한국과학창의재단 2012-12

융합인재교육(STEAM)

실행방향 정립을 위한 기초연구

A� Study� on� the� Action� Plans� for� STEAM� Education

제 출 문

한국과학창의재단 이사장 귀하

본 보고서를 “융합인재교육(STEAM) 실행방향 정립을

위한 기초연구”의 최종보고서로 제출합니다.

2012년 07월 05일

○주관연구기관 : 연세대학교

○연구기간: 2011.08.26-2012.02.29

○주관연구책임자 : 백 윤 수

○참여연구원

․연구원: 박현주(조선대학교)

․연구원: 김영민(부산대학교)

․연구원: 노석구(경인교육대학교)

․연구원: 이주연(경인교육대학교)

․연구원: 정진수(대구대학교)

․연구원: 최유현(충남대학교)

․연구원: 한혜숙(단국대학교)

․연구원: 최종현(연세대학교)

전문가 자문위원 명단

(이름) (소속)

박종윤 이화여자대학교

김재완 KIAS

성의석 동인천고등학교

이혜숙 이화여자대학교

허두영 동아사이언스

Helen� Meyer Univ.� of� Cincinnati

John� Lemberger Univ.� of� Wisconsin-Oshkosh

현장적용 교사 명단

(이름) (소속)

강주애 광주조선대학교여자고등학교

김무아 전남조성고등학교

민병욱 충남천안오성고등학교

신주란 광주조선대학교여자고등학교

이현숙 광주자동화설비공업고등학교

장희연 광주운남중학교

본 연구의 내용은 연구팀의 의견이며,� 교육과학기술부와

한국과학창의재단의 공식적인 견해와는 다를 수 있습니다.

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연 구 요 약

융합인재교육(STEAM) 실행방향 정립을 위한 기초연구로서, STEM 및 STEAM 관련 문헌 및 이론 조사와 교육 실태의 조사․분석을 통하여 우리나라 융합인재교육(STEAM)의 철학, 개념, 방향, 목표 정립 및 실행 방안을 연구한 것이다.

융합인재교육(STEAM)은 과학기술과 관련된 다양한 분야의 융합적 지식, 과정, 본성에 대한 흥미와 이해를 높여 창의적이고 종합적으로 문제를 해결할 수 있는 융합적 소양(STEAM Literacy)을 갖춘 인재를 양성하는 것으로, ‘창의(Creativity)’, ‘소통(Communication)’, ‘내용융합(Convergence)’, ‘배려(Caring)’의 4C 핵심 역량의 영역을 추구한다.

융합인재교육(STEAM)의 구성요소는 다양한 분야의 내용 통합과 창의적 설계(Creative Design)와 감성적 체험(Emotional Touch)으로 이루어진다. 첫째, 창의적 설계(Creative Design)는 학습자들이 주어진 상황에서 지식, 제품, 작품 등과 같은 산출물을 구성하기 위하여 창의성, 효율성, 경제성, 심미성 등을 발현하여 최적의 방안을 찾아 자기주도적으로 문제를 해결하는 종합적인 과정이다. 둘째, 감성적 체험(Emotional Touch)은 학습에 대한 흥미, 자신감, 지적 만족감, 성취감 등을 느껴 학습에 대한 동기유발, 욕구, 열정, 몰입의 의지가 생기고 개인, 타인 및 공동체와의 관계, 자연과 문화 등의 의미를 발견하여 선순환적인 자기주도적 학습이 가능하게 하는 모든 활동과 경험을 의미한다. 셋째, 내용통합은 두 개 이상의 교과 내용이 유기적으로 통합하는 것을 의미한다.

융합인재교육(STEAM)은 학생들에게 ‘무엇을 가르칠 것인가?’의 관점에서 ‘어떠한 경험을 제공할 것인가?’의 관점으로의 변화를 의미하며, 내용과 설계와 감동의 융합을 강조한 것이다. 이러한 융합인재교육(STEAM)의 실행이 우리나라의 과학기술교육의 문제점을 해결하여 학생들의 과학, 기술, 공학에 대한 흥미와 동기 유발을 극대화하고, 궁극적으로 개인과 사회, 그리고 국가의 과학기술 경쟁력 향상에 기여하길 기대한다.

차 례I. 서론 --------------------------------- 1II. 융합인재의 핵심 역량 -------------------------- 51. 미래 사회의 특징 및 인재상 ------------------- 52. 융합형 인재의 정의 및 핵심 역량 ------------------- 193. 융합인재교육(STEAM)의 필요성 및 목적 ---------------- 23Ⅲ. 융합인재교육(STEAM)의 방향 및 정의 ---------------- 281. 철학 및 방향 -------------------------- 282. 개념적 정의 -------------------------- 373. 목표 및 성취기준 방향 -------------------------- 39Ⅳ. 융합인재교육(STEAM) 구성요소 및 수업구성 -------------- 411. 구성요소 --------------------------------- 412. 수업구성 --------------------------------- 66Ⅴ. 융합인재교육(STEAM) 내용표준의 방향 ---------------- 701. 표준 개발의 필요성 -------------------------- 702. 내용표준의 요소 -------------------------- 723. 내용표준의 활용방안 -------------------------- 75Ⅵ. 해외 STEM 교육 ------------------------------ 771. 미국 --------------------------------- 772. 영국 --------------------------------- 873. 핀란드 --------------------------------- 934. 유럽연합 --------------------------------- 945. 시사점 --------------------------------- 95Ⅶ. 융합인재교육(STEAM) 실행 방안 ------------------- 971. 세부요소 점검 ------------------------------- 972. 실행 방안 ------------------------------- 99참고문헌 --------------------------------- 109부록: 예시자료 --------------------------------- 119

별첨우 리 나 라 STEAM 교 육 의 방 향 , 백 윤 수 , 박 현 주 , 김 영 민 , 노 석 구 , 박 종윤 , 이 주 연 , 정 진 수 , 최 유 현 , 한 혜 숙 (2011). 학 습 자 중 심 교 과 교 육 연 구 , 11 (4 ), 149-171 .

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Ⅰ. 서론

1. 연구의 필요성

우리나라 교육과학기술부는 ｢제2차 과학기술인력 육성‧지원 기본계획(’11～’15)｣의 범위에 초‧중등과정을 포함하고, 『과학기술-예술융합의 융합인재교육(STEAM)』을 2011년 중점추진과제로 설정하였다. 즉 우리나라 국가 경쟁력의 자산인 미래 과학기술 발전을 주도할 창조적이고 융합적인 인재의 양성을 위해 초·중등학교 수준에서부터 과학기술에 대한 흥미와 이해를 높이고 융합적 사고와 문제 해결 능력을 배양할 수 있는 융합인재교육(STEAM)이 필요하다는 것이다(교육과학기술부, 2010). 융합인재교육(STEAM)은 STEM에 예술(Arts)을 포함한 주요 교육정책이다.

과거 10여 년 전부터 현재까지, ‘STEM’은 전 세계적 과학기술교육개혁의 핵심어이다. STEM은 과학(Science), 기술(Technology), 공학(Engineering), 수학(Mathematics)과 관련된 다양한 분야를 총체적으로 일컫는 말로 국가의 과학기술 경쟁력의 ‘줄기 세포(STEM Cell)’라는 의미를 포함하고 있다. STEM 교육은 현재 전 세계의 모든 분야에서 가장 핵심적인 주제로 논의되고 있으며, 과학기술교육 개혁의 중심이다.

21세기는 지구온난화, 자원부족 등과 같은 융합적 지식과 사고를 기반으로 해결해야 하는 문제가 증가하고, 지식기반 사회에서 개념기반 사회로 전환되며, 창조와 문화가 중시되는 시대적 특징을 갖는다. 따라서 학문 분야의 영역을 넘나드는 융합적이고 창의적인 사고를 하는 통섭적인 인재가 필요하다. 일반적으로 STEM 또는 STEAM은 과학기술과 공학 관련 분야의 융합 또는 융합 인재의 총칭으로 사용되고 있다.

융합인재교육(STEAM)의 배경은 2009 교육과정의 창의․인성 교육의 연장선에서 과학기술의 국가경쟁력 제고를 위하여 제안되었다. 2009 교육과정 개정 배경은 다음과 같이 세 가지의 변화로 정리된다.(http://www.mest.go.kr/web/1105/ko/board/view.do?bbsId=147&boardSeq=21682) 첫째, ‘교육 패러다임의 변화’로서, 미래의 교육은 학생들의 잠재력과 바람직한 가치관을 찾고 키워주는 교육이 중심을 이루며, 이 핵심은 ‘창의성’과 ‘인성’이

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<미래 교육의 개념과 가치 재정립>

「창의․인성교육」의 개념과 가치 확립

<창의․인성교육 실천> -① 유아단계의 창의․인성교육 내실화

-② 초중등 교과 활동에서의 창의․인성교육 강화

-③ 초중등 창의적 체험활동의 확대 및 내실있는 운영

-④ 대학의 사회봉사․참여 활성화

-⑤ 지역사회 ․ 기업 등과 연계한 창의․인성교육 추진

<정부의 역할 확대>

-① 창의적 체험활동 프로그램 개발․보급 체제 구축

-② 창의․인성교육을 담당할 교수․지원 인력 확보

-③ 창의성과 인성을 중시하는 학교․사회문화 조성

다. 둘째, ‘국가 발전 전략의 변화’로서, 미래의 성장 동력은 새로운 것을 생각하고 만들어내는 ‘창조적 인적 자본’이 주도한다. 셋째, ‘교육 여건의 변화’로서, 개정 교육과정, 입학사정관제 등을 실시함에 따라 교과 위주, 점수 위주의 교육에서 벗어나 창의성과 인성을 충실히 교육할 수 있는 여건을 마련하자는 것이다.

[그림 1] 2009 개정 교육과정 창의․인성교육의 기본 방향

위와 같은 변화의 토대 위에 교육과학기술부는 미래 교육의 개념과 가치 재정립 및 미래 교육의 방향으로 ‘새로운 가치를 창출하고 동시에 더불어 살 줄 아는 인재’를 양성하는 ‘창의․인성교육’을 제시하였다(그림 1).

그러나 창의적 융합인재 양성에 초점을 두고 있는 융합인재교육(STEAM)에 대한 근본적인 이해와 구체적인 청사진은 미흡한 실정이다. 우리나라 교육, 문화, 사회에 적합한 융합인재교육(STEAM)은 무엇인가? 우리나라 교육을 위한 융합인재교육(STEAM)의 지향점은 무엇인가? 무엇을 강조해야 하는가? 외국의 STEM/STEAM을 우리나라에 적용하는 것이 효과적인가? 등과 같은 융합인재교육(STEAM)을 위한 개념 정립 혹은 그 목표의 설정에 대한 구체적인 답변이 부족하다.

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이 연구는 융합인재교육(STEAM) 실행방향 정립을 위한 기초연구로서, STEM 및 STEAM 관련 문헌 및 이론 조사와 교육 실태의 조사․분석을 통하여 우리나라 융합인재교육(STEAM)의 철학, 개념, 방향, 목표 정립 및 실행 방안을 연구한 것이다.

2. 연구내용

‘융합인재교육(STEAM) 실행방향 정립을 위한 기초연구’의 연구내용은 다음과 같다.

첫째, 융합인재의 핵심역량을 규정한다.둘째, 융합인재교육(STEAM)을 정의한다.셋째, 융합인재교육(STEAM)을 위한 내용 표준의 방향을 제안한다.넷째, 해외 STEM의 교육 사례를 조사한다.다섯째, 융합인재교육(STEAM)의 실행 방안을 제안한다.

3. 연구방법

이 연구는 과학, 기술, 공학, 수학, 과학교육, 미술교육 등의 STEAM 교육과 관련된 다양한 분야의 전문 연구진이 공동으로 수행한 것으로, 문헌 및 이론 연구, 정기적인 연구모임, 전문가 및 자문위원 협의회, 세미나 또는 토론회, 국외 STEM/STEAM 전문가 활용 등의 방법으로 진행되었다.

가. 문헌조사/이론연구국내외 STEM 및 STEAM 교육 관련 문헌과 자료를 분석하여 국제적 동향

을 폭넓게 파악하고 융합형인재교육(STEAM)을 위한 시사점과 구성 요소 등의 내용을 추출하였다. 또한 문헌 및 이론 연구 결과에 기초하여 우리나라 융합인재교육(STEAM)에 대한 이론적 근거, 즉 방향 및 철학, 필요성, 개념적 정의 등을 제안하였다.

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나. 정기적인 연구모임전체 연구진들은 주 1회 이상의 정기적인 연구 모임을 통해 융합형인재교육

(STEAM)의 이론적 근거 및 개념적 정의 등에 대한 작업과 검토, 논의 등의 과정을 지속적이며 순환적으로 진행하였다.

다. 전문가 및 전문위원 협의회, 세미나 또는 토론회융합인재교육(STEAM)의 이론적 근거 및 개념적 정의에 대한 지속적인 타

당성 검토와 융합인재교육(STEAM)과 관련된 쟁점의 해결 방안 및 의견을 수렴하기 위하여 전문가 협의회 및 전문위원의 자문 회의가 정기적으로 진행되었다. 이러한 과정을 통하여 연구과정 및 결과의 타당성에 대하여 검토하고 논의하였다.

연구의 중간성과를 한국과학교육학회 및 대한화학회 등의 학술대회에서 발표하고 학습자중심교육학회지에 논문으로 게재하여, 여러 분야의 다양한 사람들과 사고를 공유하고 의견을 수렴하였다.

라. 국외 STEM/STEAM 전문가의 활용국외 STEM/STEAM 자문위원을 활용하여 STEAM, 그리고 우리나라 융합

인재교육(STEAM)의 방향 및 교육에 대한 의견을 이메일로 교환하였다.

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Ⅱ. 융합인재의 핵심 역량(Core Competency)

1. 미래 사회의 특징 및 인재상

가. 미래 사회의 특징

미래 사회에 대한 신중한 통찰력은 변화하는 미래 사회를 대비하는 데 있어 가장 중요한 요소가 된다. 이에 대하여 미래 학자들과 연구소들은 다양한 견해를 제시하고 있지만, 일관된 의견은 미래의 변화는 지금까지의 변화와는 전혀 다른 내용과 방향으로 진행되기 때문에 인간의 수준 높은 삶과 국가 경쟁력의 향상을 위해서는 정확한 목적에 대한 예측에 근거한 출발점을 제시할 수 있어야 한다는 것이다.

과학기술정보화가 더욱 가속화되는 미래 사회는 ‘가상현실 사회’, ‘인공지능 사회’, ‘꿈과 감성의 사회’, ‘하이컨셉(high concept)1)’, ‘하이터치(high touch)2)’, ‘프로슈머(prosumer)’, ‘경제(economy)’가 주요 핵심어이다(한국정보화진흥원, 2010). 이러한 미래 사회는 ‘경쟁 심화(무한 확장, 무한 경쟁)’, ‘개인화, 다원화 확산’, ‘가상 공간의 가치 증대’, ‘디지털 휴머니즘 기술의 발달’, ‘사회적 자본으로서 신뢰의 강화’ 등을 특징으로 하기 때문에, 미래 사회에 대비하기 위한 준비로서 ‘창조적인 역량 증진’, ‘사회적 밸런싱의 유지’, ‘가상공간의 새로운 가치 창출’, ‘인간 중심의 기술 진화’, ‘사회 발전의 새로운 엔진으로 신뢰 구축’이 필요하다(표 1)(한국정보화진흥원, 2009).

1) 하이컨셉은 예술적 미와 감정의 아름다움을 창조하여 가치를 창출해내고, 관계가 없어 보이는 아이디어를 결합하여 새로운 것을 창조해내는 능력과 관련된다.

2) 하이터치는 다른 사람과 공감하고, 긍정적인 인간관계를 유지하며, 자신과 다른 사람의 즐거움을 생산하고, 관계에서의 목적과 의미를 발견하는 능력과 관련된다.

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미래 사회 특징

바람직한 미래 창출을 위한 준비 방향

미래 준비 과제

경쟁 심화(무한 확장, 무한 경쟁)

창조적인 역량 증진

⦁미래 지향적 사고, 유연성을 갖춘 창조적 인력 육성⦁C&D(Connect & Development), 개방형 혁신으로

의 전환⦁협력적 창조의 발전을 위한 창작과 활용권리의 선

순환 구조 정립

개인화, 다원화 확산

사회적 밸런싱의 유지

⦁분권화, 네트워크화, 국제화를 지향하는 뉴거버넌스 확립

⦁수평적, 횡적인 ‘연관’의 새로운 사회 질서 수립⦁온라인 공청회 등 협력적 의사 결정 체계 구축⦁새로운 취약 계층과 격차 해소를 위한 기회 확대

가상공간의 가치 증대 ▶ 가상공간의

신가치 창출⦁버추얼 오션(Virtual Ocean)에 주목⦁사이버 국토 건설을 위한 국가 차원의 투자와 준비⦁사이버 영토와 사이버 라이프를 위한 법제도적 장

치 마련디지털과

휴머니즘의 결합

인간 중심으로 기술 진화

⦁디지털과 휴머니즘이 결합된 새 패러다임의 비전 제시

⦁휴머니즘 실현을 위한 기술과 인간의 소통수단 마련

⦁인간과 기술의 컨버전스에 대한 사회적 연구 확대사회적

자본으로서 ‘신뢰’의 강화

사회 발전의 새로운 엔진, ‘신뢰’ 구축

⦁사회적 자본으로서 신뢰 강화⦁결제 활성화를 위한 신뢰 기반 확립⦁새로운 경계에 따른 감시와 프라이버시 침해 분쟁

해결

<표 1> 미래 사회 5대 특징과 준비 과제(한국정보화진흥원, 2009)

한편 미래 사회의 특징을 분야별로 살펴보면(표 2), 사회 분야는 여성 및 고령 인구가 새로운 주도 세력으로 부상하고, 기술 분야는 인지 능력 및 소통 능력이 확장되고, 경제 분야는 감성 중심 소비와 소비 패턴이 다양화되며, 환경 분야는 지속 가능한 에너지 체제(energy regime)를 이루며, 정치 분야는 권력의 집중과 분산으로 인하여 15 메가트랜드를 나타낸다(오헌석, 2012). 이러한 변화 속에서 미래의 주목할 가치로서 오피니언 리더들은 ‘행복’, ‘지속가능성’, ‘정의’와 ‘공정성’, ‘창의력’과 ‘상상력’을 제시하였고, 시민이나 개인 주체는 ‘역량 강화’를, 정부는 ‘중재하고 링크하는 능력’을, 기업은 ‘착한 기업으로의 변모’를 언급하였다(한국정보화진흥원, 2011).

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분야 특징 미래의 주목할 가치사회

인구구조 변화수명의 증대양극화

l 오피니언 리더: ‘행복’, ‘지속가능성’, ‘정의’와 ‘공정성’, ‘창의력’과 ‘상상력’

l 시민이나 개인 주체: ‘역량 강화’l 정부: ‘중재하고 링크하는 능력’ l 기업: ‘착한 기업으로의 변모’

기술네트워크 사회 구축인공지능/로봇 시대유전학의 발전

경제아시아 시장감성/복지/건강적극적 프로슈머 증가

환경기후변화 및 환경오염에너지 위기물에 대한 주목

정치세계화/다문화권력이 개인으로 이동안전에 대한 위협증대

<표 2> 미래 사회 특징과 동향(오헌석, 2012) 및 주목할 가치(한국정보화진흥원, 2011)

과학기술정보화 정책 방향으로는 ‘소통-네트워킹을 통한 새로운 자본 축적의 촉진’, ‘하드웨어 기반의 새로운 시장 개척’, ‘이해관계를 뛰어 넘어 위험을 감수하는 사회’, ‘접점이 막힌 생태계 조성’, ‘창의적 인재 육성 토대 마련’ 등이 제안되었다.

한편 미래 지식의 원천은 ‘창의성(creativity)’, ‘전문성(expertise)’, ‘집단지성(collective intelligence)’, ‘증거자료(evidence)’이다(한국정보화진흥원, 2011).

나. 미래 인재의 개념

과학기술정보 사회는 창의성 기반 사회이기 때문에 전문 지식과 더불어 창의성이 수반된 인재가 요구된다(서울경제신문, 2009.11.2.). 창의적인 인재는 ‘경계를 넘나드는 사람’(Pink, 2006) 또는 ‘상상력과 감성이 뛰어난 사람’(김진숙, 2010)이다. OECD는 창의적 인재에 대하여 지적인 도구를 자유자재로 사용할 수 있는 능력이 있고, 이질적인 혼성 집단에서 소통할 수 있는 능력을 가지고 있으며, 자율적으로 행동할 수 있는 능력을 가진 사람으로 정의한다.

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한편 미래학자 Pink(2006)는 미래 사회 인재의 6가지 요소로서 ‘설계(high concept 시대의 핵심 능력)’, ‘스토리(사실을 엮어서 문맥을 만들어 상대방을 움직이는 제3의 감성)’, ‘조화(조각들을 맞춰 결합시키고 새로운 유형을 만들어내는 경계를 넘나드는 창의성의 원천)’, ‘공감(다른 사람의 시선으로 보고 다른 사람의 심장으로 느낄 줄 아는)’, ‘놀이(호모 루덴스의 진화, 웃음과 유머, 게임, 기쁨을 )’, ‘의미(우리를 살아있게 하는 원동력)’를 제시하였다. 즉 미래 사회의 인재는 다른 사람과 공감하며 조화롭게 즐길 줄 아는 삶을 영위하는 창의적 사람이라는 것이다.

Gardner(2009), 또한, 미래에는 절제된 마음(disciplined mind), 조합하는 마음(synthesizing mind), 창조적 마음(creating mind), 존중하는 마음(respectful mind), 윤리적 마음(ethical mind)을 가진 인재가 필요하다고 하였다.

요약하면, 미래 사회는 타인과 소통하고 삶을 즐기는 창의성과 융합적 전문성을 지닌 인재를 필요로 한다. 이를 위한 기본적인 전제는 타인에 대한 배려와 존중, 그리고 새로운 것을 창출하기 위한 융합 능력이다.

다. 미래 사회에서 필요로 하는 핵심 역량

역량 있는 우수 인재를 얼마나 확보하는가에 따라 기업 및 국가의 미래가 결정된다. 미래 사회 인재의 핵심 역량은 인재를 필요로 하는 분야 또는 추구하는 방향에 따라 다소 차이가 있다.

첫째, 21세기 기업을 위한 중요한 핵심 역량은 ‘창의성’ ‘전문성’, ‘도전정신’ 등이다(표 3, 표 4)(대한상공회의소, 2008; 교육과학기술부, 2009 재인용).

<표 3>매출액 상위 100대 기업 인재채용가이드라인(대한상공회의소, 2008; 교육과학기술부, 2009 재인용)

구분 창의성 전문성 도전정신 도덕성 팀워크 글로벌역량 열정 주인의식 실행력

비율 71% 65% 59% 52% 43% 41% 29% 13% 10%

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미래 평생학습사회에서 요구하는 핵심 역량 조대연 외(2008)

미래 사회 한국인의 핵심 역량이광우 외(2008)

미래 사회의 직업 세계에서 요구하는

핵심 역량 연구임언 외(2008)

역량 정의 역량 하위 요소/정의 역량 하위 요소

창의력

다양성과 독창성 등의 인지적 능력과 고등정신기술을 활용할 수 있는 능력

창의력

창의적 사고 기능

유창성, 융통성, 독창성, 정교성, 유추성 등과 같은 인지적 능력

- -창의적

사고 성향민감성, 개방성, 독립성, 과제집중력, 자발성 등과 같은 정의적 특성

<표 4>매출액 상위 100대 기업 인재상의 주요 핵심어(대한상공회의소, 2008; 교육과학기술부, 2009 재인용)

핵심 역량 주요 핵심어창의성 창조, 인식전환, 상상력, 가치창출, 새로운 아이디어 등전문성 전문지식, 전문기술, 자기개발, 프로정신, 핵심역량 등

도전정신 진취, 적극, 신념. 의지, 긍정적 사고, 위험감수 등도덕성 정직, 인간미, 신뢰, 매너, 직업윤리, 투명성, 기본충실 등팀워크 상호협력, 배려, 공유, 화합, 상호존중, 조직 마인드 등

글로벌역량 외국어, 개방성, 문화적 이해, 국제감각 등열정 승부근성, 몰입, 끈기, 최선, 강한 의지, 기업가 정신 등

주인의식 오너쉽, 책임의식, 자율, 리더십, 사명감, 솔선수범 등실행력 행동 우선, 추진력, 실천, 실천적 성취 등

둘째, 미래 교육의 방향 설정을 위한 인재의 핵심 역량은 ‘문제해결력’, ‘의사소통능력’, ‘정보처리능력’, ‘대인관계능력’, ‘자기관리능력’ 등이다(표 5)(이광우 외, 2008; 임언 외, 2008; 조대연 외, 2008). 임언 외(2008)의 연구에서 전체 역량에 걸쳐 창의성을 기반으로 하는 것을 감안한다면, 미래 사회의 인재를 기르기 위하여 강조해야 할 가장 중요한 핵심 역량으로는 ‘창의력’, ‘문제해결력’, ‘의사소통능력’이 라고 할 수 있다.

<표 5> 미래 교육의 방향 설정을 위한 핵심역량연구 비교(이광우 외, 2008; 임언 외, 2008; 조대연 외, 2008)

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문제해결력

문제를 파악하고 접근 및 활용 가능한 다양한 자원을 이용하여 상황을 고려한 최적의 해결 방안을 모색하고, 선택한 해결 방안을 실제에 맞게 실행하여 효과를 검증하는 능력

문제해결능력

문제인식 해결할 문제를 확인하고 명확하게 진술하기

문제해결능력

창의적 사고해결

방안의 탐색

문제 해결을 위한 다양한 아이디어를 산출해내고, 최적의 해결 방안을 선택하기

분석적 사고해결 방안의 실행과 평가

최적의 해결 방안을 선택하여 실행하고 평가하기

문제해결실행논리적 사고력

연역적/귀납적 과정을 통해 사고하기

비판적 사고력

합리적 기준이나 근거를 갖고 현상을 분석하고 평가하는 능력

의사소통능력

타인의 의견을 정확히 수용하고 이해하며 자신의 지식과 의견을 타인에게 효과적으로 전달할 수 있는 능력

의사소통능력

말하기자신의 의사를 분명하고 정확 하게 말로 표현하는 능력

의사소통능력

말하기듣기

듣기 상대방의 말을 집중하여 잘 들어주고 공감하는 능력

문서 이해문서 작성

쓰기상황과 맥락을 고려하여 정확 하고 효과적으로 글을 쓰는 능력

영어 의사소통

읽기 다양한 텍스트를 이해하고 해석하고 평가하는 능력

수와 도표를 통한

의사소통

정보처리능력

다양한 지식과 정보를 습득하고 탐색·분석·평가하여 자신의 것으로 내면화하고, 상황에 맞게 활용할 수 있으며 자신의 정보와 지식을 타인과 상호작용할 수 있는 능력

정보처리능력

정보 수집 다양한 자료를 탐색하고 필요한 자료를 선별하는 능력

정보, 기술 및

자원의

상호적

활용 능력

정보의 수집, 분석 및 활용

정보 분석수집된 정보를 비교, 분류, 종합하여 그 가치를 평가하는 능력

기술의 선택 및 적용정보 활용

다양한 정보를 효율적으로 처리하여 활용 및 생성하는 능력

자원의 활용 및 관리

정보 윤리 정보에 대한 접근 및 활용에 요구되는 윤리의식

매체활용능력

다양한 매체를 선택, 활용하는 능력

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대인관계능력

기존의 인간관계를 안정적으로 유지할 뿐만 아니라 타인과 공유하는 공동의 문제를 해결하기 위해 주도적으로 역할을 조정하고 서로 도움을 주고받는 등 양적·질적 측면에서 인간관계를 점진적으로 성장 및 확대할 수 있는 능력

대인관계능력

타인 이해 및 존중

타인의 입장을 이해하고 배려하는 관용적인 태도

대인관계능력

리더십협동 공동의 목적을 위해 타인과

협력하는 태도 협동갈등 관리 갈등을 의미 있고 건설적으

로 해결하는 태도관계 형성

관계형성 타인과의 바람직한 관계를 형성·유지하는 능력

갈등 조정리더십 타인을 선도하고 이끄는 능력

자기관리능력

안정적 삶에서 접하는 다양한 경험의 반성을 통해 자신의 능력을 확인하고 비전을 구축하며 이를 실현하는 데 필요한 건강 및 재산관리 등 다양한 활동을 계획, 실행, 평가, 그리고 조정하는 능력

자기관리능력

자아정체성 확립

자신의 적성과 특성을 발견하여 명확한 삶의 목표와 가치 그리고 역할 의식을 발전시키는 태도

자기관리능력

자기주도적 학습 능력

여가 선용여가 시간을 생산적으로 활용하여 유익하게 즐기는 능력

신체적·정신적 건강 유지

건강관리생활에 필요한 체력을 보존하고 건강한 정신과 신체를 유지하기 위해 노력하기 경력 개발 및

관리합리적

경제생활합리적인 소비 생활과 더불어 재정(돈)을 효과적으로 관리하는 능력 유연성과

도전의식기본생활습관

일상생활에서 요구되는 기본적인 생활 습관 및 태도를 형성하기 직업윤리

(정직, 성실, 사회적 책무감)

자기주도적 학습능력

학습자 스스로 지속적으로 학습을 계획·관리·실현하는 능력

시민의식

사회의 성장과 비전을 바탕으로 공동체 의식을 갖고 자율성 및 권리를 적극적으로 행사하는 동시에 사회공익 및 생태환경의 유지를 추구하기 위해 자신의 사회적 책임을 다하려는 태도

시민의식

공동체의식공동체의 가치를 인식하고 존중하며, 상호 신뢰를 바탕으로 사회적 역할과 책무를 수행하려는 태도

- -준법정신 법이나 사회 규범을 존중하

고 준수하려는 의식

환경의식환경 보존을 위해 자신의 소비습관, 생활방식을 변화시키는 태도

윤리의식 옳고 그름을 분별하여, 옳음을 지향하려는 태도

봉사정신 사회 또는 남을 위해 헌신하는 태도

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국제감각

사회에 공존하고 있는 다양한 집단의 생활양식과 문화적 가치를 평등정신에 기초하여 이해하고 존중하며 외국어 습득을 통해 지역적 수준을 넘어 국제문제 및 쟁점을 인식하고 해결가능성을 국제적 수준에서 이해하려는 능력

국제사회문화이해

우리문화 이해

우리의 전통 및 현대 문화를 이해하고 계승·발전시키는 태도

조직과

문화에

대한 이해 능력

조직(기구, 국가, 사회, 기업) 이해

다문화 이해

다양한 문화의 차이를 이해, 존중하는 태도

문화 향유 능력

문화 및 예술에 대한 이해를 넓히고 향유하는 태도

사회문화이해능력

국제사회 이해

국제 사회의 여러 현상/문제들을 다양한 관점에서 이해하기

외국어 소양

국제화 사회의 상호 소통에 요구되는 외국어 문해 능력(읽기, 쓰기, 말하기, 듣기)

