고등학생을 위한 융합인재교육 프로그램 개발: 로봇, 신소재, 우주 탐사를 중심으로 Development of Educational Program for Cultivating of Intergrative Thinking Person : Centering on Robot, New Materials, Space Exploration원문보기
이 연구는 로봇, 신소재, 우주탐사를 주제로한 융합인재교육 프로그램을 개발하는데 있다. 이 프로그램을 개발하기 위하여 융합인재교육과 로봇, 신소재, 우주 탐사 주제에 대한 문헌연구를 실시하였다. 그 결과 융합인재교육 프로그램 개발 전략을 마련하였으며, 학생용 교재 체제, 교사용 지도서 체재를 개발하였다. 개발한 교재는 현장적용을 통해 교사와 학생의 의견을 반영하여 수정하였다. 그 결과 로봇, 신소재, 우주탐사의 세 주제에 대한 10차시 분량의 융합인재교육 프로그램을 개발하였다. 이 연구의 결과로서 융합인재교육 프로그램을 개발할 때 개발전략, 학생용 및 교사용 지도서 개발의 체제를 마련하는데 이론적 근거를 제시하였다. 최종적으로 이 연구의 결과를 현장에 적용방안과 적용 결과에 대한 효과성 검증을 위한 후속 연구를 제안하였다.
이 연구는 로봇, 신소재, 우주탐사를 주제로한 융합인재교육 프로그램을 개발하는데 있다. 이 프로그램을 개발하기 위하여 융합인재교육과 로봇, 신소재, 우주 탐사 주제에 대한 문헌연구를 실시하였다. 그 결과 융합인재교육 프로그램 개발 전략을 마련하였으며, 학생용 교재 체제, 교사용 지도서 체재를 개발하였다. 개발한 교재는 현장적용을 통해 교사와 학생의 의견을 반영하여 수정하였다. 그 결과 로봇, 신소재, 우주탐사의 세 주제에 대한 10차시 분량의 융합인재교육 프로그램을 개발하였다. 이 연구의 결과로서 융합인재교육 프로그램을 개발할 때 개발전략, 학생용 및 교사용 지도서 개발의 체제를 마련하는데 이론적 근거를 제시하였다. 최종적으로 이 연구의 결과를 현장에 적용방안과 적용 결과에 대한 효과성 검증을 위한 후속 연구를 제안하였다.
The purpose of this study was to develop a Educational programs for cultivating of intergrative thinking person. For the study, various literature researches were reviewed intensively about STEAM, STEM, robot, new materials, space exploration. As the process of the Study, the strategy for educationa...
The purpose of this study was to develop a Educational programs for cultivating of intergrative thinking person. For the study, various literature researches were reviewed intensively about STEAM, STEM, robot, new materials, space exploration. As the process of the Study, the strategy for educational program development, workbook for students and instructional Guide for teacher were developed. The workbooks and instructional guides were tested by pilot test. And the interviews with students and teachers were feedback. The result of the feedback, the programs for the 10 educational Programs for cultivating of intergrative thinking person were developed. Based upon the conclusion of this study, the theoretical rationale of educational program for cultivating of intergrative thinking person was presented. Finally, the application method of this study and subsequent studies for effectiveness vertification were proposed.
The purpose of this study was to develop a Educational programs for cultivating of intergrative thinking person. For the study, various literature researches were reviewed intensively about STEAM, STEM, robot, new materials, space exploration. As the process of the Study, the strategy for educational program development, workbook for students and instructional Guide for teacher were developed. The workbooks and instructional guides were tested by pilot test. And the interviews with students and teachers were feedback. The result of the feedback, the programs for the 10 educational Programs for cultivating of intergrative thinking person were developed. Based upon the conclusion of this study, the theoretical rationale of educational program for cultivating of intergrative thinking person was presented. Finally, the application method of this study and subsequent studies for effectiveness vertification were proposed.
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문제 정의
이러한 요구에 발맞추어 2012년 한국과학창의재단에서는 과학기술분야 주제별 융합 프로그램으로서 초․중․고등학교의 교육과정의 내용으로서 교과내 또는 교과간 연계 숭버이 가능하도록 과제를 제시하여 개발하도록 하였다. 본 연구는 이 연구의 일환으로서 고등학교 학생들이 과학기술에 대한 흥미와 재미를 느끼고 융합적 사고와 문제해결력을 배양할 수 있도록 주제별 융합 프로그램을 개발하게 되었다.
