2011. 11. 30 백 윤 수 연세대학교 기계공학부

1. 융합인재교육(STEAM)의 총론적 고찰 미래를 행복하게 살아가는 힘 2011. 11. 30 백 윤 수 연세대학교 기계공학부

2. 미래 사회에서 요구 되는 주요 덕목은? 2011.11.15. 동아일보 발췌 美 교육위원 4선성공 문일룡 변호사 “한국식 교육한다면 美학부모 모두 반대할것” 8일 미국 지방선거에서 버지니아 주 페어팩스카운티 교육위원에 4선으로 선출된 문일룡 교육위원(54·변호사·사진)은 “오바마 대통령은 학부모와 정책입안자들이 열정을 가져달라고 자극하기 위해 한국 사례를 언급하는 것이지 한국의 교육시스템이 우월하다는 것을 말한 것은 아니다”라고 강조했다. 13일 페어팩스카운티 내 애넌데일 사무실에서 기자와 만난 문 위원은 한국 교육의 문제점으로 “학생들 간 재능의 차이를 인정하지 않고 결과를 똑같이 맞추겠다는 발상이 문제”라며 “페어팩스카운티 공립학교에서는 학생의창의성(Creativity)과 발표력(Communication), 협동심(Collaboration), 분석력(Critical Thinking)을 어렸을 때부터 갖추도록 교육하는 데 중점을 두고 있다”고 소개했다. 대표적인 것이 초등학교 3학년 때부터 운영 중인 영재반. 학생들의 지능과 실력에 따라 영재반을 편성하고 영재로 판정된 학생에게는 자신의 학년보다 1∼2학년 더선행 학습하도록 커리큘럼을 짜준다. 문 위원은 “평준화 교육에 집착하는 것은 우수한 학생이나 열등한 학생 모두에게 불행한 일”이라고 덧붙였다. STEAM-4C는 지식 및 개념의 융합(Convergence), 창의성(Creativity), 소통(Communication), 배려(Caring)를 추구하는 융합인재교육(STEAM)이다.

3. 전세계 과학기술개혁의 방향 및 목표 개인의 경쟁력 • 과학, 기술등의 관련 교과에 대한 인지적, 정의적 측면에서의 소양 함양 • 교과별 단편적인 지식 습득의 수준을 넘어 다양한 교과 영역 사이에서의 지식 전이 능력 함양 • 실제적 문제해결 능력 발달, FUNctional Literacy 함양 국가의 경쟁력 • 현대 국가 경쟁력의 기반인 원자력, 반도체, GPS, 인터넷 등 혁명적 기술혁신은 과학기술 연구의 산물 • 국가 경쟁력은 과학기술에 의해 결정 • 혁신적이고 시대를 선도할 수 있는 기술의 개발, 학문적 업적 필요 • 지식기반사회 → 개념기반 사회로의 전환: 모방형(추격형) →탈추격형(창조형)으로 전환 • 지식 전달의 관점 → 개념 중심의 관점 : 창조적이고 융합적인 인간 교육 • 과학기술교육의 양적 증진 필요 사회의 경쟁력 • 대중의 과학화: 개인의 과학기술 예술융합적 소양(literacy) 함양 의미 , 국가 경쟁력과 창의성 발현

4. STEAM 교육의 필요성 과학과 예술 교육 교육패러다임의 전환 • 21세기는 사람이 중심이 되는 사회 즉, 감성을 지닌 창조지식인의 사회로의 진화 • 미래사회는 ‘창의력과 상상력 교육’과 문화예술교육이 절대적으로 중요 • 단순지식보다 상상력, 과정, 감성적 기능이 더 중요해지는 시대 • 따라서, 창조와 문화의 시대로 수평 통합적 교육으로 전환 예술과 창의성·인성, 감성 • 예술교육은 여섯 가지 능력(디자인, 스토리텔링, 조화, 공감, 놀이, 의미)과 더불어 타인과 조화로운 창조적 인성의 형성 효과(Daniel Pink) • 예술교육에서 활용하는 각종 상상의 도구들은 창의성 교육 차원에서 유용 • 예술교육의 힘은 관찰, 상상, 창의, 표현, 구성, 통합(이대영, 2010) • 과학자들은 관찰에 있어서의 미술 교육의 중요성을 강조 (예, 보어-원자모형, 파인만-다이어그램) • 음악, 미술, 무용, 연극, 말하기와 글쓰기를 통해서 자신의 ‘생각’을 스스로 디자인하도록 도와주어야 하고, 타인의 ‘경향’을 이해하려 노력하는 것이 교육의 핵심 • 예술교육은 다른 사람/ 사물과의 질서와 관계를 읽어내고, 자신의 감정이입을 통해 세상과 대화를 나누는 데 유용