직업능력개발력

생산 활동의 수행에 적합한 지식, 기술, 태도를 갖춤으로써 경쟁적인 노동 시장에서 고용기회를 창출하고 고용상태를 지속할 수 있는 능력

진로개발능력

진로인식 진로 선택에 필요한 다양한 직업 세계를 이해하는 능력

- -진로탐색 자신의 적성과 소질에 적합한 진로를 탐색하는 능력

진로설계자신의 적성과 소질에 적합한 진로를 설정하고 이에 필요한 능력을 함양하기

자기주도학습력

학습요구를 파악하고 학습목표 및 실행계획을 수립하여 학습을 실행하고 결과를 평가하는 과정 속에서 자신이 주도권을 갖고 실천할 수 있는 능력

- - - -

기초생활문해력

읽기, 쓰기, 계산하기 등 사회 생활과 사회적 관계를 지속하기 위해 필요한 기본능력

기초학습능력

기초적 읽기

글을 읽고 이해하는 기초적인 학습 능력

- -기초적 쓰기

생각이나 의견을 글로 표현하는 기초학습능력

수리력 계산하기, 수와 도표를 읽고 이해하는 기초 수리력

미디어정보문해력

각종 첨단 미디어를 통해 제공되는 정보들을 효과적으로 수용, 조직, 활용할 수 있도록 미디어의 특성을 이해하고 미디어를 다룰 수 있는 능력

- - - -

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예술감수성

문화예술품이나 일상적 생활에 내재되어 있는 미적 요소를 인식하고 느낄 수 있는 능력

- -

순위 미래 인재의 역량 빈도수1 창의, 창조 15회 이상2 글로벌 의식, 리더쉽, 책임감 10회 이상3 진리탐구, 지성, 지혜, 합리 7회 이상4 도전의식, 개척의식, 열정, 성실 6회 이상5 소통, 융합, 인성, 지덕체, 존중 4회 이상

기타 다양성, 윤리, 예술, 봉사/헌신 3회 이상

순위 미래 인재의 역량 빈도수1 Diversity, Innovativeness, Discovery 18회 이상2 Leadership, Passion, Independence 15회 이상3 Creativity, Intellect, Research, Justice 12회 이상4 Partnership, Relationship, Cooperation 10회 이상5 Role & Responsibility, Commitment, Contribute 8회 이상

기타 Respect, Serve, Sustainability, Honesty 5회 이상

셋째, 국내외 주요 대학에서 추구하는 미래 인재의 핵심 역량은 국내와 국외 대학 간에 다소 차이를 보인다. 국내 대학(표 6)은 ‘창의와 창조’, ‘글로벌 의식과 리더십, 책임’, ‘진리탐구, 지성, 지혜, 합리’ 등으로 창의성, 전문성과 리더로서의 능력 함양을 추구하는 반면, 국외 대학(표 7)은 ‘존중’ ‘정직’ ‘정의’ 등의 합리적 인성도 강조한다.<표 6> 국내 주요 30개 대학의 미래 인재의 역량(오헌석, 2012)

<표 7> 국외 주요 50개 대학의 미래 인재의 역량(오헌석, 2012)

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구분 국내 대학 국외 대학

역량

창의성 다양성, 혁신, 탐구정신을 강조리더십과 글로벌 의식 독창성과 그 분야에 대한 열정과 리더십진리에 대한 탐구, 지성, 지혜 창의적 생각과 연구력소통, 융합, 인성 존중, 정의, 정직, 역할과 책임, 사회적 공헌력

대학 역량University of Cambridge Expression, Respect DiversityUniversity of Chicago Critical Thinking, Free and Open InquiryHarvard University Passion, Diversity, Leadership, Responsibility

Yale University Diversity, Citizenship, Leadership, ServeMIT Passion, Ability, Relationship

University of Oxford Potential, Enquirying Mind, Passion for the Chosen Subject, Public Engagement

Imperial College London Research Capability, Knowledge & Skill, Multidisciplinary Working Externally

국외 대학별 미래 인재의 핵심역량은 <표 8>과 같이 ‘표현’과 ‘다양성에 대한 존중’. ‘비판적 사고력’과 ‘자유롭고 개방적 탐구’, ‘열정’과 ‘다양성’, ‘리더쉽’과 ‘책임감’ ‘잠재력’과 ‘공공 참여’ 등으로 그 종류와 수준이 다양하다. 또한 국내외 주요 대학의 미래 인재의 핵심 역량은 탐구력, 지성, 열정 등과 같은 지적 분야에 대한 추구, 존중, 정직, 정의 등과 같은 인성의 함양, 리더십과 소통을 위한 의사소통력, 그리고 다양성과 독창성을 위한 창의력 등이다(표 9).

<표 8> 국외 주요 대학의 미래 인재의 역량(오헌석, 2012)

<표 9> 국내외 주요 대학의 미래 인재의 역량(오헌석, 2012)

다양한 분야에서 살펴본 미래 사회에서 필요로 하는 개인의 핵심 역량을 정리하면, 기업은 ‘창의성’과 ‘전문성’을 강조하고, 미래 교육의 방향 설정의 관점에서는 ‘의사소통능력’과 ‘대인관계능력’ 등과 같이 사회와 타인과의 관계 및

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관계 유지에 중요한 능력들이 강조된다. 사회와 타인과의 관계와 관련된 능력은 소통 및 타인에 대한 이해와 배려가 기본이다. 한편 국내외 주요 대학은 전문성과 관련된 인지적 분야, 정의(justice)와 정직 등과 관련된 인성 분야, 다양성과 독창성 등과 관련된 창의성 분야, 관계와 관련된 소통 분야의 역량 등이 강조된다.

라. 미래 교육의 방향

위에서 살펴본 바와 같이, 미래 사회에서 요구되는 인재상은 창의적으로 문제를 해결할 수 있는 인재이며, 이를 위한 핵심 역량은 창의성과 의사소통이다. 또한 현대사회에는 학문 분야의 영역을 넘나드는 융합적이고 창의적인 사고를 하는 통섭적인 인재의 필요성이 강조되고, 융합의 기본은 타인과 다른 분야에 대한 이해를 기본으로 한다. 따라서 미래 교육의 방향은 창의성, 의사소통, 내용의 융합, 배려심을 함양하는 것이다.

첫째, 창의성의 정의는 학자나 기관에 따라 다양하다. 창의적 사고와 활동은 상황에서 ‘문제(problem)를 발견’하고 해결하기 위한 ‘산출물(product)을 구성’하는 등과 같은 ‘복잡한 과정(process)’을 통해 이루어지는데, 이러한 과정은 [그림 2]와 같이 개인의 ‘인성적(personality) 측면’이 영향을 주기 때문에, 창의성과 인성은 상호영향을 주거나 또는 상호협력적이다(Urban, 1985). 창의성에는 확산적 사고와 활동, 일반적 지식과 사고 기반, 특정 영역에서의 지식 기반과 사고 및 작업 기능, 초점 맞추기와 과제에 대한 집착력, 동기와 동기화, 개방성과 애매모호함에 대한 참을성, 환경의 요소를 기반으로 한다(Urban, 1995)(그림 3)

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[그림 2] Urban(1985)의 창의적 사고 과정과 활동에 관한 4PE 상호작용 구조(김진숙 외, 2010)

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[그림 3] Urban(1995)의 창의적 요소 모델(조석희, 1996, p. 98; 김진숙 외, 2010 재인용)

둘째, 의사소통이란 사람들 간의 생각이나 감정을 교환하는 총체적인 행위로서, 특정 상황에서 자신의 표현 의도를 적절하게 표현하는 것을 의미한다(이성영, 1994). 과학기술이 발전하여 삶의 많은 부분을 차지하고 있는 오늘날에는 과학적 의사소통이 매우 중요하다. 과학기술적으로 소양 있는 시민은 신문이나 잡지, 뉴스 등에 나타나는 내용들을 평가하고 이해하며, 그것들을 통해 다른 사람과 상호작용을 한다(McNeil & Krajcik, 2006). 과학적 의사소통은, 단지 과학자들이 새로운 이론을 발표하고 자신의 주장을 견고하게 하기 위한 수단으로서만이 아니라, 현대 과학기술사회를 살아가면서 과학적 소양인이 되기 위해 학생들이 생각이나 뜻을 통하여 합리적인 의사 결정의 기회 부

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여를 통해 신장 될 수 있다(한유화, 2012; Keys et al., 1999). 미래 과학기술정보사회를 대비하여 국가와 사회, 개인의 경쟁력을 키우기 위하여 핵심적으로 논의해야 할 것이 바로 인성 및 감성과 연계한 창의성 함양이며, 이것은 문제해결력 및 의사소통과 밀접하게 관련되어 있다.

셋째, 21세기는 융합적 지식과 사고를 기반으로 해결해야 하는 문제(예, 지구온난화, 자원부족 등과 같은 거대 문제해결)가 증가하고, 지식기반 사회에서 개념기반 사회로 전환되며, 창조와 문화의 시대적 특징을 갖는다. 이러한 미래 사회에 대비하기 위해서는 각 교과에 대한 교육이 개별적인 교과 지식을 학습하는 수준을 넘어서 창의성과 같은 고등 사고와 함께 여러 교과 영역 사이에서 지식을 전이시키고 융합시킬 수 있는 능력, 실세계 현상을 포함한 다양한 맥락 속에서 여러 가지 문제를 해결하기 위해서 학생들이 학습한 지식을 다양한 형태로 융‧복합하여 적용시킬 수 있는 능력이 필요하다.

뿐 만 아니라, 학생들이 실생활에서 만나는 문제는 한 분야의 학문 지식만을 이용하기보다 다양한 분야의 지식을 융합하여 해결하는 경우가 대부분이다. 여러 분야의 내용 지식을 융합하는 능력은 다양성과 창의성에 많은 영향을 준다. 새로운 실생활의 문제에 직면했을 때 창의적이고 유연한 사고와 태도로 다양한 분야를 넘나들면서 새롭고 가치 있는 방식으로 문제를 해결할 수 있는 능력이 필요하다(김왕동, 2011).

넷째, 배려는 서로 다른 이질적인 영역 혹은 분야들간의 성공적인 융합을 위해서 반드시 필요한 이해를 위한 기본적인 태도이다. 효과적인 의사소통과 설득은 서로 상호 영향을 주며 상대방에 대한 배려와 정서를 위한 기술을 전제로 한다. 의사소통의 수준은 개인, 개인과 개인, 개인과 공동체, 개인과 자연 및 문화의 관계에서 다루어지며(백윤수 등, 2011), 정서적 교감이나 공감을 전제로 한다. 예를 들면, 다른 사람과 의사소통을 할 때 내용의 옳고 그름에 대한 판단과 더불어 타인에 대한 배려는 어떻게 해야 하는지, 의견충돌은 어떻게 조절해야 하는지 등이 필요하다(Brandt, 1999; Merrell & Guelder, 2010).

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2. 융합형 인재의 정의 및 핵심 역량

가. 융합형 인재의 정의

일반적으로 융합은 서로 다른 이질적인 영역 혹은 분야들간에 이루어지는데, 성공적 융합을 위해서는 반드시 서로에 대한 ‘이해’를 전제로 한다. 융합에 대한 논의는 점차적으로 과학기술과 인문․사회과학, 예술 등 영역을 아우르거나 영역을 뛰어넘는 의미까지 이루어지고 있으며, 따라서 국가에서 요구하는 미래 사회에 필요한 융합적 인재의 의미는 더욱 확장되고 있다.

융합형 인재란 미래의 과학기술정보 사회가 요구하는 새로운 인재상으로, 다양한 분야에 대한 융합의 전문성과 창의성을 지니고 삶을 즐기며 타인을 배려하고 소통하는 인재를 의미한다.

나. 융합인재교육(STEAM)의 핵심 역량: 4C(창의, 소통, 내용융합, 배려)

융합인재교육(STEAM)이 지향하는 융합형 인재의 핵심 역량은 성과를 내기 위한 구체적인 행동 양식으로서 성공적인 수행과 연결되기 때문에, 창조와 혁신을 추구하고 소통하며 융합을 통해 새로움을 개척해나가는 능력과 직결된다고 할 수 있다. 여기에는 또한 자신과 타인뿐만 아니라 주변 환경과 사회 문화 등을 이해하는 능력이 함께 요구된다.

따라서 융합인재교육(STEAM)에서는 ‘창조와 혁신을 추구하는 인재’, ‘소통 능력을 갖춘 인재’, ‘융합 지식을 이해하고 활용하는 인재’, ‘배려와 존중을 실천하는 인재’ 육성으로 ‘창의(Creativity)’, ‘소통(Communication)’, ‘내용융합(Convergence)’, ‘배려(Caring)’의 4C를 핵심 역량의 영역으로 제시하였으며, 이를 기존의 역량과의 관계를 제시하면 다음의 <표 10>과 같다.

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역량(조대연

외, 2008)역량(이광우 외, 2008) 역량(임언 외, 2008)

➡

융합인재교육(STEAM) 핵심 역량

창의력 창의력 창의적 사고 기능 - -

창의(Creativity)

내용융합(Convergence)

창의적 사고 성향

문제해결력

문제해결능력

문제인식문제해결능력

창의적 사고해결 방안의 탐색분석적 사고해결 방안의 실행과

평가논리적 사고력 문제해결실행비판적 사고력

의사소통능력

의사소통능력

말하기

의사소통능력

말하기소통

(Communication)

듣기듣기 문서 이해문서 작성쓰기 영어 의사소통

수와 도표를 통한 의사소통읽기

정보처리능력

정보처리능력

정보 수집 정보, 기술 및 자원의 상호적 활용 능력

정보 수집, 분석 및 활용 창의

(Creativity)소통

(Communication)

정보 분석기술 선택,

적용정보 활용정보 윤리 자원 활용,

관리매체활용능력

대인관계능력

대인관계능력

타인 이해 및 존중

대인관계능력

리더십 소통(Communicat

ion)배려

(Caring)

협동 협동갈등 관리 관계 형성관계형성

갈등 조정리더십

자기관리능력

자기관리능력

자아정체성 확립

자기관리능력

자기주도적 학습 능력

배려(Caring)

여가 선용 신체적·정신적 건강 유지

건강 관리 경력 개발 및 관리

합리적 경제생활 유연성과 도전의식기본생활습관직업윤리

(정직, 성실, 사회적 책무감)

자기주도적 학습능력

<표 10> 융합인재교육(STEAM) 핵심 역량, 4C(창의, 소통, 융합, 배려)

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시민의식 시민의식

공동체의식- - 배려

(Caring)준법정신환경의식윤리의식봉사정신

국제감각국제사회문화이해

우리문화이해 조직과 문화에 대한 이해 능력

조직(기구, 국가, 사회, 기업) 이해 배려

(Caring)다문화 이해

문화 향유 능력사회문화이해

능력국제사회 이해외국어 소양

직업능력개발력

진로개발능력

진로인식- - 창의

(Creativity)진로탐색진로설계

자기주도학습력 - - - - 창의

(Creativity)기초생활문해력

기초학습능력

기초적 읽기- -

소통(Communicat

ion)기초적 쓰기

수리력미디어정보문해력 - - - -

소통(Communicat

ion)예술감수

성 - - 창의(Creativity)

융합인재교육(STEAM)은 과학기술과 관련된 다양한 분야의 융합적 지식, 과정, 본성에 대한 흥미와 이해를 높여 창의적이고 종합적으로 문제를 해결할 수 있는 융합적 소양(STEAM Literacy)을 갖춘 인재를 양성하는 교육으로(백윤수 외, 2011), <표 11>과 같이 4C(창의, 의사소통, 내용융합, 배려)를 추구한다.

첫째, ‘창의성’은 창의력, 문제해결력, 문제확인능력, 정보수집능력, 정보분석능력, 의사결정능력, 평가능력 등의 요소를 포함한다. ‘창의’는 교과 및 학문 영역에서 기초적이고 중점적인 역량으로서 기존의 ‘문제해결능력’을 포함한다.

둘째, ‘의사소통’은 언어적 소통, 시청각적 소통, 학문적 능력, 글로벌 소통 능력, 소통하는 태도, 협력하는 요소가 포함된다. 자신과 다른 사람을 이해하고 국제 사회에서의 사회문화적인 이해를 위한 ‘소통’ 능력은 기존의 ‘의사소통능력’이나 ‘대인관계능력’과 관련된다.

셋째, ‘내용융합’은 다양한 지식의 이해, 다양한 지식간의 연결성 및 연관성에 대한 이해, 새로운 가치적 관점의 융합 지식의 창출, 융합 지식의 활용 등

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과 관련된 능력이다. ‘융합’은 ‘창의’, ‘소통’, ‘배려’와는 다른 차원이나, 맥락적인 지식을 이해, 설계, 응용 및 활용하는 것으로서, 창의, 소통, 배려와 함께 중요한 핵심 역량이라 할 수 있다.

넷째, '배려'는 자기애, 자신감, 자아정체감, 자아효능감, 타인을 위한 배려, 타인 존중, 다문화 이해 등과 같은 사회적 정서 학습(SEL: Social Emotional Learning) 요소를 포함한다. ‘배려’는 경쟁 사회에서 인간으로서의 본성에 기초한 ‘인성’의 또다른 부분이자 이타적(利他的) 특성에 기반한 것으로, 자신과 남을 이해하고 나아가 집단, 사회, 국가, 인류 전체에 대한 인식과 존중에 핵심이 있다. <표 11> 융합인재의 핵심 역량 및 요소

핵심 역량 인재상 관련 역량 요소

창의(Creativity)

창조와 혁신을 추구하는 인재

-창의력-문제해결력-문제확인능력-정보수집능력-정보분석능력-의사결정능력-평가능력

소통(Communication)

소통 능력을 갖춘 인재

-언어적 소통-시청각적 소통-학문적 능력-글로벌 소통 능력-소통하는 태도-협력하는 태도

내용융합(Convergence)

융합 지식을 이해하고

활용하는 인재

-다양한 지식의 이해-다양한 지식간의 연결성 및 연관성에 대한 이해-새로운 가치적 관점의 융합 지식의 창출-융합 지식의 활용

배려(Caring)

배려와 존중을 실천하는 인재

-자기애-자신감-자아정체감-자아효능감-타인을 위한 배려-타인 존중-다문화 이해-감성(SEL)

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3. 융합인재교육(STEAM)의 필요성 및 목적

융합인재교육(STEAM)의 필요성 및 목적을 개인적 측면, 사회적 측면, 교육적 측면, 국가적 측면에서 살펴보면 다음과 같다.

가. 융합인재교육(STEAM)의 필요성

1) 개인적 측면

가) 창의·인성, 지성과 감성의 균형 발달‘2011년 한국 어린이·청소년 행복지수 국제 비교’ 결과에 의하면, 한국 어린

이와 청소년들이 느끼는 주관적 행복지수는 65.98점/100점으로, 우리나라 어린이와 청소년의 ‘주관적 행복지수’가 경제협력개발기구(OECD) 국가 가운데 ‘최하위’로 나타났고, 비교지표가 있는 23개 OECD 국가 중 2012년을 포함하면 4년 연속 최하위를 기록하였다(백윤수 외, 2011). 이는 현재 우리나라 교육의 방향에 대한 전면적인 검토가 필요함을 보여준다. 즉, 학생들의 창의·인성, 지성과 감성을 균형 있게 발달시킬 수 있는 방향으로 교육의 방향이 전환되어야 함을 의미한다고 볼 수 있다.

나) 협력과 소통의 능력 함양21세기는 타인과 소통하고 타인으로부터 정서적 공감대를 이끌어내는 사람

이 중심이 되는 창조 지식인의 사회로 진화한다(백윤수 외, 2011). 사회적으로 인정받는 행복한 사람들의 예를 살펴보자. 그런 사람들은 자신의 감정과 타인의 감정을 잘 이해하며 공감하는 능력을 구비함으로써 다른 사람들과 원만한 인간관계를 형성하고 있다(문용린 외, 2010). 따라서 교육은 학생들이 타인과 협력하고 적극적으로 소통할 수 있는 능력을 함양시키는 방향으로 이루어져야 한다.

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다) 창조적 협력 인재 양성우리나라 국가 경쟁력의 자산인 미래 과학기술 발전을 주도할 창조적이고

융합적인 인재 양성을 위해 교육과학기술부(2010)는 초·중등학교 수준에서부터 과학기술에 대한 흥미와 이해를 높이고 융합적 사고와 문제 해결 능력을 배양할 수 있는 융합인재교육(STEAM)의 필요성을 제기하였다.

2) 사회적 측면

가) 미래 사회 변화의 적응력 미래 과학기술 사회의 국가 경쟁력은 급변하는 과학-기술-공학 영역의 요

구되는 혁신에 얼마나 빠르게 적응하느냐의 문제이다. 지난 10여 년 동안 전 세계적 과학기술교육개혁의 키워드에는 국가경쟁력 강화를 위한 ‘창의성’, ‘디자인 (Design)’과 더불어 ‘과학, 기술, 공학, 수학’(Science, Technology, Engineering, Mathematics: STEM) 교육이 포함되었다. 미래사회는 통섭과 융합의 시대로 수학과 과학을 바탕으로 기술과 공학이 융합되어 발전해가고 있다. 교육에서도 학문의 통합적 시도가 추진되고 있으며, 이공계 학문과 인문학 그리고 예술의 융합적 교육의 방향으로 전개해 나가고 있다. 따라서 학문 분야의 영역을 넘나드는 융합적이고 창의적인 사고를 하는 통섭적인 인재를 육성하는 방향으로 교육이 이루어져야 한다.

나) 합리적이고 다양성을 인정하는 문화 형성현재 한국 사회는 다문화 가정이 증가하면서 사회 구성원도 점차 다양화 되

어가고 있다. 사회가 발전함에 따라 사회 구성원의 다양화 현상은 더욱 가속될 것이다. 따라서 우리 사회는 합리적이고 다양성을 인정하는 문화를 형성할 필요가 있으며 이는 교육을 통해서 이루어질 수 있다.

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다) 대중의 과학화를 기반으로 한 합리적인 사회 구성과학기술교육은 모든 사람들이 자연과 이로부터 생성된 과학기술 지식을 단

순히 이해하는 수준을 넘어서 자연, 인간, 문명에 대해서 현대 과학적 이해를 토대로 창의적이고 합리적으로 문제를 해석하고 해결하며, 과학과 관련된 다양한 사회 문제를 비판적으로 판단할 수 있는 기본적인 능력을 갖추도록 하는 데 기여해야 한다. 게다가 과학기술교육은 단순히 과학기술과 관련된 윤리 의식을 갖추게 하는 수준뿐만 아니라, 원활한 소통을 토대로 적극적으로 타인을 이해하고 배려할 줄 아는 인성 또한 함양할 수 있도록 해야 한다(김영식, 2007, 2009; 스노우, 2001; 호프만, 1996). 이러한 교육은 개인의 창의성 발현 및 국가 경쟁력의 발달에 토대를 마련해 줄 수 있다.

3) 교육적 측면

가) 교육과정의 유연성21세기는 융합적 지식과 사고를 토대로 해결해야 하는 문제가 증가(예, 지

구온난화, 자원부족 등)하고, 지식기반에서 개념기반사회로 전환되며, 창조와 문화의 시대로 특징지어 진다. 따라서 미래 사회는 여러 학문 분야의 영역을 넘나드는 융합적 사고, 창의적인 사고, 상상력, 다양성의 수용, 과정적 지식, 감성적 기능이 더 중요해지므로 과거와는 다른 교육시스템이 요구된다. 지난 세기의 교육이 과목별 장르별 수직적 체계에 의한 주지교육이었다면, 21세기는 수평적 통합적 교육이 될 것이다(백윤수 외, 2011). 따라서 교육과정 또한 유연성 있게 운영될 필요가 있다.

나) 시스템적 교육패러다임 변화의 필요성(수요자, 교사, 교과간의 협력체제)과거의 과학기술 교육의 문제점들을 해결하기 위해서는 앞으로의 교육은 보

다 학습자 중심의 교육으로 전환되어야 하며 수평적 융합적 교육이 이루어지기 위해서는 교사나 교과간의 긴밀한 협력체제가 요구된다.

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다) 융합적 지식 및 과정의 중요성미래 사회의 경제패러다임이 아이디어, 혁신, 창의성에 기반을 둔 창조경제

로 변함에 따라 새로운 문제에 직면했을 때 창의적이고 유연한 사고와 태도로 이종 분야를 넘나들면서 새롭고 가치 있는 방식으로 문제를 해결할 수 있는 능력이 필요하다(김왕동, 2011). 따라서 분야별 개별 지식만으로는 복잡하고 다층적인 다양한 문제를 해결하는데 한계에 봉착하게 될 것이다. 이러한 미래 사회에 대비하기 위해서는 학생들에게 각 교과에 대한 교육이 개별적인 교과 지식을 학습하는 수준을 넘어서 창의성과 같은 고등 사고와 함께 여러 교과 영역 사이에서 지식을 전이시키고 융합시킬 수 있는 능력, 그리고 실세계 현상을 포함한 다양한 맥락 속에서 여러 가지 문제를 해결할 수 있도록 하기 위해 학생들이 학습한 지식을 다양한 형태로 융‧복합하여 적용시킬 수 있는 능력을 강조해야 한다.

4) 국가적 측면: 과학기술 및 융합인재 양성지난 10년 동안 우리나라의 과학기술교육 관련 학계에서는 학생들의 과학학

습에 서의 낮은 정의적 성취와 이공계 기피 현상을 해결하고자 다양한 시도를 하였지만 커다란 실효를 거두지 못한 것으로 나타났다. 예를 들면, 대학수학능력시험에서 자연계열 응시자가 지속적으로 감소하고 있는 것으로 나타났다. 대학수학능력시험 총 응시자 중 자연계 지원율은 1998년 42.4%, 1999년 39.9%, 2000년 34.8%, 2001년 29.5%, 2002년 26.9%로 지속적으로 감소하였다. 또한 4년제 대학 입학시험 지원율의 경우도 인문계 지원율이 자연계 지원율을 능가하고 있다. 1995년에는 자연계 지원율이 41.7%(인문계 39.7%)로 인문계에 비해서 높았던 반면 2001년에는 자연계 지원율이 40.8%(인문계 41.4%)로 인문계 보다 낮게 나타났다(교육통계서비스, http://cesi.kedi.re.kr/index.jsp). 이러한 현상은 대학입시제도 상의 문제에서 비롯된 것으로 볼 수도 있으나, 그 이면에는 그동안 축적되어 온 과학교육의 여러 문제점들이 작용한 것으로 볼 수 있다(백윤수 외, 2011). 수험생들이 자연계열 진학을 기피하는 표면적인 이유는 손쉬운 방법으로 대학에 진학하려는 것이지만, 근본적인 이유는 청소년들의 과학에 대한 낮은 관심과 과학이 학습하기에 어려운 과목이라는 인식 때문이다(백윤수 외, 2011). 국제학업성취도 비교 연구인 PISA 또는 TIMSS 연구 결과에 따르면, 우리나라 중, 고등학생들의 수학과 과학 성취도는 전반적으로 높지만 정의적 영역의 성취도는 낮은 것으로 나타났다. 예를 들면, PISA 2006의 결과에 의하면, 우리나라 고등학교 1학년 학

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생들의 ‘과학에 대한 일반적인 흥미’는 57개국 중 55위, ‘과학에 대한 자아개념’은 56위, ‘과학에 대한 즐거움’도 51위, ‘과학에 대한 외적 동기’는 53위로 낮게 나타났다(이미경, 손원숙, 노언경, 2007). TIMSS 2007에서도 유사한 결과를 볼 수 있다. 우리나라 중학교 2학년 학생들의 수학ㆍ과학학습에 대한 자신감, 즐거움, 가치인식 지수는 국제 평균보다 낮게 나타났으며 ‘자신감’ 지수가 높은 학생의 비율은 50개국 중 수학 43위, 과학 27위, ‘즐거움’ 지수가 높은 학생의 비율은 수학 43위, 과학 29위로, ‘가치인식’ 지수가 높은 학생의 비율은 수학 45위, 과학 26위로 나타났다(김경희 외, 2008). 이러한 수학, 과학에 대한 중, 고등학생들의 흥미 및 자신감의 저조, 과학기술분야 진로 기피 등으로 우수한 과학기술인력의 양성 및 공급에 상당한 차질을 초래하여 우리나라는 향후 5년에서 15년 사이 국가과학기술경쟁력의 저하가 예상된다(백윤수 외, 2011). 이에 과학기술에 대한 꿈과 비전을 제시하고 흥미와 이해를 높임으로써 우리나라 과학기술교육이 가진 문제를 해결하고 과학기술 전문 인력을 확충할 수 있는 방향으로 교육이 전환되어야 한다.

나. 융합인재교육(STEAM)의 목적

앞서 살펴본 융합인재교육(STEAM)의 필요성에 토대를 둔 융합인재교육(STEAM)의 목적은 다음과 같다.

1) 빠르게 변화하는 사회 변화에 개인의 적응력을 높이는 것이다.2) 개인의 창의·인성, 지성과 감성의 균형 있는 발달을 돕는 것이다.3) 타인을 배려하고 협력하며. 소통하는 능력을 함양하는 것이다.4) 과학 효능감과 자신감, 과학에 대한 흥미 등을 증진시킴으로써 과학학습

에 대한 동기유발을 높이는 것이다.5) 융합적 지식 및 과정의 중요성을 인식시키는 것이다. 6) 학습자 중심의 수평적 융합적 교육으로 전환하는 것이다. 7) 합리적이고 다양성을 인정하는 문화 형성에 기여하는 것이다. 8) 대중의 과학화를 기반으로 한 합리적인 사회를 구성하는데 기여하는 것

이다. 9) 창조적 협력 인재를 양성하는 것이다. 10) 이공계 기피 현상을 최소화 하여 과학기술 분야로 진출하는 학생의 수

를 확대하는 것이다.

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Ⅲ. 융합인재교육(STEAM)의 방향 및 정의

1. 융합인재교육(STEAM) 철학 및 방향

가. 철학 이 절에서는 융합인재교육(STEAM) 철학의 토대가 되는 구성주의에 대해

서 살펴보겠다. 구성주의는 지식의 형성과 습득 과정에 관한 인식론이며 지식 구성의 주요 요인에 따라 크게 인지적 구성주의와 사회적 구성주의로 구분할 수 있다.

