본 연구는 디자인을 기반으로 수학과 과학, 예술 등 다양한 교과가 연계되어 학생들의 창의성과 예술적 감성을 키울 수 있는 융합교육 프로그램을 개발했다. 패턴과 이미지 등으로 아름다움을 추구하고 문화적 가치를 구현하는 디자인 활동을 중심으로 2015 개정 교육과정에 적합한 성취기준과 교육과정 내용을 고려하여 초등학생용 융합교육 3개 프로그램과 중학교에서 활용할 수 있는 2개 프로그램을 개발했다. 개발 프로그램에 대한 타당성 검토를 위해 개발 단계와 시범 수업 과정에서 5명의 교육 전문가 패널에 의해 평가되었다. 개발 프로그램은 초 중등 학생들의 디자인 소양과 디자인 감각을 증진할 수 있고, 중학교의 자유학기제 활동에서 적용할 수 있는 융합교육 콘텐츠로 활용될 수 있다. 이 프로그램을 통해 미래 디자인 사회를 이끌어갈 청소년들이 디자인의 소비자이면서 생산자로서 디자인에 대한 감각과 소양, 설계 능력을 갖출 수 있을 것이다.
본 연구는 디자인을 기반으로 수학과 과학, 예술 등 다양한 교과가 연계되어 학생들의 창의성과 예술적 감성을 키울 수 있는 융합교육 프로그램을 개발했다. 패턴과 이미지 등으로 아름다움을 추구하고 문화적 가치를 구현하는 디자인 활동을 중심으로 2015 개정 교육과정에 적합한 성취기준과 교육과정 내용을 고려하여 초등학생용 융합교육 3개 프로그램과 중학교에서 활용할 수 있는 2개 프로그램을 개발했다. 개발 프로그램에 대한 타당성 검토를 위해 개발 단계와 시범 수업 과정에서 5명의 교육 전문가 패널에 의해 평가되었다. 개발 프로그램은 초 중등 학생들의 디자인 소양과 디자인 감각을 증진할 수 있고, 중학교의 자유학기제 활동에서 적용할 수 있는 융합교육 콘텐츠로 활용될 수 있다. 이 프로그램을 통해 미래 디자인 사회를 이끌어갈 청소년들이 디자인의 소비자이면서 생산자로서 디자인에 대한 감각과 소양, 설계 능력을 갖출 수 있을 것이다.
The purpose of this study is to develop students' creativity and artistic sensitivity by developing a convergence education program that links various subjects, including mathematics, science, and art based on design. Design is done in almost every human activity that pursues beauty and implements c...
The purpose of this study is to develop students' creativity and artistic sensitivity by developing a convergence education program that links various subjects, including mathematics, science, and art based on design. Design is done in almost every human activity that pursues beauty and implements cultural value through patterns and images. We have developed three programs for elementary school students and two programs for middle school students, taking into consideration the achievement standards and curriculum content appropriate for the 2015 revised curriculum. It was assessed by a panel of five educational experts during the development and demonstration courses to evaluate the feasibility of the development program. The development program can enhance the design literacy and design sense of elementary and junior high school students and can be used convergent educational contents that can be applied in the free-semester system activities of junior high school. Through this program, adolescents who will lead the future design society will be able to acquire the sense of design, literacy, and design ability as design consumers and producers.
The purpose of this study is to develop students' creativity and artistic sensitivity by developing a convergence education program that links various subjects, including mathematics, science, and art based on design. Design is done in almost every human activity that pursues beauty and implements cultural value through patterns and images. We have developed three programs for elementary school students and two programs for middle school students, taking into consideration the achievement standards and curriculum content appropriate for the 2015 revised curriculum. It was assessed by a panel of five educational experts during the development and demonstration courses to evaluate the feasibility of the development program. The development program can enhance the design literacy and design sense of elementary and junior high school students and can be used convergent educational contents that can be applied in the free-semester system activities of junior high school. Through this program, adolescents who will lead the future design society will be able to acquire the sense of design, literacy, and design ability as design consumers and producers.
