• 과학교육연구지
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• 제46권1호
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• pp.93-108
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• 2022

이 연구의 목적은 2025년 전면적으로 시행되는 고교학점제에 활용 가능한 융합교육(STEAM) 프로그램을 개발하고 그 타당성과 효과성을 알아보는 것이다. 융합교육(STEAM) 프로그램은 2015 개정 교육과정과 고교학점제 선행연구를 분석을 통해 얻어진 '수소연료', '기후위기', '데이터 사이언스', '적정기술', '바리스타'라는 5개의 최신 이슈를 주제로 개발되었다. 프로그램은 연구팀이 자체 개발한 고교학점제 융합교육(STEAM) 프로그램 개발형식(틀)에 맞춰 집단 숙의의 과정을 통해 7개월간 개발되었다. 고등학생의 진로·직업을 간접적으로 체험할 수 있도록 개발된 5종 29차시의 융합교육(STEAM) 프로그램 초안은 2인의 융합교육(STEAM) 교육 전문가에게 자문을 통해 검증을 받았으며, 프로그램의 현장 적합도를 판단하기 위해 5개 고등학교 627명을 대상으로 시범 적용하였다. 시범 적용 결과, 학생들의 융합교육(STEAM) 태도는 사전보다 사후가 통계적으로 유의미하게 향상된 것을 확인할 수 있었으며, 프로그램에 대해서 학생들의 높은 만족도를 확인할 수 있었다. 또한 시범 적용 교사 면담을 통해 '프로그램의 내용과 수준이 적합하며, 실생활 문제를 해결하는 경험을 통해 관련 교과의 내용 지식을 적용하고 진로 체험의 기회를 가질 수 있다'는 긍정적인 평가를 받았다. 시범 적용의 결과를 바탕으로 5종 29차시의 학생용·교사용 고교학점제 융합교육(STEAM) 프로그램을 최종 완성했다. 마지막으로 고교학점제에서 적용할 수 있는 차시대체형 STEAM 프로그램 개발 및 운영이 활발하게 이루어져야 할 것과 고교학점제가 바람직하게 정착되고 운영될 수 있도록 교사의 전문성 향상 방안 마련, COVID-19로 촉발된 블렌디드 수업 설계의 필요성 등을 제언하였다. 이 연구는 2025년 전면적으로 시행되는 고교학점제에서 융합교육(STEAM) 프로그램 개발 및 운영 방안에 대한 기초 자료로 활용될 것으로 기대한다.

• 한국학교수학회논문집
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• 제16권4호
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• pp.745-770
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• 2013

오늘날 지식정보 기반 사회에서 제공되는 지식은 단일한 교과의 지식이 아니라 교과를 구분하기 힘든 통합된 형태로 나타나고 있다. 이러한 사회에서 문제해결력을 갖추기 위해서는 통합된 형태의 지식을 우선적으로 습득하고, 이를 과학적 상상이나 예술적 감성과 결합시킬 수 있는 융합적인 사고가 요구된다. 융합인재교육(STEAM)은 이러한 문제해결력과 융합적 사고를 신장시키기 위한 교육 방안의 하나로 제시되고 있다. 본 연구는 초등학교 수학과 6학년 교과서를 중심으로 수학수업에 적용할 수 있는 융합인재교육 수업자료를 개발하는 것을 목적으로 한다. 이를 위해 3단원 '각기둥과 각뿔' 수업에서는 '스파게티 프로젝트', '페이퍼 크래프트' 자료를, 4단원 '여러 가지 입체도형'에서는 'EDUCUBE' 자료를, 그리고 6단원 '비율 그래프'에서는 '나만의 팔찌 만들기' 수업자료를 개발하였다. 또한 이렇게 개발된 자료들을 실제 수업에 적용하였으며, 그 결과 특히 학생들의 수학적 태도에 있어서 긍정적인 변화를 관찰할 수 있었다. 융합인재교육을 적용한 수학수업 결과 학생들의 수업태도 및 수업에 대한 흥미가 긍정적이었으며, 수학 교과에 대한 인식이 개선된 것으로 나타났다. 이에 본 연구는 융합인재교육을 적용한 초등수학 수업자료의 개발이 보다 다양한 영역과의 융합을 통해 다양한 학년과 내용 영역에서 전개될 필요가 있음을 제안하고 있다.

