초등학생을 위한 기후변화대응 환경디자인 STEAM 교육프로그램 개발 연구 A Study on the Development of Environment Design STEAM Program in Coping with Climate Change for Elementary School Students원문보기
Recent changes in the Korean education policies are promoting the advances in science and technology and cultivating people of convergence talent. STEAM (science, technology, engineering, art and math) educational program is Korean styled convergence program for creative competent human resources. T...
Recent changes in the Korean education policies are promoting the advances in science and technology and cultivating people of convergence talent. STEAM (science, technology, engineering, art and math) educational program is Korean styled convergence program for creative competent human resources. Therefore, Therefore the aim of this study is developing convergence hand-on educational program coping with climate change for elementary school students. For development of the program, we investigated the curriculum of the elementary school about the climate change, and allocated in the creative learning standard frame. Also, we selected themes related the climate change in the curriculum and learning activity. For more effective program to build the convergence competency, we analyzed the program based on creative problem based learning process and 4 core competency(creativity, communication, convergence, caring) elements. In conclusion, the STEAM program needs to develop by school curriculum and leaner's ability. For elementary school students, the STEAM program consists with creative problem based learning process. And the convergence educational program would analyze by the creative PBL process and convergence competency elements. So, this developing program has brought the promotion of the creative convergence competent talented person for the future global environment.
Recent changes in the Korean education policies are promoting the advances in science and technology and cultivating people of convergence talent. STEAM (science, technology, engineering, art and math) educational program is Korean styled convergence program for creative competent human resources. Therefore, Therefore the aim of this study is developing convergence hand-on educational program coping with climate change for elementary school students. For development of the program, we investigated the curriculum of the elementary school about the climate change, and allocated in the creative learning standard frame. Also, we selected themes related the climate change in the curriculum and learning activity. For more effective program to build the convergence competency, we analyzed the program based on creative problem based learning process and 4 core competency(creativity, communication, convergence, caring) elements. In conclusion, the STEAM program needs to develop by school curriculum and leaner's ability. For elementary school students, the STEAM program consists with creative problem based learning process. And the convergence educational program would analyze by the creative PBL process and convergence competency elements. So, this developing program has brought the promotion of the creative convergence competent talented person for the future global environment.
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문제 정의
이에 본 연구는 현재 우리가 당면하고 있는 지구온난화에 따른 기후변화로 인한 사회문제를 해결해 나가는 과정을 통해 융합인재의 역량이 함양 될 수 있는 초등학생을 위한 STEAM 교육 프로그램의 개발과 그 결과를 분석하여 정리하고자 한다. 궁극적으로 이러한 창의적인 문제해결과정을 통해 융합적 지식과 사고능력을 향상시킬 수 있는 학습활동과 교수학습방법을 교육현장에서 활용하고, 다양한 교과나 프로그램에 적용할 수 있도록 기반을 마련하고자 한다.
본 연구는 한국형 STEAM 교육이 추구하는 융합인재양성을 목적으로 구성주의 교육의 철학에 그 근원을 두고, 미래의 주인공인 초등학교 학생들을 대상으로 한 교육프로그램을 개발 및 적용하는 것이다. 이를 위해 최근 이슈가 되고 있는 기후변화대응 환경디자인에 관하여 자주적 문제설정 및 창의적인 문제해결과정을 적용하여, 궁극적으로 융합인재의 핵심역량 창의, 융합, 소통, 배려를 강화하고, 창의적인 융합형 인재로 성장할 수 있도록 초등교과과정에 기반한 STEAM 교육 프로그램 개발하였다.
본 연구에서는 창의적인 융합인재 양성을 목표로 지구의 기후변화에 따른 문제들을 해결해 나가는 과정에 대한 초등학생 대상 STEAM 교육 프로그램을 개발하기 위해 다음과 같은 연구방법과 내용으로 진행하였다.