이 연구는 로봇, 신소재, 우주탐사를 주제로 융합인재교육 프로그램 개발한 것이다. 이 연구를 위하여 융합인재교육 프로그램 개발 전략을 수립하고, 학생용 교재 및 교사용 지도서의 체제를 개발하였다.
이 연구의 목적은 고등학교 학생을 대상으로 로봇, 신소재, 우주 탐사를 주제로 한 융합인재교육 프로그램을 개발하는 것이다. 구체적인 연구의 목표는 다음과 같다.
제안 방법
이 연구를 위하여 융합인재교육 프로그램 개발 전략을 수립하고, 학생용 교재 및 교사용 지도서의 체제를 개발하였다.
이 연구를 통해 개발된 프로그램의 주제를 제시하면 <표 12>와 같다. 각 프로그램별 10차시로 구성하였고, 문제해결로의 초대, 문제해결을 위한 활동, 문제해결, 평가 및 성찰 그리고 진로탐색의 학습과정은 동일하게 진행하도록 개발되었다. 각 주제별 프로그램의 예시를 제시하면 [그림 6], [그림 7], [그림 8]과 같다.
개발전략은 프로그램 설계, 개발, 실험적 적용, 평가와 수정 및 활용의 5단계를 거친다. 개발된 교재의 체제는 문제로의 초대, 문제 해결을 위한 활동, 문제해결, 평가와 성찰 그리고 진로탐색의 5단계로 구성되었다. 이상의 융합인재교육 프로그램 개발 전략과 교재 및 지도서 체재를 활용하면 융합인재교육의 목표를 달성할 수 있는 교육프로그램을 다양하게 개발하는데 도움이 될 것이다.
이 연구를 위하여 융합인재교육 프로그램 개발 전략을 수립하고, 학생용 교재 및 교사용 지도서의 체제를 개발하였다. 개발한 교재의 적합성을 내용전문가와 교육학전문가로부터 자문을 받았으며, 실제 학교에 적용하여 문제점을 찾아 수정 및 보완하였다.
또한 교육프로그램의 설계 모형에 대하여 전문가 검토를 별도로 받았다. 또한 로봇, 신소재, 우주탐사의 교육내용은 해당 내용에 대한 전문가를 별도로 선정하여 검토받도록 하였다.
과정별로 색깔을 달리하여 프로그램의 구성을 알기쉽게 하였으며, 관련단원이 교육과정과 어떻게 연계되었는지를 한눈에 알 수 있다. 또한 인성과 관련하여 모둠을 구성하여 문제를 해결하도록 설계되었다. 단원의 학습은 문제 해결을 목적으로 하며, 문제해결을 위해 해당 지식을 학습하는 문제해결을 위한 활동과 이를 바탕으로 직접 문제를 해결하는 프로젝트 및 탐구형으로 구성되었다.
해당 학교 교사는 프로그램 적용에 앞서 프로그램 연구개발팀으로부터 사전 교육을 1회, 적용전 면담 1회를 거쳐 프로그램의 내용과 적용방법에 대한 지식을 확보하였다. 또한 프로그램의 적용과정에 대한 의견을 면담을 대신하여 수업성찰일지를 작성하도록 하였다. 또한 학생으로부터 피드백을 즉시 받기 위하여 수업진행자인 교사의 도움을 얻어 질문 또는 자유의견 작성을 방식으로 데이터를 수집할 수 있었다.
로봇, 신소재, 우주분야를 주제로한 융합인재교육 프로그램을 개발하기 위하여 가장 기초가 되는 로봇분야의 학문적 분류와 관련 직업정보를 [그림 1]의 절차로 탐색하였다. 대영역은 해당 주제에 대한 학문적 분류를 조사하여 통합하였으며, 대영역을 학습하는데 있어 필수요소를 중영역으로 추출하였다.
해당 사업에서 제시한 연구 주제를 바탕으로 주제를 선정하기 위하여 고등학교의 교육과정을 분석하였다. 분석한 교육과정을 바탕으로 교육 프로그램의 초안을 개발하였고, 이를 전문가를 통해 검토를 받도록 하였다. 또한 교육프로그램의 설계 모형에 대하여 전문가 검토를 별도로 받았다.
융합인재교육 프로그램개발의 본래의 목적인 학교현장의 적용가능성과 학습자의 체험기회 확대, 진로탐색기회 제공의 기본 요소를 바탕으로 다음과 같은 개발 지침을 마련하여 1차 프로그램을 개발하였다.