5. STEAM 교육의 필요성 우리나라 교육의 문제점 이공계기피 현상 • 우수한 과학기술인력의 양성 및 공급에 상당한 차질 초래 • 대학수학능력시험 자연계열 응시자의 지속적인 감소 • 청소년들의 과학에 대한 관심 저조 • 과학이 어려운 과목이라는 인식 팽배 과학 학습 동기 (Motivational constructs) • 우리나라 고등학생들의 평균 과학 성취도는 상위권(2000년 1위, 2003년 4위, 2006년 11위/57개국) • 문제해결 능력,창의력 분야, 과학과목의 흥미도, 자아개념, 자기 주도적 학습능력은 최하위권 • 수학, 과학 성적은 상위권(2009년 PISA 4-7위(과학), 3-6위(수학)) • 수학, 과학의 흥미도, 학습동기:OECD 국가 평균 아래(2003년 31,38위/41개국(수학), 2009년 55위/57개국(과학)) 창의성․인성, 그리고 감성 교육의 중요성 • 우리나라 어린이와 청소년의 ‘주관적 행복지수’ OECD 국가 중최하위 • (65.98점/100점, 2011년 한국 어린이·청소년 행복지수 국제 비교) • 비교지표가 있는 23개 OECD 국가 중 3년 연속 최하위 기록 • 교육 방향에 대한 전면적인 검토를 시사

6. 융합교육 관련 • STS • 창의교육 • 창의인성교육 • STEAM • 융합교육과 STEAM 교육의 차이는 ?

7. 2004년 12월 NII는「Innovate America」라는 보고서를 통해 • 경쟁력 강화를 위한 혁신 정책을 제안 미국 • 2005년 10월에 NAS는 하원에 「Rising above the Gathering Storm」 • 보고서를 제출 • 2007년8월,『America COMPETES Act』, H.R.2272를 발효 • 2007년 10월에 경쟁력위원회는‘Five for the Future’라는 • 주요과제 5개를 발표 • STEM분야 교사 양성프로그램 및 현직교사의 전문성강화 및 • 지원 프로그램을 강화 • 2007년 7월,기술전략위원회 (TSB: Technology Strategy Board) • 설립 영국 • 2007년 10월 무역산업부(DTI)는 「The Race to the TOP」보고서 발간 • 및 과학혁신대학부(DIUS:Dept. for Innovation, Universities and Skills) • 신설 • 2008년 3월에 DIUS는 「Implementing 'The Race to the TOP‘」 • 보고서 출판

8. 미국 과학교육 환경변화 From STEM To STEAM / TEAMS ○음악을 공부하는 학생들은 공간지각추론 능력이 향상되고, 그 능력은 수학 개념 학습이나 과학 관찰 능력에 커다란 영향을 줌(Graziano et al., 2002; Tishman et al., 2002). ○ SAT 성적을 매타 분석한 결과, 음악 활동과 수학성취도 성적의 연관성이 높음(Catteral, 2002) ○ 미국의 Ohio 주, Florida 주, New York 주에서는 STEM에 Arts(예술)을 융합한 STEAM 교육을 적극적으로 시도(Platz, 2007) ○ Maes(2010)에 의하면, STEM 융합 교육의 결과가 개인의 창의성으로 발현되기 위해서는 반드시 예술(Arts)이 포함되어야 함. STEM이 빛을 발하기 위해서는 직관, 설계, 감성, 예술이 필요. TEAMS 교육의 필요성과 중요성을 역설 (http://bertmaes.wordpress.com/ 2010/10/21/teams/)