1) 인지적 구성주의와 사회적 구성주의 인지적 구성주의는 Piaget의 인지발달론에 그 이론적 근거를 두며 지식의

형성 과정에서 인간의 내면적 인지 작용을 가장 중요한 요인으로 본다(강인애, 2001). Piaget는 지식이란 생물학적으로 이미 결정된 발달과정의 구조 안에서 동화(assimilation)와 조절(accommodation)이라는 인지적 과정을 통해 구성된다고 하였다(Russell, 1993). 여기서 동화란 새로운 정보 혹은 새로운 경험을 접할 때, 이미 자신에게 구성되어 있는 인지적 도식에 그러한 정보와 경험을 적용시키려는 경향성을 의미하며 조절이란 새로운 정보 혹은 새로운 경험을 인식하기 위해 기존의 도식을 수정하거나 새롭게 형성하는 것을 의미한다. 따라서 인지적 구성주의자들에게 학습이란 정보의 양적 축적이 아니라 인지 구조의 질적인 변화이다. 학습자는 현재 지식 구조의 협응 또는 메타인지적 반성을 통해 새로운 구조와 지식을 구성하게 된다(Harris & Graham, 1994). Fosnot(1992) 역시 지식의 구성을 동화와 조절이라는 인지적 기능에 기인한다고 주장하였다. 그는 학습은 항상 동화의 단계에서 시작되고 동화적 구조에 부적합한 자극이 왔을 때 깊은 사고를 통해 조절과 사고의 추상화라는 단계로 가는데 이 과정이 학습이라고 하였다.

지식 구성의 과정에서 인지적 구성주의자들의 관심은 주로 개개인의 내면적 인지 작용, 인지 구조의 변화에 있으므로 상대적으로 사회적 상화작용을 크게 고려하지는

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않았지만 그렇다고 그것을 무시한 것은 아니다. 사회적 상호작용에 사회적 구성주의가 부여하는 절대적 중요성이나 가치를 부여하기 보다는 그것을 단지 개인의 인지 작용과 발전을 촉진시키는 부수적인 요인으로 보았다(강인애, 2001). Piaget의 경우는 사회적 상호작용을 인간들 간의 상호작용 보다는 물체(object)와의 상호작용으로 보았고, von Glasersfeld는 사회적 상호작용을 개인이 자신의 주관적 경험의 세계를 바탕으로 구성해 놓은 “현실/현상”을 검증하고 또는 합법화하기 위한 이차적 기능으로 보았다(강인애, 2001, 재인용).

인지적 구성주의 관점에 따르면 학습자의 학습 과정에서 가장 중요한 토대가 되는 것은 학습자가 기존에 가지고 있던 경험과 지식이라고 볼 수 있으며 학습이 잘 이루어지게 하기 위해서 교사가 학습자들이 학습할 것에 관하여 무엇을 알고 있는지를 파악하는 것이 중요하다(서예원, 2007). 또한 교사는 학습자들이 구체적이고 실질적인 경험을 통해서 자신들의 생각을 실험하고 점검함으로써 학습자가 구성한 지식에 대한 진정한 이해와 의미를 형성할 수 있는 기회를 제공해야 한다. 학습자의 기존 개념에 도전하는 잘 조직된 실제적 활동들도 마련하여 제공해야 한다(Driver, Asoko, Leach, Mortimer, & Scott, 1994).

김판수 외(2000)는 Piaget의 인지발달론에 따른 인지적 구성주의 입장에서의 학습의 원리를 다음과 같이 제시하였다.

첫째, 학습 가능성과 학습 효과는 학습에 선행하는 학습자의 기존 인지 구조가 결정한다.

둘째, 학습은 학습자의 적극적인 활동으로 이루어진다. 즉, 반성적 추상화에 의한 논리수학적 지식은 학습자가 내면에서 스스로 구성해야 한다.

셋째, 학습은 적정 수준의 인지 갈등에 의하여 유발되고 지속될 수 있다. 넷째, 진정한 학습은 학습자의 자발적인 발견 과정으로 이루어져야 한다. 다섯째, 충분한 하위 단계 학습이 상위 단계 학습에 선행되어야 한다.

사회적 구성주의는 Vygotsky의 발달심리 이론에 그 이론적 근거를 두고 인간의 인지발달을 사회적 상호작용의 내면화로 보며 사회적 상호작용이 지식을 구성하는 가장 중요한 요소로 본다. 즉, 인지적 구성주의 관점과는 대조적으로 사

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회적 구성주의 관점에서 지식은 사회적 맥락 안에서 경험된 인지적 활동을 내면화함으로써 구성된다고 본다(Vygotsky, 1978; Lesh, Doerr, Carmona, & Hjalmarson, 2003). Vygotsky는 사회적 맥락을 다음 3가지 수준에서 제시하였다. 첫 번째는 즉각적 상호작용 수준으로 현재 학생들이 상호작용하고 있는 사람들을 생각할 수 있으며, 두 번째는 구조적 수준으로 가정이나 교육기관과 같이 학생들에게 영향을 주는 사회적 구조를 포함한다. 세 번째는 문화적 수준으로 언어나 수, 기술의 활용 등의 넓은 의미의 특성을 포함한다(Bodrova & Leong, 1996). 상호작용하는 사회적 맥락이 학습자의 사회적, 제도적, 문화적 맥락에 적합하다면 그러한 사회적 맥락에서의 상호작용은 학습자를 문제해결의 상황에 더 밀접하게 접근시킴으로써 학습자의 인지발달을 도울 수 있다.

Vygotsky(1987)는 사회적 구성주의의 핵심적 원리라고 할 수 있는 사회적 상호작용의 중요성을 근접발달영역(ZPD:zone of proximal development)의 개념을 통해서 설명하고 있다. 근접발달영역이란 아동이 스스로 문제를 해결할 수는 없지만 성인이나 뛰어난 동료와 함께 학습하면 성공할 수 있는 영역을 의미하며 인지발달은 아동과 어른 혹은 더 능력 있는 동료들과의 상호작용을 통해 이루어진다고 보았다. 이러한 관점에서 학습자의 기존의 지식은 언어를 매개로 한 상호작용과 대화를 통하여 근접발달영역 내에서의 공유된 인식과정을 내면화함으로써 확장되어 간다(Hennessy, 1993). 즉 학습자를 근접발달영역에서 잠재적 발달수준으로 이끄는 것은 대화를 통해서이다(Taylor, 1993). Gergen(1995)은 언어를 사용하여 의미를 창조하는 합의의 과정이 사회적이며 그러한 과정이 바로 모든 지식을 구성하는 것이 된다고 하며 대화의 중요성을 강조하였다.

사회적 상호작용의 형태는 의사소통, 형식적 교육과 비형식적 교육, 기술적 도구와 심리적 도구의 사용과 같은 방법으로 성숙된 다른 사람들이 학습자의 활동에 도움을 줌으로써 학습자의 정신기능의 변화를 일으킨다. 사회적 상호작용의 유형으로는 협동으로서의 사회적 상호작용, 언어적 의사소통으로서의 사회적 상호작용, 비계설정(scaffolding)을 통한 사회적 상호작용으로 나누어 볼 수 있다(류성림, 1999).

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류성림(1999)은 사회적 구성주의 이론에 기초한 교사의 역할을 다음과 같이 제시하였다.

첫째, 언어를 통해서 아동들과 인지활동의 매체를 공유한다. 여기서 매체는 구체적인 교구나 수학적 표기 등을 그 예로 생각할 수 있다. 아동들의 발달이 진행되면 추상적인 지시물, 수학적 기호 등이 인지활동의 매체가 된다. 다음에는 언어에 의한 상호작용을 통해 아동들의 인식을 그 매체에 집중시키고, 그 매체에 관련된 의미를 형성해가게 된다. 구체적으로 말하면 설명이나 정당화에 의한 지식구성의 협력체를 구성하는 것이다.

둘째, 언어적 의사소통을 통해서 개념발달이 이루어지는 경로나 성취해야하는 목표점에 대한 방향을 제시해준다. 물론 여기서는 소그룹에서의 풍부하고 다양한 수학적 의사소통의 기회를 가지도록 해주어야 한다.

셋째, 아동들과의 학습을 근접발달영역 내에서 적절한 비계설정으로 전개한다. 비계설정이 적절하게 이루어지기 위해서는 아동의 발달수준에 적합한 과제를 선정하여 아동에게 적절한 조절을 제공하는 것이 중요하다.

넷째, 교사는 아동과 함께 상호주관성을 형성해야 한다. 상호주관성은 교사가 수학 또는 과학적 개념을 설명할 때 일부 아동들만이 경험 가능한 특정한 일상경험을 바탕으로 설명하는 경우 적절한 비계설정의 제공과 상호주관성의 형성은 더욱 어려워지게 된다.

Maddux, Johnson, & Willis(1997)는 사회적 구성주의에 따른 교육 환경에 적용할 수 있는 4개의 교수-학습 원리를 다음과 같이 제시하였다.

첫째, 학습과 발달은 사회적, 협력적 활동이다. 아동과 성인, 아동과 다른 아동과의 상호작용은 매우 중요하다.

둘째, 근접발달영역의 가능성을 교수-학습을 계획하기 위한 지표로 활용할 수 있다.

셋째, 학습은 학습자에게 의미 있는 맥락 안에서 이루어져야 한다. 넷째, 학교에서의 학습 경험은 학교 밖의 경험과 관련되어야 한다.

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2) 구성주의의 교수-학습 원리 및 학습의 조건홍기칠(2004)은 여러 연구자들이 제안한 구성주의의 교수-학습 원리를 토

대로 13개의 교수-학습 원리에 대해서 다음과 같이 제안하였다.

가. 학습자에게 의미 있는 과제를 제시하라.나. 학습자들이 의미를 구성하는 과정을 보조하라.다. 교사는 인도자, 조력자, 동료학습자의 역할을 수행하라.라. 학습에 대한 책무성과 주인의식 및 자율성을 강화하라.마. 구체적인 상황을 배경으로 한 복잡하고 실제적 성격의 과제를 제시하라.바. 학습자들이 실제로 상호작용 할 수 있는 환경을 제공하라.사. 동료와의 상호작용을 촉진하는 협동적 환경을 제공하라.아. 실제 전문가와의 상호작용이 가능하도록 하라.자. 학습과정을 반추해 볼 수 있는 자아성찰적 실천의 환경을 제공하라.차. 비위협적이고 안전한 학습 환경을 제공하라.카. 다양한 관점들을 경험하고 평가할 수 있는 기회를 제공하라.타. 다양한 표현양식을 활용하도록 고무하라.파. 실제 수업의 맥락에서 학생들의 학습을 평가하라.

구성주의 교수-학습 원리가 적용될 수 있는 학습의 조건을 홍기칠(2004)은 학습자, 교사, 학습 환경의 세 가지 관점에서 설명하였다. 구성주의적 학습이 효율적으로 이루어지기 위한 학습자의 조건으로 학습자가 자기 주도적으로 지식을 구성할 수 있는 자기주도 학습력을 들었다. 교사는 학습자가 주도적으로 학습할 수 있도록 환경을 설계하고, 자기주도적 학습력을 신장시키며, 학습과정을 조력하는 역할을 해야 한다고 주장하며 교사의 조건 또는 역할로는 학습의 안내자, 조력자, 촉진자, 반성적 실행자, 동력학습자, 정보관리자, 학습내용과 과정의 전문가 등을 들었다. 마지막으로 학습환경의 관점에서 구성주의적 학습환경은 첨단매체가 지원하는 보다 자유로운 상호 커뮤니케이션이 가능한 열려있는 학습공동체라고 하며 이러한 학습자 중심의 학습 공동체의 특징으로 적극적, 구성적, 협동적, 대화적, 의도적, 상황적, 그리고 성찰적 특징을 들었

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다. Jonassen, Peck, & Wilson(1998)은 구성주의적 입장에서의 학습환경의 특징을 아래 그림과 같이 5가지 측면에서 설명하고 있다(김명애, 2002). 구성주의적 학습환경은 실제적(복합적/상황적), 활동적(조작적/관찰적), 구성적(조율적/반성적), 의도적(반성적/자기규제적), 협동적(협력적/대화적)이다.

[그림 4] 구성주의적 학습 환경(김명애, 2002, p. 21, 재인용)

나. 방향

융합인재교육(STEAM)은 창의성(Creativity), 소통(Communication), 내용융합(Convergence), 배려(Caring)의 함양을 추구하는 4C-STEAM이다. 4C-STEAM은 창의적 설계(Creative Design)와 감성적 체험(Emotional Touch)을 통해 과학기술과 관련된 다양한 분야의 융합적 지식, 과정, 본성에 대한 흥미와 이해를 높여 창의적이고 종합적으로 문제를 해결할 수 있는 융합적 소양(STEAM Literacy)을 갖춘 인재를 양성하는 교육이다(백윤수 외, 2011).

지난 10년 동안, 우리나라 과학기술교육과 관련 학계에서는 학생들의 과학학습에 대한 낮은 동기 유발과 이공계 기피 현상을 해결하고자 다양한 시도를 하였지만, 커다란 실효를 거두지는 못하였다. 이에 교육과학기술부는 우리나라 과학기술교육이 가진 문제점을 해결하고 창의적인 인재를 양성하기 위해서 융

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합인재교육 정책을 제안하였다. 즉 우리나라 국가 경쟁력의 자산인 미래 과학기술 발전을 주도할 창조적이고 융합적인 인재 양성을 위해 초중등 교육 단계에서 융합인재교육(STEAM)을 통해서 과학-기술-공학-수학의 학습내용을 핵심 역량 위주로 재구조화하여, 과목 간 연계와 예술적 기법을 접목하는 교육 정책을 제안하였다(교육과학기술부, 2010). 그러나 미국과 선진국에서 적극적으로 수행하고 있는 STEM 또는 STEAM 교육이 우리나라 과학기술교육의 문제점들을 해결할 수 있는가? 다시 말하면, ‘STEAM’에 포함되어 있는 과학, 기술, 공학, 예술, 수학 교과의 내용을 융합하면(김진수, 2007), 학생들의 과학기술공학에 대한 흥미와 학습동기가 유발되어 이공계로 진출하고 관련 직업을 선택하는가? 미국이나 다른 나라에서 STEM 또는 STEAM 교육이 발생하게 된 배경, 동기, 추구하는 교육 방향과 목표 등이 우리나라에서 STEAM 교육을 도입하게 된 배경, 동기, 추구하는 교육 방향과 목표와는 다르고 게다가 각 나라의 교육 환경 및 여건도 서로 다르므로 우리나라의 융합인재교육으로서의 STEAM 교육은 현재 다른 나라에서 시행되고 있는 STEM 또는 STEAM 교육과는 차별성 있게 접근해야 한다(백윤수, 2011). 예를 들면, 미국의 STEM/STEAM 교육은 학생들의 수학, 과학 교과에 대한 국제 학업성취도 향상, 과학교사의 전문성 계발, 여학생과 소수민족의 이공계 진출 장려라는 세 가지의 목표를 달성하기 위해서 이루어지고 있다(Sanders et al., 2006). 그러나 우리나라의 STEAM 교육은 학생들이 과학기술에 대한 융합 개념을 형성하는 것도 중요하지만, 학생들의 과학에 대한 낮은 효능감이나 자신감, 흥미 등을 향상시켜 과학학습에 대한 동기 유발을 목적으로 설정하고 있다(백윤수, 2011).

따라서 타 국가에서 성공적으로 시행되고 있는 STEM/STEAM 교육의 방법을 우리나라의 교육 환경에 직접적으로 도입한다 해서 우리나라에서 발생하는 다양한 과학기술교육의 문제가 해결된다고 기대하기는 어렵다.

현재 과학기술 관련 교육계에서는 여러 유형의 STEM/STEAM 교육이 언급되고 있다(표 12). 예를 들면, STEM 교육은 과학, 수학 등 과학기술 관련 교과에 대한 학생들의 성취도 향상 및 흥미와 유의미성을 높이기 위한 노력에서 시도되었으며 경제, 공학적 사고와 공학적 소양의 필요성을 강조한 융합교육의 유형이

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유형 STEM STEM-A STEAM 4C-STEAM

개념적

특징

과학기술에 대한 성취도 향상 및 흥미와 유의미성을 높이기 위하여 공학적 사고 및 소양 함양

STEM+ 예술(미술)을 통한 STEM 소양의 증진

예술을 도입하여 STEM 관련성 확대

내용 지식과 경험을 융합을 통한 4C : 창의성(Creativity), 소통(Communication),내 용 융 합(Convergence), 배려(Caring)

구성적

특징

• 인간 가치 추구를 위한 문제해결, 기술적 설계활동 관점의 ‘공학’ 개념 포함• STEM을 위해 Arts 분야를 포함하여 교육을 할 수도 있음

• The STEM-A 미션: 예술(미술) 몰입을 통한 STEM 교육 확장

• Arts의 범위는 예술, 경영 및 인문·사회 등의 모든 분야. 즉, S, T, E, M에 포함되지 않은 다른 모든 학문 분야로 확장 가능

• STEAM 개념 + 창의적 설계와 감성적 체험을 강조

다. STEM-A 유형은 예술(미술)을 통한 STEM 교육을 의미하며, STEAM 교육은 STEM 교육에 보다 광범위한 예술 분야를 도입하여 STEM 관련성을 확대하고자 한 것이다(백윤수, 2011). 그러나 STEM/STEAM 유형들은 주로 관련 학문 분야 내용의 융합이나 통합을 강조하는 경향이 있는데(예, 권혁수, 2011; 김진수, 2007 등). 2009 개정 과학교육과정의 ‘융합형 과학’의 문제점에서 나타난 것과 같이 내용의 융합이나 통합은 오히려 학습자들에게 학습량을 증가시킬 뿐 만 아니라 익숙하지 않은 융합, 통합식 접근으로 인하여 학습자들의 학습동기를 저하시키는 부작용을 초래할 수 있다(백윤수, 2011).

따라서 우리나라의 과학기술교육의 문제점을 최소화하고 학생들의 과학, 기술, 공학에 대한 흥미와 동기 유발의 극대화 및 창의·인성 교육을 포함한 융합인재교육(STEAM)으로 4C-STEAM을 제안한다.

<표 12> STEM, STEM-A, STEAM, 4C-STEAM (백윤수 외, 2011, p. 164)

4C-STEAM은 감성적 체험(Emotional Touch)과 창의적 설계(Creative Design)가 핵심적인 역할을 한다.

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첫째, 감성적 체험은 학생이 학습에 대한 긍정적 감정을 느끼고 성공의 경험을 하는 것으로 학생이 학습 과정에서 학습에 대한 흥미, 자신감, 지적 만족감, 성취감 등을 느껴 학습에 대한 동기유발, 욕구, 열정, 몰입의 의지가 생기고 개인적 의미를 발견하는 선순환적인 자기주도적 학습이 가능하게 하는 모든 활동과 경험을 의미한다(백윤수 외, 2011).

감성적 체험은 지금까지 교육현장에서 당연하다고 여겨 외면하거나 무관심하였던 요소들을 교육의 장으로 끌어들여 적극적으로 학생들의 인성교육을 포함하고자 하는 노력에서 비롯되어 기존의 가치 교육이나 가치 전수가 아닌 창의성과 인성을 유기적으로 융합하는 것으로 홍익인간의 인간관계와 관련된 덕목과 지혜로운 판단에 필요한 능력을 교육하는 것이다(백윤수 외, 2011). 오늘날의 창의성과 가치는 긍정적인 자아와 집단 속의 협동과 경쟁과정을 거치면서 발휘되므로 학습과정에서 감성적 체험과 선순환의 경험에 기초하여 학생들의 인지적 성장과 정의적 성장이 유기적으로 이루어질 수 있도록 안내해야 한다(문용린 외, 2010).

둘째, 창의적 설계는 학습자들이 주어진 상황에서 지식, 제품, 작품 등과 같은 산출물을 구성하기 위하여 창의성, 효율성, 경제성, 심미성 등을 발현하여 최적의 방안을 찾아 문제를 해결하는 종합적인 과정이다(백윤수 외,2011). 4C-STEAM 교육의 핵심에는 인간의 가치 추구를 위한 문제해결 또는 기술적 설계활동이라는 ‘공학’의 개념이 포함된다. 또한 미래 사회의 특징인 “technological innovation and scientific development”이 강조된다(권혁수, 2011). 과학, 기술, 공학은 각 학문영역에서 다루는 대상에 따라 구분되어져 왔으나 현재 인류가 경험하는 많은 문제들은 복합적이고 다양한 학문이 직․간접적으로 연관되어 어느 한 학문영역의 문제라고 단정적으로 말하기에는 어려움이 따르는 경우가 종종 있다(백윤수 외, 2011). 따라서 최근에는 학문 간의 융합과 통섭적인 접근방법, 그리고 창의적인 문제해결 방법에 대한 시도가 요구되고 있는데 창의적 설계라는 개념은 이러한 시대적 요구에 부합하는 종합적인 문제해결 과정이라고 볼 수 있다(백윤수 외, 2011).

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융합인재교육(STEAM)은 다양한 분야의 융합적 내용을 창의적 설계(Creative Design)와 감성적 체험(Emotional Touch)으로 경험함으로써 과학기술과 관련된 다양한 분야의 융합적 지식, 과정, 본성에 대한 흥미와 이해를 높여 창의적이고 종합적으로 문제를 해결할 수 있는 융합적 소양(STEAM Literacy)을 갖춘 인재를 양성하는 것이다.

2. 개념적 정의

융합인재교육(STEAM)의 개념적 정의는 다음과 같다.

l 창의적 설계(Creative Design)창의적 설계(Creative Design)는 학습자들이 주어진 상황에서 지식, 제품,

작품 등과 같은 산출물을 구성하기 위하여 창의성, 효율성, 경제성, 심미성 등을 발현하여 최적의 방안을 찾아 문제를 해결하는 종합적인 과정이다.

창의적 설계 과정은 학습자가 개인의 삶에서 필요와 가치를 찾고, 학습자 스스로의 문제로 받아들여 ‘설계 작업’을 수락하는 것으로부터 출발하며, 학습 활동과 구체적이며 실질적인 관계 설정을 통한 자기주도적 학습을 의미한다.

l 감성적 체험(Emotional Touch)감성적 체험(Emotional Touch)은 학습자들이 학습에 대해 긍정적 감정을 느끼

고 성취의 기쁨과 실패의 가치를 경험하게 하는 다양한 활동들이 포함된다.학습에 대한 흥미, 자신감, 지적 만족감, 성취감 등을 느껴 학습에 대한 동기

유발, 욕구, 열정, 몰입의 의지가 생기고 개인, 타인 및 공동체와의 관계, 자연과 문화 등의 의미를 발견하여 선순환적인 자기주도적 학습이 가능하게 하는 모든 활동과 경험을 의미한다.

l 내용 통합내용 통합은 두 개 이상의 교과 내용이 유기적으로 통합하는 것을 의미한

다. 다만, 내용 통합의 용이성을 위하여 다음과 같은 유형으로 구분할 수 있

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다. 예를 들면, 유형 A는 과학(S)과 기술(T) 포함하는 모든 분야 또는 내용, 유형 B는 과학(S)과 기술(T)을 동시에 모두 포함하는 분야 또는 내용, 유형 C는 과학(S), 기술(T), 공학(E), 예술(A), 수학(M)의 모든 내용이 서로 연관되어 제시된 STEAM 분야 또는 내용으로 구분된다.

[그림 5] 융합인재교육(STEAM) 유형

한편 보다 확대된 내용통합으로, 과학(S)과 기술(T)를 제외한 모든 분야의 내용이 유기적으로 통합하는 확장형 유형이 있다. 융합인재교육(STEAM)의 확장형 유형은 과학 또는 기술의 분야가 반드시 포함되지 않더라도, 두 개 이상의 내용이 통합되어 감성적 체험과 창의적 설계와 융합되는 것을 의미한다.

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3. 융합인재교육(STEAM)의 목표 및 성취기준 방향

가. 목표

융합인재교육(STEAM)의 목표는 다음과 같다.융합인재교육(STEAM)은 다양한 분야의 융합적 지식, 과정, 본성에 대한 흥

미와 이해를 높여 창의적이고 종합적으로 문제를 해결할 수 있는 융합적 소양(STEAM Literacy)을 갖춘 인재의 양성을 목표로 한다. 즉, 과학, 기술, 공학, 예술, 수학 등 다양한 분야의 융합적 지식을 기반으로 새로운 가치를 창출하고, 종합적인 문제해결력을 갖춤과 동시에 타인과 더불어 살 줄 아는 인재를 양성하는 것이다.

첫째, 과학, 기술, 공학, 예술, 수학 분야의 융합적 지식과 개념을 이해하고 실생활 문제 및 문제 해결에 활용한다.

둘째, 종합적인 문제해결과 창의적 사고와 설계 방법을 학습하고 다양한 가치 창출에 기여한다.

셋째, 과학, 기술, 공학 등에 대한 흥미와 호기심을 기르고 긍정적 태도를 함양한다.

넷째, 배려, 의사소통, 개방성, 다양성, 협동심 등과 같은 사회적 감성 및 인성을 기른다.

나. 성취기준 방향

융합인재교육(STEAM)의 목표를 수립하기 위해서는 ‘개인 중심적’, ‘사회 중심적’, ‘통합적’ 관점 등을 고려해야 한다. 개인 중심적 관점에서는 학생 개개인의 능력·필요·흥미 등에 기초하여 효과적이고 충실한 발달에 중점을 두어야 하며, 사회 중심적 관점에서는 사회에의 적응 및 개조를 교육의 목적으로 보고 이에 합당한 교육 목표를 수립해야 한다. 통합적 관점에서는 개인에 의해 사회가 구성되고 개선되지만, 사회 또한 개인 구성원의 성격이나 활동 방향을 규제한다고 보고 사회와 개인의 상호작용적 특성을 중시해야 한다. 따라서 학생의 사회적 자아실현

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을 강조하고 사회의 요청과 개인의 필요를 절충하여 높은 차원에서 교육 목표를 구성해야 할 것이다.

교육에서 지향하는 목표의 본질은 교육을 통하여 성취되어질 학생들의 상태(state)의 변화로 규정되며, 그 상태는 학습을 어떻게 보느냐에 따라서 행동 혹은 인지구조로 볼 수 있다. 즉 행동주의자들은 학생을 행동의 변화로 보고 상태를 관찰과 측정이 가능한 행동으로 보며, 인지론자들은 학습을 인지 구조의 변화로 보기 때문에 상태를 학생이 파지한 인지구조로 보고 있다(이화국, 1984). 기초과학기술교육으로서 과학기술교육이 지향해야 할 목표도 초등과학기술교육은 ‘과학기술정신으로 실천하는 민주시민’, 중등과학기술교육은 ‘과학기술정신으로 실천하는 민주시민’과 더불어 ‘과학기술응용력이 있는 직업인’을 위한 기초 교육이라 할 수 있다.

교육 목표는 인간 행동의 분류에 따른 행동적 특징을 교육의 내용과 관련시켜 진술하고, Bloom은 행동적 교육 목표의 영역을 인지적 영역(Cognitive domain), 정의적 영역(Affective domain), 심동적 영역(Psychomotor domain)으로 분류한다.

우리나라 각급학교의 교육 목적 및 목표는 교육법에 명시되어 있지만 국가 수준에서 제시되고 있는 교육 목적이나 목표들은 실제 수업 상황이나 평가 상황에서 실질적인 기준의 역할을 수행할 수 있을 정도로 충분히 구체적이지 못하기 때문에, 이러한 역할을 수행하기 위한 기준으로서 교육 목표나 내용을 상세화, 구체화, 명료화하여 진술한 성취기준의 개발이 필요하다. 그러나 성취기준을 너무 구체화하여 제시할 경우 교육의 획일성을 조장할 수 있으므로, 융합인재교육(STEAM)의 목표와 의미가 명확히 드러나 누구나 유사한 뜻으로 이해하고 해석할 수 있는 수준에서의 성취기준 제시가 요구되는 바이다.

앞장에서 서술된 ‘미래 사회의 특징과 인재상’으로부터 도출된 융합인재교육의 일반적 목적을 상기해보면 ‘융합적 지식이나 과정’의 중요성과 더불어 창의·인성, 감성과 소통, 합리적이고 다양성을 인정하는 문화 형성, 창조적인 과학기술 인력 양성 등의 키워드를 충족시킬 수 있는 교육 목표와 성취 기준의 제시가 필요할 것이다.

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Ⅳ. 융합인재교육(STEAM)의 구성요소와 수업구성

내용융합Convergence

소통Communication

창의Creativity

배려Caring

융합인재교육(STEAM) 핵심역량 4C

내용통합감성적체험 창의적 설계

융합인재교육(STEAM) 3대 구성요소

[그림 6] 융합인재교육(STEAM)의 핵심역량과 구성요소

1. 구성요소

가. 감성적 체험(Emotional Touch)1) 감성적 체험의 개념

감성적 체험은 학생이 학습에 대한 긍정적 감정을 느끼고 성공의 경험을 하는 것으로 학생이 학습 과정에서 학습에 대한 흥미, 자신감, 지적 만족감, 성취감 등을 느껴 학습에 대한 동기유발, 욕구, 열정, 몰입의 의지가 생기고 개인적 의미를 발견하는 선순환적인 자기주도적 학습이 가능하게 하는 모든 활동과 경험을 의미한다.

감성적 체험은 학습자에게 학습 상황을 경험(experience)하고 체험함으로써

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(hands-on) 마음을 움직이는 감동(heart-on) 학습을 강조한다. 즉 감성적 체험은 Bloom과 Krathwohl 등이 제안한 교육 목표인 정의적 영역(affective domain)의 관점이 아닌, 학습자에게 어떤 학습 경험을 어떻게 제공할 것인가의 학습전략적 관점에서 제안된 것이다.

Bloom는 교육목표의 분류(taxonomy of educational objectives)를 인지적, 정의적, 운동기능적 영역으로 구분하고, 다양한 추상성의 수준에서 각양각색으로 서술되는 교육 목표들을 체계적으로 분류하고, 교육목표에 관련된 의사전달의 정확성을 높이고자 하였다.

정의적 영역은 일반적으로 바람직한 태도, 흥미, 정서, 의지 및 가치관 등의 형성을 의미한다. 현재까지 정의적 영역의 교육목표 분류와 관련되어 수행된 연구 중에서 의미 있는 연구로 공인되고 있는 것은 Krathwohl 등이 제안한 분류 체제로, 개인이 내면화(internalization)하는 수준이나 정도에 따라, 감수, 반응, 가치화, 조직화, 인격화 등의 5개 행동 유목으로 구성된다. 첫째, 감수는 감지, 자진 감수, 선택적 주의 집중의 3단계로, 둘째, 반응은 묵종 반응, 자진 반응, 반응 후의 만족의 3단계로, 셋째, 가치화는 가치 수용, 가치 선택, 가치 신념화의 3단계로, 넷째, 조직화는 가치의 개념화와 가치 체계(가치관)의 조직 단계로, 다섯째, 인격화는 일반화된 행동 체계와 인격화의 2단계로 분류하여, 모두 13개의 세부 단계로 구성된다.