즉, 공학 부분에서는 환경 정화 기술을 통하여, 사회 과학 부문에서는 최소 성장의 정책 지향으로 각각 문제를 해결하려고 있다. 이에 본 연구는 현재 우리가 당면하고 있는 지구온난화에 따른 기후변화로 인한 사회문제를 해결해 나가는 과정을 통해 융합인재의 역량이 함양 될 수 있는 초등학생을 위한 STEAM 교육 프로그램의 개발과 그 결과를 분석하여 정리하고자 한다. 궁극적으로 이러한 창의적인 문제해결과정을 통해 융합적 지식과 사고능력을 향상시킬 수 있는 학습활동과 교수학습방법을 교육현장에서 활용하고, 다양한 교과나 프로그램에 적용할 수 있도록 기반을 마련하고자 한다.
제안 방법
3·4학년 STEAM 프로그램 수행 과정별로 1차시는 지진에 대한 기초적 과학지식을 습득하고 이를 바탕으로 창의적 설계를 하도록 하며, 2~3차시는 안전한 구조물에 대한 기초적 과학지식과 더불어 창의적 문제해결요소를 이해하여 제시된 상황에 적절한 창의적 설계가 가능하도록 하며, 4-6차시는 창의적인 표현을 통한 감성적 체험을 하도록 구성하였다.
3·4학년 STEAM 프로그램의 한국형 4C-STEAM의 핵심역량인 창의성(Creative), 융합(Convergence), 소통 (Communication), 배려(Caring)의 요소가 적용되었는지 분석하였다.
5·6학년 STEAM 프로그램 수행 과정별로 1차시는 공간과 온도에 관한 기초적 과학 지식의 이해를 바탕으로 하고, 2~3차시는 실내공간의 구성 요소 및 자연채광을 이용한 공간계획에 대한 이해를 통해 실내 온도를 따뜻하게 할 수 있는 공간을 설계를 하도록 하였으며, 4~6차시는 설계한 내용을 다양한 재료와 제작기법을 이용하여 창의적으로 표현함으로써 창의적 설계와, 감성적 체험을 할 수 있도록 구성하였다.
5·6학년 STEAM 프로그램의 한국형 4C-STEAM의 핵심역량인 창의성(Creative), 융합(Convergence), 소통 (Communication), 배려(Caring)의 요소가 적용되었는지 분석하였다.
개발한 프로그램을 초등학생 35명(8팀)을 대상으로 예비시행8)하고 교육적 효과 및 만족도, 난이도 조사 및 STEAM교육 전문가 2인의 자문을 거쳐 기후변화대응 환경디자인 STEAM 교육 프로그램의 주제를 3·4학년에서는 화산과 지진을 선정하고, 5·6학년에서는 계절의 변화를 대주제로 선정하였다.
교과과정은 교육과학 기술부 고시별책 교육개정 내용 중 프로그램 개발일정의 가장 최근 개정안인 2012 개정 내용을 조사하여 선정된 대주제인 3·4학년의 ‘화산과 지진’과 5·6학년의 ‘계절의 변화’에 대해 창의적인 문제제시 및 해결을 할 수 있도록 국어, 미술, 수학, 사회 과목과 연계하여 프로그램 목표를 설정하고, 목표에 부합하는 단원을 선정하고, 단원의 학습목표를 분석하여, 아래 와 와 같이 정리하였다.
기후변화대응 환경디자인 STEAM 교육 프로그램 주제를 선정하기 위하여, 선행연구에서 시행해 오던 어린이 융·복합 교육프로그램에 바탕으로 국립과학관 과학강사 5인과 어린이 융·복합교육프로그램 개발자 4인이 초등학교 과학교과과정에서 기후변화와 관련된 내용을 파악하고, 10개의 예비 주제를 중심으로 모의실험 및 실험 평가 항목을 개발하였다.
넷째, 창의적인 문제해결과정에 적절한 교수학습방법을 정리하고, 이러한 과정을 통해 함양되는 융합인재교육의 핵심역량을 분석한다.