9. 영국의 과학관련 교육환경변화 • ○영국: STEM 교육 강화 • STEM4개 과목을 핵심교과로 설정: 핵심 4개 과목 관련 교육자, 기업인 및 주요 단체들이 전문가 자문그룹을 형성(STEM Advisory Forum) • ○ 영국 교육기술부(DES; Dept. of Education and Skills) 는 초등부터 고등학교에 걸쳐 전 교과 영역과 연계되는 디자인&기술(D&T) 교육 강화 • - 정규교육과정 주요 교육내용인 문해력(literacy), 셈하기(numeracy), 정보통신기술(ICT), 시민교육(citizenship), 지속가능성(sustain- ability) 등과 연계 • ‘디자인하고 제품을 생산하는 것’의 3개 하위 • 영역과 4개 영역 제시 • ① 영역지식 • (제어, 건강 및 안전, 재료 및 구성, 질, 구조) • ② 제품 및 응용(탐색, 분석 및 평가 활동) • ③ 실제 산출물 과제(기능 개발) • ㉮ 교과 교육과정의 연계성 • (과학, 수학, 정보과학, 환경교육, 경제, 예술) • ㉯ 의사소통기능 • (그래프, 모델링, 협동작업, 구두발표) • ㉰ 산업체 파트너십(경제적, 산업화에 대한 이해) • ㉱ 가치와의 연계 • (기술적, 사회적, 도덕적, 경제적, 미학적 차원) 영국 디자인 & 기술교육 내용표준 틀 (자료원 : http://web.data.org.uk/data/secondary/index.php)

10. 외국의 과학관련 교육환경변화 • ○ 핀란드: 수학-과학 교육 강화 프로젝트 • (LUMA) • • 수학-과학 교육 강화 프로젝트(LUMA) 실시 • (2002): 핀란드의 수학-과학 지식과 전문성 • 을 국제적 수준으로 높이는 것이 목적 • • 1996년 다음과 같은 수학-과학 교육의 • 문제점을 해결하기 위해 제안 • 고등학교에서 수학, 물리, 화학을 공부하는 • 학생수가 대학 수요에 비해 부족 • 물리, 화학, 생물의 학습이 응용과 실험에 • 부적합 • 물리와 기술을 학습하는 여학생의 수가 • 소수 • ○ 이스라엘: 수학-과학 교육개혁 • ‘모든 이를 위한 수학-과학-기술 • • 1992년 9월, 이스라엘 교육부는 과학-수학- • 기술교육위원회(Superior Committee on • Science, Mathematics and Technology • Education in Israel) 구성 • • 과학 기술의 지식은 국가의 경제적 경쟁력의 • 가장 중요한 자산, • 과학-수학-기술교육을 필수교과로 함 • • 과학-기술-수학교육을 향상시키기 위한 • 포괄적 접근 방법에 대한 연구 필수 • ○ 일본: 과학기술, 과학을 좋아하는 계획 수립 • • “과학기술, 과학을 좋아하는 플랜” 시작 • (2002) • • 중등학교와 대학, 연구소의 연계 사업(SPP, • Science Partnership Project), 과학기술자 • 특강 및대학이나 연구기관의 시설과 기자재 • 를 활용한 강좌 개최, 교육위원회가 대학이나 • 연구기관과 협력하여 교원연수 등을 수행 • • 수학, 과학 등 필수과목 수업시간을 확대하는 • 방향으로 ‘학습지도요령 개정(9차)’ • 2008년 개정 고시 • ○ 말레이시아: 미래 국가 경쟁력 향상을 위한 • 과학-기술교육 개혁 • • 초, 중등학교에서의 과학-기술 교육 강화: • 개인의 과학 지식과 기술 능력 향상 • - 초등학교 과학 주당 시간 수, 주 150시간 • - 중학교 과학 주당 시간 수, 주 200시간 • 고등학교 과학 주당 시간 수, 과학 주 200 • 시간, 화학 주 160시간, 생명과학 주 160시간, • 타 과학 주 160시간 • • 과학-기술교육에 있어서 비판적 사고, • 창의적 사고, 사고전략 강조

11. 우리 교육의 현주소는 ?

12. STEAM Education for Life 세 살 버릇 여든까지 간다. 젊어 배운 STEAM 교육, 평생 동안 계속 된다.

13. 조용필의 “창 밖의 여자” 창가에 서면 눈물처럼 떠오르는 그대의 흰손돌아서 눈 감으면 강물이어라~한줄기 바람되어 거리에 서면그대는 가로등 되어 내 곁에 머무네~누가 사랑을 아름답다 했는가~누가 사랑을 아름답다 했는가~차라리 차라리 그대의 흰 손으로나를 잠들게 하라~ Martin Buber“나와 너(Ich und Du)” 세계를 대하는 태도에는 근원적으로 두 가지의 방법이 있는데, 그 하나는 '나-너' 관계이고 또 하나는 '나-그것'의 관계. 전자의 경우, 나는 전 인격을 기울여 너와 마주 대하지만, 후자의 경우, 나는 상대를 대상(그것)으로 경험할 뿐.