그러나 감성적 체험은, 정의적 영역과 같은 교육에서 추구해야 하는 목표의 관점이 아닌, 학습자에게 학습의 긍정적인 감동을 줄 수 있는 실질적인 학습 경험의 제공과 관련된 문제이다. 학습 주제 또는 상황을 학습자 자신의 것으로 문제화하고, 학습 주제 및 상황을 무관심(단절)이 아닌 관심의 범위로 포함하고 실질적이며 구체적 관계를 설정하는 것을 포함한다. 또한 과학학습에 대하여 흥미를 유발하고 발견의 기쁨으로 인하여 과제집착도(몰입)를 높이는 과정으로, 지각, 표현, 공감, 실천 등이 포함된다.

감성적 체험에서 제공하는 경험은 개인의 태도나 심리적 기제에 영향을 주고, 궁극적으로는 사회구성원으로서의 인지적 발달 및 사회적 감성 학습 발달에 영향을 준다.

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2) 감성적 체험의 요소

가) 몰입심리학자 Cskikszentmihalyi는 ‘몰입(flow)’이라는 용어를 사용하여 몰입 상태

(flow state) 또는 몰입 경험(flow experience)이라는 감정 상태를 설명한다(이희재 역, 2010). 몰입은 주위의 모든 잡념, 방해물들을 차단하고 원하는 어느 한 곳에 자신의 모든 정신을 집중하는 일이다. 사람들은 내재적으로 동기화된 경험에서 자신이 관심을 쏟는 대상에게 완전히 몰입되고 빨려 들어가게 된다는 것이다. 이러한 감정 상태는 어떤 활동 분야에서도 경험할 수 있다. 몰입 상태에 있는 사람들은 그 순간에는 자신이 무엇을 경험하는지 의식하지 못하지만 나중에 반성적으로 자신이 완전히 무언가를 실현하고 성취했다는 것을 느낀다. 몰입의 경험을 통하여 인생의 행복과 가치관이 변할 수 있고 영원한 쾌감을 가질 수 있게 된다(황농문, 2007). 몰입은 누구에게나 필수적이다. 일을 하거나 공부를 할 때도 한 가지 일에 집중해서 좋은 성과를 낼 수 있기 때문이다.

창조 행위를 하는 사람들은 이러한 몰입의 감정 상태를 추구한다, 한 개인이 어느 분야에 몰두하여 몰입하게 되면, 한 때는 어려운 도전이라고 여겼던 일들이 성취할 만한 일, 심지어는 유쾌한 일이 된다. 몰입은 창조적인 사람들이 좌절을 겪더라도 자신의 분야에서 지속적으로 도전하고, 또한 더욱 더 어려운 도전을 하는 이유이다.

몰입의 즐거움을 살펴보면, 자기의 목적성이 있는 학생들은 집중을 더 잘하고 즐거움도 많이 느끼며 자긍심도 높고 수행하는 일이 미래의 목표 달성과 관계있다고 생각한다. 자기 목적성이 있는 학생들은 지칠 줄 모르는 정력으로 그들의 주의에 일어나는 일에 많은 관심을 가지고 눈앞의 이익만을 생각하지 않고 스스로의 동기유발로 인하여 과제에 많은 시간과 노력을 투자한다, 이런 학생들은 ‘나’라는 울타리를 넘어 삶 또는 학습 자체를 향유할 수 있는 정신적 여유를 가지게 된다. 몰입해서 노력하면 그에 상응하는 내적 또는 외적 보상이 따르기 때문이다.

몰입은 학습과 노력을 통하여 도달할 수 있다. Cskikszentmihalyi는 몰입했을 때의 느낌을 '물 흐르는 것처럼 편안한 느낌', '하늘을 날아가는 자유로운 느낌'이

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라고 하였다. 일단 몰입을 하면 몇 시간이 한순간처럼 짧게 느껴지는 '시간 개념의 왜곡' 현상이 일어나고, 몰입 대상과 하나가 된 듯 한 일체감을 가지며 자아에 대한 의식이 사라진다. 자신이 몰입하고 있는 대상에 대해서는 단시간에 혹은 빠르게 흡수할 수 있지만, 반대로 관심이 없거나 집중도가 떨어지는 대상에 대해서는 기억조차 못할 수도 있다. 이것이 바로 몰입의 장점이자 단점이 될 수 있다.

나) 보상학습 동기와 직접적으로 관련된 가장 강력한 변인은 보상이다. 보상은 특정 행

동에 대하여 그 행위자에게 주어지는 긍정적이거나 매력적인 모든 형태의 대가이다. 학습이론으로 말하면 보상은 긍정적 행동을 일으키는 정적 강화인자라 할 수 있다. 흔히 특정한 행동에 뒤따르는 보상은 강화 기능을 하게 되어 그 이후에도 유사한 상황에서 그 행동을 하게 될 발생 가능성을 증가시킨다. 그러므로 보상은 때때로 성취를 위한 어떤 강력한 동기가 되거나 상황에 순응해 나갈 수 있는 효율적인 힘이 된다. 또한 보상은 개인의 자존감이나 정서적인 안정감을 높여 주며 건전한 정신 건강에 도움을 줄 수도 있다. 보상 체계의 주요 기능은 학생들로 하여금 긍정적인 정서를 유발하여 접근 행동을 유도하고 목표 행동의 빈도를 증가시켜 행동의 소거를 막는 것이다(Schultz, 2004).

학습자 자신의 흥미나 호기심과 같은 요인들에서 유래된 동기를 내재적 동기라고 하는데, 이것은 개인적 흥미를 추구하고 능력을 발휘하고 그 과정에서 도전할 만한 것을 찾으며 그것을 정복하는 자연스러운 경향성을 말한다. 사람들이 내재적으로 동기화되었을 때는 활동 그 자체가 보상으로 작용하기 때문에 그 활동을 하도록 하기 위해 어떤 유인물과 처벌도 필요로 하지 않는다(이정모 외, 1998).

보상은 내재적 보상과 외재적 보상으로 구분된다. 내재적 보상은 학습활동에 대하여 성공감이나 만족감을 느끼는 것으로 활동에서의 성취감으로 인해 자아 존중감의 향상을 가져오게 되는 것이며. 외재적 보상은 학습활동 자체와는 관계없이 타인에 의해서 제공되는 상장, 상금이나 상품 또는 특권 등이 주어지는 것을 의미한다.

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다) 성취의 기쁨과 실패의 가치 경험학습 활동에 참여할 때, 학생들은 각자의 성취의 목적에 의하여 동기화 된다.

성취의 목적은 학습 목적(learning goal)과 수행 목적(performance goal)로 구분된다. 수행 목적으로 인하여 동기화된 학생들은 자신의 능력에 대한 좋은 평가를 유지하려고 하며, 다음과 같은 일반적인 행동이 나타난다.

l 다른 학생들보다 앞서서, 그들을 능가하는 것이 목적이다.l 자신의 능력을 과시하는 것이 목적이다.l 최소의 노력으로 성공할수록 좋다.l 도전적 과제보다 평가 받기 쉬운 과제를 선택한다.l 타인으로부터 인정을 받고 싶다.

그러므로 수행 목적을 강조한다면 최선을 다해 노력하는 것, 효율적인 학습 전략에 대한 고민을 하는 것, 실패를 가치로운 경험으로 받아들이는 것 등의 사고에 부정적인 영향을 줄 수 있다.

반면, 학습 목적으로 인하여 동기화된 학생들은 자신의 실력 향상을 기대하며 새로운 과제에 도전하고 싶어 한다. 학습 목적의 학생들은 인지적 측면, 정서적 측면, 행동적 측면에서 다음과 같은 일반적인 행동이 나타난다.

첫째, 인지적 측면에서 살펴보면, 새로운 지식이나 기술의 획득이 목적으로, 학습 활동에 대한 내재적 관심이 있다. 학습 목적의 학생들에게 있어서 성취의 결과는 자신이 최선을 다했는지의 여부에 대한 정보를 제공한다, 따라서 실패는 단순히 현재의 학습 전략이 부적절하거나 자신의 노력이 부족했음을 나타내는 것일 뿐이다.

둘째, 정서적 측면에서 살펴보면, 타인과의 비교보다는 자신이 정한 기준에 따라 성공과 실패를 결정하는 성향을 보인다. 실패의 경험은 단지 자신의 노력이 부족했음을 나타내는 것이기에, 후속 학습에서 보다 많은 노력을 기울이게 되고, 궁극적으로 만족할만한 성취 경험의 기회를 갖게 된다, 이들은 실패를 통해 부정적 정서보다는 내재적 만족, 기쁨 및 자부심을 갖게 된다. 따라서 실패 후에도 과제를 쉽게 포기하지 않고 학습을 통해 자신의 전반적인 능력이 향상될 것이라고 믿는 경향이 있다.

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셋째, 행동적 측면에서 살펴보면, 도전적 과제를 선택하며 실패의 위험도 기꺼이 감수한다, 정보의 인지적 통합이나 이해의 점검 등과 같은 개념적 이해를 돕고 인지적 노력을 기울이게 하는 정보 처리 전략을 사용하는 경향이 있다, 과제 수행 시에 겪는 어려움은 일종의 도전으로 간주하고, 더욱 더 노력하고 효과적인 학습 전략을 사용하고 계속 과제에 매달린다면 성공할 수 있다고 믿는다. 그리고 실패는 실력 향상을 위한 자연스러운 과정으로 보기 때문에 실패 후에 부정적인 정서의 표현도 훨씬 적게 나타난다.

따라서 감성적 체험을 통해 학생들이 흥미, 동기, 성취의 기쁨 등을 바탕으로 새로운 문제에 도전하고자 하는 열정을 추구하는 선순환의 경험을 하도록 하기 위해서는 수업 환경 문화를 수행 목적이 아닌 학습 목적이 강조하는 문화가 형성될 수 있도록 수업을 기획하고 구성해야 한다, 성취의 체험은 자아 개념을 바꾸고 자신감으로 학습에 재도전하게 만들고, 실패의 가치 경험을 통하여, 학생들이 느끼는 자신의 능력의 한계에 대한 생각을 바꾸도록 도와주어야 하고, 노력의 필요성을 인지시켜 주어야 한다.

나. 창의적 설계

1) 창의적 설계의 개념창의적 설계는 학습자가 지식, 제품, 작품 등과 같은 산출물을 구성하기 위하여

주어진 상황에서 창의성, 효율성, 경제성, 심미성을 발현하여 최적의 방안을 찾아 문제를 해결하는 종합적인 과정을 의미하며, 인간의 가치 추구를 위한 문제해결 또는 기술적 설계활동이라는 ‘공학’의 개념이 포함된다. 과학, 기술, 공학은 각 학문영역에서 다루는 대상에 따라 구분되어져 왔다. 그러나 현재 인류가 마주하는 많은 문제는 단순하지 않고 복합적이다. 또한 다양한 학문이 직․간접적으로 연관되어서 어느 한 학문영역의 문제라고 단정적으로 말하기에는 어려움이 따르는 경우가 종종 나타난다. 따라서 최근에는 학문 간의 융합과 통섭적인 접근방법, 그리고 창의적인 문제해결 방법론에 대한 노력이 요구되고 있다(백윤수 외, 2011). 창의적 설계라는 개념은 이러한 시대적 요구에 부합하는 종합적인 문제해결 과정이라고 볼 수 있다.

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창의적 설계는 설계의 개방적 본성(the open-ended nature of design)과 협력적 본성(the collaborative nature of design)을 바탕으로 학생들의 창의적 활동과 협동 활동을 강조한다(Mehalik et al., 2008; Sanders, 2009). 설계 과정은 학습자가 개인의 삶에서 필요와 가치를 찾고, 학습자 스스로의 문제로 받아들여 ‘설계 작업’을 수락하는 것으로부터 출발하며, 학습 활동과 구체적이며 실질적인 관계 설정을 통하여 학습이 이루어진다(Apedoe et al., 2008).

창의적 설계를 기반으로 한 학습은 기존의 전통적인 수업과 비교할 때 학습자들이 설계 과정을 통해 자기 만족감을 누리고, 자아 효능감을 높이며, 학습동기를 유발하고 지속할 수 있게 해준다. 그리고 고차원적 인지기술이나 모둠 협동 활동의 기술뿐만 아니라 과학과 기술의 개념 형성, 창의적인 문제 해결 능력 향상, 탐구력 신장에 효과적이다(Mehalik et al., 2008; Fortus et al., 2005).

창의적 설계 과정은 과학의 과정과 공학의 설계 과정과 유사하다. 따라서 창의적 설계 과정을 제안하기에 앞서 STEAM 관련 교육에서 적용되고 있는 과정 모형을 살펴보는 것이 필요하다고 할 수 있다. 이 절에서는 과학의 과정 중심 모형, 공학의 설계 과정 중심 모형, 과학과 공학을 접목시킨 모형들을 정리해봄으로써 창의적 설계 과정에 대한 시사점을 얻고자 한다.

먼저, 과학의 과정을 제시한 모형 중 대표적인 것은 과학교육 내용표준 개발연구(백윤수 등, 2011)가 제안한 과학의 과정이다. 이 과정은 다음과 같이 ‘문제 발견 및 가설 형성’, ‘탐구 계획의 수립’, ‘탐구의 수행’, ‘결론 도출 및 논증’, ‘결과 사용 및 응용’의 5개 하위 과정으로 구성되어 있다.

문제 발견 및 가설 형성

↓

탐구 계획의 수립

↓

탐구의 수행

↓

결론 도출 및 논증

↓

결과 사용 및 응용

[그림 7] 과학의 과정(백윤수 등, 2011)

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‘문제 발견 및 가설 형성’은 자연이나 사물로부터 과학적인 질문을 제기하고 이에 대하여 잠정적인 결론을 내리는 과정이다. 이 과정은 자연의 특정한 현상이 어떻게 일어나는 지에 대하여 질문을 제기하고, 제기한 질문에 대하여 잠정적인 답을 생각하여 기술하는 과정 등을 포함한다. ‘탐구 계획의 수립’은 제기된 질문에 답할 수 있는 방법을 탐색하거나 잠정적으로 제안된 답의 진위를 검증할 수 있는 방법을 고안하는 과정이다. 이 과정은 문제 해결에 적합한 방법을 탐색하고, 선택된 방법에 따라 구체적 문제해결 절차를 계획하며, 문제 해결에 필요한 도구나 준비 사항을 점검하는 과정 등을 포함한다. ‘탐구의 수행’은 계획된 절차에 따라 적절한 과정 기능이나 도구를 사용하여 필요한 정보를 수집하는 과정이다. 이 과정은 계획한 탐구를 수행하여 나타나는 사물이나 현상을 관찰하고, 분류, 추리, 데이터 수집 등과 같은 과정 기능을 수행하는 과정이다. 또한 이 과정에서 경우에 따라 인터넷이나 인쇄물 등을 이용하여 필요한 정보를 수집할 수도 있다. ‘결론의 도출 및 논증’은 탐구 수행에서 얻은 데이터나 수집된 정보를 처리하고 분석하여 결론을 도출하거나 잠정적 결론의 진위를 판단하고 적절한 의사소통 과정을 통하여 결론의 한계와 문제점 등을 평가하는 과정이다. 이 과정은 탐구 수행을 통해 얻은 데이터를 처리하고, 분석을 통해 질문에 대한 결론을 내리거나 가설의 수락 여부를 결정하고 결론의 한계나 문제점 등을 논의하고 탐구의 결론이나 과학적 사실, 정보 등을 공유하는 과정이다. ‘결과의 사용 및 응용’은 탐구의 결과나 얻어진 정보를 과학적 상황이나 비과학적 상황에 사용하거나 응용하는 과정이다. 이 과정은 탐구의 결론이나 과학적 사실, 정보 등을 비슷한 과학적 상황에 사용하거나 전혀 새로운 상황에 응용하는 것뿐만 아니라, 탐구의 결론이나 과학적 사실, 정보 등을 과학 이외 분야의 새로운 문제 해결에 응용하는 과정도 포함할 수 있다.

한편, 공학의 과정은 Fortus 등(2005)이 제안한 The DBS(design-based science) Learning Cycle에 잘 나타나 있다. 이 설계 과정은 다음과 같이 전체적으로 순환적인 과정을 통해 진행되지만 경우에 따라 이전 단계로 되돌아 갈 수 있도록 구성되어 있다.

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[그림 8] DBS 순환학습 모형(Fortus 등, 2005)

이 모형에서 ‘상황의 동정과 정의’는 학생들이 과제를 수행할 수 있는 동기를 제공할 수 있는 상황이 제공되어 학습이 시작되는 과정이다. ‘배경 연구’는 읽기 자료, 실험 수행과 자료 수집, 시범 실험, 데이터베이스 분석, 컴퓨터 시뮬레이션 등을 통해서 과제 수행에 필요한 관련 정보와 필요한 새로운 과학 개념을 학습하는 과정이다. ‘개인별 혹은 모둠별 아이디어 개발’은 학생 개인별로 아이디어를 제안하고 소그룹 토론을 통해 모둠별 아이디어를 개발하는 과정이다. ‘2D 그리고 3D 모델 구현’은 모둠별로 개발한 아이디어에 따라 2차원 혹은 3차원 모델을 개발하는 과정이다. ‘피드백’은 개발한 모델을 평가하는 과정이다.

또한, 백윤수 등(2011)은 공학적 설계 과정을 다음과 같이 8개의 과정으로 구분하여 제안하였다.

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문제 및 필요성 인식

↓

문제 및 필요성에 대한 연구

↓

가능한 해결안 개발

↓

가능한 최상의 해결안 선정

↓

시작품 제작

↓

시작품에 대한 테스트와 평가

↓

결과에 대한 토론

↓

재설계

[그림 9] 공학적 설계 과정(백윤수 등, 2011)

이 모형에서 ‘문제 및 필요성 인식’은 경험 상황에서 해결해야하는 문제와 필요성을 인식하는 과정이다. ‘문제 및 필요성에 대한 연구’는 해당 문제에 대한 상황 및 이미 존재할 수 있는 해결안을 조사하고, 인터넷, 도서관, 면담 등을 통해 다른 해결안을 탐구하는 과정이다. ‘가능한 해결안 개발’은 가능한 해결안에 대한 브레인스토밍 과정, 수학과 과학을 활용하는 과정, 2차원이나 3차원에서 가능한 해결안을 명료화하는 과정, 가능한 해결안을 세밀화 하는 과정 등을 포함한다. ‘가능한 최상의 해결안 선정’은 원 문제나 필요성에 가장 적합한 해결안을 선정하는 과정이다. ‘시작품 제작’은 2차원이나 3차원에서 선택된 해결안을 모델링하는 과정이다. ‘시작품에 대한 테스트와 평가’는 시작품이 작동 하는지와 원 설계의 제약조건을 만족시키는지 등을 평가하는 과정이다. ‘결과에 대한 토론’은 해결안이 초기의 문제나 필요성에 어떻게 부합되는지에 대해 토론하는 것을 포함하여 공학적으로 발표하고, 해결안에 대한 타협과 사회에 대한 시사점에 대해 토의하는 과정이다. ‘재설계’는 테스트와 발표를 통해 얻은 정보를 바탕으로 해결안에 대해 정밀하게 조사하는 과정이다.

과학과 공학을 접목시킨 모형 중 National Research Council(2011)은 다음과

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같이 8개 과정으로 설계 과정을 구분하여 제시하였다.

문제 정의

↓

모델 개발

↓

자료 수집

↓

자료 해석

↓

수리적 사고

↓

해결책 설계

↓

논쟁과 토론

↓

평가

[그림 10] 과학과 공학의 통합 설계 모형(NRC, 2011)

이 모형에서 ‘문제 정의’는 과학의 경우 문제를 발견하고 인식하는 과정이며, 공학의 경우 공학적 문제를 구체적으로 정의하는 과정이다. ‘모델 개발’은 문제해결에 필요한 모델을 개발하여 사용하는 과정이다. ‘자료 수집’은 문제해결을 위한 조사 계획을 세우고 실행하여 자료를 수집하는 과정이다. ‘자료 해석’은 수집한 자료를 분석하고 해석하는 과정이다. ‘수리적 사고’는 문제해결을 위해서 수학적인 방법을 적용하고 수리적으로 사고하는 과정이다. ‘해결책 설계’는 과학의 경우 설명을 구성하는 과정이고 공학의 경우에는 해결책을 설계하는 과정이다. ‘논쟁과 토론’은 증거에 근거하여 논쟁하고 토론하는 과정이다. 마지막으로 ‘평가’는 의사소통을 통해서 정보를 얻고 평가하는 과정이다.

Apedoe 등(2008)의 Design-Science Learning Cycle도 과학의 과정과 설계의 과정 요소들을 융합한 모델을 다음과 같이 제안하였다.

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[그림 11] 과학 설계 순환학습 모형, DSL(Apedo 등, 2008)이 모형의 디자인 창안과 성과물 평가는 설계 과정 요소를 반영한 것이다. 그리

고 아이디어 검증과 결과 분석은 과학의 과정 요소를 반영한 것이다. 또한 추론 사용, 결과의 일반화, 아디이어 연결 등의 요소는 과학의 요소와 설계의 요소를 모두 반영한 것이다.

또한 Entrepreneurial Science Thinking(EST) 모형(2010)도 과학적 과정과 공학적 과정을 융합한 설계 과정을 제안하였으며, 다음과 같이 7개 과정으로 구성되어 있다.

환경에 대한 목적 있는 관찰↓

필요 발견↓

아이디어 형성↓

아이디어 선택↓

산출물 제작↓

산출물 평가↓

비용, 시장성, 유용성 등을 기초로 산출물 적용

[그림 12] 과학과정과 설계과정 융합 모형, EST(2010)

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이 모형의 ‘환경에 대한 목적 있는 관찰’, ‘필요 발견’, ‘아이디어 형성’, ‘아이디어 선택’, ‘산출물 제작’, ‘산출물 평가’, ‘비용, 시장성, 유용성 등을 기초로 산출물 적용’ 과정은 과학의 과정과 기술-디자인 과정을 모두 포함할 수 있다. 다시 말하면 현상 관찰, 문제 기술, 가설 제안, 가설 선택, 실험 수행, 결론 도출 과정 등의 과학적 과정뿐만 아니라 필요 결정, 필요 기술, 아이디어 형성, 아이디어 선택, 산출물 제작, 산출물 평가 등의 기술-디자인 과정도 포괄한다.

2) 창의적 설계 과정

창의적 설계(Creative Design)란 학생이 어떤 상황에서 창의성, 효율성, 경제성, 심미성 등을 발현하여 최적의 방안을 찾아 지식(knowledge), 제품(products), 작품(Artworks)을 산출하는 종합적인 과정이다.

설계(design)라는 용어의 사전적 의미는 ‘지시하다·표현하다·성취하다’의 뜻을 가지고 있는 라틴어의 데시그나레(designare)에서 유래하였다. 설계는 주어진 어떤 목적을 달성하기 위하여 여러 조형 요소 가운데서 의도적으로 선택하여 그것을 합리적으로 구성하여 유기적인 통일을 얻기 위한 창조활동이며, 그 결과의 실체가 곧 설계 결과물이다. 설계는 관념적인 것이 아니고 실체이기 때문에 어떠한 종류의 설계이든지 실체의 산출을 떠나서 생각할 수 없다. 특히 창의적 설계는 지식(knowledge), 제품(products), 작품(artworks)이 산출되는 과정이며 다음과 같은 하위 과정 요소를 포함한다.

<표 13> 창의적 설계 과정과 하위 과정 요소창의적 설계 과정 하위 과정 요소

K. 지식산출 과정 K1. 문제인식K2. 해결방안계획

K3. 해결방안실행K4. 지식산출K5. 지식평가

P. 제품산출 과정 P1. 필요발견P2. 문제정의

P3. 제품설계P4. 제품산출P5. 제품평가

A. 작품산출 과정 A1. 예술적 발상A2. 아이디어창안

A3. 작품산출A4. 작품감상

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가) 지식산출 과정

창의적 설계에서 지식은 다음과 같이 ‘문제인식’, ‘해결방안계획’, ‘해결방안실행’, ‘지식산출’, ‘지식평가’의 과정을 통해서 산출된다.

[그림 13] 지식산출 과정

‘문제인식’은 자연 현상뿐만 아니라 인공물이나 인위적인 현상에서도 일어날 수 있다. 예를 들어 식물의 잎이 녹색인 것을 관찰한 학생이 “왜 식물의 잎이 녹색일까?”라는 의문을 갖게 되었다면 이것은 자연 현상에서 비롯된 문제인식이라고 할 수 있다. 그러나 현대 과학 기술 문명이 발달한 상황에서 학생들 주변에는 자연물뿐만 아니라 매우 다양한 인공물들이 산재되어 있어서 인공물에 대해 자연스럽게 의문이 생길 수 있다. 예를 들어 텔레비전을 시청하던 학생이 “어떻게 텔레비전은 영상을 수신할 수 있을까?”라는 의문을 갖게 될 수 있으며, 이러한 의문은 지식 산출의 창의적 설계 과정의 시작점이 될 수 있다. 또한 문제인식 과정은 예술적 작품을 감상하는 과정에서도 일어날 수 있다. 예를 들어서 피카소의 그림을 감상하던 학생이 “피카소의 그림에서 예술성을 갖게 하는 요소는 무엇일까?”라고 의문을 갖게 되었다면, 이 의문은 피카소 그림을 연구하여 예술적 지식을 산출할 수 있는 시발점이 될 것이다.

문제인식에 이어지는 과정은 ‘해결방안계획’이다. 이 과정은 인식한 문제를 해결하기 위한 구체적인 방법을 계획하는 과정이다. 위에서 예시한 것과 같이 식물의 잎이 왜 녹색인지 알아보는 것이 문제라면, 그 문제를 해결하기위해서 임시적인 가설을 세울 수 있고, 그런 경우 가설이 옳은지 확인하기위한 실험 방법을 설

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계하는 과정이 따른다. 이와 같이 해결방안계획 과정은 잠정적인 가설과 그 가설을 검증하기 위한 방법을 고안하는 과정이라고 할 수 있다. 이 때 모든 문제가 가설 생성 과정을 수반하는 것은 아니다. “텔레비전 안에는 어떤 부품들이 들어있을까?”와 같은 기술적(descriptive) 문제는 가설을 요구하지 않는다. 즉, 가설 생성 과정 없이 텔레비전 안을 관찰할 수 있는 방법을 고안하는 것만으로도 문제를 해결할 수 있다.

다음으로 ‘해결방안실행’ 과정은 고안한 해결방안을 실행하여 자료를 수집･정리･변환하는 과정이다. 이 과정은 주의 깊은 관찰 활동이 요구되며, 특히 선입관에 매이지 않는 객관적인 관찰이 필요하다. 대부분의 경우에 얻은 자료를 곧바로 해석하기 보다는 다른 형태로 정리되거나 변환해야 한다. 예를 들어 온도 변화에 따라 변하는 기체의 부피를 측정했다면, 이 자료를 온도와 부피의 관계를 보여주는 그래프의 형태로 변환해야 두 변인의 관계를 보다 쉽게 이해할 수 있다. 이와 같이 해결방안실행 과정은 단순히 자료를 수집하는 것뿐만 아니라 자료를 정리하고 변환하는 과정도 포함한다.

‘지식산출’의 과정에서 해석이 가능한 자료는 명문화된 지식으로 산출된다. 가설을 확인하기 위해 자료를 수집했다면, 그 자료가 가설을 지지하는지 평가하는 과정과 그 가설을 지식으로 기술하는 과정이 지식산출 과정에 해당한다. 예를 들어서 온도 변인과 부피 변인의 관계를 알아보기 위해서 자료를 수집했다면, “온도가 증가할수록 기체의 부피는 증가한다.”와 같이 두 변인의 관계를 기술하는 과정이 지식산출 과정이다.

마지막으로 ‘지식평가’ 과정은 산출한 지식으로 인식한 문제가 해결되었는지 평가하는 과정이다. 뿐만 아니라 이 과정은 지식산출의 전 과정이 모순 없이 진행되었는지 검토하는 것도 포함한다.

지식산출 과정이 언제나 문제인식에서 지식평가의 과정까지 직선적인 과정으로 종결되는 것은 아니다. 지식평가 과정에서 새로운 문제가 인식될 수도 있고, 중간 과정에서 이전 과정으로 되돌아갈 수도 있다. 또한 몇 번의 반복된 과정을 통해서 최종적인 지식이 산출될 수도 있다. 이와 같이 지식산출의 과정은 순환적이며 동시에 언제든지 이전과정으로 되돌아갈 수 있는 비절차적 과정이라고 볼 수 있다. 한편, 학생들이 학습하는 상황에서 지식산출 과정을 통해서 산출되는 지식은 언제나

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새로운 지식일 필요는 없다. 이미 알려진 지식일지라도 학생 수준에서는 새로운 지식일 수 있다. 실제로 학생들이 학습 상황에서 발견하는 지식은 이미 밝혀진 지식이 대부분일 것이다. 그리고 이 과정에서 산출되는 지식은 과학, 기술, 공학, 수학의 지식뿐만 아니라 예술적 지식도 포함된다.

나) 제품산출 과정

창의적 설계에서 ‘제품산출’ 과정은 다음과 같이 ‘필요발견’, ‘문제정의’, ‘제품설계’, ‘제품산출’, ‘제품평가’로 구성된다.

[그림 14] 제품산출 과정

‘필요발견’은 제품산출의 출발점이라고 할 수 있다. 이 과정은 일상의 경험 상황에서 해결해야하는 문제와 필요성을 인식하는 과정이다. 필요를 발견하지 못하면 새로운 제품은 만들어질 수 없다. 필요를 발견하는 것은 단순히 일상생활에서 불편함을 느껴 새로운 제품의 필요성을 수동적으로 인식하는 과정뿐만이 아니라 필요를 발견하기 위해 능동적으로 일상생활의 일들을 관찰하고 조사하는 과정을 포함한다. 그리고 개인의 필요를 넘어서 타인의 필요를 적극적으로 발견하려는 노력도 포함한다. 또한 필요발견 과정에는 발견한 필요를 충족시켜 줄 수 있는 대안이 이미 존재하는지를 조사하고 검토하는 과정도 포함한다. 필요를 만족시킬 수 있는 제품이 이미 있다면 새로운 제품을 만들 이유가 없기 때문이다.

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‘문제정의’ 과정은 필요발견을 통해서 나타난 문제가 무엇인지 정확하게 정의하는 과정이다. 필요한 제품의 형태, 기능, 제작비용, 수량 등을 정의하고 기술하는 과정이다. 예를 들어서 학교 축제에서 판매할 팝콘을 담을 용기가 필요하다고 가정하자. 문제정의 과정은 이 팝콘 용기는 손에 들고 다닐 수 있고 1L의 팝콘을 담을 수 있는 크기로 만들어야 하며, 재료를 최대한 적게 사용하여 많은 팝콘을 담을 수 있는 형태이어야 하고, 팝콘을 적어도 4시간 이상 담아놓을 수 있는 기능이 있어야 하며, 200개 이상의 용기를 1만 원 이하로 만들어야한다는 것 등의 조건들을 정의하고 기술하는 과정이다. 이 문제정의 과정에서 기술한 항목들은 제품설계의 조건이 되며, 제품평가 과정에서 산출한 제품의 질을 평가하는 중요한 기준이 되기도 한다.