기후변화대응 환경디자인 STEAM 교육 프로그램 개발을 위해 한국실내디자인학회(KIID)는 디자인진흥위원회를 조직하고, 선행연구에서 시행해 오던 어린이 융·복합교육프로그램을 바탕으로 전문가 토의를 거쳐 미래환경을 주제로 프로그램을 보완하고 이를 초등학생을 대상으로 예비 프로그램을 시행하였다. 다음으로 초등학교 교육과정을 분석하여 기후변화와 관련된 교과내용을 파악하고 이와 함께 STEAM학습 내용에 맞게 재구성하여 초등학생을 위한 기후변화대응 환경디자인 STEAM 교육 프로그램을 개발하였다.
둘째, 초등학교 교과과정을 분석하여 각 과목에서의 지구 환경의 미래와 기후변화에 관련된 교육내용을 선별하여 STEAM 교육 학습 준거틀에 근거하여 정리한다.
3·4학년 STEAM 프로그램은 지진과 관련된 동영상을 감상하고 스스로 건물이 되었다는 가정 하에 실시하는 지진실험을 통해 문제가 되는 현상에 대해 직접적으로 느끼고 스스로 문제를 발견하도록 유도하며, 다양한 도형과 건물의 강도를 증가시킬 수 있는 형태에 대해 고민하면서 새로운 아이디어를 발견하고, 튼튼한 건물을 만드는 목표를 설정하게 한다. 마지막으로 설계하고 제작하는 과정을 통해 해결책을 발견하고, 과제를 발표하는 시간을 통해 참가자들의 의견을 공유함으로서 수용안에 대한 발견 과정을 수행한다.
마지막으로, 이러한 핵심역량 강화를 위한 창의적인 문제해결과정과 이에 적절한 학습활동 사례를 정리한다.
본 프로그램의 교육방법을 2장에서 언급한 한국형 STEAM인 4C-STEAM과 문제기반학습(PBL:Problem based learning)의 6단계 과정을 적용하여 교육하였는지 분석하였다.
셋째, 문제기반학습(PBL:Problem based learning)을 적용하여 실생활에서 지구환경이 당면한 기후변화에 대한 문제들을 제시하고, 이를 해결해 나가는 방법에 대한 내용을 차시별 프로그램으로 정리한다.
본 연구는 한국형 STEAM 교육이 추구하는 융합인재양성을 목적으로 구성주의 교육의 철학에 그 근원을 두고, 미래의 주인공인 초등학교 학생들을 대상으로 한 교육프로그램을 개발 및 적용하는 것이다. 이를 위해 최근 이슈가 되고 있는 기후변화대응 환경디자인에 관하여 자주적 문제설정 및 창의적인 문제해결과정을 적용하여, 궁극적으로 융합인재의 핵심역량 창의, 융합, 소통, 배려를 강화하고, 창의적인 융합형 인재로 성장할 수 있도록 초등교과과정에 기반한 STEAM 교육 프로그램 개발하였다. 이러한 과정을 통해 다음과 같은 결론을 얻게 되었다
첫째, 초등학생을 위한 융합인재교육의 핵심역량과 요소를 정리하고, 지구온난화에 대한 초등 교육에 대한 현황을 분석한다.
초등학교 3·4학년 과학과목의 ‘화산과 지진’ 단원을 중심으로 수학의 ‘확률과 통계’, ‘도형’, ‘길이 및 무게 측정’, 미술의 ‘조형요소와 원리’ 단원을 연계하여 ‘튼튼한 타워 만들기’ 주제를 선정하고, STEAM 요소 및 STEAM 준거틀을 적용하여 프로그램을 구성하였다.
초등학교 5·6학년 과학 과목의 ‘계절의 변화’ 단원을 중심으로 과학의 ‘온도와 열’, 수학의 ‘입체도형의 공간 감각’, 국어의 ‘말하기 듣기 매체를 활용한 효과적 발표’, 미술의 ‘주제표현’ 단원을 연계하여 ‘따뜻한 교실 만들기’ 주제를 선정하고, STEAM 요소 및 STEAM 준거틀을 적용하여 프로그램을 구성하였다.