14. Ann Sullivan 시작하고 실패하는 것을 계속하라. 실패할 때마다 무엇인가 성취할 것이다. 네가 원하는 것을 성취하지 못할 지라도 무엇인가 가치 있는 것을 얻게 되리라. 시작하고 실패하는 것을 계속하라. 절대로 포기하지 말라. 모든 가능성을 다 시도해보았다고 생각하지 말고 언제나 다시 시작하는 용기를 가져야 한다. Helen Adams Keller 세상에서 가장 아름답고 소중한 것은 보이거나 만져지지 않는다. 단지 가슴으로만 느낄 수 있다.

15. Back 2 Basics

16. Relationships - Networking Networking 의 정도 – 관계를 맺는 개체수 및 개념간의 정도 • 교과목 간 • 학생과 교과목 간 • 학생과 선생님 간 • 선생님과 교과목 간 • 선생님과 선생님 간 • 선생님과 학부모 간 • 학생과 학부모 간 등 - 나와너의 관계 - 선순환 관계 HOW ? 상황과 보상

17. Fusion 의 정도 • - 2개 이상의 학문적 통합의 질적 개념 • multidisciplinary integration (다학문적 통합) • interdisciplinary integration (간학문적 통합) • extradisciplinary integration (탈학문적 통합)

18. ART의 기능 및 범위 – Emotional Touch • 재미 • 감성 • 열성 • 자긍심 • 감정 순화 • 능동적 • 자기주도적 • 실천 • 배려 • 다양성의 인정 올바른인성 Engineering의 기능 및 범위 – Creative Design • 주어진 조건이나 제약하에 문제정의 • 창의성 (Innovation) • 가치 타협 (Optimum Solution) • 해법제시 실용성

19. 창의 교과목 설계요소

20. 융합인재교육(STEAM)의 정의 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 소양(STEAM Literacy)을 갖춘 인재를 양성하는 교육이다. STEAM-4C는 지식 및 개념의 융합(Convergence), 창의성(Creativity), 소통(Communication), 배려(Caring)를 추구하는 융합인재교육(STEAM)이다.

21. 융합인재교육(STEAM)의 정의 창의적 설계(Creative Design)는 주어진 상황에서 창의성, 효율성, 경제성, 심미성을 발현하여 최적의 방안을 찾아 문제를 해결하는 종합적인 과정이다. 감성적 체험(Emotional Touch)은 학습에 대한 긍정적 감정을 느끼고 성공의 경험을 하는 것이다. 학습에 대한 흥미, 자신감, 지적 만족감, 성취감 등을 느껴 학습에 대한 동기유발, 욕구, 열정, 몰입의 의지가 생기고 개인적 의미를 발견하여 선순환적인 자기주도적 학습이 가능하게 하는 모든 활동과 경험을 의미한다.

22. 융합인재교육(STEAM)의 목표 융합인재교육(STEAM)은 융합적 소양(STEAM Literacy)을 갖춘 인재 양성을 목표로 한다. 즉, 융합인재교육(STEAM)의 목표는 과학, 기술, 공학, 예술, 수학 등 다양한 분야의 융합적 지식을 기반으로 새로운 가치를 창출하고, 종합적인 문제 해결력(FUNctional Literacy)을 갖춘 동시에 더불어 살 줄 아는 인재를 양성하는 것이다. 1. 과학, 기술, 공학, 예술, 수학 분야의 융합적 지식과 개념을 이해하고 실생활 문제에 적용한다. 2. 종합적 문제해결과 창의적 사고 방법을 학습하고 다양한 가치 창출에 기여한다. 3. 과학기술 공학 등에 대한 흥미와 호기심을 기르고 긍정적 태도를 함양한다. 4. 배려, 의사소통, 개방성, 다양성, 협동심 등과 같은 인성을 기른다.

23. 융합인재교육(STEAM)의 유형

24. STEAM 교육 예시 (중학교) 각 팀 별로 나무상자와 현들을 이용하여 7음계 (도레미파솔라시) 통기타(Guitar)를 만들어 아름다운 조화된 음악을 합주하여 보자. 이로부터 아름다운 소리가 나는 각 현의 역할과 합주를 통해 아름다운 사회를 만들기 위한 우리들의 역할에 대해 의논해 보자.