‘제품설계’ 과정은 제품산출을 위해 가장 중요한 과정이라고 할 수 있다. 이 과정은 정의한 문제와 현재 존재하는 해결안들을 조사하는 과정, 인터넷이나 도서관의 자료 혹은 전문가들과의 면담 등을 통해서 다양한 해결안을 조사하는 과정, 브레인스토밍을 통해 해결안을 도출하는 과정, 수학이나 과학 등의 필요한 지식을 탐색하는 과정, 2차원이나 3차원에서 다양한 형태의 제품을 구성하여 설계하는 과정, 원 문제나 필요성에 가장 적합한 해결안을 선정하는 과정 등을 포함한다.

‘제품산출’은 제품설계에서 계획한 제품산출 방법에 따라 제품을 산출하는 과정이다. 이 과정은 시제품을 산출하고 이 제품이 필요한 기능에 따라 작동하는지, 원 설계의 제약조건을 만족하는지 등을 살피는 과정을 포함하여 문제정의 과정에서 정의한 수량의 제품을 산출하는 전 과정을 말한다.

마지막으로 ‘제품평가’ 과정은 산출한 제품이 초기의 필요나 정의한 문제에 얼마나 부합되는지를 객관적인 자료와 토론, 조사 등을 통해서 평가하는 과정이다.

다) 작품산출 과정

작품이란 시간 예술, 조형 예술, 시각 예술, 종합 예술 등의 예술적 행위로 산출되는 결과물을 말한다. 다시 말하면, 음악, 문학, 회화, 조소, 건축, 연극, 영화, 오페라 등과 같이 우리가 예술이라고 말하는 분야의 산물을 의미한다. 작품산출 과정은 다음과 같이 ‘예술적 발상’, ‘아이디어창안’, ‘작품산출’, ‘작품감상’의 과정으로 구분할 수 있다.

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[그림 15] 작품산출 과정‘예술적 발상’은 작품을 산출하는 동기가 부여되는 과정이다. 이 과정은 작품에

대한 초기 아이디어가 발상되는 과정일수도 있고, 작품이 필요한 이유가 발상되는 과정일수도 있다. 예를 들어 시인이 봄날에 피어오른 들꽃을 보고 시상이 떠올랐다면 이 과정이 예술적 발상 과정이다. 또는 학생들이 스스로 간단한 악기를 제작해보는 수업에서 완성된 악기를 평가할 때 어떤 학생이 악기를 사용해서 연주를 해보자는 아이디어를 냈다면, 그 아이디어를 내는 과정도 예술적 발상의 과정이다.

‘아이디어창안’은 예술적 발상 과정에서 떠오른 생각을 작품으로 산출하기 위해서 아이디어를 구체화하는 과정이다. 물론, 시인이 떠오른 시상을 곧바로 종이위에 글로 적는 경우와 같이 아이디어창안 과정을 작품산출 과정과 구분할 수 없는 경우도 있다. 그러나 즉흥적인 창작의 경우를 제외하고 대부분의 경우 작품 창작의 동기를 구체화시키기 위한 과정이 필요하다. 예를 들어, 스스로 만든 악기를 사용하여 합주를 하기로 했다면, 어떤 곡을 연주할지 선택하는 과정, 각각의 악기에 따라 곡을 다시 편곡하는 과정, 연습 계획을 수립하는 과정, 구체적으로 연습하는 과정 등이 필요하다. 이와 같이 구체적인 작품이 산출되기 이전의 과정이 아이디어창안 과정이다.

‘작품산출’은 아이디어창안 과정을 통해 준비한 작품을 구체적인 산물로 산출하는 과정이다. 분야에 따라 시각, 청각, 언어 등 다양한 형태의 산출물이 창작될 수 있다. 이 과정은 단순히 계획한 아이디어를 표출하는 과정이라기보다는 작품을 산출하는 사람의 예술성이 발휘되어 새롭고 창의적인 작품이 산출되는 과정이

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라고 할 수 있다.마지막으로 ‘작품감상’은 산출한 작품을 다른 사람들과 공유하는 과정이다. 아

무리 훌륭한 예술 작품이라고 할지라도 그 작품을 공유하는 과정이 없다면 진정한 예술적 행위가 완결되었다고 하기 어렵다. 이 과정은 객관적인 기준이 있다기보다는 다분히 주관적이다. 감상은 예술 작품의 의미를 느끼고 이해하고 즐기는 일련의 과정이다. 작품을 이해하고, 그 속에 담긴 의미를 해석하고, 주관적인 평가를 내리며, 그러한 과정을 거쳐 발견한 결과를 내면화하는 과정을 거쳐서 감상이 완성되므로, 감상은 단순하지 않고, 복합적으로 진행되는 과정이다.

라) 창의적 설계의 융합 과정

창의적 설계에서 지식산출 과정, 제품산출 과정, 작품산출 과정은 서로 배타적인 개별적 과정이 아니다. 이들 과정은 다음과 같이 서로 상보적이며 융합적인 과정이다.

[그림 16] 설계의 산출 융합 과정

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지식산출 과정은 대부분의 경우에 제품산출 과정을 포함한다. 예를 들어 지식산출의 ‘해결방안계획’ 과정에서 그 실험에서만 필요한 새로운 실험 기구를 제작할 필요가 생길 수 있다. 이 경우 지식산출 과정에 제품산출 과정이 삽입되어 실험 기구라는 제품을 산출하는 제품산출의 과정이 포함될 수밖에 없다. 마찬가지로 제품산출 과정에서 새로운 지식이 필요한 경우 그 지식을 지식산출의 과정을 통해서 얻어야 한다. 그리고 연극이라는 작품을 산출하는 과정을 가정할 때, 작품의 필요에 따라 새로운 무대 장치라는 제품을 고안하여 산출할 필요가 있을 수 있고, 더 나아가 무대 장치 고안을 위해 새로운 지식이 필요할 수 있다. 이러한 경우에 작품산출 과정은 제품산출 과정과 지식산출 과정을 포함하게 된다. 이와 같이 세 가지 산출은 서로 중요도를 달리하면서도 융합된 과정으로 진행되는 것이 일반적이다.

다. 내용통합

융합인재교육(STEAM)의 구성은 내용 통합과 더불어 창의적 설계 및 감성적 체험의 과정을 함께 반영해야 한다. 내용 통합은 다학문적, 간학문적, 탈학문적으로 구분할 수 있다. 초․중등교육을 위한 현실적인 측면을 고려할 때, 통합의 정도에서 있어서, 간학문적 접근이 보다 현실적이며 어느 정도의 효과를 기대할 수 있을 것이다. 다학문적 접근은 각 학문 영역의 내용들이 열거되기 때문에, 그리고 탈학문적 접근은 각 학문 영역의 구별이 어렵기 때문에, 교육의 현실적 목표를 달성하는데 어려움이 발생할 수 있다. 따라서 간학문적 접근 방식으로 교육 내용에 초점을 맞추고, 내용을 어떻게 창의적 설계와 감성적 체험을 구현할 것인가를 성찰해볼 필요가 있다.

1) 내용통합의 방법

가) 다학문적 통합(multidisciplinary Integration)다학문적 통합은 5개 교과 중 하나의 교과가 기반이 되어 다른 교과를 연계시

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키는 모형으로 한 교과를 중심으로 적용하기에 대체로 용이한 방법이다. 특히 이 통합은 개별 교과에서 학문적 융합을 시도할 때 효과적이다. 예를 들면, S-TEAM, T-SEAM, E-STAM, A-STEM, M-STEA와 같이, 과학 기반, 수학 기반, 공학 기반 등의 통합도 가능하다.

나) 간학문적 통합(Interdisciplinary Integration)간학문적 통합은 2개 이상의 교과를 서로 통합하는 방법이다. 각 분야에서 공

통된 부분과 그렇지 않은 부분으로 구분이 될 수 있다. 이러한 간학문적 접근은 다수의 교과와 관련될 수 있어서 매우 다양한 조합의 경우의 수를 만들 수 있기에 유연하면서도 쉽게 적용할 수가 있다. 또한 이를 바탕으로 점진적으로 분야를 2개에서 그 이상으로 늘려 갈 수도 있다.

다) 탈학문적 통합(Extradisciplinary Integration) 탈학문적 통합은 교과 혹은 학문보다도 테마나 주제 중심으로 학문과 교과가

완전한 통합을 이루는 구조로서 온전한 융합 형태이다. 따라서 다수의 분야가 복합적 또는 유기적으로 연결되어 있어 각 학문 영역의 구별이 어렵고 이러한 형태의 교육을 진행할 수 있는 교사가 현재 시스템에서는 양성되기가 어려워 교육 현장에의 적용이 어려운 단점이 있다.

2) 내용통합 교육과정의 유형

Fogarty(1991)는 통합의 개념을 10가지로 분류하고 그 개념에 기초하여 각각의 통합교육과정을 유형화하였다. 그는 교육과정 통합의 유형을 단일학문 내의 통합유형(분절형, 연관형, 둥지형), 간학문간의 통합유형(계열형, 공유형, 주제망형, 선형, 통합형), 그리고 학습자 내 및 학습자간의 관계유형(몰입형, 네트워크형)으로 제시하였다.

Fogarty의 교육과정 통합은 STEAM 교재 설계의 개요를 추출하고 거시적인 전략을 연결하는데(mapping) 효과적인 설계 도구가 될 수 있을 것이다. 특히 간학문적 통합 유형인 계열형, 공유형, 주제망형, 선형, 통합형이 유용한 설계도구

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가 될 것이다.

계열형(Sequenced)

여러 교과에서 주제의 재배열

안경－관련된 개념의 다양화된 내적 내용

STEAM에서 특정 교과를 기반으로 계열화가 가능한 다른 한 교과

를 관련시키는데 유용한 모델

[그림 17] 계열형

여러 교과에서 비슷한 단원을 다룰 때 여러 교과에서 다루는 주제의 순서를 재배열하여 비슷한 단원을 이어서 혹은 병렬적으로 가르치는 유형이다. 그렇게 함으로써 서로 다른 교과의 학습을 서로 고무시키게 된다.

공유형(Shared)

두 학문에서 공유될 수 있는 개념의 통합

쌍안경－공유된 개념의 두 학문

STEAM에서 특정 내용을 기반으로 공유될 수 있는 한 교과를 관

련시키는데 유용한 모델

[그림 18] 공유형

광역학문은 다른 분야를 포함하는 내용 통합을 포함한다. 즉 수학과 과학은 과학으로 묶일 수 있고, 문학과 역사는 인문학이라는 이름으로 묶일 수 있으며, 미술․음악․무용․연극은 예술로 볼 수 있고, 컴퓨터 공학․산업기술․가정은 실용기술로 묶일 수 있다. 이러한 광역학문 영역 안에서 서로 공유하고 있는 개념, 기능, 태도에 초점을 맞추는 협력 수업을 할 수 있다.

주제망형(Webbed)

주제에 따른 각 학문적 접근(실제적인 통합모형)

망원경－하나의 주제의 다양한 요소

STEAM에서 주제를 중심으로 관련 학문(수학, 과학, 공학, 사회

등)의 교과를 관련지어 설계하기에 유용한 모델

[그림 19] 주제망형

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주제망형은 내용 통합을 위한 주제 중심 접근을 대표하는 것이다. 주제 중심 접근을 취하는 통합은 전형적으로 “수송”이나 “발명”과 같은 주제로부터 시작한다. 여러 교과 담당자로 구성된 팀이 이 접근을 쓰기로 결정하면, 주제가 여러 교과 위에 부과된다. 예를 들어 “발명”이라는 주제가 부과되면 과학영역에서는 간단한 기계에 관한 학습을, 언어 영역에서는 발명가에 대한 읽기와 쓰기를, 기술 영역에서는 모형을 설계하고 만들기를, 컴퓨터 공학 시간에는 흐름도를 만든다.

선형(Threaded)

메타 교육과정 접근, 여러 학문을 관통하는 여러 기능(예－다중지능)을

꿰는 접근

확대경－내용을 확대 발전

STEAM에서 한 가지 사고능력 혹은 기능(예, 문제해결 능력, 팀워크) 을 키

우기 위하여 여러 학문을 차례로 거치면서 설계하기에 유용한 모델

[그림 20] 선형

선형은 메타 교육과정 접근으로 여러 학문을 관통하는 사고기능, 사회적 기능, 다중지능, 공학, 학습기능을 꿰는 접근으로, 모든 교과내용의 핵심을 대체하거나 가로지르는 메타 교육과정에 초점을 둔다. 예컨대, ‘예측’ 능력은 수학에서 측정할 때, 현대사에서 예견할 때, 소설에서의 예상, 과학에서는 가설제시 때 사용되는 기술이다. 또한 과학에서 분류, 사회과학에서 비교․대조, 언어영역에서 속성분석, 수학에서 수열 등, 그와 마찬가지로 사회적 기능이나 다중지능도 여러 학문영역을 관통하여 연결될 수 있다.

통합형(Integrated)

네 개의 주요 교과의 중복된 내용의 통합

만화경－각 학문의 기본요소를 활용한 새로운 패턴과 설계

STEAM에서 네 가지 교과를 통합하여 공통 학습 요소나 문제를

추출하는데 유용한 모델

[그림 21] 통합형

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통합형은 공유형과 비슷한 간학문적 접근을 대표한다. 이 통합형은 다수의 주요 교과를 혼합하는 것으로 각 교과에 중복되어 있는 기능, 개념, 태도를 발견해 내는 것이다. 즉 공유형에서처럼 각 교과의 내용에서 아이디어를 뽑아 통합하는 것이다. 주제망형에서처럼 아이디어를 교과 위에 부과하는 것이 아니다. 통합은 여러 학문 안에서 나오며 여러 학문 간에 공통점이 있을 때 가능하다.

3) 내용 통합 주제/문제 예시

융합 주제를 선정하기 위해서 생활 주변에서 학문(교과 기본 개념), 기술(공학), 맥락(사회, 문화, 환경, 윤리, 언어, 역사)를 중심으로 다음과 같이 5가지 주제 유형을 고려할 수도 있을 것이다.

가) 생활 주변l 입고 있는 옷의 과학, 수학, 기술(공학), 예술적 특성을 찾거나, 적용하여 새로운 옷을 디자인하는 문제

l 하루 동안 섭취한 음식(초대상 마련 문제)의 영양(화학적 개념), 가공식품의 공학적 제조, 칼로리 계산, 아름다운 상차림, 초대상인 경우 역할 극, 초대 포스터 등을 다루는 문제 나) 학문 기반

l 속도와 속력의 개념을 기술, 공학적 적용 사례, 속도, 속력 계산, 속도계 디자인, 속력과 관련된 예술 세계 등

l 우리가 사용하는 종이의 세계, 용지의 수학적 비율(1: √2)의 원리, 용지의 종류에 따른 과학적 분석(물리적, 화학적 등), 종이 유체 역학, 제지 제조 공학, 전통 제지, 종이 디자인 등의 문제

l 레오나르도 다빈치의 ‘최후의 만찬’ 그림의 원근법과 관련하여 과학(렌즈, 광학원리, 원근 개념, 현미경, 망원경), 수학(과학적 원리의 계산), 공학(투시도)적 적용 문제

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다) 공학(기술) 기반l 깡통(can)(기술적 제품) 재료의 화학 성분, 부피 계산, 캔 제조 공정, 새로운 캔의 설계와 발명, 캔의 소비자 심리 디자인 등을 다루는 문제

l 자전거(기술적 제품)의 주행과 과학 원리, 속도 계산, 기어비 계산, 나사, 지렛대, 쐐기(빗면), 링크 장치의 과학 원리, 기계 요소 전달 메커니즘, 자전거 재료 발달과 화학 원소, 합금, 자전거 발달과 디자인 등의 문제

l 고층건물, 터널, 교량 등의 과학, 공학, 기술, 예술적 원리의 적용 탐구 문제

라) 맥락 연계l 속도와 속력의 개념을 기술, 공학적 적용 사례, 속도, 속력 계산, 속도계 디자인, 속력과 관련된 예술 세계 등 + 속도와 인간의 삶(사회), 광고와 속도(문화) 등, 속도와 생산성, 품질(경제) 등의 문제로 확대

l 레오나르도 다빈치의 ‘최후의 만찬’ 그림의 원근법과 관련하여 과학(렌즈, 광학원리, 원근 개념, 현미경, 망원경), 수학(과학적 원리의 계산), 공학(투시도)적 적용 문제 + 레오나르드 다빈치 당시의 미술(역사), 과학 사상, 다빈치의 설계도(코덱스)의 비밀, 경제적 가치(경제), 다빈치 인물 탐구 등으로 문제로 확대

마) 기술(공학) 및 맥락 연계l 깡통(can)(기술적 제품) 재료의 화학 성분, 부피 계산, 캔 제조 공정, 새로운 캔의 설계와 발명, 캔의 소비자 심리 디자인 등을 다루는 문제 + 캔이 인간, 사회, 환경에 미친 영향(역사, 사회), 미래의 캔(미래 예측), 캔에게 쓰는 편지(언어), 캔의 경제학(경제), 캔 광고(문화), 캔의 발명 등의 문제로 확장

l 자전거(기술적 제품)의 주행과 과학 원리, 속도 계산, 기어비 계산, 나사, 지렛대, 쐐기(빗면), 링크 장치의 과학 원리, 기계요소 전달 메커니즘, 자전거 발달과 디자인 등의 문제 + 자전거가 인간, 사회, 환경에 미치는 영향(역사, 사회), 적색 자전거 발명(패러독스로서의 환경), 자전거 발달사(역사)와 관련된 문제로 확장

l 고층건물, 터널, 교량 등의 과학, 공학, 기술, 예술적 원리의 적용 탐구 문제 + 건물의 고층화, 해저 터널, 바다 교량 등의 인간, 사회, 생태계에 미치는 영향, 도시의 변화, 미래의 도시 프로젝트, 우주 도시 건설 프로젝트 등의 문제로 확장

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2. 수업 구성가.� 융합인재교육(STEAM)의 지향

다음은 융합인재교육(STEAM)의 지향을 제시한 것이다(표 13).<표 14> 융합인재교육(STEAM)의 지향

융합인재교육(STEAM)의 지향· 학생의 행복한 미래를 준비하는 교육· 관련된 교과가 자연스럽게 연계되고 융합되는 교육· 성취의 경험이 선순환적 구조로 연결되는 교육· 교육과정에 연계한 다양한 자원을 활용하는 교육· 체험, 지식 활용, 실제적 문제 해결 위주의 교육· 지식이 어디에 사용되는지 왜 배우는지 경험하는 교육· 주어진 조건에서 문제를 정의하고 해결하는 과정이 강조되는 교육· 학생의 창의적 아이디어가 발현되는 교육· 다양한 학습 결과물이 산출되는 교육· 서로 협력하고 배려하는 교육· 학생과 교사가 활발히 상호작용하는 적시교육(just-in-time)· 여러 교과 교사들이 협력하여 준비하고 실행하는 교육

나.� 과학적 탐구기반 학습과 공학적 설계기반 학습의 검토

창의적 설계는 공학적 요소를 기반으로 한 것이다. 실생활에서 주어지는 문제는 이론적인 지식만으로 해결하기가 쉽지 않다. 더욱이 학생들이 앞으로 사회에 나갔을 때도 지금과는 다른 차원의 문제를 맞닥뜨릴 가능성이 높다. 그러므로 융합인재교육(STEAM) 수업에서 다양한 실제의 문제에 대한 창의적 설계를 반복

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할수록 문제해결 능력이 높아진다. 그 방식을 살펴보면 ‘과학’보다는 ‘공학’에 가깝다.

과학은 ‘왜?’라는 질문에 답을 제시하는 학문이다. 학생들이 자연현상에 대하여 궁금해 하는 질문은 대부분 과학의 범주에 속할 가능성이 높다. 예를 들면, ‘하늘은 왜 파랄까?’, ‘우주에서 가장 작은 입자는 무엇일까?’, ‘암은 왜 생기는 것일까?’처럼 그 원인과 이유를 묻는 것이다.

반면에 공학은 ‘어떻게?’라는 질문에 대한 해답을 찾기 위한 과정이다. ‘어떻게 하면 비행기를 더 안전하게 만들까?’, ‘어떻게 해야 작은 공간에 더 많은 데이터를 저장할까?’, ‘같은 돈으로 집을 더 따뜻하게 하려면 어떻게 해야 할까?’처럼 주어진 조건에서 문제를 해결하는 방법을 고민하는 것이다.

[그림 22] 과학적 탐구기반학습과 공학적 설계기반학습의 비교

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다.� 융합인재교육(STEAM)� 수업 구성의 원리

융합인재교육(STEAM) 수업을 위한 구성의 원리는 다음과 같다.

보상

성취의경험

내용의융?통합

감성적체험창의적설계상황제시

새로운문제에도전

[그림 23] 융합인재교육(STEAM) 수업 구성의 원리

첫째, 상황을 제시하여 학습 활동을 자기 문제로 인식하게 한다. 융합인재교육(STEAM)의 학습은 전체를 포괄하는 상황을 제시하는 것으로 시작된다. 학습 내용과 활동 사항을 학생 자신의 문제로 인식하게 하는 것이다. 제시된 상황과 학생 자신의 관련성을 높임으로 인하여, 몰입의 동기가 생기도록 하는 것이다.

둘째, 창의적 설계로 자기주도적인 학습과정을 통하여 종합적인 문제해결력을 배양한다. 일방적인 강의식 수업과 차이를 보이는 부분으로, 창의적 설계의 핵심은 학생 스스로가 창의적으로 생각해낸 아이디어를 학습 활동에 실질적으로 반영하는 경험을 갖는 것이다. 학교 수업에서는 거의 모든 학생들이 동일한 결과물을 얻는다. 게다가 과학적 지식의 대부분은 완성된 이론이기 때문에 실생활에서 마주치는 문제들과는 다르다. 문제해결력을 늘리려면 단순히 지식을 아는 것에서 그치지 않고 활용까지 나아가야 한다. 문제를 스스로 정의하고 해결하는 경험을 도와주는 창의적 설계는 창의적으로 사고하는 습관의 형성에 기여하게 될 것이다.

셋째, 감성적 체험을 경험할 수 있는 학습 활동의 제공으로 인하여, 학습에 대한 새로운 도전 의식을 갖게 된다. 감성적 체험은 학생 스스로 경험하고 체험하

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면서 마음을 움직이는 ‘감동 학습’을 강조한다. 상황 제시를 통해 문제를 자신의 것으로 인식하고 창의적 설계과정을 통해 문제를 해결하는 과정에 몰두하면서 학생들이 성취의 기쁨을 느끼게 된다. 이 성취의 기쁨을 바탕으로 새로운 문제에 열정적으로 도전하도록 격려하게 된다. 학습 활동 도입부의 동기유발 그리고 문제 해결 이후에 주어지는 보상 체계도 감성적 체험의 요소이다. 학습 활동에 대한 감성적 체험 요소만 제대로 작동한다면 하나의 문제를 해결한 이후에 다른 문제에 다시 도전하는 선순환 구조가 완성된다.

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Ⅴ. 융합인재교육(STEAM) 내용표준의 방향

1. 표준 개발의 필요성

21세기 국가 경쟁력은 급변하는 과학-기술-공학 영역의 혁신을 얼마나 선도적으로 이끌어갈 수 있고, 급변하는 환경에 얼마나 효과적으로 적응하느냐의 문제이다. 통섭과 융합의 시대로 불리는 현대 사회에서 과학, 기술, 공학, 수학의 융합 교육은 전 세계의 과학기술교육 개혁의 중심을 이루고 있다. 이를 반영하여 우리나라 교육과학기술부도 2011년 추진 업무보고(2010)에서 ‘과학기술-예술융합’ 강화를 제시하고, 과학, 기술, 공학, 수학 교육에 예술을 포함한 융합인재교육(STEAM)을 추진해야할 주요 정책으로 발표하였다. 이에 따라 교육과정 재구조화, 교사의 역량 강화, 미래형 과학교실 및 수업모델 도입, 체험･탐구･활용 중심의 과학기술 교육 강화, 인프라 구축 등의 세부 추진 방안을 제시하고 추진하고 있다.

예를 들어, 융합인재교육(STEAM) 기초연구팀과 수업모델 연구단을 조직하여 융합인재교육(STEAM)의 개념과 철학 방향성 등을 탐색하고 있으며, 이를 교수-학습 상황에 적용하기 위해 수업모델을 개발하여 시･도 교육청별로 지정한 시범학교(16개교)에 시범 운용하고 있다. 그리고 융합인재교육(STEAM) 선도교원(파이오니어 그룹)을 양성하여 융합인재교육(STEAM)이 현장에 조기 안착할 수 있게 노력하고 있으며, 교원 생애주기 연수체계 구축, 시･도 교육청 연수 강화, 첨단과학교사연수센터 운영 등을 통해 지속적인 STEAM 교사 역량 제고를 위해 노력하고 있다. 뿐만 아니라 초·중등 학생들에게 질 높은 융합인재교육(STEAM) 프로그램 제공을 위한 파트너십 프로그램 운영 체제를 마련하고, 융합인재교육(STEAM)을 위해 하드웨어와 소프트웨어를 모두 고려한 미래형 교실 지원 체계를 구축하기 위해서도 힘쓰고 있다(백윤수 등, 2011).

그러나 아직까지 창의적 융합인재 양성에 초점을 두고 있는 융합인재교육(STEAM)에 대한 근본적인 이해와 구체적인 청사진은 미흡한 실정이다. 즉, 우리나라 교육사회 환경에 적합한 융합인재교육(STEAM)은 무엇인가? 무엇을 가

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르쳐야하는가? 어떻게 가르쳐야하는가? 융합인재교육(STEAM)을 위해 교사가 갖추어야할 전문성은 무엇이며 어떻게 신장시킬 수 있는가? 어떻게 체계적으로 지원할 수 있는가? 등과 같은 가장 기본적인 질문에 구체적으로 답할 수 있는 근거가 부족하여 융합인재교육(STEAM) 표준 개발의 필요성이 절실하다.

융합인재교육(STEAM)은 창의적 설계(Creative Design)와 감성적 체험(Emotional Touch)을 통해 과학기술과 관련된 다양한 분야의 융합적 지식, 과정, 본성에 대한 흥미와 이해를 높여 창의적이고 종합적으로 문제를 해결할 수 있는 융합적 소양을 갖춘 인재를 양성하는 교육이다. 이를 실현하기 위해서 국가가 마련해야하는 융합인재교육(STEAM) 표준에는 ‘교수 표준’, ‘교사전문성계발 표준’, ‘학습평가 표준’, ‘프로그램 표준’, ‘체제 표준’, ‘내용 표준’ 등이 있다.

융합인재교육(STEAM) 교수 표준은 교사가 STEAM의 내용을 가르치기 위하여 무엇을 알아야 하고, 또 무엇을 할 수 있어야 하는지를 규정한다. 특히, 교수-학습 과정에서 학생들의 창의적 설계와 감성적 체험을 강조하는 융합인재교육(STEAM)에서 교사의 역할은 매우 중요하다. 전통적 교육에서와 같이 교사 주도적으로 정해진 내용을 전달하려고 한다면 융합인재교육(STEAM)이 지향하는 교육은 이루어질 수 없다. 따라서 교사는 학생들이 창의적 설계를 할 수 있도록 도울 수 있는 세부적인 교수 전략을 가지고 있어야 하며, 감성적 체험을 할 수 있도록 수업을 구성할 수 있는 능력이 있어야 한다. 이러한 교수-학습의 방법과 전략을 규정하는 것이 융합인재교육(STEAM) 교수 표준이다.

융합인재교육(STEAM) 교사전문성계발 표준은 STEAM 교사로서의 전문성을 갖추기 위해서 필요한 지식과 기능에 관련된 이상을 제시한다. 이 표준은 융합인재교육(STEAM)교사 양성 및 지속적인 전문성 계발과 밀접한 관련이 있다. 이 표준은 교원양성 기관의 교육과정 구성은 물론이고, 이미 융합인재교육(STEAM) 교사로서 학생을 가르치고 있는 교사들의 전문성 계발 방향에도 크게 영향을 줄 수 있다.

융합인재교육(STEAM) 학습평가 표준은 수행된 교수-학습의 질을 판단하기 위한 준거를 제시한다. 학생들의 학습은 평가를 통해서 지속적으로 점검되어야 하며, 이 결과를 통해 교육 체제 전반으로 피드백 되어 교육의 질이 제고되어야 한다. 이러한 평가 시스템의 근간을 융합인재교육(STEAM) 학습평가 표준에서

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제공하게 된다. 그리고 과학교육 프로그램표준은 수준 높은 학교 과학프로그램을 제공하기 위해 필요한 조건들을 기술한다. 더불어 과학교육 체제표준은 과학교육 체제 전반의 수행을 판단하는 준거들을 제시한다.

한편, 융합인재교육(STEAM) 내용 표준은 K수준에서 12학년까지의 과정을 통해서 STEAM 분야에서 학생들이 무엇을 알아야 하고, 무엇을 이해해야 하며, 무엇을 할 수 있어야하는지를 표준화하여 제시한다. 즉, 내용표준은 학생들이 배워야할 과학기술과 관련된 다양한 분야의 융합적 지식, 창의적 설계와 감성적 체험의 과정, STEAM의 본성이 무엇인지 정의하고, 각각을 구성하는 하위 개념들을 동정･분류하여 학년군에 따라 배열한 표준안을 제시한다. 이 표준은 직접적으로는 융합인재교육(STEAM) 교육과정을 위한 근거로 활용될 뿐만 아니라 국가, 지역, 학교 수준에서 각각 수행되는 융합인재교육(STEAM) 활동이 융합인재교육(STEAM)의 목적에 부합하는지를 판단하는 준거로도 이용된다.

2. 내용표준의 요소

융합인재교육(STEAM) 내용표준은 상황(situation), 내용요소(components), 성취(attainments or performance)의 세 요소를 포함해야 한다. 상황은 ‘어떤 상황에서 융합인재교육(STEAM)이 필요한가?’, 내용요소는 ‘무슨 내용을 학습하는가?’, 성취는 ‘융합인재교육(STEAM)을 통해 무엇을 성취하고 싶은가?’에 관한 질문에 답할 수 있는 내용으로 구성해야 한다.