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문제 정의
본 연구는 학교 현장에서 직접 적용할 수 있는 예술과 수학․과학을 통합한 융합 교수․학습 자료를 개발하는 것이다. 학생들은 디자인에 담겨있는 수학․과학적 원리를 흥미롭게 학습하면서 창의․융합적 사고와 실제 디자인 제품개발 능력을 신장하고, 소비자로서의 디자인 감각과 예비 디자이너로서의 디자인 소양 및 설계 방법을 배울 수 있는 융합교육을 이룰 수 있다.
본 연구에서는 기존의 STEAM 프로그램과 차별화하여 체험(Hands_on) 중심의 메이커 교육으로 공작과 노작 활동 중심의 창의적 설계와 함께, 제품 제작 활동에서 감성적인 체험을 경험하는 융합교육 프로그램을 개발하고자 한다. 프로그램 개발 과정은 준비, 개발, 개선의 단계로 진행하였다(Fig.
초등학교 5~6학년군 ‘직선과규칙의아름다운만남’은 ‘String Art’를 주제로 2015 개정 교육과정에서 과학, 수학, 미술, 기술·공학(실과)의 교과 내용을 융합하여 구성하였다. 선과 규칙이라는 수학적 내용을 블록형 코딩 도구인 엔트리를 활용하여 공학적으로 표현하거나, 별자리의 과학적 주제로 생활소품을 만드는 미술 교과의 산출물을 제작해보는 다양한 활동을 통해 학생들이 융합적 사고를 신장할 수 있는 기회를 제공하고자 하였다(Table 6). 1차시에서는 ‘String Art’를 미술작품이나 일생생활에서 탐색해보고, 나름의 규칙을 정하여 직접 ‘String Art’를 도안해 보는 활동을 수행한다.
셋째, 학생들이 디자인이라는 실생활 소재를 통해 재미와 흥미를 갖출 수 있으며, 나아가 학교 현장의 융합교육 기반 풍토 조성에 기여할 수 있는 프로그램을 개발하고자 하였다.
따라서 미래의 융합 시대를 이끌어 갈 지금의 학생들은 각 교과의 내용적 지식뿐만 아니라 창의성과 예술적 감성까지 아우를 수 있는 인지적·정의적 능력을 겸비해야 하며, 창의성을 바탕으로 다양한 지식과 개념을 융합(STEAM)할 수 있는 통합적 능력을 갖추어야 한다[6]. 이에 본 연구에서는 2015 개정 교육과정에 적합한 융합교육 프로그램으로서 자유학기제 수업에서도 활용이 가능한 디자인을 기반으로 학교 현장의 교사와 학생이 학교 수업 외에 추가적인 부담 없이 수업 활용이 가능할 수 있도록 했다. 개발 프로그램을 통해 학생들은 손쉽게 접근 가능한 소재인 디자인과 공학의 활용으로 STEAM 프로그램의 활용도를 제고할 수 있고, 학교 현장에서 체험 중심의 융합교육의 기반과 풍토 조성에 기여할 수 있는 만들기를 통한 배움의 융합교육(메이커 교육)이 이루어지도록 했다.
제안 방법
1차시에서 평면도형의 이동 방법에 대해 학습한 후에 ‘T퍼즐’과 ‘펜토미노’로 구체물을 통한 조작활동을 수행한다.
차시 구성과 관련해서는 1차시(9까지의 수, 정체가 뭐니?)는 수학(1~2학년군 수학 교육과정에서 9까지의 수 알아보기), 통합교과(1~2학년군 즐거운 생활 교육과정에서 다양한 방법으로 표현하기 중 색칠하기), 공학(언플로그드 활동: 기술, 컴퓨터 영역 중 컴퓨터를 사용하지 않고 컴퓨터의 문제 처리 방식만 가져와서 만든 저학년용 활동)으로 구성하였다. 2차시(점으로 그리는 그림, 픽셀아트)는 통합교과(1~2학년군 즐거운 생활 교육과정에서 다양한 방법으로 표현하기 중 색칠하기와 붙이기, 꾸미기)를 중심으로 수학(1~2학년군 수학과 교육과정에서 덧셈과 뺄셈 알아보기)으로 융합하였다. 3차시(여름 동산 친구들을 만나요!)는 통합교과 중 과학(1~2학년군 슬기로운 생활 교육과정에서 여름에 볼 수 있는 주변의 동물 알아보기와 여름에 볼 수 있는 주변 생활 모습과 특징)과 통합교과(1~2학년 군 즐거운 생활 교육과정에서 다양한 방법으로 표현하기 중 그리기와 종이접기)로 구성하였다.