25. 중학교 통기타 만들기 STEAM(상위단계) 교육 예시 S M • 측정오차 • 제작오차 • 음계에 따른 주파수(진동수) 및 • 옥타브 수치화 • 옥타브에 따른 배수 관계 • 음량(dB)에 대한 수식 • 소리(음파)의 원리 • 진동과 파동 • 현의 길이 및 굵기 • 주파수(진동수) • 공명 • 7음계 • 음계에 따른 주파수(진동수) • 및 옥타브 • 각 현의 역할 • 화음 • 아름다움이란? • 조화란? • 소통과 협동을 통한 팀웍 • 합주 • 사회 일원으로서의 각자의 역할 STEAM A T • 주파수(진동수)측정 • 기존 현악기 구조 조사 • 부품 및 재질 선정 • 도면 그리기 • 각종공구 사용법숙지 • 제작하기 E • 공명, 인체공학, 미적 디자인이 • 우수한 나무상자 설계 • 옥타브의 범위 선정 • 현의 길이 및 굵기 선정 • 온,습도에 따른 효과적인 • 조율이 가능한 방법 고안 • 관련단원 • 과학8학년 빛과 파동 • 기술7학년 기술과 발명, • 8학년 전기와 전자 • 수학8학년 근사값과 오차 • 음악

26. STEAM 교육 예시 (고등학교) 각 팀 별로 나무상자와 현들을 이용하여 5음계 (궁상각치우) 일렉트릭 기타(Guitar)를 만들어 7음계의 악기들과 아름다운 조화된 음악을 합주하여보자. 이로부터 아름다운 소리가 나는 각 현의 역할과 합주를 통해 아름다운 글로벌 사회를 만들기 위한 우리들의 역할에 대해 의논해 보자.

27. 고등학교 일렉트릭 기타 만들기 STEAM(상위단계) 교육 예시 • 측정오차 • 제작오차 • 음계에 따른 주파수(진동수) 및 • 옥타브 수치화 • 옥타브에 따른 배수 관계 • 음량(dB)에 대한 수식 • 품질에 대한 계수화 • 통계 • 소리(음파)의 원리 • 진동과 파동 • 현의 길이 및 굵기 • 현의 장력 • 주파수(진동수) • 공명 • 파동의 중첩과 간섭 • 전류 S M • 국악 • 5음계 • 음계에 따른 주파수(진동수) • 및 옥타브 • 각 현의 역할 • 화음과 소음 • 7음계와의 차이 • 국악과 양악의 조화 • 아름다움이란? • 조화란? • 소통과 협동을 통한 팀웍 • 합주 • 글로벌의 일원으로서 각자의 역할 STEAM A T • 주파수 측정 • 마이크 및 스피커의 • 원리 • 부품, 재질 선정 • 전기, 전자 회로구성 • 도면 그리기 • 각종 공구 사용법숙지 • 제작하기 E • 기존 현악기 구조 조사 • 공명, 인체공학, 미적 디자인이 • 우수한 나무상자 설계 • 마이크, 스피커의 최적위치 선정 • 옥타브의 범위 선정 • 현의 길이, 굵기 선정 • 온, 습도에 따른 효과적인 조율이 가능한 방법 고안 • 감전 및 화재방지 안전장치 고안 • 관련단원 • 물리I정보와 통신 • 기술 수송과 건설 • 수학 수와 연산, 문자와 식, 미적분과 통계 • 기본 • 고등학교 음악

28. STEAM-4C 수업 예: Free Fall

29. STEAM-4C 수업 예: Free Fall • 이 상황에 대해 3인 1조가 되어 아버지, 피터, 애니의 역할을 각자 맡고 • 각자의 역할에서 느낀 점에 대해 이야기 해보자. • 아버지를 살릴 수 있는 방법을 찾기 위해 아래 내용과 필요한 것들에 • 대해 조별로 조사하고 발표를 해보자. • - 캠이란 무엇인가. 원리는.. • - 왜 로프를 잘라야 하는가 • - 왜 아래로 떨어지는가 • - 아버지의 사인은 무엇일까 • - 사인을 없애거나 줄일 수 있는 방법은 • - 위의 방법을 위해 주변에서 활용할 수 있는 것들은 무엇인가 • - 활용 가능한 것들과 관련된 장치나 도구를 만들 수 있는가 • - 가능한지를 입증하려면 어떻게 실험하면 될까.. 측정은.. • - 제작할 장치나 도구에 대한 제작도면을 만들고 제작가격을 조사해 보자 • - 등등.. • 결론적으로 아버지를 살릴 수 있는 방법은 ?? 창의설계 경진대회 개최

30. 줄탁동기(啐啄同機) 배움과 가르침이란 ?