지리 교과를 기반으로 한 융합인재교육(G-STEAM) 프로그램 개발 및 수업 적용

Development of STEAM Program based on Geography Subject and Its Application

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  • ABSTRACT

    본 연구는 한국형 STAEM 교육이라 불리는 융합인재교육의 확대와 활성화를 위해 인문학 및 사회과학을 독립된 학문으로서 위상에 놓고 이를 STEAM 교육의 학문과 융합한 교육 프로그램을 개발하여 현장 교육에 적용한 것이다. 본 연구를 위해 지리학을 기반으로 한 ‘G-STEAM 융합 모형’ 중 체험활동 모형을 기본 모형으로 선정하였다. 지속가능발전교육(ESD)의 내용을 담을 수 있도록 ‘나는 21세기 정약용, 도시(수원 화성)를 새롭게 디자인하다.’ 라는 주제를 선정하였다. 한국지리를 대표 과목으로 두고 한국사, 경제, 화법과 작문 등의 과목과 과학, 기술 및 공학, 예술, 수학 등의 STEAM 교과목을 융합한 교수학습 프로그램을 개발하였다. 본 프로그램의 검증을 위해 실제 수업을 진행하였고 이를 통해 학습자와 전문가 검증을 진행하였다. 학습자 검증은 실험 집단을 대상으로 t-검증을 통한 사전-사후검사 결과 학습 흥미도와 태도 평균이 사전검사에 비해 사후검사에서 크게 증가하여 긍정적인 결과를 보였다. 전문가 검증은 STEAM 교육활동의 준거인 상황제시, 창의적 사고, 감성적 체험에 대해 분석이 이루어졌고, 그 결과 세 부분 모두 우수한 평가를 받았다.


    This study is designed to facilitate and invigorate STEAM education(Science & Technology interpreted through Engineering & the Arts, all based in Mathematical elements). Regarding the humanities and social science as independent studies, this study develops convergence education programs including STEAM education’s theories and researches and then applies those programs to the field work. For this study, activity model-experiential activity- was selected as a basic model among GSTEAM models based on Geography. Being able to represent ESD(Education for Sustainable Development), it was chosen as a theme that “21st century Jeong Yak-Yong, Renewing the City(Hwaseong Fortress, Suwon) with new design.” Teaching and Learning programs were created by fusing not only Korean history, Economics, speech and composition but also Science, Technology and Engineering, Arts, and Mathematics with Korean Geography as a main subject. To verify this program, Real classes were conducted with careful observation and evaluation by leaners and experts. Based on the prior and post tests on learners through T-Verification, it was confirmed that positive results came in, showing that interest in learning and study attitude was highly improved. Verification by experts was carried out on the domain of presentation of situation, creative thinking, and emotional experience which are criteria of STEAM education. The evaluation of all three domains was excellent and outstanding.

  • KEYWORD

    G-STEAM , STEAM , 지리학 , ESD

  • I. 서 론

       1.연구의 필요성과 목적

    세계화, 정보화의 패러다임 변화에 따라 21세기는 문화적 소양과 다원적 가치에 대한 이해를 갖추며, 세계와 소통하는 시민으로서 배려와 나눔의 정신으로 공동체 발전에 기여하는 것을 중시한다(김성원 외, 2012; 백윤수 외, 2012). 또한, 새로운 발상과 도전으로 경계를 넘나드는 유연한 사고와 풍부한 감성적 상상력을 바탕으로 창의성을 발휘하는 인재를 요구한다(태진미, 2011). 미래 사회의 문제를 해결하기 위해서는 여러 영역에 대한 융합적 문제해결력이 필요하며, 적절한 융합 교육이 요구된다. 이에 2010년 교육과학기술부는 우리 나라의 국가 경쟁력의 자산인 미래 과학기술 발전을 주도할 창조적이고 융합적인 인재 양성을 위해 과학 기술에 대한 흥미와 이해를 높이고 융합적 사고와 문제해결 능력을 배양할 수 있도록 학습 내용을 핵심역량 위주로 재구조화하기 위한 계획을 제시하면서 초‧중등 STEAM 교육을 강조하였다(교육과학기술부, 2010b).