이에 본 연구에서는 2015 개정 교육과정에 적합한 융합교육 프로그램으로서 자유학기제 수업에서도 활용이 가능한 디자인을 기반으로 학교 현장의 교사와 학생이 학교 수업 외에 추가적인 부담 없이 수업 활용이 가능할 수 있도록 했다. 개발 프로그램을 통해 학생들은 손쉽게 접근 가능한 소재인 디자인과 공학의 활용으로 STEAM 프로그램의 활용도를 제고할 수 있고, 학교 현장에서 체험 중심의 융합교육의 기반과 풍토 조성에 기여할 수 있는 만들기를 통한 배움의 융합교육(메이커 교육)이 이루어지도록 했다.
개발된 초기 STEAM 프로그램에 대한 현장과 5인의 전문가 평가를 통해 수정·보완하여 프로그램을 개발하였다.
개발된 초기 STEAM 프로그램의 현장 적용 과정에서 STEAM 교육 전문가 2인과 현장교육 전문가 3인으로 총 5인의 평가를 받고, 그 결과를 토대로 프로그램을 수정ㆍ보완하였다. 전문가 집단의 평가 및 검토 의견은 STEAM 준거틀에 따른 구성 측면(창의적 설계 부분)의보완이나, 차시 간 연계성과 체계성 측면에서의 보완을 요구하거나 학습자가 창의적으로 설계하여 창의성을 더욱 자극할 수 있도록 교과 설계의 보완이 필요하다는 점을 지적하였다.
둘째, 2015 개정 교육과정 내용에 적합하며, 학생들이 실제로 디자인을 구상하고 제품을 개발함으로써 학습에 흥미와 재미를 제공해 학습 지속력을 높일 수 있는 프로그램을 구안하였다.
중학교 1~3학년을 대상으로 하는 ‘수로 만드는 디자인’은 중학교급에서 다루는 정수, 유리수, 무리수, 실수와 2015 개정 수학과 교육과정에서 초등학교급에서 중학교 과정으로 이동한 분수(유리수)의 사칙연산에 대한 이해를 도모할 수 있도록 했다. 또한 각 수들과 이들의 연산에서 나타나는 관계를 탐구하여 반복적으로 나타나는 규칙(패턴)을 귀납적으로 찾아보도록 하였다. 발견한 이 규칙(패턴)으로 학습자들이 간단한 디자인 활동으로서 색으로 표현하거나 큐브 모형으로 직접 구성해보고 나아가 공학을 활용하여 시각적으로 확인할 수 있는 무늬를 만들어보도록 하였다.
마지막으로 학습자들이 여러 가지 규칙(패턴)으로 만든 다양한 무늬를 배경으로 하는 의상을 디자인함으로써 과학·수학의 원리를 공학적으로 풀어내고, 이를 미술적으로 표현하는 창의적이고 융합적인 사고력을 계발할 수 있도록 구성하였다(Table 7).
또한 각 수들과 이들의 연산에서 나타나는 관계를 탐구하여 반복적으로 나타나는 규칙(패턴)을 귀납적으로 찾아보도록 하였다. 발견한 이 규칙(패턴)으로 학습자들이 간단한 디자인 활동으로서 색으로 표현하거나 큐브 모형으로 직접 구성해보고 나아가 공학을 활용하여 시각적으로 확인할 수 있는 무늬를 만들어보도록 하였다. 과학 STEAM으로는 세포 분열과 물체의 운동을 주요한 교과 내용으로 구성하였다.