초등학교 5·6학년 과학 과목의 ‘계절의 변화’ 단원을 중심으로 과학의 ‘온도와 열’, 수학의 ‘입체도형의 공간 감각’, 국어의 ‘말하기 듣기 매체를 활용한 효과적 발표’, 미술의 ‘주제표현’ 단원을 연계하여 ‘따뜻한 교실 만들기’ 주제를 선정하고, STEAM 요소 및 STEAM 준거틀을 적용하여 프로그램을 구성하였다. 프로그램은 공간과 온도와의 관계를 바탕으로 따뜻한 교실을 설계 및 제작하고, 그 기능을 검토해 보는 4개 과정으로 이루어져있다.
성능/효과
반자연 외(2014)는 어린이를 위한 융합인재교육을 위해 실생활과 유사한 비구조적 문제 상황에서 학습을 시작하고 학습자가 문제를 해결하기 위해 필요한 지식과 정보를 스스로 탐구하여 적절한 해결안을 찾는 과정에서 학습하는 문제기반학습(PBL:Problem based learning)을 적용하였다. 그 결과, 어린이들은 다양한 문제 상황에 대한 이해는 높았으나, 문제해결안에 대한 지식의 융합능력이 부족한 것으로 나타났다. 따라서 초등학생을 위한 STEAM 교육 프로그램은 교과지식을 기반으로 학습 목표와 사실 발견을 통해 문제제기를 하고, 다양한 아이디어를 산출하여, 이 중에서 해결책을 찾아, 이에 대한 수용 가능한 제안을 결정하는 창의적인 문제해결과정2)의 학습활동으로 구성하는 것이 필요하다고 본다.
넷째, ‘배려(Caring)’는 자신과 남을 이해하고 나아가 집단, 사회, 국가, 인류 전체에 대한 인식과 존중이다.
더불어 경험담 및 결과물에 대한 발표와 개선점에 대한 토론을 통해 ‘소통’을 실현하였으며, 스스로 결과물을 만들어 내고, 발표하는 과정을 통해 ‘배려’의 요소를 보이고 있다.
둘째, ‘융합(Convergence)’은 맥락적인 지식을 이해, 설계, 응용 및 활용하는 것이다.
셋째, ‘소통(Communication)’ 능력은 기존의 ‘의사소통능력’이나 ‘대인관계능력’과 관련한다.
후속연구
넷째, 다양한 분야의 인재로 성장하게 될 초등학생들에게 한 분야의 노력으로 해결될 수 없는 거대한 사회문제를 융합적인 접근, 소통과 배려의 사회성 개발과 더불어 창의적으로 해결해 나가는 과정을 통해 융합인재로서의 성장할 수 있는 기반을 마련해야한다. 특히 본 프로그램은 이러한 창의적인 융합형 인재양성이라는 대의와, 더불어 향후 지구환경의 미래를 대비하는 환경윤리교육이 됨으로써 궁극적인 지구환경 보존에 이바지 할 수 있을 것이다.
또한 향후, 초·중·고 STEAM 전문교사 양성프로그램 개발이 필요하며, 더불어 다양한 사례를 통한 프로그램에 대한 연구가 지속되어야 할 것이다.
본 연구는 위의 과정을 통해 기후변화에 대응에 대한 문제해결과정을 초등학교 교육과정을 기반으로 STEAM 요소를 접목한 교육프로그램으로 개발하고, 이러한 교육이 창의적인 융합 역량강화를 할 수 있도록 교수학습 방법을 제시한 모범적인 사례가 될 것이다.
본 연구의 후속 연구로 중학생과 고등학생을 위한 환경디자인에 대한 STEAM 교육프로그램의 개발 연구가 지속될 수 있으며, 이러한 교육프로그램의 진행 후 프로그램별, 교수학습이론 적용에 대한 비교 평가 연구가 진행될 수 있다. 또한 향후, 초·중·고 STEAM 전문교사 양성프로그램 개발이 필요하며, 더불어 다양한 사례를 통한 프로그램에 대한 연구가 지속되어야 할 것이다.