    STEAM 교육은 미국의 STEM교육에 그 기반을 두고 있다. STEM 교육이라는 개념이 대두될 당시에는 그것을 구성하고 이에 대한 교육을 강조하는 것에 초점을 두었다(서예원, 2011). 1980년대 후반부터는 미국의 청소년들 사이에서 수학과 과학에 관한 관심과 흥미가 떨어지고 학업 성취도마저 하락하는 현상에서 제안된 교육법이 STEM이다. 미국의 Sanders(2009)는 과학, 수학, 기술, 공학 분야에서 아이디어 활용의 기본 관점은 매우 밀접한 관계를 가지고 있으므로 각각의 교과가 분리된 형태가 아니라 통합적으로 접근하는 ‘통합적 STEM교육(Integrative STEM Education)’을 활성화할 필요가 있다고 주장하였다. ‘통합적 STEM교 육’은 둘 이상의 STEM 교과 영역을 연계하여 접근하는 교수학습과 하나의 STEM 교과와 하나 이상의 STEM이 아닌 교과를 연계하는 교수 학습을 포함한다(Sanders et al.,2011). STEM교육은 미국의 오바마 정부가 교육 혁신을 강조하며 대규모의 투자를 선언하면서 확대되었다.

    우리나라의 STEAM교육은 STEM교육에 국가 경쟁력을 높일 수 있는 ‘과학기술-예술융합(STEAM)’ 강화를 제시하면서 창의적이고 융합적인 인재 양성을 강조하기 위해 예술을 통합한 교육이다(교육과학기술부, 2010). 과학(Science), 기술(Technology), 공학(Engineering), 예술(Art), 수학(Mathematics)의 첫 글자를 따서 붙여진 STEAM교육은 우리나라에서는 융합인재교육으로 명명하고(한국과학창의재단, 2011), 학문융합교육의 일환으로 진일보한 개념으로 자리를 잡았다. 융합 인재교육은 과학이나 수학이나 수학 과목을 공학, 기술, 예술 등과 접목시켜 가르치고, 이론적인 과학, 수학을 실생활과 연계하여, 활용하고 적용하는 공학, 그리고 기술과 예술의 감성을 연결하여 가르치면 창의적인 과학인재로 양성할 수 있을 것이라는 믿음에서 출발한다(한국교육개발원‧한국과학창의재단, 2014). 즉, 융합인재교육은 미래 과학기술 사회가 요구하는 과학, 기술, 공학, 예술, 수학 등 다양한 분야의 융합적 지식을 기반으로 학생들의 과학기술에 대한 이해‧흥미‧잠재력을 제고하여 창의성, 직관력, 감성과 예술적 감각의 신장을 목적으로 총체적으로 접근한다.

    현재 한국과학창의재단에서는 융합인재교육을 활성화시키기 위해 연구시범학교와 교사연구회를 지원하여 교육 프로그램을 개발하여 현장에 보급하고 있다. 이론적 모형을 체계화시켜 나가고 있는 가운데 자연과 학과 인문학적 지식의 융합을 통해 달성하려는 창의적 인재 양성을 위한 구체적인 방안을 고안하지 못하고 있다. 그 이유 중 하나가 STEAM의 성격 규정이 아직도 모호하다는 점과 예술(Arts)의 역할에 대한 해석이 부족하다는 것이다. 예술이 그 영역뿐만 아니라 인문사회학적 지식까지 모두 포함하는 것으로 정의되고 있지만 그 범위를 제대로 인식하지 못하기 때문이다(노상우‧안동순, 2012). 사실 예술 영역이 인문학 및 사회 과학을 모두 담아내는데 있어서 두 학문의 영역이 너무나 크기 때문에 위계상 독립된 위치가 필요하다. 스마트 시대에 만들어진 인기 제품들은 사람들의 다양한 요구와 심리를 충분히 분석하여 이를 제품에 반영한 것으로 융합인재교육에서 인문학과 사회과학의 역할을 강조되고 있다(이두현‧박희두, 2012). 따라서 최근에는 융합인재교육에서 의미하는 과학, 기술, 공학, 예술 교과목의 융합뿐만 아니라 예술과 독립된 영역으로서 국어, 문학, 화법과 작문 등 국어과 교과목과 사회, 한국사, 경제, 법과 정치, 한국지리 등의 사회과 교과목과의 융합이 요구되고 있다. 한국형 STEAM교육의 안정적인 정착을 위해 무엇보다 중요한 과제는 국가적인 차원에서 내걸고 있는 세부 전략이 각 학교 및 학급 차원의 단위 수업을 통해 제대로 실행되는지에 달려있다(조수현‧박창언, 2013).

