의 참여(16차시), 그리고 STEAM 프로그램에 대한 성찰(2차시)로 구성되었다. 예비 과학교사들은 STEAM 프로그램 후 의사소통역량이 향상되었다. 특히 예비 과학교사들은 의사소통역량의 하위요소 중 정보수집과 경청으로 이루어진 해석능력, 자기제시능력, 타인관점이해 능력이 향상되었다. 또한, 예비 과학교사들은 STEAM 프로그램에 대한 성찰을 통해 상황제시 단계에서 실생활과 관련되어 있거나 사회적 당면한 문제이기 때문에 문제해결의 필요성을 느끼고 호기심이 유발되었다고 하였다. 창의적 설계 단계에서 예비 과학교사들은 모둠원의 합의, 일상생활의 실용 가능성, 기존 경험에 의한 최상의 선택, 그리고 설득력 강한 주장에 의해 최종 아이디어가 선택되었다고 하였다. STEAM 활동에 몰입할 수 있었던 이유로는 융합적 사고의 적용, 실생활 관련 문제, 모둠원 간의 소통이라고 답하였다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제19권10호
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• pp.610-616
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• 2018

세계적으로 다양한 창의융합교육 연구가 이루어지고 있으나, 문제중심학습 바탕으로 한 창의융합교육의 연구는 미미한 실정이다. 공학적 인재양성을 위한 STEAM 교육 개발연구에서도 윤리의식 및 배려심, 협동심, 리더십, 소통 능력 등 인성적 요소를 중요하게 인식하고 있다. 본 연구는 현대 사회에서 요구하는 창의 융합형 인재를 양성하기 위하여 효율적으로 학습할 수 있도록 하기 위한 방안으로 마케팅과 상업영어 교과간 융합 수업 모형을 개발하였다. 융합 수업의 과정에 대한 모형을 개발하여 수업과정 관련 교과 선정, 주제 선정, 수업설계, 수업 지도안 작성 및 문제 개발, 융합 수업 전 과정에 대한 논의, 수업 실행, 수업 평가의 단계를 설계하여 수업이 진행된 후 평가를 하였다. 마케팅과 상업영어 교과간 융합 수업을 위한 문제를 개발하여 몽골 대학에서 적합한 교육 환경을 도입하고자 한다. 빠르게 변화하고 있는 지식기방 사회에 요구하는 인재를 양성시키길 필요성에 따라 과학 기술의 융합을 통해 창의적 융합인재를 양성한다는 전략이 몽골대학에서도 계속 이루어져야 한다. 현재 상황에서 무엇보다 "창의력"이 강조되고 있기 때문이다.

• 한국정보교육학회:학술대회논문집
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• 한국정보교육학회 2021년도 학술논문집
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• pp.213-221
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• 2021

4차 산업혁명을 맞이하여 인공지능 교육의 필요성이 증대되었고 코로나19로 인한 온라인 학습 환경은 다양한 인공지능 플랫폼 체험형 수업을 가능하게 하였다. 이 연구에서는 인공지능 플랫폼을 활용하여 인공지능 교육 목표를 달성할 수 있도록 수업안을 개발하여 제안하였다. 활용한 인공지능 플랫폼은 AI for Oceans이며 환경을 위한 프로그램 만들기라는 주제로 6차시 분량의 노벨엔지니어링 기반 STEAM 수업을 설계하였다. 이 모델은 수업의 전체 상황을 아우르며 문제해결의 맥락을 제공한다. 학생들은 AI for Oceans를 체험하며 지도 학습에 대한 충분한 탐색 과정을 거친 후 지도 학습에 대한 이해를 바탕으로 엔트리의 인공지능 블록을 사용하여 환경을 위한 나만의 프로그램을 설계한다. 본 연구에서는 인공지능융합교육을 위하여 인공지능의 원리를 토대로 문제 해결에 활용하여 창의적인 문제해결역량 및 융합적 사고력을 강화하는 것을 목표로 수업안을 개발하여 제시하였다.