첫째, 융합인재교육(STEAM) 내용표준은 학습 상황을 포함해야 한다. 학습자의 삶에 당면한 상황을 중심으로 전개하는 것은 타당하다. 그러나 현재 학교 교육은 대부분 가르치는 내용과 학생의 삶을 분리하여 접근하는 경향이 있어서 학생의 문제 해결력을 약화시키고 학습에 대한 관심과 흥미를 떨어뜨리는 요인이 되고 있다(Hodson, 1998; Roth et al., 2005; Whitelegg & Parry, 1999). 학습은 사회적인 상호작용을 통해서 이루어지며, 학습자가 처한 맥락에서 분리될 수 없는 상황의존적인 활동이다(Greeno et al., 1998; Roth et al., 2005). 따라서 융합인재교육(STEAM)도 학생들의 일상 상황 속에서 포착되고 수행되어야 한다.

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상황을 고려한 융합인재교육(STEAM)은 학생의 문제해결력 함양뿐만 아니라 STEAM에 대한 흥미, 태도 등과 같은 정의적 영역의 성취에도 기여할 것이다.

내용표준에서 사용하는 ‘상황’이라는 용어는 STEAM 문제를 해결하는데 핵심적 역할을 하며 STEAM의 개념과 원리가 적용되는 구체적인 시공간 속의 물리적, 심리적, 사회적 정보를 포함한다. 즉, 앞서 설명한 바와 같이 상황이란 일상생활 주변 속의 현상에만 한정되는 것이 아니라 학생들의 성장과정을 포함하는 시간적 의미는 물론 물리적, 정서적, 인지적인 면을 모두 포함하며, 과거에서부터 현재, 그리고 미래에 대한 상상의 세계까지도 포괄하는 광범위한 개념으로 이해되어야 할 것이다. 예를 들면, 흔히 일상에서 일어나는 잠자기, 운동하기와 같은 일상생활 및 여가를 비롯하여 걸 그룹의 인기 폭발이나 공룡 멸종 등과 같은 사건 및 역사적 사례, 학생들이 미래에 종사하게 될 다양한 직업 세계, 그리고 논문 쓰기나 실험실에서 실험하기 등의 전문적인 과학 연구의 상황까지도 모두 포괄하는 개념으로 이해되어야 한다.

둘째, 융합인재교육(STEAM) 내용표준은 가르쳐야할 내용요소에 STEAM의 본성요소, 과정요소, 개념요소 등이 포함해야 한다. 현재 국내외 STEAM 관련 내용표준과 교육과정은 그 학습 영역의 본성을 학생들이 학습해야한다는 것에 합의를 하고 있다. 예를 들어 과학교육 분야에서 Benchmarks for Science Literacy(AAAS, 1993)와 미국의 National Science Education Standards(NRC, 1996)와 캐나다의 Common Framework of Science Learning Outcomes(CMEC, 1997) 등은 과학적 소양의 목표 달성을 위해서 과학의 본성에 대한 이해가 전제됨을 강조하였다. STEAM의 본성은 하위 분야인 과학, 기술, 공학, 예술, 수학 분야 각각의 본성뿐만 아니라 융합적 성격의 STEAM만이 가지고 있는 본성도 포함해야 한다. 즉, 하위 분야와 융합 분야의 지식･사고･방법론의 본성, 사회와의 관련성 등을 모두 망라할 수 있도록 내용표준은 구성되어야 한다. 예를 들어, 기술과 공학의 차이, 공학이 필요한 이유, 새로운 기술의 잠재적 문제점, 새로운 기술에 대한 설계 과정에서의 타협이 환경에 주는 영향 등이 포함되어야 한다.

내용표준의 내용요소 중 과정요소는 실질적인 문제 상황에서 문제를 해결하는 일련의 과정에서 학습해야할 기능을 의미한다. 예를 들어, 최근 2011년 7월 19일 미국 National Research Council(2011)의 ‘Committee on a Conceptual

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Framework for New K-12 Science Education Standards’는 다음과 같이 공학의 과정요소를 제시하였다. ① 문제를 발견하고 인식하며(과학) 문제를 정의한다(공학). ② 문제해결에 필요한 모델을 개발하여 사용한다. ③ 문제해결을 위한 조사 계획을 세우고 실행하여 자료를 수집한다. ④ 자료를 분석하고 해석한다. ⑤ 수학적으로 적용하고 수리적으로 사고한다. ⑥ 설명을 구성하고(과학), 해결책을 설계한다(공학). ⑦ 증거에 근거하여 논쟁하고 토론한다. ⑧ 정보를 얻고 평가하는 과정 동안 의사소통을 한다.

내용표준의 내용요소 중 개념요소는 STEAM을 통해서 학생들이 학습할 지식을 의미한다. 개념요소에는 NRC(2011)의 제안과 같이 핵심내용과 교차적 개념으로 구분할 수 있다. 핵심내용은 STEAM에서 다루어야 할 STEAM의 핵심 지식 및 아이디어에 관한 내용이다. 이것은 과학, 기술, 공학, 예술, 수학의 핵심 지식과 5가지 영역의 융합지식을 포함할 수 있다. 교차적 개념은 STEAM의 전반 및 모든 학년군의 교육내용에 내재하고 있는 아이디어를 의미한다. 교차적 개념은 ‘유형(patterns)’, ‘원인과 결과(cause and effect), 매카니즘과 설명’, ‘척도, 비례(양)’, ‘시스템, 시스템 모델’, ‘에너지와 물질, 유체, 순환, 보존’, ‘구조와 기능’, ‘안정성과 변화’ 등과 같이 구분할 수 있다. 참고로, NRC(2011)는 핵심내용의 선정 기준을 다음과 같이 제시하였다. ① 단일 분야의 핵심 개념이거나 다양한 과학-공학 분야에서 중요성 높은 개념, ② 주어진 문제를 해결하거나 복잡한 지식에 대한 이해를 가능하게 해주는 도구적 성격, ③ 사회적․개인적 관심사에 연결되어 있거나 학생의 개인적 경험호기심을 자극할 수 있는 과학기술적 지식, ④ 학년에 따라 단계적으로 교육할 수 있도록 복잡성과 깊이가 있는 것이 핵심내용으로 타당하다고 제안하였다.

셋째, 융합인재교육(STEAM)은 성취 수준을 포함해야 한다. 교육에서 가장 많이 적용되고 있는 Bloom의 교육목표 분류법은 성취 수준을 지식, 이해, 응용, 분석, 종합, 평가의 6개 수준으로 분류하여 제시하였다. 그러나 이 방법은 상위 수준과 하위 수준의 구성이 논리적이지도 않고 경험적인 사실과도 잘 조합되지 않는 단점을 가지고 있다. 더욱이 융합인재교육(STEAM)과 같이 융합적이고 창의적인 학습 활동의 결과를 분류하는데 적절하지 않다. 오히려 융합인재교육(STEAM)에서는 백윤수 등(2011)이 과학교육 내용표준에서 제안한 포괄적 수준

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에서 성취 수준을 ‘수동적 수용’, ‘능동적 수용’, ‘수동적 적용’, ‘능동적 적용’ 등으로 분류하는 것이 타당하다. ‘수동적 수용’은 학습자가 학습한 상황과 같은 상황에서 학습 과제를 기억하는 수준을 말한다. 즉, 주어진 과제를 수행하기 위하여 지식을 암기하고 단순히 기억된 지식을 인출하여 재생하고 실행할 수 있는 단계를 의미한다. ‘능동적 수용’은 학습자가 학습한 상황과 같은 상황에서 학습한 과제를 종합적으로 이해하는 수준, 즉 주어진 과제를 수행하기 위하여 능동적으로 과제에 참여하여 과제의 수준과 목표에 맞게 다양한 정보를 종합하여 이해할 수 있는 수준을 말한다. ‘수동적 적용’은 학습자가 학습한 상황 또는 유사한 상황의 과제에서 문제 해결을 할 수 있는 수준을 의미한다. 주어진 과제를 수행하기 위하여 한정된 상황 속에서 정보를 분류, 분석, 일반화시켜 문제해결을 위한 의사결정에 활용할 수 있는 수준이다. 마지막으로, ‘능동적 적용’은 학습자가 학습한 상황을 벗어나 새로운 상황에서 문제 해결을 할 수 있는 수준을 말한다. 주어진 과제의 수행에만 급급하지 않고 새로운 상황을 스스로 제안하고 문제를 고안하여 해결할 수 있는 수준이다.

3. 내용표준의 활용방안

초등학교와 중등학교 융합인재교육(STEAM) 내용표준의 활용방안에 대하여 다음과 같이 제언한다.

첫째, 융합인재교육(STEAM) 내용표준은 STEAM 소양을 갖춘 시민이라는 이상을 제시한다. STEAM 소양을 갖추기 위해 학생들이 학년마다 무엇을 알아야 하며, 무엇을 이해해야 하고, 무엇을 할 수 있는지가 제시된다. 따라서 개발한 내용표준은 융합인재교육(STEAM) 교육과정 개발을 위한 기초 자료로 활용될 수 있을 것이다.

둘째, 융합인재교육(STEAM) 내용표준은 특정한 하나의 교육과정이 아니다. 내용표준에 담겨진 내용들은 중요도와 관점을 달리하여 여러 가지 서로 다른 교육과정으로 조직되고 제시될 수 있다. 따라서 융합인재교육(STEAM) 내용표준은 학교 문화와 학습자를 고려한 다양하고 적합한 융합인재교육(STEAM) 교육과정

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을 설계하는데 지침의 역할을 할 것이다.셋째, 융합인재교육(STEAM) 내용표준은 특정한 교육과정을 별도로 요구하지

는 않지만, 어떤 특정한 활동이 그 교과에서 목적으로 하는 소양을 갖춘 인간 및 사회라는 이상에 도움이 되는가를 판단하는 준거를 제공한다. 융합인재교육(STEAM) 내용표준은 교사에게 융합인재교육(STEAM) 학습의 목표 및 성취 수준을 제시하여 융합인재교육(STEAM)의 목표를 명료화하는데 도움이 될 것이다. 또한 융합인재교육(STEAM) 내용표준은 다양한 교육 개선 활동이 조화와 일관성, 통일성 속에서 이루어지게 해 주는 준거를 제공해 준다.

넷째, 융합인재교육(STEAM) 내용표준에서 제시된 내용요소들(상황, STEAM의 본성, 과정, 개념, 성취)을 고려한 총체적인 융합인재교육(STEAM)이 이루어져야 하며, 학교의 여건을 고려하여 교사는 내용을 재조직하고 재구성하여 사용하여야 한다.

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Ⅵ. 해외 STEM 교육

1. 미국

가. 배경

2006년 2월 창의적 과학기술인재양성의 현실과 문제점에 대처하기 위한 ‘미국 경쟁력 강화 대책’의 국정과제를 발표하였다.3) 이 국정과제는 첨단 과학기술 기반 국가 경쟁력을 확보하기 위해 2007년부터 과학·수학 교육에 대한 획기적 투자를 통해 과학기술기반 경제적 성장 동력을 높이는데 중점을 두었다. 또한 과학기술기반 경쟁력의 주도권을 다른 국가에게 양보하지 않기 위해서 초 · 중등 STEM 교육의 강화를 중점 대책으로 결정하였다.

이러한 STEM 정책 변화의 시작은 미국이 가지고 있던 교육과 산업구조의 문제점을 인식하고 위기에 대처하려는 노력에서 비롯되었다. 첫째, 국내외에서 나타난 학생들의 낮은 수학과 과학성취도의 문제를 해결하기 위한 접근이다. 지난 10여 년간 국제비교에서 뿐만 아니라 국내에서도 과학성취도가 지속적으로 하락하였다. 특히 2003년과 2006년, OECD에서 주관하는 학업성취도 평가인 PISA4)에서 미국 학생들의 수학과 과학의 성취도가 다른 선진국 청소년들에 비해 낮게 나타났다. 학생들의 수학과 과학성취도는 세계적으로 중하위권 수준으로,5) 학년이 올라갈수록 하락하는 현상을 보였다. 또한 8학년 학생들의 약 75%가 수학 성취도에서 낙제했으며(Schmitt, 2011), 산업의 노동 인력은 수학 및 문제해결에 어려움을 가지고 있는 것으로 조사되었다(NGA, 2007). 이에 국가과학위원회(National Science Board; NSB)는 과학기술 관련 전문가 24명으로 태스크포스 팀을 구성하고, 2007년 10월 STEM 교육에 대한 정책적인 행동을 제시하게 된다6). 3) Domestic Policy Council, Office of Science and Technology Policy(Feb. 2005). American

Competitiveness Initiative.4) PISA: Programme for International Student Assessment, OECD 국가를 중심으로 이루어지는 국제성

취도비교연구. 학습한 내용의 응용 능력 등을 주로 평가, 예를 들어 수학 또는 과학 용어의 설명, 논리적 증명, 정보의 종합적 처리 능력 등을 평가한다

5) 2010년 보고에 의하면 미국 학생들은 PISA 검사에서 OECD 국가 29개국 중에서 과학에서는 17위, 수학에서는 26위로 하위 수준에 머무르고 있다(OECD, 2010).

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둘째, 산업과 교육에서 요구되는 STEM 인력자원의 부족을 채우기 위함이다. 이공계열에 대하여 학생들의 등록률과 전공 선택비율이 점점 줄어들고 있는 현실과 STEM 인력 수급에 대한 위기감이 고조되었다. 예를 들면, 과학기술의 핵심 분야에서 미국인보다 아시아계열의 학생들이 중추적인 역할을 하고 있으며, 2000년 인구 조사 결과에 따르면, 15개 주요 산업에서 외국인 STEM 인력이 차지하는 비중은 12%였으며, 특히 컴퓨터 소프트웨어 엔지니어가 차지하는 비중은 27%에 달했다. 또한, NSF의 자료에 따르면 1993년부터 2006년 사이 미국 과학기술 분야의 석사학위 취득자 수는 86,400명에서 121,000명으로 증가하였으나, 컴퓨터 공학 및 엔지니어링 분야의 석사학위 취득자 수는 2004년도 이후 감소 추세를 보였다7). 게다가 9.11 사태 이후에는 STEM 분야에서 학위를 받은 외국 국적의 석 · 박사 인력들이 단기비자 때문에 고국으로 되돌아감으로써, STEM 인력 자원이 부족하게 되는 현상까지 나타나게 되었다8). 이에 미국 정부는 STEM 분야의 인재 양성에 대한 적극적인 지원과 관심을 호소하기 시작했다9).

위와 같은 배경에 따라, 미국 STEM 교육이 필요한 이유와 목적은 다음의 두 가지로 압축된다10).

첫째, 경제와 교육에서의 국가 경쟁력을 유지하기 위함이다. STEM은 미국 경제의 기본적 힘으로 여겨진다. 따라서 STEM 인력 수급의 부족은 미국 경제의 발판을 약화시키는 원인이 될 수 있다. 몇몇 보고서에 의하면, 미국이 세계 경제에서 리더십을 유지하고, 경제에서 계속적인 진보를 유지하기 위해서는 STEM 교육이 필요하다는 것을 강조했다.

둘째, STEM 교육의 궁극적 목표는 많은 일자리의 창출과 전문 인력을 양성하는 것이다(ITEA, 2009). 현대 산업은 창의적이고 혁신적인 아이템들을 생산해 내는 복잡한 지식과 기술을 요구한다. 게다가 개인과 사회의 의사 결정은 종종 STEM 영역에 대한 종합적인 이해를 요한다. 6) 미국 국가과학위원회(NSB: National Science Board)는 “A National Action Plan for Addressing the

critical needs of the U.S Science, Technology, Engineering and Mathematics Education System” 보고서를 발표(Oct. 3. 2007)했다.

7) Science and Engineering Indicator 2010: National Science Board8) 이러한 현상을 두뇌유출현상(Brain drain)이라고 한다.9) 2000년 인구 조사 결과에 따르면 15개 주요 산업에서 외국인 STEM 인력이 차지하는 비중은 12%였

으며, 특히 컴퓨터 소프트웨어 엔지니어가 차지하는 비중은 27%에 달하는 것으로 조사되었다.10) 2011년 NRC(National Research Council)가 밝힌 미국의 STEM 교육의 목적은 STEM 영역서 일하

고 싶어 하는 학생들을 양성하고 STEM 분야에 속해 있는 여성 및 소수민족 학생들을 늘이는 것, STEM 전문가를 양성하는 것, 모든 학교급 학생들의 STEM 소양을 증진시키는 것이다.

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미국 경제를 튼튼히 하기 위해서는 STEM 교육은 유치원에서부터 전 과정에서 수행되어야 한다는 것이다(Brophy et al., 2008; Congressional Reseach Service, 2006; National Science Board, 2007). 어릴 때부터 STEM 교육을 받는 학생들은 문제 해결력, 비판적 태도, 창의적이고 분석적인 능력, 학교 교육과정을 실생활에 연결시키는 능력을 발달시킬 수 있으며(National Science Board, 2007), 이러한 기술과 능력은 21세기에 빠르게 변화하는 세상에 학생들이 적응하기 위해 필요한 것들이다.

나. 주요 운영 사례

1) Transforming Undergraduate Education in STEM: TUES11)국립과학재단(NSF)의 대학교 STEM 교육변화 프로그램(TUES)12)은 대학교

STEM 교육의 개선에 초점을 맞추고, 혁신과 새로운 문제 해결 방식을 통해 교육을 바꾸고자 노력한다. TUES가 지원하는 프로젝트들은 ‘학습 재료와 전략 개발’, ‘대학교 STEM 교육에서 연구 수행’, ‘새로운 교수 전략(instructional strategies) 이행’, ‘교수 전문 기술과 지식 개발’, ‘학생의 성취에 대한 평가와 감정’ 등의 영역이다(표 14).

[그림 24] CCLI/TUES(http://ccliconference.org/)

11) AAAS(2010). New Challenges, New Strategies Building Excellence in Undergraduate STEM Education

12) TUES: Transforming Undergraduate Education in STEM

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영역 기관 프로젝트

학습자료와 전략

개발

Coastal Carolina University Process-Oriented Guided Inquiry Learning in Context (POGIL-IC)

Michigan State University Problem Solving in Biology

Syracuse University Preparing Students for the 21st Century Workforce

Rochester Institute of Technology (RIT)

Enhancing the Engineering Technology Curriculum

대학교 STEM

교육 연구University of Mississippi Making a “Case” for Case Studies

새로운 교수전략

Western Washington University Greater Access to Scientific InstrumentsA Four-University Collaboration Multiple Uses of TechnologyThe American Meteorological Society Reaching Out to Minority Institutions

Ithaca College Changing the Setting to Fit the StudentPurdue University Learning in the Community

교수 전문 기술과

지식 개발

Science Education Resource Center Community Building in the Geosciences

A Three-University Collaboration Innovative Approaches to Chemistry

Project Kaleidoscope Supporting Leadership Development

학생 성취 평가

University of Wisconsin-Madison Student Assessment of Learning Gains

Clemson University and UCLA) Critical Thinking Assessment Test (CAT)Tennessee Tech University Tracking How Students Solve Problems

<표 15> TUES 영역과 프로젝트

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나) ITEEA EbD (Engineering by Design) Curriculum초·중등교육에서의 예비공학교육은 전 세계적으로 몇 가지 특징이 나타난다. 첫

째, 초등학교에서 설계(Design)를 중심으로 한 기술 수업과 과학 수업이 증가하고 있다. 초등학교에서부터 직접적으로 어려운 공학에 대한 소개보다는 초등학생들에게 흥미를 유발시킬 수 있는 기술적인 문제해결(Technological Problem Solving)이나 설계중심학습(Design Based Learning)을 중심으로 실천되고 있다. 둘째, 국가 정책적으로 많은 재정과 관심을 들여 초등학교부터 고등학교까지의 연계성 있는 예비공학프로그램을 개발하였고 실제 운영하고 있다. 이는 단기간의 성과보다는 계속적인 관심과 실천을 통해 프로그램의 완성도를 높이기 위한 것이다. 셋째, 예비공학 프로그램 자체가 매우 통합교과적인 성격을 띠며 STEM의 학문들을 기반으로 다양한 내용과 방법들을 그들의 전략으로 사용하고 있다.

[그림 25] ITEEA(http://www.iteea.org/EbD/ebd.htm)

ITEEA의 EbD 프로그램이 주목받는 이유 중 가장 설득력 있는 것은 기술교육, 과학교육, 수학교육, 공학교육의 전문가 집단과 교사들의 적극적이고 방대한 참여이다. 이는 각 교과별 국가 수준의 표준(Standard)을 대상으로 만들었으며, 따라서 초등학교부터 고등학교까지의 교육과정, 심지어 대학에서의 공학교육 실천까지 염두에 두고 개발되었다. 학생들은 36주 동안 통합된 개념과 수업, 발명, 혁신, 공학의 기초를 습득하고, 수학과 물리를 통한 고급 공학에 대한 기술을 이해

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하고 적용할 수 있는 기회를 얻게 된다. 여기에는 학생들의 창의력과 수학 및 과학에 대한 지식이 필요하게 된다.

[그림 26] EbD’s STEM Curriculum (http://www.iteea.org/EbD/ebd.htm)

[그림 27] IDAHO의 ITEEA EbD(http://www.pte.idaho.gov/Engineering/Program_of_Study_Curriculum/Engineer

ing_TechEd/ITEEA_Engineering_by_Design.html)

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다) Project Lead The Way (PLTW) ProgramPLTW는 1997년 뉴욕 주의 11개 고등학교에서 시작하여, 2011년 현재는 미국

대부분의 주에서 실시되고 있다. 이 프로그램은 중학교용과 고등학교용으로 나뉘어 운영되는데, 공과대학 입학 전의 예비공학교육의 성격이 매우 강하다. 이 프로그램은 현재 미국 내 중·고등학교 학생들에게 기술교육 또는 예비공학교육을 실현하는 데 크게 기여하였다. PLTW를 수강한 고등학생의 80% 정도가 앞으로 대학에서 STEM 분야를 전공하겠다는 의사를 밝힌 것과 같이, 이와 같은 예비공학교육 프로그램은 STEM에 대한 학생들의 관심이 증가하고 진로선택에도 긍정적인 영향을 주는 것으로 조사되었다.

[그림 28] PLTW (http://www.pltw.org/)

[그림 29] Purdue Univ. PLTW (http://www.tech.purdue.edu/pltw/index.html)

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라) NASA Education ProgramNASA의 ‘2010 Science Plan: For NASA’s Science Mission Directorate’에 의

하면, NASA의 임무가 규정되어 있다. NASA의 임무란 과학계 및 협력체와 함께 지구와 태양계, 행성 간 환경, 태양의 영향, 우주 전체 등에 대한 심도 깊은 이해를 위해 노력하는 것이다. 이를 통해 인간과 로봇의 우주탐사를 위한 지식기반을 마련하고, 향후 기후변화 및 우주날씨와 같은 국가적 문제 해결을 위한 과학적 정보 제공에 기여하는 것이다. 또한 이 모든 과정에서 대중 및 협력체와의 소통에 노력함으로써 전국에 걸친 STEM 교육의 개선에 기여함과 동시에 이와 관련한 교육프로그램을 진행하는 것이다.

특히 2012년 STEM 교육 지원계획 중, NASA가 주관하는 초중등 교육 프로그램을 위한 예산은 6천만 달러이었다. 이는 2010년 기 실행예산 대비 28% 증액된 것이었다.

[그림 30] NASA Education(http://www.nasa.gov/)

마) 로봇 교육을 통한 STEM13)전 세계 로봇교육 시장의 선두 중의 하나인 미국은 STEM 교과를 흥미롭게 가

르치고, 학생들의 과학적인 기술 소양을 키우기 위한 방안으로 로봇교육이 활발

13) 로보링크 월간웹진 2011. 10: 미국의 로봇교육사례를 통해 바라본 로봇을 통한 융합인 재교육(STEAM)

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하게 진행되고 있다. 많은 회사들이 풍부한 교육 콘텐츠를 바탕으로 다양한 교육이 가능한 범용 로봇키트를 개발하고, 로봇활용교육에 대한 연구 활동을 활발히 하고 있다. 실용을 중시하는 미국의 로봇개발과 마찬가지로, 교육용 로봇 역시 실생활과 로봇기술이 결합하는 방향으로 발전하고 있다.

[그림 31] http://www.education.rec.ri.cmu.edu/

[그림 32] http://robotics.usc.edu/interaction/k-12/index.php

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프로그램 운영 특징

CMU Robotics Academy

Carnegie Mellon University의 National Robotics Engineering Center

- Lego Mindstorms와 VEX 로봇을 대상으로 한 로봇교육과정

- 과학 및 기술을 공부하는 학생들에게 학습동기부여 및 학습 의욕을 고취하는 데 로봇 활용 방법론을 연구·개발하여 제공- 로봇의 조립과 프로그래밍을 익힐 수 있도록 고안된 활동

을 통하여, 각 단계에서 학습한 내용을 이용하여 실험하거나 관측할 수 있는 수학 및 과학 관련 활동을 동시에 제공

Robotics for K-12 Education

USC Robotics Research labs

- K-12학년 학생을 대상으로 로봇을 활용하여 STEM 영역에 해당하는 주제를 학습하기 위한 교육과정 연구

- 3, 4학년, 6학년, 8학년의 교육과정과 각 차시별 주제 및 준비물, 그리고 진행과정에 대한 교육 정보 제공

NASANational Aeronautics and Space Administration

- 우주탐험과 관련된 각종 자료를 활용한 과학기술교육 활동- NASA의 로봇교육 프로그램과 타 기관의 프로그램 및 경

진대회를 연령에 따라 분류하여 관련된 정보 제공

NASA를 중심으로, 다양한 로봇 교육과정과 프로그램이 운영되고 있으며, FIRST, Botball 등의 로봇경진대회도 진행된다. MIT Seymour Papert의 연구팀은 컴퓨터와 기술 교육의 중요성을 강조하면서, Logo Turtle, Roamer 등 어린이들이 즐기면서 배울 수 있는 기술 개발에 많은 기여를 하였다. 특히, Seymour Papert의 구성주의 학습이론(Papert,1980)을 구현한 Lego Mindstorms는 로봇 사용자의 저변을 크게 확대하고 교육에서 로봇의 역할을 재조명하는 전환점이 되었다고 평가된다.

미국의 Dean Kamen이라는 발명가는 청소년들의 과학문화 확산을 위해 FIRST(For Inspiration and Recognition of Science and Technology)라는 비영리재단을 설립하고 활동을 개시하였다. FIRST에서는 Mindstorms를 플랫폼으로 하여 매년 실생활에서 해결해야할 과제를 주고, 이에 맞는 로봇시스템을 구현하는 창작형 로봇 경진대회 ‘FLL(FIRST LEGO LEAGUE)’를 개최하고 있다.

미국 로봇교육에 활용되고 있는 교구로는 Lego Mindstorms, Parallex, Innovation First/Vex Robotics, Robix 등이 있다.

<표 16> 로봇프로그램의 운영과 특징

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[그림 33] http://robotics.nasa.gov/

2. 영국

가. 배경

영국은 우수한 과학기술력을 바탕으로 경제 성장을 지속시키기 위해서는 과학지식 분야를 연결해야 한다는 전제 하에 과학기술정책 및 과학교육개혁 정책을 추진하고 있다. 이러한 개혁방향은 2004년 발표된 ‘과학과 혁신을 위한 기본 틀 2004-2014’14)를 통해 영국이 세계 수준의 선도자 역할을 수행하기 위해서는 STEM 교육 정책이 필요함을 표명하였다. STEM 교육 정책의 배경은 대학에서 STEM 영역의 전공자 감소에 대한 우려에서 비롯되었다. 기존 STEM 교육정책은 여성, 소수민족 등의 소외계층들을 STEM 영역으로 효과적으로 유인하지 못하여, 따라서 기존의 STEM 정책에 대한 재평가의 필요성이 제기되었다. 이에 STEM 교육정책은 다음 5개 영역에 있어서 단계적 변화를 촉구해야 할 필요성을

14) Department for Education and Skills (2004). SIIF: Science & Innovation Investment Framework 2004-2014.

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제기하였다.

• 과학 영역 초·중등학교 및 대학교육 교원의 질• 과학 영역 고등학교 졸업자격(GCSE)의 질적 향상 및 양적 증가• 대학교육에서 과학, 공학, 기술을 전공으로 선택하는 학생 수 확대• 연구개발 직종을 추구하는 우수학생들의 비율확보• 대학 교육에서 과학, 공학, 기술을 전공하는 소외계층의 비율 확보

영국 교육기술부(DfES)의 STEM 정책에 대한 목적은 우수한 인재들을 STEM 영역으로 유입하는 것과 대중의 STEM 소양을 증진하는 것이다.

영국은 ‘과학과 혁신을 위한 기본 틀 2004-2014’ 를 수립하면서, 3억5천만 파운드(약 7,900억)에 달하는 정부 기금을 전략적으로 지원하여 학생역량을 키워나가고 있다. 예를 들면, 과학 교사의 질, 과학에서 좋은 성적을 거두는 학생 수, 고등교육에서 STEM 선택 학생 수 등을 중점 관리한다. STEM 분야 인재의 안정적 공급을 위해 STEM 4개 과목을 핵심 교과로 설정하고, 4개 분야 전문가정책자문그룹(STEM Advisory forum)을 운영하고 있다.

한편 영국 정부는 당면한 과학교육 문제 해결의 실마리를 제공하기 위하여 과학혁신정책 우선과제(2010-2015)를 발표하였다15). STEM 교육과 기술에 대한 투자를 통해 고부가가치 경제와 경쟁력 강화에 중요한 고급인력 양성을 목적으로 노력해야 한다는 것이다. 또한 성공적인 과제 달성을 위한 4가지 우선 해결과제를 제시하였다.

• 정부 정책은 자체 투자를 유지하며, 사업체의 투자 인센티브를 개선

• 수준 높은 학제 간 STEM 기술과 경험을 가진 인재의 제공

• 대중의 신뢰와 믿음을 기반으로 한 사회와 과학

• 정부 정책의 과학과 공공 분야에 대한 투자

15) The Science Council(2010). 영국과학학회. Priorities for Science and Innovation Policy 2010-2015

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한편 영국은 최근 과학 및 학습 전문가 자문그룹을 설립하였다. 이 단체는 영국의 과학과 사회 전략을 추진하기 위해 2009년 정부에 의해 설립된 5개 전문가 그룹 중의 하나이다. 이 전문가 그룹은 19세까지의 학생들을 대상으로 과학 및 수학 학습의 현황과 개선 방안을 조사하도록 요청받았다. 이 전문가 그룹은 대학에서 STEM 학과에 역량을 발휘할 학생들을 육성하고 이들이 성공할 수 있는 최상의 기회를 제공하기 위한 방법을 구체적으로 조사하였다16).

1990년대와 2000년대 초반에 진행된 영국 정부의 지속적인 관심과 투자는 과학 및 수학 교육의 보급과 성과를 촉진하는 많은 진전이 있었다. 학교에서 과학과 수학 과목을 선택하는 학생들의 수가 다시 증가하고 있으며, 영국은 PISA(국제 학업성취도 평가)나 TIMMS(국제 수학 및 과학 학업성취도 비교연구)와 같은 과학 및 수학 교육의 국제적 연구에서 비교적 좋은 성과를 거두고 있다.