    본 연구는 한국형 STAEM 교육이라 불리는 융합인 재교육의 확대 및 활성화를 위해 인문학 및 사회과학을 독립된 학문으로서 이를 STEAM 학문과 융합한 교육 프로그램을 개발하고 이를 교육 현장에 적용해보고자 한다. 이를 위해 본 연구는 지리학을 기반으로 한 ‘G-STEAM 융합 모형’을 적용하여 한국과학창의재단의 지원을 받아 교육 프로그램을 제작하였다. 이 수업은 융합인재교육에서 창의성과 인성교육을 강화하면서 동시에 인문학 및 사회과학의 학문을 독립된 영역으로서 STEAM 학문과 함께 융합한 적용 사례다. 현장 교사들이 융합인재교육을 실행함 있어서 이를 활용 할 수 있도록 수업 프로그램을 적용해보고 이를 바탕으로 구체적인 교수학습 방안을 제안해보고자 한다.

       2.연구 방법 및 절차

    1) 연구 방법

    본 연구 방법은 다음과 같다.

    첫째, 본 수업을 위해 기존의 융합인재교육에 관련된 국‧내외 연구 동향을 검토한다. 둘째, 한국 지리의 ‘도시 단원’을 중심으로 융합인재교육에 적용할 교과들을 선정하여 교육과정을 분석하고 각 교과를 융합한 주제를 선정한다. 단순히 이론적 모형을 적용한 이상적인 프로그램을 개발하는 것을 지양하고 실질적으로 활용 가능한 방법을 제시한다. 셋째, 본 모형이 실질적으로 정착 가능하도록 실험집단을 구성하여 연구 수업을 통해 프로그램의 현장 적용성을 검증한다. 연구 검증을 통해 부족한 부분들을 보충하고 그 과정에서 전문가 컨설팅을 병행하면서 수업 모델을 만들어낸다. 넷째, 학습의 흥미도와 태도 변화를 분석하기 위한 방법으로 T-검정 방법을 사용하고, 분석을 위한 통계 패키지로는 SPSS를 사용한다. 최종 프로그램에 대한 현장 STEAM교육 전문가들의 의견을 프로그램에 반영하도록 한다.

    2) 연구 적용 절차

    본 연구는 2013년 한국과학창의재단에서 STEAM 교사연구회 지원의 일환으로 진행된 사업으로 본 연구 회에서는 프로그램 개발 지원을 받아 지리학 기반의 STEAM 교수학습 프로그램을 개발하게 되었다. 본 연구는 2013년 4월부터 2013년 12월까지 9개월 간 STEAM 교사 연구회의 교과별 전문연구원들과 협의 회와 연구 수업, 그리고 컨설팅 등을 실시하였다(표 1). 본 프로그램의 개발을 위해 인문‧사회과학 분야에서 지리, 과학 분야에서 물리, 예술 분야에서 미술, 기술 공학 분야에서 기술 등의 교사 및 전문가의 지속적인 연구를 통해 수행하였다. 개발 프로그램의 타당도 검토를 높이기 위해 기존 연구자 외에 외부 전문가로는 7명(각 영역별 현장 교사 5명, 박사 1명, 교수 1명)을 선정하였다.

    3) 연구 검증

    본 연구는 학생들에게 STEAM 프로그램을 실제 수업에 적용하여 흥미도, 만족도에 대한 변화를 분석함으로써 학생의 교과 흥미를 고려한 수업이 유의미한가를 검증하고자 한다. 이를 위해 수원시에 소재한 Y고등학교 2학년을 대상으로 사전 검사 후 SPSS 프로그램에 의한 동질집단 두 반을 선정하여 실험집단(62명)으로 선정하였다. 본 연구는 실험 집단의 전후검사 설계를 적용하였으며, 2013년 8월 3주부터 2013년 11월 2주까지 모두 14차시를 적용한 후, 그 결과를 분석하였다.

    1) 흥미도 검사

    학습의 정의적 특성에 관한 흥미도 검사는 학습활동에 대한 흥미도가 얼마나 긍정적으로 변하였는지 알아 보기 위하여 실시한 것이다. 이 검사는 장성도(2009)가 학습에서 학습자의 흥미를 높이는 교수전략 연구에서 이미 사용하였다. 그리고 서보라(2012)의 STEAM 교수학습 내용 개발에 적용한 흥미도 검사 문항을 참고하여 전문 연구원들의 협의회와 전문가 검증 과정을 통해 재구성한 것이다.