개발된 초기 STEAM 프로그램에 대해서 2017년 6월에 청주 지역의 A중학교 학생 30명을 대상으로 적용하여, 그 결과물을 STEAM 프로그램의 개발에 반영하였다. 수업 교사와의 면담 결과, 개발된 초기 STEAM 프로그램이 STEAM의 교과 중에서 수학과 예술에 좀더 치우쳐 있다는 지적에 따라 과학과 기술공학의 내용을 보강하는 방향으로 수정하였다.
중학교 교육과정은 자연 현상과 사물에 대하여 호기심과 흥미를 가지고, 교과의 핵심 개념에 대한 이해와 탐구 능력의 함양을 통하여, 개인과 사회의 문제를 융합적이고 창의적으로 해결하기 위한 소양을 요구함에 따라[3], 자기 닮음의 프랙탈 도시라는 주제 하에 현장 수업 적용의 효과성을 위하여 2영역의 7개 차시로 모듈화하여 구성하였다(Table 8). 이 중 1영역인 눈송이 모델링은 자기 닮음 도형의 일종인 코흐 눈송이를 사용법이 간단한 공학 도구(NCTM TOOLS)를 활용하여 제작해 보는 활동에서 과학 교과의 내용인 물질의 상태를 도입하는 내용으로 구성하였다. 2영역인 프랙탈도시만들기에서는 자기 닮음의 성질과 엑셀의 3차원 차트 기능을 활용하여 도시 모형을 구성하거나 주어진 도시 모형에서 모델링한 수치로 표현하는 활동을 수행하도록 하고 있다.
학생들에게 디자인에 관심을 갖게 하고, 창의 융합 능력을 기를 수 있는 융합교육 프로그램으로 초 중등 학교에서 정규 수업 시간, 창의적 체험활동, 방과후 활동, 자유학기제 등에 사용할 수 있도록 개발하였다. 이를 위하여 수학․과학․예술 분야의 교과교육 전문가(3명)와 함께 STEAM 교육 자료의 개발 경험을 지닌 초등학교와 중학교의 현장교사를 중심으로 하는 개발팀(14명)을 구성하였으며, 개발 과정에서 전문가 집단(5명)의 프로그램 검토 및 평가와 함께 시범수업을 실시하고 그 결과를 프로그램에 반영하였다. 본 연구의 결과는 다음과 같다.
2영역인 프랙탈도시만들기에서는 자기 닮음의 성질과 엑셀의 3차원 차트 기능을 활용하여 도시 모형을 구성하거나 주어진 도시 모형에서 모델링한 수치로 표현하는 활동을 수행하도록 하고 있다. 이와 같이 일정한 규칙에 따라 숫자들을 차트 그림으로 나타내는 활동과 규칙을 추측하는 활동을 통해 학생들의 미적 감각을 발현할 수 있는 기회와 함께 귀납적 사고실험 기회를 제공한다. 본 프로그램을 통하여 중학교 학생들은 규칙을 찾고 이 규칙을 공학으로, 미술 표현 방법으로 나타내고 최종적으로 수학·과학적 원리를 기반으로 내용을 통합하는 융합 활동을 경험할 수 있다(Table 8).
중학교 1학년에서 주로 시행하는 자유학기제에서 활용할 수 있도록 개발된 ‘자기 닮음의 프랙탈 도시 탐구’는 중학교 교육과정 상에 제시된 내용요소 및 성취기준을 기반으로 하여 중학교 1학년에서 과학, 미술, 수학, 공학의 일부 내용을 선정하여 융합하였다. 중학교 교육과정은 자연 현상과 사물에 대하여 호기심과 흥미를 가지고, 교과의 핵심 개념에 대한 이해와 탐구 능력의 함양을 통하여, 개인과 사회의 문제를 융합적이고 창의적으로 해결하기 위한 소양을 요구함에 따라[3], 자기 닮음의 프랙탈 도시라는 주제 하에 현장 수업 적용의 효과성을 위하여 2영역의 7개 차시로 모듈화하여 구성하였다(Table 8). 이 중 1영역인 눈송이 모델링은 자기 닮음 도형의 일종인 코흐 눈송이를 사용법이 간단한 공학 도구(NCTM TOOLS)를 활용하여 제작해 보는 활동에서 과학 교과의 내용인 물질의 상태를 도입하는 내용으로 구성하였다.