융합인재교육 프로그램을 효율적으로 활용하기 위해 교사용 지도서를 동시에 개발하였다. 교사용 지도서는 융합인재교육을 위한 단계 요소로서 문제상황, 창의적 설계, 감성적 체험을 위한 구체적인 안내자료와 함께 주요학습개념을 마인드맵으로 제시하였다.
또한 학생으로부터 피드백을 즉시 받기 위하여 수업진행자인 교사의 도움을 얻어 질문 또는 자유의견 작성을 방식으로 데이터를 수집할 수 있었다. 이 결과는 프로그램을 수정 및 보완하는데 활용하였다.
이 연구를 통해 개발한 융합인재교육 프로그램 개발 전략을 개발하였다. 개발전략은 프로그램 설계, 개발, 실험적 적용, 평가와 수정 및 활용의 5단계를 거친다.
이 연구에서 개발된 프로그램의 적합성을 확보하기 위하여 실험적용 하였으며, 결과에 대하여 질적 자료를 교사와 학생의 서면 및 면담 자료를 , 과 같이 확보하였다.
반면 체험적인 내용과 신선한 내용에 대한 반응이 매우 좋았다. 이를 바탕으로 프로그램의 체제 및 내용의 대한 수정과 보완을 진행하였다.
이상의 연구를 바탕으로 융합인재교육의 개념적 구조의 틀을 핵심 지향과 개념, STEAM 교과영역, 프로그램 수준, 프로그램 핵심과정, 프로그램 방법론, 학습활동(수업모델), 학습구조, 활동주제 유형, 교육과정 적용 유형, 교사협력 접근 유형, 협력기관 접근 유형으로 재구조화하였다.
대상학교는 대전의 J고등학교이며, 과학관련 동아리 학생 37명으로 대상으로 하였다. 적용기간은 2012년 11월 5일부터 11월 16일까지 2주에 걸쳐 해당 학교의 교사에 의해 실시되었다. 해당 학교 교사는 프로그램 적용에 앞서 프로그램 연구개발팀으로부터 사전 교육을 1회, 적용전 면담 1회를 거쳐 프로그램의 내용과 적용방법에 대한 지식을 확보하였다.
해당 사업에서 제시한 연구 주제를 바탕으로 주제를 선정하기 위하여 고등학교의 교육과정을 분석하였다. 분석한 교육과정을 바탕으로 교육 프로그램의 초안을 개발하였고, 이를 전문가를 통해 검토를 받도록 하였다.
적용기간은 2012년 11월 5일부터 11월 16일까지 2주에 걸쳐 해당 학교의 교사에 의해 실시되었다. 해당 학교 교사는 프로그램 적용에 앞서 프로그램 연구개발팀으로부터 사전 교육을 1회, 적용전 면담 1회를 거쳐 프로그램의 내용과 적용방법에 대한 지식을 확보하였다. 또한 프로그램의 적용과정에 대한 의견을 면담을 대신하여 수업성찰일지를 작성하도록 하였다.
대상 데이터
융합인재교육 프로그램 개발을 현장 적용하기 위하여 희망학교를 공고하여, 선정하였다. 대상학교는 대전의 J고등학교이며, 과학관련 동아리 학생 37명으로 대상으로 하였다. 적용기간은 2012년 11월 5일부터 11월 16일까지 2주에 걸쳐 해당 학교의 교사에 의해 실시되었다.
융합인재교육 프로그램 개발을 현장 적용하기 위하여 희망학교를 공고하여, 선정하였다. 대상학교는 대전의 J고등학교이며, 과학관련 동아리 학생 37명으로 대상으로 하였다.
성능/효과
해당 프로그램을 운영한 교사에게는 주제의 적합성 측면과 학습내용의 적합성 측면에 대하여 피드백을 받았다. 교사의 면담결과를 요약하면 신선한 주제와 제시방법은 흥미로왔으나 프로그램을 진행하는데 충분한 시간적 고려가 부족하였으며, 프로그램의 구체성이 부족하였다고 하였다. 학생의 경우 실제 체험을 통해 학습할 수 있는 기회가 제공되어 흥미로왔고, 다양한 지식을 융합하여 활용할 수 있어 좋았다고 하였다.
넷째, 프로그램 평가와 수정단계(Reflection)에는 프로그램의 인적, 물리적, 환경적 평가와 함께 프로그램의 수정 및 보완 단계가 포함된다. 다섯째, 프로그램 활용 방안 단계(Touring)는 프로그램의 적용의 지향과 지양, 프로그램 적용을 위한 활용 전략내용이 포함된다.
