우리나라 STEAM 프로그램의 과학·공학 실천적 특성

Abstract

The purpose of this research is to analyze scientific and engineering practices within STEAM Program in the elementary, middle and high school. The research was conducted 81 elementary schools, 55 middle schools and 17 high schools (total of 154 schools) based on STEAM Program developed by Korea Foundation of Advancement and Creativity (KOFAC). For analytical framework used in this research, 8 scientific and engineering practices proposed by NGSS (Next Generation of Science Standards) were used to perform analysis. In addition, the Ewha-STEAM Model was used to analyze scientific and engineering practices according to convergence unit, convergence method and convergence context. According to the result, the elementary schools were implementing science and engineering practices the most while the high schools did the least. The elementary and the middle schools were implementing more scientific practices than the engineering practices while the high schools were implementing more engineering practices than scientific practices. In STEAM Program for elementary schools, 8 implementations accounted for the highest share in scientific practices while 2 implementations accounted for the highest share in engineering practices. In the middle schools, 8 implementations accounted for the highest share in scientific practices while 2 implementations accounted for the highest share in engineering practices. In the high schools, 8 implementations accounted for the highest share in scientific practices while 2 implementations accounted for the highest share in engineering practices. The Ewha-STEAM Model also analyzed what practices are available for each element. The result of analysis based on the Ewha-STEAM Model shows that experience activities were the highest in convergence units while non-academic convergence was most frequent in convergence method. In convergence context, individual context was the highest. The research showed that, among 154 STEAM education programs, the 8th model 8 scientific practices (obtaining, evaluating and communicating information) were used heavily, while the 2nd model of 8 engineering practices (developing and applying) were used heavily.;21세기, 미래사회를 주도할 새로운 인재상은 복합적인 문제를 해결하기 위해 과학기술분야의 지식과 더불어서 창의적인 문제를 해결하는 문제해결능력, 의사결정능력을 더불어 인성적인 소양이 요구되고 있다. 이로 인해, 2009 개정 교육과정의 한 방향은 전인적 성장을 기반으로 하여 개인의 개성발달 및 초능력의 배경으로 새로운 발상과 도전으로 창의성을 발휘하는 방향으로 교육되고 있으며, 이러한 요구를 충족시키기 위해 요즘 융합인재교육(STEAM)이 주목 받고 있다. 미국에서는 이공계진학률 증가와 더불어 과학적 기본소양을 증진시키기 위해 차세대과학기준(NGSS; Next Generation of Science Standards)를 제작하였으며, 차세대과학기준(NGSS)안에서는 과학적인 실천과 공학적인 실천을 각각 8개로 분류하여 놓았다. 차세대과학기준의 과학, 공학적인 실천으로는 1. 질문하고 문제 규정하기, 2. 모형개발하고 사용하기, 3. 조사계획하고 수행하기, 4. 자료분석하고 해석하기, 5. 수학 및 전산적 사고이용하기, 6. 설명 구성하고 문제 해결 고안하기, 7. 증거에 입각하여 논의하기, 8. 정보를 얻고, 평가하고 소통하기로 제시하여 놓았다. 위에서 제시한 과학적인 실천을 수행함으로써, 과학적 지식이 어떻게 개발되는지 학생들로 하여금 이해를 도와주며, 공학적 실천을 통해서는 학생들로 하여 엔지니어의 일뿐만 아니라 공학과 과학사이의 관계를 이해하는데 도움이 된다. 본 연구에서는 한국과학창의재단에서 개발된 435개의 STEAM교육 프로그램들 중에서 초등학교•중학교•고등학교과학교과단원과 연계되어 개발된 154개의 STEAM프로그램을 선정하여 과학적인 실천과 공학적인 실천에 대해 분석하여STEAM 교육프로그램 안에서 어떤 활동을 강조하고 있는지 분석하여 보았다. 또한, Ewha-STEAM 모형(김성원 외, 2012)을 이용하여 STEAM교육프로그램을 융합단위, 융합방식, 융합맥락으로 나눠 각 요소에 대한 과학적 실천과 공학적 실천의 차이를 분석하였다. 연구대상으로는 한국과학창의재단에서 제작된 초등•중등•고등학교 대상으로 만든 STEAM프로그램의 수업지도안을 분석하였다. 프로그램의 개수로는 초등학교 대상 81개, 중학교 대상 56개 고등학교 대상 17개로 총 154개의 프로그램을 분석하였다. 연구결과, 과학적인 실천과 공학적인 실천이 가장 많은 학교급은 초등학교이며, 가장 적은 학교급은 고등학교이다. 초등학교와 중학교의 경우 과학적인 실천이 공학적인 실천보다 더 많으며, 고등학교의 경우에는 공학적인 실천이 과학적인 실천보다 많았다. 8가지 과학실천 중 가장 초등학교, 중학교, 고등학교 모두 8번 정보를 얻고, 평가하고, 소통하기가 가장 많았다. 8가지 공학적 실천 중에서는 2번 모형 개발하고 사용하기가 초등학교, 중학교, 고등학교 통틀어 가장 많았음을 볼 수 있었다. Ewha-STEAM 모형의 각 요소들에 따라 어떤 실천들이 있는지 또한 분석하였다. Ewha-STEAM 모형으로 분석한 결과, 융합단위에서는 체험활동이 가장 높았으며, 융합방식으로는 탈학문적 융합이 가장 많았다. 융합 맥락에서는 개인적 맥락이 제일 높게 나타났다. 본 연구의 결과, 154개의 STEAM교육 프로그램의 대부분 과학적 실천 8가지 중 8번인 정보를 얻고 평가하고, 소통하기로 편중 됨을 보였으며, 공학적 실천 8가지 중 2번 모형 개발하고 사용하기에 편중되어 있음을 보았다. 본 연구를 통해 창의력을 지닌 창의적 인재 양성을 위해서 만들어진 STEAM 교육프로그램이 다양한 과학적 실천과 공학적 실천이 나타나는 STEAM교육 프로그램이 개발되기를 기대한다.