첫째, STEAM 프로그램의 개발을 위해서 준비, 개선, 개발의 STEAM 프로그램 개발 모형을 구안하고, 이에 따라 실제적인 체험 활동을 위주로 한 융합교육 프로그램을 개발하였다.
초등학교 5~6학년군 ‘직선과규칙의아름다운만남’은 ‘String Art’를 주제로 2015 개정 교육과정에서 과학, 수학, 미술, 기술·공학(실과)의 교과 내용을 융합하여 구성하였다.
본 연구에서는 기존의 STEAM 프로그램과 차별화하여 체험(Hands_on) 중심의 메이커 교육으로 공작과 노작 활동 중심의 창의적 설계와 함께, 제품 제작 활동에서 감성적인 체험을 경험하는 융합교육 프로그램을 개발하고자 한다. 프로그램 개발 과정은 준비, 개발, 개선의 단계로 진행하였다(Fig. 1).
픽셀아트 그리기 활동과 관련하여 컴퓨터를 활용하여 기술·공학의 특성을 반영하였다.
학교 현장에서 활용될 수 있도록 2015 개정 교육과정의 관련 교과목에 대한 분석을 실시하여 STEAM 프로그램의 내용 및 소재 선정의 기초 작업을 수행하였다. 프로그램 개발을 위하여 수학․과학․예술 분야의 교과교육 전문가 3명, STEAM 교육 자료의 개발 경험을 지닌 초등학교와 중학교의 현장교사를 각각 10여명과 4명으로 하는 개발팀을 구성하였다.
융합교육의 방향과 목적을 갖고 학습자들의 손에 도구를 쥐어주면 무언가 만들어 내고 ‘만드는 그 자체’로 가치 있으며 창의·인성 교육을 이룰 수 있다. 학생들에게 디자인에 관심을 갖게 하고, 창의 융합 능력을 기를 수 있는 융합교육 프로그램으로 초 중등 학교에서 정규 수업 시간, 창의적 체험활동, 방과후 활동, 자유학기제 등에 사용할 수 있도록 개발하였다. 이를 위하여 수학․과학․예술 분야의 교과교육 전문가(3명)와 함께 STEAM 교육 자료의 개발 경험을 지닌 초등학교와 중학교의 현장교사를 중심으로 하는 개발팀(14명)을 구성하였으며, 개발 과정에서 전문가 집단(5명)의 프로그램 검토 및 평가와 함께 시범수업을 실시하고 그 결과를 프로그램에 반영하였다.
학생들의 발달 단계를 고려하여 직접적인 컴퓨터(공학) 사용은 배제하였지만, 컴퓨터 조작의 알고리즘을 구체적 활동을 통해 구현하는 언플러그드 방식을 도입하여 기술·공학 STEAM을 구현하였다.
대상 데이터
개발된 초기 STEAM 프로그램에 대해서 2017년 6월에 청주 지역의 A중학교 학생 30명을 대상으로 적용하여, 그 결과물을 STEAM 프로그램의 개발에 반영하였다. 수업 교사와의 면담 결과, 개발된 초기 STEAM 프로그램이 STEAM의 교과 중에서 수학과 예술에 좀더 치우쳐 있다는 지적에 따라 과학과 기술공학의 내용을 보강하는 방향으로 수정하였다.
학교 현장에서 활용될 수 있도록 2015 개정 교육과정의 관련 교과목에 대한 분석을 실시하여 STEAM 프로그램의 내용 및 소재 선정의 기초 작업을 수행하였다. 프로그램 개발을 위하여 수학․과학․예술 분야의 교과교육 전문가 3명, STEAM 교육 자료의 개발 경험을 지닌 초등학교와 중학교의 현장교사를 각각 10여명과 4명으로 하는 개발팀을 구성하였다. 개발된 초기 STEAM 프로그램에 대한 현장과 5인의 전문가 평가를 통해 수정·보완하여 프로그램을 개발하였다.