그러나, 이와 같은 활동에도 불구하고, 학교의 과학 및 수학 교육에는 여전히 중대한 문제들이 남아있다. 특히, 지금까지의 성과를 바탕으로 개선의 여지가 많은 주요 5개 영역은 다음과 같다.

• 학교의 과학 및 수학 교육 인력

• 교과과정, 자격 및 평가

• 일관된 STEM 프로그램, 방식 및 향상

• 시장의 수요 견인(market pull)

• 학교 분위기, 기풍(ethos)

위의 사항에 기초하여, 영국 정부는 과학과 수학에서의 우수한 학교 교육 및 STEM 관련 진학, 고용, 경력 등을 지원하기 위한 권고사항을 제시하였다.

첫째, 과학 및 수학 과목 자체의 중요성을 부각시켜야 한다는 것이다. 학교 내에서 과학 및 수학 교사들에게 과목 전문가로서의 권한을 부여하고, 이들 교사와 대학, 전문기관, 기업 등의 해당 전문가들을 교과과정의 설계와 평가 및 발전 등 교육 제공의 모든 측면에 참여시켜야 한다고 하였다. 16) Department for Business, Innovation and Skills(BIS) (2010). Science and Mathematics

Secondary Education for the 21st Century

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둘째, 학교 내 교육 프로세스의 지역적 거버넌스가 훨씬 강해져야 한다는 것이다. 그러기 위해서는, 학교 내 관리기구의 역량이 역할, 구성, 교육 측면에서 실질적으로 강화되어야 한다. 이 보고서에서는 지역적으로 학교에 적용될 수 있는, 과학 및 수학 교육의 지원, 과제, 책임에 관한 프레임워크를 개발해야 한다고 권고하고 있다. 이 개발을 위해 규제당국과, 교육표준청(Office for Standards in Education, Children’s Services and Skills), 자격 및 심사규제청(Office of Qualifications and Examinations Regulation), 자격증 및 교육과정개발국(Qualifications and Curriculum Development Agency), 교직원교육개발국(Training and Development Agency) 등의 정부기관과 긴밀히 공조해야 함을 강조하였다.

나. 주요 운영 사례17)

가) The National HE STEM ProgrammeThe National HE STEM Programme은 대학교 학부과정에서 STEM관련 과목

의 활성화를 위해 2009년에 시작되었다. 특히 물리학, 화학, 공학 및 수학과목을 집중 육성하기 위해 영국 잉글랜드 고등교육재정심의회(HEFCE, Higher Education Funding Council for England)와 영국 웨일즈 고등교육재정심의회(HEFCW, Higher Education Funding Council for Wales)가 공동으로 3년간 약 2,100만 파운드의 예산을 출자하였다. The National HE STEM 프로그램은 고등교육기관들이 STEM 관련 과목에서 학생들을 모집하거나 교육과정을 구성하는데 창의적이고 새로운 접근을 도입하도록 지원한다. 이를 위하여 대학교에서 학생들의 STEM 과목 수강을 장려하고 해당 과목의 교육과정, 교수방법, 평가, 학생지원 등을 개선하며 학사학위(Level 4 STEM qualification) 없이 해당 분야에 종사하고 있는 인력에게 추가적인 과학기술교육을 받도록 지원하는 것을 목표로 한다. 그리고 이에 대한 우수사례를 지원, 발굴하여 전파함으로써 대학 졸업생들이 산업현장에서 필요한 역량을 발휘할 수 있도록 준비하고, 고등교육 부문에서 STEM 교육의 장기적인 발전을 도모한다. 따라서 비록 이 프로그램의 주된 목표

17) http://www.gtep.co.uk

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가 고등교육이지만 그 내용은 중등학교부터 시작하여 고등교육과 평생교육을 아우르는 접근 방식을 실시하고 있다. 이러한 노력에 따라, 잉글랜드와 웨일즈 지방에서는 한동안 감소추세에 있던 대학입학시험(A-level)에서 과학 과목을 선택하는 학생들의 수가 최근 다시 증가하기 시작했으며 특히 수학, 화학, 물리 과목의 증가율이 두드러졌다.

The National HE STEM 프로그램은 잉글랜드와 웨일즈를 6개 권역(Midlands and East Anglia, South West, South East and London, North East, North West, Wales)으로 나누어 해당 권역내의 대학들을 지원하고 있으며 영국물리학회(Institute of Physics), 영국왕립공학아카데미(Royal Academy of Engineering), 영국 수학 및 수학응용학회(Institute of Maths and its Applications) 및 영국 화학학회(Royal Society of Chemistry)의 4개의 단체와 협력하여 과목별로 다른 프로젝트를 수행하고 있다. 또한 해당 권역별로 과학기술분야의 기업들과 전공자 사이의 소통을 지원함으로써 지역사회에서 필요로 하는 기술을 중점적으로 교육할 수 있도록 하였다.

나) Advisory Committee for Mathematics Education (ACME)ACME는 학교와 대학 교육의 질을 높이기 위한 방안으로 왕립학회와

JMC(Joint Mathematical Council)에 의해 2002년 설립되었다. 2005년까지 Gatsby에서 자금을 지원받았으나 현재는 DCSF로부터 자금의 49%를 지원받고 있다. ACME는 교육과정, 평가, 수학교사 지원 등의 문제를 조언하고, 지금은 국가의 정책 결정에 중요한 영향을 미치는 기관으로 자리 잡았다. (http://www.acme-uk.org)

다) Science Community Representing Education (SCORE)SCORE는 과학 교육, 생명과학연합, 생물/물리 대학, 왕립학회, 영국화학연구소,

과학협회의 연합으로 이루어진 단체이다. SCORE는 교육 정책과 사업의 개발 및 구현을 지원하기 위한 독립적인 조직으로, 영국의 학교와 대학의 과학교육을 개선시키는 것을 목표로 하고 있다. (http://www.score-education.org).

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다) National STEM Centre국립 STEM 센터는 국립 과학 학습 센터(NSLC; National Science Learning

Centre)와 York에 설립되어 운영되고 있다. 국립 STEM 센터는 정부의 STEM 정책의 범국가적인 조직과 확산을 위하여 기존 과학 교사의 사용 이외에 수학, 기술, 공학 교사 및 교수에 의한 현지 시설의 사용을 촉진시키고, 주요 STEM 협력 기관을 위한 핫데스킹(hot-desking)을 제공한다. (http://www.nationalstemcentre.org.uk)

라) 방과 후 과학/공학 클럽Gatsby는 방과 후 과학과 공학 클럽(동호회)의 수를 늘이기 위한 정부 목표를

지원. 과학/공학 클럽의 국가적 시행을 돕기 위하여 250개의 시범 클럽을 통해 모범 사례를 소개하는 STEMNET을 생성하였다. STEMNET을 통한 아이디어 공유를 권장하고, 클럽지도자 워크샵 등을 통해 타 학교와의 정보를 교류하도록 지원한다. (http://www.stemnet.org.uk)

[그림 34] National STEM Center (http://www.nationalstemcentre.org.uk/)

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[그림 35] STEMNET(http://www.stemnet.org.uk)

3. 핀란드의 STEM 사례: LUMA Project, A Joint National Action

핀란드는 1996년부터 학교와 대학, 산업체를 연결하여 수학과 과학 강화 프로젝트인 LUMA를 실시하였다. LUMA는 핀란드어로 과학 LUonnontieteet과 수학 MAtematiikka을 의미한다. 핀란드 교육부와 국가 교육 위원회에서 1996년부터 2002년까지 시범 프로그램으로서 3400만 유로(한화 약 544억)의 예산을 투입하여 실시하였다.

2003년에는 교육부, 국가 교육 위원회, 헬싱키 대학의 과학부서, 노키아 등의 산업체와 함께 공동으로 헬싱키 대학에 LUMA 센터가 건립되었다.

LUMA 센터의 설립 목적은 수학, 과학, 기술 분야의 대학과 기업체간의 내용 연계를 확대하고, 고등학교에서 고급 수학, 물리학, 화학을 수강하는 학생들 수를 양적으로 증가하고, 모든 수준과 연령에서 필요한 수학, 과학 교사의 수를 늘리기 위한 것이다. 이를 위하여, LUMA 센터는 교사의 전문성 향상을 위한 교사 연수를 실시하고, 학생들의 실험과 관찰을 위한 학습 환경의 개선, 과학과 수학 과목의 연계 및 실생활 응용, 개선된 학습 자료를 제공한다. 또한 LUMA 센터의 물리, 화학, 생물, 지리, 수학 연구 센터에서 여름 과학 캠프를 운영한다.

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프로그램 목적 추진방향 특징

SCIENTIX 과학교육을 위한 플랫폼

과학교육의 뉴스, 노하우, 교수법등을 공유하는 것을 활성화하기 위한 포탈

EU-funded와 다른 과학교육 프로젝트에서 교육자료, 연구결과, 정책 등을 제공

The FIBONACCI

Project

연구 및 탐구에 근거한 수학, 과학 교육의 확산 및 보급

Reference Centers(12개)에서 Twin Centers(25개)에 IBSE(Inquiry-based Science Education) 관련 교육연수 및 리소스를 보급

교사들에게 향상된 수학, 과학 교육 프로세스를 지원하고, 공식․비공식 교육의 협력을 고취, 탐구심 및 문제제기에 기초한 개념을 현재 교사 또는 임용 전 단계의 교사들에게 연수 및 커뮤니케이션 플랫폼, 교수법, 학습 자료의 데이터베이스를 제공

[그림 36] LUMA 연계

4. 유럽연합(EU)의 STEM 사례

유럽연합의 STEM 프로그램과 목적, 추진방향, 특징을 정리하면 다음과 같다.

<표 17> 유럽연합 STEM 프로그램의 목적, 추진방향, 특징

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PRIMAS유럽 전역에 연구 및 탐구에 근거한 수학, 과학교육의 프로모팅

교사들에게 연구 및 탐구에 근거한 교수학습 전략을 제공하여 학생들에게 과학적인 연구 및 과학의 세계를 직접적인 경험으로 제공하도록 장려

학습자료, 교사연수 및 기타 활동을 지원하며 학부모, 학생, 정책담당자를 위한 컨퍼런스 및 행사 주관

ESTABLISH

기업, 학교, 가정을 연결하는 활동 속의 유럽의 과학과 기술

중고등학교의 IBSE를 활성화하기 위해 유럽 각국의 상황에 맞게 IBSE 교수법과 평가법을 개선 및 적용

교실의 변화를 조장하기 위해 이해관계자, 과학적인 산업 지역사회, 정책담당자, 학부모, 과학교육 연구자 및 교사들이 협력하여 과학을 위한 교육환경을 창조

S-TEAM과학교사를 위한 진보된 과학교수법

어떻게 과학을 효과적으로 가르치는지에 대해 교사와 학교, 국가체계 및 연구원들 사이에서 공유된 새로운 학습자료 및 방법들을 협조적으로 개발

교사연수 및 전문성 계발 활동에 초점이 맞춰져 있으며, 연구 및 탐구 또는 “investigative" 방법을 사용한 과학수업에 익숙해지도록 함

PATHWAY

유럽의 미래를 위한 새로워진 교육학인 연구 및 탐구에 기초한 교수법 교사 연수

연구 및 탐구에 기초한 과학교육의 확산을 위한 3가지 방향- 교사들이 교실에서 효과적으로 연구 및 탐구에 기초한 교수법을 적용하기 위한 표준 서술- 교사들에게 교실에서 연구 및 탐구에 기초한 교수법 및 활동을 적용하기 위한 동기부여의 여러 방법 제공- 열린 과학 교육 자료와 교사연수 제공

초등학교, 중고등학교에 연구 및 탐구, 문제제기에 기초한 과학교수법의 확산을 촉진하기 위해 과학교육연구, 교사커뮤니케이션 분야의 전문가와 과학자와 연구원, 정책입안자, 교육과정개발자들에게 지원

INQUIRE IBSE 1년 교사 연수 제공

IBSE 교수법이 학교 현장의 실제 적용에 어려움이 존재1년간 교사들에게 IBSE 교사연수 코스를 제공

14 Botanic Gardens와 국립역사박물관에서 유럽의 문화와 제도를 배움.

5. 시사점

위에서 살펴본 것과 같이, 지난 10-20여년 동안 미국과 영국을 중심으로 한 STEM 교육은 궁극적으로는 과학기술 분야의 국가 경쟁력 증진 및 이공계의 산업 인력 수급이라는 사명을 가지고 진행되고 있다. 이를 위하여 STEM 교육 실

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시, 교사 연수, 프로그램 및 교육과정 개발, 산학연 연계 등의 다각적인 방향에서 STEM 교육이 진행되고 있다. 또한 체계적인 연구와 연구결과에 기반한 투자로 STEM 교육의 실질적인 효과를 조사하여 효율적인 STEM 교육을 시행하고 있다.

한편 우리나라의 융합인재교육(STEAM)도 또한 과학기술 분야의 국가 경쟁력 증진과 이공계의 산업 인력 수급이라는 두 가지의 목표를 위해 진행되고 있다. 그러나 동일한 목표를 추구하지만, 실행 전략은 미국이나 다른 나라의 접근과 차별화되어야 할 것이다. 우리나라의 융합인재교육(STEAM)은 과학학습 과정에 있어서 흥미, 동기, 성취의 기쁨 등을 통해 새로운 문제에 도전하고자 하는 그러한 열정을 추구하는 감성적 체험을 통해 선순환의 경험을 할 수 있는 방향으로 진행되어야 한다. 또한 창의적 설계를 통하여 과학기술 지식을 실제 생활의 문제해결의 기본으로 이해하여 자기주도적으로 과학기술의 의미와 가치를 확인할 기회를 제공해야 한다. 이를 통하여, 학생들의 과학학습에 대한 낮은 효능감이나 자신감, 흥미 등을 향상시키고 과학기술과 관련 진로를 선택하여 궁극적으로 국가 경쟁력 향상에 기초가 되도록 할 것이다.

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Ⅶ. 융합인재교육(STEAM) 실행 방안1. 세부요소 점검

융합인재교육(STEAM)의 기본 개념과 핵심 요소를 다음과 같은 체크리스트로 점검하면서 수업을 기획하고 설계한다(표 18).<표 18> 융합인재교육(STEAM) 수업 기획/설계를 위한 체크리스트

구분 요소 세부 설명 목적 융합인재 양성 ․핵심역량(4C)을 향상시키도록 구성되어 있는가?

개념 학생흥미 증진 ․학생의 과학기술에 대한 흥미를 높이도록 설계되었는가?실생활 연계 ․실생활속의 과학기술과 연관된 주제인가?

융합적 사고력 배양 ․학생의 융합적 사고력을 함양하도록 기획되었는가?

교육 활동준거

상황상황 제시 ․전체 프로그램을 아우르는 상황이 제시되어 있는가?

자기 문제화 ․학습자가 학습 주제를 자기 문제로 인식하도록 수업이 구성되었는가?내용통합 내용통합 ․과학, 수학, 기술, 공학, 예술등의 내용이 자연스럽게 융합되도록 설계되었는가?

창의적 설계

자기주도적 학습 ․학생 스스로가 주도적으로 참여하는 프로그램인가?문제발견 및 정의 ․문제를 발견하고 정의할 수 있는 기회가 제공되었는가?

아이디어 발현 ․학생의 아이디어가 적극적으로 반영되도록 기획되었는가?학습 방법 ․개념을 교사가 직접 설명하지 않고 활동을 통해 학생이 스스로 깨우치도록 설계되었는가?

과정, 활동 중심 ․결과보다 과정이, 지식보다는 활동이 강조되었는가?다양한 산출물 ․프로그램의 결과물이 모둠별 또는 개인별로 다양하게 산출되도록 설계되었는가?

협력 학습 ․동료, 교사, 다양한 도구와의 의사소통을 통해 협력 학습이 이루어질 수 있도록 설계되었는가?

감성적 체험

몰입 ․학습자가 학습에 대하여 몰입하도록 흥미롭게 구성하고 있는가?Hands-on 학생들이 직접적인 체험(hands-on)을 통하여 열정을 가지고 참여할 수 있도록 하는가?

성취의 경험 ․학습자가 성취를 경험하여 선순환 구조로 연결되도록 구성되어 있는가?배려 타인을 이해하고 존중하도록 구성되어 있는가?

새로운 도전 ․연계된 활동에 새로운 도전을 하도록 설계되었는가?자기 평가 ․학습자가 스스로 활동을 평가할 수 있는 기회를 제공하였는가?

보상 내재적/외재적 보상 ․학습에 대한 다양한 보상을 계획하고 제공하였는가?

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다. 교육 활동준거에 부합하는지 점검한다.‘상황 제시’, ‘창의적 설계’, ‘감성적 체험’이라는 세 가지 활동 준거를 바탕

으로 각 개념에 필요한 하위요소를 도출하는 것이 가능하다.

1) ‘상황 제시’의 하위요소‘상황 제시’ 단계에서는 두 가지의 하위요소를 도출할 수 있다. 우선 전체 프로

그램을 포괄하면서도 학생들의 관심을 불러올 수 있는 ‘실생활 상황’을 제시해야 한다. 소재로 쓰인 문제를 학생들이 자신의 문제로 인식하여 몰입할 수 있는 동기를 부여하는 것이다. 제시한 상황에 따라 문제를 해결하는 과정에서 ‘자연스러운 융합’이 일어나도록 구성해야 한다. 이를 위해서는 단일 교과 내에서 추출한 단순한 문제가 아니라 융합적 활동을 필요로 하는 상황을 제시하는 것이 바람직하다. 실생활 상황과 자연스러운 융합이라는 하위요소는 ‘실생활 연계’라는 키워드와 밀접한 관련이 있다.

2) ‘창의적 설계’의 하위요소‘창의적 설계’는 다양한 하위요소를 도출할 수 있다. 우선 수업 진행과정에

학생들의 아이디어와 발상을 적극적으로 도입해서 ‘학습자 중심’의 프로그램을 마련해야 한다.

학습자가 주도적으로 ‘문제발견 및 정의’와 ‘아이디어 발현’에 참여하고, 그것들이 학습 활동에 실질적으로 반영되도록 학습과정을 기획해야 한다. 학생들이 창의적 설계 과정을 수행하면서 ‘스스로 깨우치며’, ‘과정과 활동을 중시’하여 새로운 지식을 깨우치는 특별한 경험이 가능하다. 융합인재교육(STEAM)의 주어지는 상황이나 문제에는 하나의 정답을 찾는 것보다 학생들이 다양한 아이디어와 의견을 적극적으로 개진하면서 스스로 문제를 해결해나가는 과정을 체험하며 다양한 결과물을 산출하게 된다. 창의적 설계는 여러 제약 속에서 최선의 해결책을 만들어 나가는 과정이므로 해결책과 접근 방법을 단일화하는 것은 바람직하지 않다. 또한 ‘협력 학습’도 창의적 설계에서 도출되는 하위요소이다. 여러 학문의 지식을 융합하는 과정에서 구성원끼리 협동을 이뤄야만 문제 해결의 열쇠를 얻어낼 수 있다. 협력을 통해 문제를 해결하고 결과를 도출하는 경험은 교육적으로도 큰 의미가 있다.

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3) ‘감성적 체험’의 하위요소‘감성적 체험’ 단계의 하위요소는 학생에게 흥미와 동기를 부여하는 것이 중

요하다. 이를 위해서 학생들이 ‘직접적인 체험(hands-on)’을 통해 열정을 가지고 참여하도록 프로그램을 기획하고 설계한다.

체험은 단순하게 ‘손으로 무엇을 조작하는 활동’을 넘어서, 경험, 관찰, 실습, 브레인스토밍, 토의, 설계 등의 전체 과정을 포괄하는 것이 바람직하다. 그러므로 체험 요소는 학생들의 관심과 흥미에 기초해서 구성한다. 학습 활동에 몰입하기 위해서, 학생 스스로 관심과 자신감을 갖도록 도와주는 것이 중요하다. 또한 다른 학생들을 배려함으로써 함께 학습 활동을 진행하여 긍정적인 사고와 협력의 경험을 제공한다. 학생들이 느낀 성취의 경험은 ‘새로운 문제에 대한 도전’으로 자연스럽게 이어진다. 학생들의 실생활 문제 해결력을 높이려면 기존의 접근방법을 끊임없이 되돌아보며 미흡한 점을 보완하고 개선해야 한다. 따라서 스스로의 활동을 평가하고 개선의 기회를 제공하는 것이 중요하다. 이를 통해 학생들은 자신이 느낀 성취의 경험을 극대화하고 새로운 문제에 대한 도전 의욕을 강화할 수 있다.

2. 실행 방안가. 형식교육1) STEAM 교과 개발

STEAM의 내용 표준을 개발하고 교과서를 개발하여 학교 교육과정에서의 선택교과로 제도화하여 가르치는 방안이다.

2) 현행 교과 중심

현행 교과인 과학, 기술(공학기술, 고), 예술(미술, 음악 등), 수학 등의 교과를 중심으로 각 교과의 개념과 과정을 기반으로 하여 다른 학문과 교과의 내용을 연

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교과간 연계 수업 방안- 주제에 따라 각기 다른 수업 시간에 순차적으로 프로그램 진행- 기존 교과 시간을 STEAM 요소 반영 시간으로 서로 연계· 운영 가능- 시간표 구성 예시

교시 월 화 수 목 금 토 교

시 월 화 수 목 금 토1 국어 국어 도덕 영어 국어 국어 1 국어 국어 도덕 영어 국어 국어

2 과학 재량 국어 영어 체육 국어

⇨

2 STEAM(과학) 재량 국어 영어 체육 국어

3 영어 수학 음악 과학 실과 수학 3 영어 STEAM(수학) 음악 과학 STEAM

(실과) 수학

4 창체 수학 음악 과학 실과 수학 4 창체 수학 STEAM(음악)

STEAM(과학) 실과 수학

5 사회 체육 창체 미술 사회 5 사회 체육 창체 미술 사회6 사회 체육 미술 창체 6 사회 체육 미술 창체

※ 전체 수업 구성은 관련 교과 교사의 공동 참여로 프로그램 기획 후 실시 ※ 담당 수업 시간에 전, 후 타 교과 수업 연계를 고려하여 전체 융합인재교육(STEAM) 프로그램 중 일부 수업 실시

계하여 접근하는 유형으로 현재의 개발 중인 교과 교육과정과 교과서에 융합인재교육(STEAM)을 반영하는 방안이다. 예를 들면, 과학 교과의 경우, 자유탐구, 융합과학(고)에서 융합인재교육(STEAM)의 적용이 가능하다. 또한 각 교과 교육과정에 제시된 내용요소를 중심으로 다른 학문 분야, 창의적 설계, 감성적 체험과의 융합이 가능하다. 예를 들면, 미국의 Smithsonian Museum의 HAC-S(Interplay of Perspectives: History, Art & Culture + Science) 프로그램 등이 있다.

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STEAM 블록타임 활용 방안- 융합인재교육(STEAM) 관련 교과 시간표를 재구성하여 하나의 교과 간

연계 블록으로 구성하여 운영- 집중적 수업이 가능, 관련 교과 교사 간 협의와 co-teaching이 필요- 시간표 재구성 예시교시 월 화 수 목 금 토 교시 월 화 수 목 금 토

1 국어 국어 도덕 영어 국어 국어 1 국어 국어 도덕STEAM

(과학)국어 국어

2 과학 재량 국어 영어 체육 국어

⇨

2 과학 재량 국어STEAM

(과학)체육 국어

3 영어 수학 음악 과학 실과 수학 3 영어 수학 음악STEAM

(수학)영어 수학

4 창체 수학 음악 과학 실과 수학 4 창체 영어 음악STEAM

(실과)실과 수학

5 사회 체육 창체 미술 사회 5 사회 체육 미술STEAM

(미술)사회

6 사회 체육 미술 창체 6 사회 체육STEAM

(창체)창체

※ 연계 내용 담당 교사가 주 교사가 되고, 다른 교과 교사가 코티칭으로 참여※ 전체 수업 구성은 관련 교과 교사의 공동 참여로 프로그램 기획 후 실시

3) 교과외 활동

이 유형은 학교 내에서 가능한 창의적 체험활동, 동아리활동 등을 통하여 간단한 패키지 프로그램부터 한 학기 이상의 프로그램까지 가능한 방안으로, 현행의 교육시스템 아래에서 현실적으로 접근이 용이하다고 사료된다.

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○ 동아리 활동- 기존에 있는 동아리 활용, 또는 동아리를 신설하여 동아리 구성원들이

STEAM 탐구활동을 할 수 있도록 적극적으로 지원.- 학생들의 융합적 사고력과 탐구력을 신장.

- 실생활과 접목된 STEAM 교육으로의 접근을 유도하는 선도적 역할 담당.- 학교 축제 등 교내 행사에 적극 참여하여 연구 결과물과 실적을 전시하

고 학생들에게 STEAM 활동에 대한 홍보와 시연을 함으로써 교내 STEAM활동에서 주도적 역할 담당.

○ 진로 활동- 중3 또는 고등학교 학생들의 경우 지역 산업체, 대학교와 연계하여 청소

년 직업체험 프로그램 실시.- 건전한 진로개념 형성 및 합리적인 진로 탐색능력 배양.

○ 기타 교내 창체 활용- 월별로 체험행사 운영.- STEAM의 날 운영.

나. 비형식교육

1) 학교 밖 연계프로그램: 학교밖 기관과의 협력적 프로그램 활성화

이 방안은 학교 밖에서 이루어지는 지역 교육 기관, 과학관, 대학, 지역 사회, 단체 등에서 특별히 기획하거나 연계한 캠프 혹은 특별 프로그램 유형으로 학교 밖에서 다양한 기관과의 연계로 입체적인 교육이 가능하다.

2) 이벤트의 정례화 및 조직화

융합인재 교육을 주제로 한 이벤트성의 행사와 페스티벌, 그리고 챌린지 대회, 미션 투어링, 융합인재교육(STEAM) 경진대회, 융합 문제해결 토너먼트 등과 같

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구분 접근 유형 실천 유형 초등학교 중학교 고등학교

내용 융합

교과 연계형 STEAM 관련 교과 중심

유형 ● ◑ ◌교과 교육을 통한 유형 ◌ ◑ ●

창의적 체험형

창의적 체험활동 ●동아리 활동 ◑ ◑ ●

특별 체험형학교 외 특별 프로그램 ◑ ◑ ◑

기관 연계 프로그램 ● ● ●이벤트, 대회 기반 활동

유형 ● ● ◌

교사 협력단일교과 교사 주도형 ● ◑ ◑

연계교과 자문형 ◌ ◑ ●연계교과 협력형 ◌ ● ◑

기관 협력단위 학교 기반 ◑ ◑ ●학교-학교 연계 ● ◑ ◑

학교-외부 기관 연계 ◑ ● ●

● 적극 실행이 가능한 수준 ◑ 실행이 권장되는 수준 ◌ 환경과 여건을 고려하여

실행이 가능한 수준

은 이벤트성 행사를 통하여 진행되는 유형으로 전국적인 융합인재교육(STEAM) 문화의 형성이 가능할 수 있다. 또한 초중등학생들을 위한 가칭 융합교육학생회(STEAM Student Association)를 조직 운영할 수 있다. 예를 들면, 미국의 NAESC(National Association of Engineering Students Councils)와 TSA(Technology Student Association) 등이 있다.

다. 학교 급별 융합인재교육(STEAM)의 실행 방안

융합인재교육(STEAM)의 학교 급별로 내용의 통합, 교사의 협력, 기관의 협력 차원에서 실행 추진의 정도를 간략화 한 것이다.

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• 교과 할당 시간의 절대 부족 • 학습자의 학습 내용 중복 경험 문제• 교과 본연의 개념 구성 혼란 초래와 학습 위계에 혼란을 줌• 교사의 전공교과 이외의 영역에 대한 전문성 결여로 자칫 부실 학습 설계

와 실행 우려

• 자율적 협력이 교사간의 갈등을 초래할 수 있음• 충분한 연구 기반의 수업 설계가 없을 경우 현실적, 상황적 복잡성을 초래• 학교 수준에서 통합 교과가 운영될 경우 교사들의 협력과 지원을 장기적

으로 이끌기 어려움

라. 현장 적용의 예상 문제점 및 해결 방안

1) 적용 접근 유형에 따른 예상 문제점과 해결 방안

(1) 교과 중심으로 융합인재교육(STEAM)을 적용할 경우

해결 제안◦ 교과에서 적용할 경우, 교과의 기본 개념과 시간, 학습자의 타 교과의 교육

과정 및 학습 개념을 정확하게 인지하여 수업을 기획하고 설계한다.◦ 수업 설계에 있어서 타 교과 교사의 자문을 받거나 또는 정보 교류를 통하여

수행한다.

(2) 교과 간 협력을 통합 융합인재교육(STEAM)을 적용할 경우

해결 제안◦ 교과간의 협력적 티칭으로 수업을 진행할 경우, 학교와 해당 교과 교사와의

충분한 소통으로 각자의 필요성을 인지한 후, 학교 교육과정 차원의 종합적인 계획하여 수업을 기획하고 설계한다.

◦ 계획, 실행, 평가 및 반성의 기본적인 수업 설계와 실행 과정을 통하여 합리적으로 실시한다.

◦ 타 교과 교사와의 정보 교류하거나 또는 팀티칭이나 코티칭의 방법을 이용한다.

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• 창의적 체험활동의 산만한 교육 프로그램 적용과 시행 착오• 학교 밖 교육 활동으로서의 융합인재교육 실현의 환경적 어려움• 교사의 헌신과 열정을 필요로 하는 교육활동

• 무리한 교육 적용으로 인한 교육의 실험 대상으로서의 학습자의 학습권 침해

• 학교 차원의 실험, 연구학교의 경우 구성원의 자율적 참여 결여와 의지부족 • 무리하거나 성급한 정책 결정과 예산 지원• 성과 위주의 전시 행정과 정책 • 적용에 따른 컨설팅 및 평가의 계획 부재

(3) 창의적 체험활동이나 동아리 활동

해결 제안◦ 창의적 체험활동이나 다양한 활동의 특징을 고려하고 학교 차원의 교육 계획

과 설계에 따라 수업을 실시한다. 그 과정과 결과를 성찰하여, 무엇보다도 학습자의 창의적 체험과 자발적 참여를 높이는 데 강조점을 두고 시행한다.

◦ 교사, 학부모, 학생들의 창조적인 설계와 자발적인 참여를 바탕으로 다양한 활동이 이루어지도록 한다.

2) 적용 환경 변인에 따른 예상 문제점과 해결 방안

(1) 정책적 변인

해결 제안◦ 단기적인 성과위주보다는 중장기적 관점에서 지속적으로 연구와 개발, 적용

을 위한 지원 차원에서 설계되어야 한다. 또한 정부 차원의 무리한 정책적 요구를 하지 않도록 한다.