셋째, 본 연구에서 개발한 STEAM 교육프로그램의 경우, 창의적인 문제해결과정에 대한 교수학습이론에 기반 하여 학습자들의 학습내용과 활동을 구성하였으며, 이러한 창의적인 융합인재의 역량강화를 도모할 수 있는 다양한 교수학습방법이 개발 적용되어야 할 것이다.
넷째, 다양한 분야의 인재로 성장하게 될 초등학생들에게 한 분야의 노력으로 해결될 수 없는 거대한 사회문제를 융합적인 접근, 소통과 배려의 사회성 개발과 더불어 창의적으로 해결해 나가는 과정을 통해 융합인재로서의 성장할 수 있는 기반을 마련해야한다. 특히 본 프로그램은 이러한 창의적인 융합형 인재양성이라는 대의와, 더불어 향후 지구환경의 미래를 대비하는 환경윤리교육이 됨으로써 궁극적인 지구환경 보존에 이바지 할 수 있을 것이다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
STEAM 학습준거 틀은 어떻게 구성되어 있는가?
이는 상황 제시(Context), 창의적 설계(Creative Design), 감성적 체험(Emotional Touch)으로 구성되어 있다. 첫째, 상황을 제시해 자기 문제로 인식하게 한다.
4C-STEAM의 핵심역량은 무엇인가?
3·4학년 STEAM 프로그램의 한국형 4C-STEAM의 핵심역량인 창의성(Creative), 융합(Convergence), 소통 (Communication), 배려(Caring)의 요소가 적용되었는지 분석하였다. 내가 건물이라는 상황설정을 통해 새로운 사고의 프레임을 제시하고, 튼튼한 구조에 대한 아이디어를 스케치 및 제작하면서 통해 ‘창의’를 실현하고, 지진실험 및 다양한 형태의 도형에 대한 이해, 주변의 일상적인 재료들을 학습에 이용함으로써 지식간의 연관성을 이해시키는 방법으로 ‘융합’ 요소를 보이고 있다.
STEAM은 무엇의 약칭인가?
이는 창의적인 과학기술인재를 육성하고 추진하기 위해 과학(science), 기술(technology), 공학(engineering), 예술(art)과 수학(math)의 약칭으로 이들만의 통합적인 교육방법을 의미한다. 즉, 이는 과학기술에 대한 학생들의 흥미와 이해를 높이고 과학기술 기반의 융합적 소양과 실생활의 문제 해결력을 배양하는 교육이다.
참고문헌 (10)
남상준, 환경 교육론, 대학사, 2010
반자연 외4인, 어린이 융.복합 디자인 체험 교육 프로그램 작품 분석, 한국실내디자인학회 학술발표대회논문집 34호, 2014.6
백윤수 외8인, 융합인재교육(STEAM) 실행방향 정립을 위한 기초연구, 2011.7
서우석, 초등학교 실과 교과를 통한 환경교육의 방안, 한국실과교육연구, 제5권 1호, 1999.1
이상원 외3인, 녹색생활 실천을 위한 LOHAS 개념에 근거한 초등환경 교육 콘텐츠 개발, 서울교육대 한국초등교육, 2011.4
이용순 외4인, 교과교육을 통한 환경교육 강화 방안연구, 한국교육과정평가원, 2000.12
이윤희 외 5인, 초등학생을 위한 친환경디자인 STEAM 교육 프로그램의 개발 및 적용 연구, 한국실내디자인학회 학술발표대회논문집 37호, 2015.6
임동욱, 손에 잡히는 STEAM교육, 한국과학창의재단, 2012.8
조향숙, 현장 적용 사례를 통한 융합인재교육(STEAM)의 이해, 한국교육개발원, 한국과학창의재단, 2012.5
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