성능/효과
본 프로그램을 통하여 중학교 학생들은 규칙을 찾고 이 규칙을 공학으로, 미술 표현 방법으로 나타내고 최종적으로 수학·과학적 원리를 기반으로 내용을 통합하는 융합 활동을 경험할 수 있다(Table 8).
이러한 정책에 발맞추어 STEAM 관련 연구는 지속적으로 증가하는 추세이다. 수학 기반 STEAM 수업에서 고등학교 1학년 학생들의 수학적 태도 변화에 긍정적인 효과가 있었다. 초등학생들을 대상으로 한 STEAM 수업에서 문제해결, 창의성, 흥미도, 집중도, 협동성, 참여 의지 등이 높아졌다[15].
후속연구
둘째, 개발한 STEAM 프로그램의 질을 담보할 수 있는 평가 모형의 개발이 필요할 것이다. 최근 들어 다양한 방면에서 STEAM 프로그램이 개발되고 있으나, STEAM 프로그램의 질을 담보할 수 있는 도구나 제도적 장치에 대한 연구는 부족한 실정이다.
셋째, 융합교육 프로그램이 현장 교사를 대상으로 한 장학 등을 통해서 폭넓게 보급될 필요가 있으며, 나아가 학교 현장에서 활용이 가능한 융합교육 프로그램들이 더 많이 개발되어야 할 것이다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
디자인은 어떤 활동인가?
미래 사회를 대비한 창의성 계발과 관련하여 디자인 교육이 최근 주목받고 있다. 디자인은 일상생활에서 문화적 가치를 구현하는 활동으로서 학습자의 문화융합적 능력을 신장시키며, 실생활과 연결 지어 수학․과학적 원리를 학습할 수 있는 좋은 학습 콘텐츠를 제공한다. Victor(1983)에게 있어서 디자인은 우리가 욕망· 예측하는 목표를 향한 행동의 계획을 패턴화하는 과정을 의미하며, 인간 활동의 기본으로서 거의 매순간 우리가 하는 모든 것이 디자인 활동이고, 모든 사람은 디자이너라고 할 수 있다고 했다[1].
STEAM 교육은 어떤 교육방법인가?
최근 지식과 정보의 소통을 기반으로 하는 미래의 4차 산업혁명 시대에서 넘쳐나는 지식과 정보들 사이를 넘나들고 융합할 수 있는 능력을 갖춘 인재를 양성하는 것이 학교 교육의 목표 중의 하나로 여겨지는 추세이다. STEAM 교육은 실생활과 관련된 소재를 기반으로 각 교과의 선택된 주제들을 융합하고, 이 주제들에 대해서 교과 사이의 관계를 탐구하는 능력을 계발하도록 조장할 수 있는 교육 방법이다. 연구자들은 STEAM의 정의에서 STEAM 교육의 목적을 Table 1과 같이 정리하고 있다[7].
미래의 융합 시대를 이끌어 갈 지금의 학생들은 각 교과의 내용적 지식뿐만 아니라 창의성과 예술적 감성까지 아우를 수 있는 인지적·정의적 능력을 겸비해야 하는 이유는?
미래 사회를 대비한 전 세계 수학·과학·기술 교육의 키워드는 창의성과 함께 STEAM 교과의 융합교육이다[3]. 또한, 앞으로의 미래 사회는 단절된 하나의 교과 지식이 아닌 다양한 학문 간의 융합적 지식과 사고가 필요하고, 우리 학생들이 살아갈 미래 시대에서는 창의성과 융합적 사고가 필수적인 요소가 될 것이다[5]. 따라서 미래의 융합 시대를 이끌어 갈 지금의 학생들은 각 교과의 내용적 지식뿐만 아니라 창의성과 예술적 감성까지 아우를 수 있는 인지적·정의적 능력을 겸비해야 하며, 창의성을 바탕으로 다양한 지식과 개념을 융합(STEAM)할 수 있는 통합적 능력을 갖추어야 한다[6].
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