◦ 융합인재교육(STEAM)은 개인 및 사회, 그리고 국가의 경쟁력 증진을 위하

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• 융합인재교육(STEAM)에 대한 필요성, 가치, 철학 등의 학교와 교사들의 보편적 이해

• 교사들의 융합인재교육(STEAM) 수업 설계 및 학습 지도 능력의 전문성• 교사들의 융합적 지식 전문성 • 창의적 설계, 감성적 체험 등에 대한 교사들의 기획 및 설계 능력• 공학적 접근 및 학문의 실용적 가치에 대한 이해

여 교육, 경제, 사회 등의 전반적인 분야에서 실행될 수 있는 문화가 형성되도록 정책이 이루어져야 한다.

◦ 자발적, 교육적인 교사 연구 모임에 자료 개발 및 사기 진작을 위한 지원을 한다.

◦ 모든 시행은 컨설팅과 평가를 통하여 개선 발전시키되, 성과와 동시에 문제점을 도출하는데도 주안점을 둔다.

(2) 교사 변인

해결 제안◦ 융합인재교육(STEAM)의 가치 실현은 무엇보다도 교사 변인에 직접적인

영향을 받는다. 따라서 융합인재교육에 대한 교사들의 올바른 인식과 철학이 요구된다. 이를 위하여 다양한 홍보와 더불어 교사들의 이해와 전문성 강화를 위한 다양한 연수를 기획하고 수행한다.

◦ 특히 교사들의 융합인재교육(STEAM) 수업의 기획 및 설계 전문성(교육과정 재구성, 교육과정 개발, 문제 만들기, 감성적 체험 등), 다양한 학습전략의 전문성(문제중심 학습, 창의적 설계 과정, 협동 학습, 토론 학습 등)의 향상을 위한 연수를 기획하고 시행한다.

◦ 창의적 설계와 감성적 체험은 교사들의 학습활동에 대한 창조적인 기획과 설계, 그리고 융통성과 열정적인 헌신이 요구된다. 이에 대한 외재적과 내재적 보상이 이루어질 수 있는 교육시스템이 필요하다.

◦ 융합인재교육(STEAM)은 초중등학교에 공학적 접근과 학문의 실용적 가치를 경험하기 위한 도전이다. 따라서 이러한 내용에 대한 전문성과 훈련이 교사양성 또는 연수기관에서 이루어져야겠다.

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• 융합인재교육(STEAM)을 위한 학교 문화 형성• 학습 공간과 활동 시설

• 과도한 학습의 책무성으로 인한 또 하나의 학습 의욕 상실• 창의적인 산출을 위한 아이디어 창출에 부적응하는 학습자의 학습 자신감

상실• 수준 높은 학습 문제 해결 요구로 인한 기초 교육의 소홀 문제• 주어진 문제를 협력적으로 해결하는 경우, 학습 구조 환경의 변화로 인한

부적응과 학습자간의 갈등 문제

(3) 학교 환경 변인

해결 제안 ◦ 융합인재교육(STEAM)을 실행하고자 하는 학교장의 철학이나 의지도 중요

하지만, 학교 구성원들에게 융합인재교육(STEAM)의 중요성과 필요성, 그리고 교육의 결과에 대한 공감을 얻어, 학교의 모든 구성원이 함께 이루어가는 교육이 필요하다.

◦ 융합인재교육(STEAM)을 위한 학교 문화를 창조하기 위해서, 학교장 및 교사, 교사간, 교사와 학생간의 소통, 학부모 등이 자발적인 실행하는 문화를 가꾸어나가는 것이 중요하다.

◦ 학습의 수월성을 높이기 위하여 학교 학습 공간을 부분적으로 리모델링하거나 활용하는 방법에 대한 연구도 필요하다(예, 도서관 공간의 활용, 복도 활용, 교과교실제도의 교실 활용 등).

(4) 학습자 변인

해결 제안◦ 융합인재교육(STEAM)은 학습 과정과 환경 패러다임의 변화를 요구한다.

따라서 학습자의 능동적 참여 및 모둠 주도적 문제해결이 요구된다. 또한 익숙하지 않거나 비구조화된 문제와의 만남, 학습자의 책무성 증대 등으로

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학습자가 학습 곤란과 의욕이 상실될 수 있다. ◦ 교사는 학습자에게 도전적 매력을 가진 상황을 제시하여, 학습자가 자기문

제화하고 자기 주도적으로 학습 활동에 몰입할 수 있도록 활동을 치밀하게 기획 및 설계해야한다. 교사는 학습자에게 흥미롭고 감동의 경험을 제공해야 한다.

◦ 학습 팀워크 및 리더십 등에 대한 교사의 배려와 관찰이 중요하다. ◦ 다양한 분야와 능력에 대한 평가를 진행하여 학생들의 재능에 따른 효능감

과 자신감을 향상시키도록 한다.◦ 학습자가 성취의 기쁨과 실패 가치의 경험을 할 수 있도록 장려하고, 긍정

적인 도전으로 받아들이도록 교사는 지속적으로 관심을 갖고 관찰하도록 한다.

◦ 융합 학습으로 인한 기초 학습 능력이 부진한 학습자에 대한 고려가 수업 설계 시에 반영되어야 한다.

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주 제 명 팝콘 용기 제작하기적용 학년/시기 중학교 3학년/2학기(창체)

적용 모형 문제해결학습차시 단계 소주제 주요 내용 관련

교과

1문제 상황 이해

기부금 마련을 위해 교내

예술제에서 팝콘

판매 계획하기

도입어린이 구호 관련 동영상 시청(예. 유니세프 동영상)어린이 구호 단체에서 하는 활동을 알아보기 기부금 마련을 위해서 교내 예술제에서 팝콘을 판매 상황제시

사회학습활동

팝콘 판매와 관련된 학급회의 개최팝콘 판매 이익금 산출 방법 및 이익금을 최대화 할 수 있는 방안 탐색팝콘 용기 제작의 필요성 인식

마무리

팝콘 용기 제작에 필요한 사항 확인 – 디자인, 제작 방법, 재료 등

2-3문제해결 방안계획 및

실행

팝콘 용기 설계에 필요한

내용 파악 하기

도입팝콘 용기의 제작비용을 줄이기 위해서 고려해야 할 요소 확인팝콘 판매 이윤을 극대화하기 위해 최소 비용으로 제작할 수 있는 팝콘 용기는 어떤 모양일까?

수학학습활동

팝콘 용기의 제작비용은 용기의 겉넓이의 크기 에 비례한다는 것을 인식 팝콘 용기로 가능한 여러 가지 입체도형 탐색 하고 겉넓이 구해보기 도형의 둘레의 길이와 넓이 간의 관계 파악 입체도형의 부피와 겉넓이 간의 관계 파악 동일한 높이와 부피를 갖는 입체도형 중 겉넓 이가 최소인 도형 파악

마무리

계산기 등의 공학적 도구를 활용하여 입체도형의 높이와 부피를 변화시켜도 발견한 수학적 개념간의 관계가 항상 성립하는지 확인

부록: 예시자료중학교

3학년 창체 팝콘 용기 제작하기

- 120 -

4-6 팝콘 용기 설계하기

도입 문제 상황에 가장 적절한 팝콘 용기 모양 결정하기

과학기술

(공학)미술

학습활동

3D 그래픽 프로그램을 활용하여 가상의 용기 모형 구현하기 팝콘 용기 설계도 그리기팝콘 용기 실험 제작하기

마무리 팝콘 용기 실험 제작 정리하기

7-8 팝콘 용기 제작하기

도입제품 제작 과정 전반과 시제품 평가의 필요성을 인식하게 하는 동영상 시청(예. 자동차 제작 과정 및 안전 평가 동영상): 제품의 다양한 측면에서 평가가 이루어져야 함을 인식(평가의 중요성 및 필요성) 과학

기술(공학)미술학습

활동팝콘 용기 실험 제작을 통해 보완 사항 확인- 설계 오차, 디자인 요소, 기능성 등 실험 제작을 통해 확인한 보완 사항을 토대로 팝콘 용기 제작

마무리

팝콘 용기의 제작 및 절차 과정에 대하여 반성팝콘 용기를 제작하며 느꼈던 점을 발표

9-10 평가(반성)

팝콘 용기 발표 및 평가하기

도입각 모둠의 팝콘 용기는 경제성과 더불어 어떤 가치(예. 심미성, 기능성, 실용성 등)를 중요시하여 만들었는가에 대하여 토론: 평가의 가치, 가치 판단, 그리고 타협

기술(공학)미술

학습활동

모둠별로 평가 기준 만들기모둠별로 만든 팝콘 용기 발표모둠별로 만든 기준을 통해 자신의 모둠, 다른 모둠에서 만든 팝콘 용기 평가

마무리

팝콘 용기를 평가하면서 제품 평가에 필요한 요소 정리팝콘 용기를 평가한 후 느꼈던 점 발표

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1. 주제 개요<팝콘 용기 제작하기!>활동은 학생들에게 기부금 마련이라는 문제 상황을 설정해주고 문제를 해결하는 과정에서 창의적 설계와 감성적 체험의 경험을 통해 학생들이 지식 및 개념의 융합, 창의성, 소통, 배려심을 기를 수 있도록 제작된 교과 통합형 문제해결학습 형태의 프로그램이다. 학생들은 기부금을 마련하기 위한 방안으로 팝콘 판매 계획을 세우게 되고 팝콘 판매 이익을 최대화 할 수 있는 팝콘 용기를 제작하는 미션을 받는다. 이러한 미션을 수행하는 과정에서 사회, 수학, 기술 교과의 내용을 학습하고 이를 활용하여 실제로 제품을 설계하고 제작하고 평가하는 과정을 경험하게 된다. 그러한 과정이 학생들에게 학습에 대한 동기를 유발시키고, 활동에의 흥미와 열정을 일으킬 수 있는 기회를 제공할 것으로 기대된다.

2. 학습 목표

○ 내용 목표- 상품의 가격이 결정되는 원리를 이해할 수 있다.(사회)- 평면도형의 둘레와 넓이의 관계 및 입체도형의 겉넓이와 부피와의 관계를 파악할 수

있다.(수학) - 동일한 높이와 부피를 갖는 입체도형 중에서 겉넓이가 최소인 입체도형이 무엇인지 알

수 있다.(수학) - 용기의 높이와 부피가 주어진 상황에서 최소 면적을 갖는 용기를 설계하고 제작하는

과정을 통해서 기술/공학적 문제해결과정을 이해할 수 있다.(기술/공학) - 제품 디자인과 관련해서 제품의 특징과 목적을 효과적으로 표현하기 위하여 의도와 목

적을 생각하여 디자인 할 수 있다.(미술) - 제품 평가의 기준 및 평가의 중요성을 이해할 수 있다.(기술/공학, 미술)

○ 과정 목표(감성적 체험 관련 내용 목표로 제시)- 기부금 마련 목표를 달성하기 위해서 학생들은 팝콘 용기를 제작하는 활동을 통해 학

습에 대한 흥미, 자신감, 지적 만족감, 성취감 등을 경험할 수 있다.- 공동의 목표를 달성하기 위해서 학급 회의나 소집단 논의 활동과 같은 타인과의 상호작용

과정을 통해서 합리적인 의사결정과 합당한 행동을 실현하는 과정을 경험할 수 있다.- 타인을 위한 기부 또는 봉사의 즐거움을 경험할 수 있다.

- 122 -

3. STEAM 과목 요소S, T, E, A, M 각각과 관련되는 학습요소

○ S : 압력, 힘, 용기의 강도 등과 관련된 내용 학습○ T : 입체도형의 다양한 요소들의 변화를 공학적 도구를 통해 확인○ E : 경제성과 심미성을 고려한 디자인의 구상, 설계와 제작○ A : 시장 경제의 이해, 제품 디자인(색상, 문양 등의 용기 외관의 심미성)○ M : 평면도형의 둘레의 길이와 넓이와의 관계, 입체도형의 겉넓이와 부피와의 관계,

4. STEAM 단계 요소Co(상황제시), CD(창의적 설계), ET(감성적 체험) 등 융합인재교육(STEAM) 구성 틀(Frame)에 따른 요소 제시

○ 상황제시(Co) :

- 어린이 구호 단체에서 하는 활동들을 살펴보고, 자신들이 도움을 제공해야 하는 필요성과 할 수 있는 일들이 무엇이 있는지 확인해 본다.

- 교내 예술제에서 팝콘을 판매하여 어린이 구호 단체에 기부금을 마련할 때, 어떻게 하면 최소의 비용을 투자하고, 최대의 효과를 얻어낼 수 있을지 확인해 본다.

○ 창의적 설계(CD) : - 다양한 도형의 둘레의 길이와 넓이, 부피를 확인해 본다. - 동일한 높이와 부피를 갖는 입체도형에서 겉넓이가 최소인 도형이 무엇인지 확인

해 본다. - 계산기 등 다양한 공학 소프트웨어를 사용하여, 입체도형의 높이와 부피를 다양하

게 변화시켜도 발견한 수학적 개념간의 관계가 항상 성립하는지 확인해 본다.- 발견한 수학적 개념간의 관계를 활용하여 팝콘 용기를 설계하여 보고, 시범 제작한

용기를 분석하여 보완점 및 개선점을 파악해 본다. - 시제품을 통해 파악한 사안들을 토대로 용기 설계를 수정한 후 다시 한 번 팝콘 용

기를 제작하고 다양한 평가 요소에 따라 용기를 평가해 본다.

- 123 -

○ 감성적 체험(ET) : - 다른 사람을 돕기 위해 기부금을 마련하는 과정에서 팝콘 용기를 직접 설계하고 제

작하는 활동을 통해 타인에 대한 배려, 학습에 대한 흥미, 자신감, 성취감 등을 경험할 수 있다.

- 학급 회의나 소집단 논의 활동과 같은 타인과의 상호작용 과정을 통해서 합리적인 의사결정과 합당한 행동을 실현하는 과정을 경험할 수 있다.

- 직접 용기를 제작하고 평가하는 과정을 통해 얻은 성공의 경험을 바탕으로 학습에 대한 자신감과 지적 만족감, 성취감 등을 얻을 수 있다.

5. 제작의도 다른 사람을 돕기 위한 기부금 마련이라는 상황 제시는 학생들에게 타인에 대한 ‘배려심’ 또는 봉사정신과 같은 인성을 함양하고자 하는 것이다. 또한 팝콘 용기의 높이와 부피가 주어진 상황에서 최소한의 면적을 가지는 입체도형이 무엇인지 확인함으로써, 수학적 개념(입체도형의 부피와 겉넓이)간의 관계를 파악하여 수학적 지식을 산출하는 기회를 제공하고자 한다. 용기의 강도(과학), 제작 방법(기술) 등의 지식 산출 또한 가능하다. 이와 더불어 산출된 지식과 경제성, 심미성, 실용성 등을 고려하는 기술 공학적 과정을 거쳐 제품을 창의적으로 설계, 제작할 수 있는 능력을 기르고자 한다. 또한 제품을 산출하는 과정에서 다양한 가치들이 존재하고 있음을 이해하고, 그 가치의 중요도에 따라 산출물이 달라지게 되는 것을 학습한다. 예를 들면, 이는 경제성과 심미성, 또는 실용성 중에서 어느 가치를 선택하느냐에 따라 팝콘 용기의 모양이 달라질 수 있는 것을 의미한다. 이러한 일련의 과정을 통해서 학생들은 타인과 의사소통하는 능력을 향상시킬 수 있고 타인을 배려하는 자세 또한 기를 수 있다.

- 124 -

관련교과 단원 시

수 소주제 학습 내용 준비물

사회시장경제의 이해

1

기부금 마련을 위해 교내

예술제에서 팝콘

판매 계획하기

Co 어린이 구호 관련 동영상을 시청하고, 기부금

을 마련하기 위해 학교 예술제에서 팝콘을 판매하는 것에 대해 생각해 보자.CD 팝콘 판매 이익금을 산출 방법 및 이익금을

최대화 할 수 있는 여러 가지 방안을 탐색한다.팝콘 용기 제작의 필요성 인식 및 용기 제작에 필요한 사항을 확인한다. – 디자인, 제작 방법, 재료 등ET 목표를 이루기 위해 다른 사람과의 논의하는

과정에서 합리적인 의사소통 과정을 경험하고 의사소통의 중요성에 대해서 인식한다. 다른 사람에 대한 배려 및 봉사의 필요성을 인식한다.

어린이 구호 관련

동영상(유니세프 동영상 활용

가능),활동지 1

수학입체도

형 2

팝콘 용기

설계에 필요한 내용

파악하기

삶 Co 팝콘 용기의 제작 비용을 줄이기 위해서 고려

해야할 요소가 무엇인지 생각해본다. 팝콘 판매 이윤을 극대화하기 위해 최소 비용으로 제작할 수 있는 팝콘 용기는 어떤 모양인지 생각해 보자. CD 동일한 높이와 부피를 갖는 입체도형 중 겉

넓이가 최소인 도형이 무엇인지 찾을 수 있다. - 평면도형의 둘레의 길이와 넓이 간의 관계 파악하기 - 입체도형의 부피와 겉넓이 간의 관계 파악하기 계산기 등의 공학적 도구를 활용하여 발견한 수학적 원리를 확인해본다.ET 수학적 지식이 실제적으로 사용되는 경우를

확인함으로써 교과 학습에 대한 흥미를 높이고 수학의 가치를 인식한다.

모눈종이, 계산기,

GSP 등의

소프트웨어

활동지 2활동지 3

6. 차시별 계획 총괄표

- 125 -

과학기술

(공학)미술

정보통신기기기술과 발명제품

디자인

3팝콘 용기

설계하기

삽 Co 부피는 같으나 디자인이 다양한 제품(예. 다

양한 형태의 코카콜라병)을 소개하여 팝콘 판매 용기 디자인에 대한 흥미를 유발한다. CD 3D 그래픽 프로그램을 활용하여 만들기로 결

정한 모양의 용기를 가상적으로 구현해 본다. 만들고자 하는 팝콘 용기의 설계도를 그려본다.그려본 팝콘 용기의 설계도대로 시제품을 만들어 본다.ET 창의적으로 팝콘 용기를 디자인하고 제작하

는 과정을 통해서 구상-설계-제작의 즐거움을 경험한다.

3D 그래픽

프로그램,

팝콘 용기

제작에 필요한 재료,

활동지 3활동지 4

과학기술

(공학)미술

기술과 발명제품

디자인2

팝콘 용기

제작하기

삽 Co 자동차를 설계하는 과정을 담은 영상(예. 자

동차 제작 과정 및 안전 평가 동영상)을 통해 제품을 만들기 위해 진행되는 제작 과정 전반에 대해 알아보고, 시험 제작의 필요성과 다양한 측면에서의 시제품에 대한 평가의 필요성에 대해 깨닫게 한다.CD 팝콘 용기 실험 제작과 평가를 통해 설계 오

차 및 디자인 요소 가운데 수정할 사항이 있는지 확인해본다.팝콘 용기 실험 제작을 통해 수정할 사안을 반영한 팝콘 용기를 제작한다. ET 제작 및 이를 테스트하는 과정을 통해 얻은

성공경험을 바탕으로 학습에 대한 자신감과 지적 만족감, 성취감 등을 얻을 수 있다.

자동차 제작

전반에 관한

동영상,팝콘 용기

제작에 필요한 재료,

활동지5활동지6

- 126 -

기술(공학)미술

기술과 발명 2

팝콘 판매 용기

발표 및 평가하기

삽Co 제품 제작과정에서 고려되는 다양한 가치 및

가치 판단, 의사결정과 관련된 다양한 측면(예. 심미성, 실용성, 기능성, 경제성 등)에서의 평가가 필요함을 알려주는 동영상(예. 샤넬 디자인 쇼 등에서 예쁜 구두를 신은 모델들이 넘어지는 영상 등)을 시청한다. CD 모둠별로 만든 평가 기준을 설정하고 그 기

준을 토대로 자신의 모둠이 만든 팝콘 용기와 다른 모둠에서 만든 팝콘 용기를 (정량성, 실용성, 심미성, 기능성, 경제성 등) 평가해본다. 자신들이 작업한 활동에 대해 결과 보고서를 작성하여, 자신들의 작업 과정에 대해 반성해 본다. 팝콘 용기를 만드는 과정에서 확인한 수학적 지식과 기술/공학적 과정에 대해 생각해 보고, 수학, 기술/공학적 지식의 유용성과 필요성에 대해 생각해 본다.ET 자신의 작품과 다른 사람의 작품을 평가함으

로써, 자신의 활동에 대한 자신감과 지적 만족감, 성취감 등을 얻을 수 있다.

활동지 7

- 127 -

연번 평가 기준 방법

1

팝콘 용기를 제작하기 위해서 필요한 수학, 과학적 지식과 기술/공학적 과정 이해 및 적용 - 길이와 넓이와의 관계 - 넓이와 부피와의 관계 - 기술/공학적 설계 과정

포트폴리오(결과 보고서),

관찰평가

2 자신이 구상한 대로 설계하여 제작하였는지 확인하기 - 용기의 정량성, 기능성, 경제성, 심미성 등 확인하기

포트폴리오(결과 보고서),

관찰평가

3수학, 과학, 기술/공학에 대한 흥미도와 가치 인식 모둠별로 공동의 목표를 달성하는 과정에서 타인을 배려하고 협력하는 태도

관찰평가

7. 평가 계획

8. 차시별 교수학습과정[2~3차시]○ 학습 주제

팝콘 용기 설계에 필요한 수학적 원리 발견하기

○ 준비물계산기(GSP 등의 컴퓨터 소프트웨어), 종이, 연필, 모눈종이 등

○ 도입팝콘 판매 이윤을 극대화하기 위한 팝콘 용기의 모양이 무엇인지 생각해 보기영화관 등에서 사용되는 팝콘 용기 모양, 재질 등 생각해 보기

○ 활동 1：여러 가지 입체도형의 겉넓이 구하기

- 128 -

○ 활동 2：주어진 높이와 부피를 갖는 입체도형 중 겉넓이가 최소인 도형 발견하기

- 평면도형의 둘레의 길이와 넓이 간의 관계 파악하기- 입체도형의 부피와 겉넓이 간의 관계 파악하기- 동일한 높이와 부피를 갖는 입체도형 중 겉넓이가 최소인 도형 파악하기

○ 개념 이해- 평면도형의 둘레의 길이와 넓이, 입체도형의 넓이와 부피 간의 관계 이해하기

○ 마무리- 계산기 등의 공학적 도구를 활용하여 발견한 수학적 개념(입체도형의 부피와 겉넓

이 간의 관계)을 확인하기

○ 지도상의 유의점- 상황제시 방향 : 다양한 입체도형의 넓이, 부피를 계산하는 것이 팝콘 용기 제작과

직접적으로 관련이 있음을 명시하여, 학생들의 흥미를 유지할 수 있어야 한다.- 창의적 설계 방향 : 계산기, 지필계산, 모눈종이의 사용과 같은 다양한 방법을 통해

서 겉넓이와 부피 간의 관계를 확인하여 동일한 높이와 부피를 갖는 입체도형 중 겉넓이가 최소인 도형을 파악하고, 팝콘 용기로 가장 적합한 도형이 무엇이고 그 이유를 설명할 수 있도록 지도한다. 학생들이 팝콘 용기의 모형으로 “구” 모형은 왜 적절하지 않은지 생각할 수 있도록 유도한다.

- 감성적 체험의 방향 : 학생들의 수학적 의사소통 능력을 배양하기 위하여 수학적 아이디어를 타인과 공유하여 정교화시킬 수 있는 기회를 제공해야 한다. 이와 더불어 합리적인 의사결정을 위해서 의사소통의 중요성을 학생 스스로 인식할 수 있도록 지도한다.

- 129 -

회의 주제어린이 구호 관련 단체 기부금 모으기 – 학교 예술제에서 팝콘을

판매하여 기부금 모으기

회의장소,

시간

회의

진행자

회의 결정 사항

옥수수 1kg 당

구매 비용

팝콘 기계 대여

비용

소금, 식용유 등

비용

팝콘 용기

비용

1. 판매할 팝콘의 준비 방법 :

e.g. 완제품을 살 것인가? 또는 팝콘을 직접 만들 것인가?

2. 팝콘을 판매하기 위해 고려해야 할 재료 및 구입 비용 확인 :

e.g. 팝콘을 완제품을 사서 판매할 경우 비용 계산 :

- 시중에 판매되는 팝콘 가격 조사 : 원/g

e.g. 팝콘을 직접 만들어 판매할 경우 비용 계산 :

- 팝콘을 직접 만들 경우 필요한 재료 조사

- 각 재료 별 가격 조사 내용

3. 팝콘 1봉지 당 담길 팝콘의 양 :

활동지 1 : 회의 기록지

어린이 구호 관련 단체 기부금 모으기

- 130 -

4. 팝콘 용기의 준비 :

e.g. 팝콘 용기를 구입할 것이냐, 직접 만들 것이냐

5. 수익금 산출 방법:

e.g. 수익금 = 매출액 - (재료비 + 기계 대여비 + 용기 비용)

6. 팝콘 판매 이익을 극대화하기 위한 방법 확인 :

e.g. 팝콘 판매 시 투자 비용을 줄이는 방법(제작 비용의 최소화) : 재료 구입 비

용 줄이기, 용기를 직접 제작하기, 용기를 제작하는 비용 줄이기

e.g. 팝콘 판매량을 증가 시키는 방법(구매 욕구를 자극할 수 있는 방법 탐색) :

팝콘 용기 디자인, 팝콘 판매 홍보 활동하기

- 131 -

활동 주제 팝콘 용기 제작 시 고려 사항 확인

학교 / 학년 이름

모둠명 모둠원

각 모둠별로 팝콘을 판매하여 5만원의 기부금을 마련해야 한다. 단, 각 모둠별로

팝콘을 판매한 이윤으로 팝콘 기계 대여 비용 3만원과 옥수수 및 팝콘 용기 재료

구입 비용도 지불해야 한다. 그래서 이윤을 극대화하기 위하여 팝콘 용기를 직접

제작하여 준비 비용을 줄이려한다.

각 모둠별로 팝콘 판매를 위해서 우리 모둠만의 팝콘 용기를 제작해보자.

1. 팝콘 용기를 제작하기 위해 고려해야 할 사항은 무엇인가?

e.g. 용기 제작시 고려 사항 : 경제성, 기능성, 심미성

- 경제성 : 용기 제작비용을 최소화

- 기능성(실용성) : 손으로 잡기 편리한 용기의 구조

- 파손 : 잘 찢어지지 않아야 함

- 심미성 : 아름다운 외관(용기의 심미성), 아이들이 좋아하는 용기 외관 디자

인하기

2. 다양한 모양의 팝콘 용기를 생각할 수 있는가?

3. 팝콘 용기를 만들 때 다양한 모양으로 만들 수 있지만, 용기의 제작비용을 줄

여야 한다. 팝콘 용기를 제작할 때 어떤 부분을 고려해야 하는가?

4. 동일한 높이 및 부피를 갖는 용기를 제작해야 한다면 용기 모양을 다양하게

만들 수 있는가?

활동지 2 : 어린이 구호 관련 단체 기부금 모으기

- 132 -

활동 주제 팝콘 용기 모형 결정

학교 / 학년 이름

모둠명 모둠원

1. 용기의 제작 비용은 용기의 겉넓이의 크기에 비례한다는 것을 확인했다. 높이

와 부피의 크기가 주어졌을 때 용기로 만들 수 있는 다양한 도형들의 겉넓이를

구할 수 있는가? 다양한 방법을 통해 겉넓이를 확인해 봅시다.

- 삼각기둥 :

- 사각기둥 :

- 원기둥 :

- 원뿔 :

- 뿔대 :

- 반구 :

- 구 :

- 기타 도형:

2. 높이와 부피가 주어졌을 때 아래 입체도형의 밑면의 넓이와 둘레의 길이 간에

는 어떠한 관계가 있는가? 또한 입체도형의 부피와 겉넓이 간에는 어떠한 관계가

있는가?

- 삼각기둥 :

- 사각기둥 :

- 원기둥 :

- 원뿔 :

- 뿔대 :

- 반구 :

- 구 :

- 기타 도형:

활동지 3 : 여러 가지 입체도형의 겉넓이

- 133 -

3. 위의 활동에서 겉넓이가 최소인 도형은 무엇인가?

4. 계산기, 공학적 도구(GSP, Cabri 3D 등)를 통해 위에서 입체도형의 높이와 부

피를 다양하게 변화시켰을 때에 입체도형의 넓이와 부피 간에는 어떠한 관계가

있는지 확인해 봅시다.

5. 동일한 높이 및 부피를 갖는 용기를 제작할 때 이윤을 극대화시킬 수 있는 즉,

최소 비용이 들 수 있는 용기 모양은 무엇인가? 어떤 모양의 팝콘 용기를 만들면

될지 생각해 봅시다.

6. 3D 그래픽 프로그램을 활용하여 가상의 용기 모형을 구현해 봅시다. 이러한

용기를 만들기 위해서는 어떤 부분들을 고려해야 할지 생각해 봅시다.

- 134 -

활동 주제 팝콘 용기 설계 및 시제품 제작

학교 / 학년 이름

모둠명 모둠원

디자인 1

<전개도> <용기 외관>

디자인 2

<전개도> <용기 외관>

활동지 4 : 팝콘 용기 설계하기

- 135 -

모둠명

평가요소1조 : 2조 : 3조 : 4조 : 5조 :

활동지 5 : 팝콘 용기 설계하기(시제품 평가하기)

1. 직접 만든 팝콘 용기의 시제품에 대한 평가 기준을 만들어 봅시다.

2. 평가 기준을 통해 자신의 모둠과 다른 모둠에서 만든 시제품을 평가해 봅시다.

- 136 -

3. 자신의 모둠과 다른 모둠에서 만든 시제품의 장점과 단점은 무엇인지 써 봅시다.

<장점>

1조

2조

3조

4조

5조

<단점>

1조

2조

3조

4조

5조

- 137 -

활동 주제 수정 제품 제작

학교 / 학년 이름

모둠명 모둠원

시제품 평가를 통해 수정해야 한다고 생각한 요소들은 무엇이고, 왜 그렇게 생각

했으며, 어떻게 수정할 것인지 적어 봅시다.

수정 디자인

<전개도> <용기 외관>

활동지 6 : 팝콘 용기 설계하기

- 138 -

활동 주제 팝콘 용기 평가 및 정리

학교 / 학년 이름

모둠명 모둠원

1. 팝콘 용기를 만들기까지의 제작 과정을 정리해 봅시다.

2. 모둠별 완성된 팝콘 용기를 만드는 과정에서 가장 중요시하였던 가치가 무엇

이었는지를 비교하고, 각 모둠에서 만든 팝콘 용기를 평가해 봅시다.

3. 이번 활동으로 알게 된 수학, 과학, 기술/공학적 지식과 느낀 점을 적어봅시다.

활동지 7 : 결과 보고서

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<별첨>

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