둘째, 프로그램 개발 단계(Material)에는 학습자 프로그램 개발, 교수자 지도서 개발, 학습 자료 개발이 포함된다. 셋째, 프로그램 실험적 적용 단계(Applying)에는 프로그램 실험 설계 및 프로그램 적용이 포함된다. 넷째, 프로그램 평가와 수정단계(Reflection)에는 프로그램의 인적, 물리적, 환경적 평가와 함께 프로그램의 수정 및 보완 단계가 포함된다.
이상의 내용을 정리하면 이상의 현장적용을 통해 1차 프로그램의 내용이 너무 많고, 10시간이내에 학습하기 어렵다는 결론에 도달하였다. 반면 체험적인 내용과 신선한 내용에 대한 반응이 매우 좋았다.
첫째, 프로그램 설계 단계(Strategy)에는 프로그램 설계, 주제 설계, 수업 전략 설계가 포함된다. 둘째, 프로그램 개발 단계(Material)에는 학습자 프로그램 개발, 교수자 지도서 개발, 학습 자료 개발이 포함된다.
후속연구
이 연구는 로봇, 신소재, 우주탐사와 관련하여 과학, 기술, 공학, 예술, 수학교과를 융합하여 프로그램을 개발한 것으로 교과의 모든 내용을 반영하는데 한계가 있다. 또한 프로그램의 개발을 위하여 제한된 수의 학생을 대상으로 시험 적용(Pilot Test)만을 거쳤기에 프로그램의 완성도의 제한이 있을 수 있다.
나. 융합인재교육의 효과로서 융합인재교육 효과를 측정할 수 있는 도구 개발 연구가 필요하다.
이 연구는 로봇, 신소재, 우주탐사와 관련하여 과학, 기술, 공학, 예술, 수학교과를 융합하여 프로그램을 개발한 것으로 교과의 모든 내용을 반영하는데 한계가 있다. 또한 프로그램의 개발을 위하여 제한된 수의 학생을 대상으로 시험 적용(Pilot Test)만을 거쳤기에 프로그램의 완성도의 제한이 있을 수 있다.
가. 이 연구를 통해 얻은 절차적 모형을 실제 적용하여 융합인재교육의 효과를 확인해볼 필요가 있다.
개발된 교재의 체제는 문제로의 초대, 문제 해결을 위한 활동, 문제해결, 평가와 성찰 그리고 진로탐색의 5단계로 구성되었다. 이상의 융합인재교육 프로그램 개발 전략과 교재 및 지도서 체재를 활용하면 융합인재교육의 목표를 달성할 수 있는 교육프로그램을 다양하게 개발하는데 도움이 될 것이다. 또한 개발된 프로그램은 현재 고등학교 창의적 체험활동이나 융합과학, 기술교과 등에 직접 활용이 가능하다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
융합인재교육 프로그램에서 학생용 교재는 어떤 과정을 거치게끔 구성되었는가?
학생용 교재는 문제로의 초대, 문제해결을 위한 활동, 문제해결, 진로 탐색의 과정을 거치게 구성되었다. 과정별로 색깔을 달리하여 프로그램의 구성을 알기쉽게 하였으며, 관련단원이 교육과정과 어떻게 연계되었는지를 한눈에 알 수 있다.
융합인재교육 프로그램 개발 전략은 무엇인가?
첫째, 프로그램 설계 단계(Strategy)에는 프로그램 설계, 주제 설계, 수업 전략 설계가 포함된다. 둘째, 프로그램 개발 단계(Material)에는 학습자 프로그램 개발, 교수자 지도서 개발, 학습 자료 개발이 포함된다. 셋째, 프로그램 실험적 적용 단계(Applying)에는 프로그램 실험 설계 및 프로그램 적용이 포함된다. 넷째, 프로그램 평가와 수정단계(Reflection)에는 프로그램의 인적, 물리적, 환경적 평가와 함께 프로그램의 수정 및 보완 단계가 포함된다. 다섯째, 프로그램 활용 방안 단계(Touring)는 프로그램의 적용의 지향과 지양, 프로그램 적용을 위한 활용 전략내용이 포함된다.
융합인재교육이란?
이 연구에서 융합인재교육이란 과학, 기술, 공학, 예술, 수학교과의 융합적 지식을 이해하고, 창의적인 문제해결력과 의사소통 및 통섭능력을 지녔으며, 배려와 감성을 갖춘 조화로운 인재를 기르는 것을 목표로 하는 교육을 말한다.
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