• 정보교육학회논문지
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• 제21권3호
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• pp.335-342
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• 2017

인간의 삶을 획기적으로 변환시키면서 부가가치를 창출하고 있는 인공지능, 로봇 기술, 사물인터넷, 그리고 생명과학 등이 이슈화되면서 차세대 산업혁명인 4차 산업혁명이 부각되고 있다. 이러한 4차 산업에 적응하도록 융합적사고와 컴퓨팅 사고력을 함양할 수 있는 교육이 필요한 실정이다. 따라서, 본 연구에서는 STEAM과 컴퓨팅 사고력의 구성요소인 분해, 패턴 인식, 추상화, 그리고 알고리즘 설계 등을 반영하여 피지컬 컴퓨팅을 기반으로 한 디지털 윷놀이 시스템을 개발한다. 개발한 시스템을 체험하고, 이를 교육에 활용함으로서 프로그래밍 교육에 대한 관심과 흥미를 고취시키고, 융합적사고와 컴퓨팅 사고력을 위한 프로그래밍 수업을 개선한다.

• 한국지구과학회지
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• 제42권3호
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• pp.344-364
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• 2021

이 연구는 두 명의 초등교사가 컴퓨팅 사고를 어떻게 인식하고 이를 교육과정 재구성에 어떻게 반영하고 수업을 하게 되는지를 장기간의 걸친 교사연수과정을 통해 탐색한 것이다. 컴퓨팅 사고는 과학교육에 연계하는 새로운 교육정책 방향이기에 초등부터 나타나는 교사의 인식을 조사하고자 하였다. 교사와의 9번의 교사회의를 가졌으며 이는 매회 2시간 정도의 시간이 소요되었고, 그 시기에 교수하게 될 한 단원을 각자 인식아래 재구성을 하여 11차시의 수업과정안을 개발하였다. 자료수집은 9개월간에 걸쳐서 인터뷰, 교사회의, 수업과정안에서 수행되었으며, 이 자료는 수업 전후의 교사회의를 통한 논의, 수업과정안 등을 통해 수집되었으며, 컴퓨팅 사고를 인식하면서 나타난 초등교사의 컴퓨팅 사고의 인식은 다음과 같이 나타났다. 첫 번째, 과학교육의 목적인 과학적 소양의 정의가 확장되었음을 볼 수 있다. 즉 문제인식에서부터 창의적인 문제해결자를 양성하는 것이 과학적 소양이라고 인식하였다. 두 번째, 과학적 사고가 강조된 개념형성단계와 컴퓨팅 사고가 강조된 개념활용단계로 수업차시를 구분하였다. 세 번째, 컴퓨팅 사고는 인지적 사고과정이며, ICT는 기능적 도구라고 인식하였다. 네 번째, 컴퓨팅 사고 요소는 중복되어 반복적으로 나타나며, 순차적이지 않을 수 있다는 것이다. 마지막으로 컴퓨팅 사고의 활용을 통해 STEAM 교육을 활성화할 수 있다고 인식하고 있음을 보여주었다. 이 연구를 바탕으로 컴퓨팅 사고의 실천은 STEAM 교육의 활성화를 위한 도구로 사용될 수 있고 이를 위해서는 일회성이 아닌 지속적이고 전문적인 교사연수를 통해 컴퓨팅 사고 전문역량 강화를 할 수 있도록 해야 할 것이다.

• 대한공업교육학회지
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• 제40권2호
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• pp.239-258
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• 2015

이 연구의 목적은 융합인재교육의 학습성과에 대한 합리적인 교육평가에 활용될 수 있는 기초자료를 제공하는 것으로, 융합인재교육에서 학습자가 함양해야 할 핵심 역량 준거의 상대적 가중치를 포함하는 학습성과 평가 방안을 제시하였다. 연구 방법은 융합인재교육 전문가를 대상으로 핵심역량에 대한 이원비교 설문조사를 실시하였고 핵심역량 요인의 우선순위를 분석하기 위하여 계층적 분석기법(AHP)을 적용하였다. 이에 따른 연구의 결론은 다음과 같다. 첫째, 핵심역량 1계층에서 융합수행능력과 융합인지능력의 중요도는 각각 39.4%, 36.8% 순으로 분석되었다. 융합인재교육의 교육평가에서 융합수행능력과 융합인지능력은 유사한 중요도 수준을 보였으며, 융합태도능력(23.8%)보다는 중요하게 고려해야 하는 요인으로 평가되었다. 둘째, 핵심역량 2계층에서 문제해결(20.0%)의 상대적 중요도가 가장 높게 나타났고, 다음으로는 창의적 사고력(18.3%), 책임감(15.3%), 융합지식 이해(11.0%) 순으로 분석되었다. 셋째, 핵심역량의 상대적 가중치 분석 결과는 융합인재 교육프로그램의 교육목표 달성 여부를 상대적 가중치에 따라 합리적으로 평가하는 역량평가 체제의 토대가 될 것이다. 더불어 융합인재교육의 교육평가뿐만 아니라 교수 학습 과정 개선과 학습효과를 높일 수 있는 교육프로그램 개발에 가이드 역할을 할 것으로 기대된다.

• 대한지구과학교육학회지
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• 제10권2호
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• pp.140-160
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• 2017

본 연구의 목적은 컴퓨팅 사고(Computational Thinking, 이하 CT)의 실천을 분석하는데 사용할 컴퓨팅 사고 실천 분석 도구(Computational Thinking_STEAM_Analyzing Tool, 이하 CT_STEAM_AT)를 개발하는 것이다. 먼저, STEAM 프로그램에 반영되어 나타나는 CT의 실천이 무엇인지에 대해 조작적 정의를 내리고, 이를 바탕으로 CT가 STEAM 수업에서는 어떠한 특징으로 나타나는지를 파악하여 CT실천을 관찰할 수 있는 CT_STEAM_AT를 개발하는 것이다. 또한, 이를 바탕으로 모범적인 STEAM 수업을 분석하였을 때 얼마나 다양한 CT실천이 포함되어 있는지를 탐색하는 것이 연구의 목적이라 할 수 있겠다. 먼저, CT_STEAM_AT 개발연구에서는 '과학교육에서의 CT란 무엇인가?'라는 질문을 시작으로 CT의 실천 구성요소에 대해 정의하기 위해 3가지의 중요한 자료를 주요 연구자료로 이용하고 분석하여 CT_STEAM_AT를 개발하였다. 첫 번째 개발연구에서는 CT_STEAM_AT의 CT의 실천 구성요소를 크게 5가지로 구분하였다. (1) 현실문제와 컴퓨팅 연결하기, (2) 컴퓨팅 산출물(artifact)을 개발하기 위한 도구나 컴퓨터 사용하기, (3) 추상화 과정, (4) 컴퓨팅 실천과정 및 산출물을 분석하고 평가하기, 그리고 (5) 의사소통하고 협력하기이다. 또한, 연구를 진행하던 중 CT의 구성요소들 사이의 상호작용으로 인하여 일정한 흐름이 존재한다고 해석하여 CT실천 흐름도를 개발하였다. 두 번째 CT 적용연구에서는 CT_STEAM_AT를 모범적인 STEAM 프로그램에 적용하였다. 먼저, 모범적인 STEAM 프로그램을 선정하기 위해서 4가지의 선정조건을 고려하여 선정하였다. 이런 과정을 통해 선정된 STEAM 프로그램에 CT_STEAM_AT를 적용시켜 CT가 반영된 정도를 파악하고, 더 나아가 부족하거나 제한적으로 나타난 CT의 실천 부분을 보완할 수 있는 방안을 제안해보았다. 본 연구의 결과, 개발된 CT_STEAM_AT를 통해 STEAM 프로그램에 반영된 CT 종류 및 수준을 파악하는데 효율적임을 알 수 있었고, 기술과 공학 부분을 보충하고, 실제적으로 나타나는 CT의 실천을 정의함으로 인해 STEAM 교육의 활성화를 기대할 수 있을 것이다.

• 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.

• 영재교육연구
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• 제24권6호
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• pp.1025-1038
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• 2014

본 연구의 목적은 초등과학영재의 창의적 문제해결력 향상을 위해 융합인재교육(STEAM) 프로젝트 학습 프로그램을 개발하고 이를 적용하여 그 효과를 알아보고자 하는 것이다. 이 연구는 경인교육대학교 과학영재교육원에 재학하는 초등학생 5, 6학년 30명을 대상으로 하였다. 융합 인재교육(STEAM) 프로그램을 개발하기 위해 프로젝트 학습의 단계와 한국과학창의재단이 제시한 융합인재교육(STEAM) 프로그램의 구성원리와 학습준거, 방법론을 활용하였다. 개발된 프로그램의 효과를 검증하기 위해 초등영재학생을 위한 과학 창의적 문제해결력 검사지를 활용 하였다. 개발된 프로그램은 총 18차시이며, 태양열 자동차를 만드는 1차 프로젝트와 탄성 자동차를 만드는 2차 프로젝트로 구성되어 있다. 1차 프로젝트는 학생들과 함께 주제를 선정하고 선정된 주제에 맞추어 사전 활동들로 관련 자료를 조사한 후 실제 수업에서 탐구, 협의, 표현활동이 이루어지고 산출물로 마무리 및 평가가 되는 12차시로 구성되었다. 2차 프로젝트는 1차 프로젝트를 바탕으로 주어진 문제에 대해 스스로 해결방법을 구상하여 산출물을 만들어 내도록하는 6차시로 구성하였다. 모든 프로젝트는 교사와 학생 간 공통의 주제를 선정하고, 이 주제에 대해 스스로의 문제화 과정을 거쳐 학생 주도로 과학 기술 공학 예술 영역의 내용적 융합이 이루어질 수 있도록 구성하였다. 개발된 프로그램을 적용한 결과 융합인재교육(STEAM) 프로젝트 프로그램은 영재 학생들의 창의적 문제해결력에 효과적인 영향을 주었음을 알게 되었다.

• 한국과학교육학회지
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• 제35권1호
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• pp.73-84
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• 2015

본 연구는 생명 의공학 관련 분야의 미래사회 유망직업 가운데 초등학교 5~6학년의 교과 내용과 연계가 가능한 직업들을 선정, '설계기반 미래 유망직업 STEAM 프로그램'을 개발하고 그 타당성과 효과성을 확인한 것이다. 각 프로그램은 2009 개정 교과교육과정 분석을 통해 교과별로 통합이 가능한 성취기준들을 추출한 후, 과학 기술 공학의 최신 이슈를 포함하고 STEAM 준거(틀)에 따라 집단 숙의를 거쳐 9개월간 개발되었다. 또한 생명 의공학 관련 직업을 창의적 설계가 강조된 모의적인 형태로 진로를 체험하게 함으로써, 학생들이 이공계 진로를 탐색하고 관련 진로에 대한 인식과 흥미를 이끌어 낼 수 있도록 하였다. 프로그램의 검증 단계에서 STEAM 리더 스쿨에 적용한 결과, 프로그램의 내용과 수준이 적합하고, 이공계 관련 직업에 대해 모의적인 경험을 함으로써 학생들의 진로에 대한 관심을 끌어낼 수 있었다는 긍정적인 평가를 받았다. 또한 현장적용 과정을 통해 자료의 완성도를 높일 수 있었다. 최종 개발된 STEAM 프로그램을 다른 학교의 일반 학급에 투입한 결과, 초등학생들의 이공계 진로의식이 통계적으로 유의하게 향상되었다는 것을 확인할 수 있었으며, 기존의 과학 수업에 비해 STEAM 프로그램 적용 수업에 대한 학생 만족도가 상당히 높다는 것을 알 수 있었다. 본 연구를 통해 교과교육과정 내용 기준이 더욱 핵심적인 지식 및 아이디어를 중심으로 대강화될 필요성, 교육과정 재구성의 편리성을 높일 수 있도록 '통합을 위한 기준'의 제공, STEAM 프로그램을 재구성 또는 조직하고 수업을 할 수 있는 교사의 능력 개발, STEAM과 같은 정책이나 프로그램의 효과를 얻기 위해 장기간의 지속적인 지원의 필요성, 교과내에 통합된 진로교육의 강화등이 필요하다는 제언을 하였다.

• 한국융합학회논문지
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• 제9권10호
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• pp.217-228
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• 2018

본 연구는 초등학교 수학-과학 교과 내용을 중심으로 인문과 예술, 공학, 기술, 디자인의 교육 자료를 다양한 주제로 융합하여 영재교육을 위한 STEAM 프로그램을 개발하였다. 2015개정 교육과정에 적합한 초등학교 수학-과학 교과의 성취기준과 교과 내용을 분석하여 4단계 STEAM 교수-학습 모형을 적용하여 3시간 블록타임의 16차시 융합교육 교수-학습 프로그램을 구안했다. 개발 프로그램의 타당성을 검증하고, 현장 적용을 위해 개발과 시범 적용 과정에서 4명의 교육 전문가 패널이 참가하여 평가하였고, 그 결과를 반영하여 융합교육 프로그램을 완성했다. 수학-과학 교과를 중심으로 여러 교과를 통합하여 디자인과 메이킹, 감성 기반의 16차시 영재교육 프로그램을 초등학생들에게 시범 적용한 결과 창의적인 설계와 디자인, 적극적인 참여와 협동학습, 재미있는 수업활동(게임, 만들기 등)으로 융합교육의 목적과 가치를 달성할 수 있었다. 개발된 융합교육 영재 프로그램은 초등학교 정규 수업 시간과 창의적 체험활동, 영재학급 수업 등에서 적용한다면 학생들의 과학적 창의성, 예술적 감수성, 디자인 감각 등을 함양할 수 있는 실질적인 융합교육 콘텐츠가 될 것이다.