    학습 흥미도 검사지는 15문항으로 긍정적인 문항이 12개, 부정적인 문항이 3개(5번, 8번, 14번)로 구성되어 있고, 5단계 반응 척도로 구성되어 있다. 학습 흥미도 검사의 예비 검사는 2013년 7월 12일에 수원시 소재 Y고등학교 2학년을 대상으로 실시하였으며 15문항의 신뢰도 Cronbach’s α .802로 나와 지리 학습 흥미도 검사지로 확정하였다. 사전 학습 흥미도 검사는 2013년 8월 21일 2교시에 실시하고, 사후 학습 흥미도 검사는 2013년 11월 20일 2교시에 10분간 실시하였다.

    2) 태도 검사

    학습 정의적 특성에 관한 태도 검사는 실험반의 학습에 대한 태도가 얼마나 긍정적으로 변화했는지 알아 보기 위하여 실시한 것이다. 이 검사지는 한국교육개발원(1992)이 제작하였고 권오남 외(1998), 나철영 (2001), 이정민(2006)의 연구에서 이미 사용한 것과 서보라(2012)의 STEAM 교수학습 내용 개발에 적용한 태도 검사에서의 문항을 바탕으로 전문 연구원들의 협의회와 전문가 검증 과정을 통해 재구성한 것으로 교육 목표의 정의적 영역과 관련된 본 학습 태도의 변화를 검증하는데 목적을 두고 있다.

    학습 태도 검사지는 15문항으로 긍정적인 문항이 12 개, 부정적인 문항이 3개(3번, 7번, 13번)로 구성되어 있고, 5단계 반응 척도로 구성되어 있다. 학습 태도 검사의 예비 검사는 2013년 7월 12일에 수원시 소재 Y고등학교 2학년을 대상으로 실시했으며 15문항의 신뢰도 Cronbach’s α .835이었으며 별다른 문제점이 발견되지 않아 지리 태도 검사지로 확정하였다. 사전 학습 태도 검사는 2013년 8월 21일 2교시에, 그리고 사후 학습 태도 검사는 2013년 11월 21일 2교시에 10분간 실시하였다.

    II. 융합인재교육에 근거한 G-STEAM 융합 모형

       1.융합인재교육(STEAM)의 등장

    학업 성취도를 높이기 위한 방안으로 시작된 융합인 재교육은 이론적인 학습보다는 주제중심의 프로젝트 학습을 진행함으로써 학습자들의 학습 의욕을 고취시킬 뿐만 아니라 문제해결능력을 함양한 인재를 양성하기 위한 것이다. 이와 같은 융합적 시도에 미국을 비롯한 선진국에서 과거 STEM 프로젝트를 통해 연구되어 왔던 예술과 사회과학을 과학 기술 공학의 시각과 관점에서 고려되고 접목되어야 한다는 주장이 반영되어 STEAM의 창시자 Yakman(2008)은 STEAM교육에 대해 체계적인 내용을 평생교육의 단계부터 세부 학문 내용의 단계까지 피라미드모형으로 제시하였다(그림 1).

    그는 전체 5단계로 구분하여 STEAM의 내용 체계를 제시하였다. 1단계는 인간이 피할 수 없는 주변 환경에 적응하며 꾸준히 배우는 평생(Life-long) 교육이다. 2단계는 초‧중등학교 교육에서 이루어지는 융합 (Integrative) 교육이다. 이 단계에서 학생은 모든 학문에 대한 광범위한 시각과 그 학문들이 실제 어떻게 연관되어 있는지 기본적인 개관을 학습하게 된다. 학습자들은 모든 영역의 가능성에 대해 탐구내용 및 방법을 이해하기 시작하고, 교수자는 주제와 관련한 특수 영역에 초점을 두거나 광범위한 영역을 망라하여 선택할 수 있다. 따라서 이 단계에서 가장 좋은 학습방법은 주제중심 방법이다. 3단계는 학습자가 선택한 특정 학문이 실제와 어떤 연관이 있는지 학습하는 다학문간(Multidisciplinary) 교육이다. 이 단계에서는 현실을 바탕으로 한 학습방법이 효과적이며 중등교육으로 전환되는 시점에 적합한 교육이다. 4단계는 특정학문(Discipline Specific)을 깊이 있게 학습하면서 관련된 학문의 분야까지 확대해 나가는 과정으로 직업에서 요구되는 전문영역을 학습자는 탐색하게 된다. 5단계는 특정주제Content Specific) 교육단계로서 자신이 선택한 주제에 대해 세밀한 연구를 진행하게 된다. 따라서 이 단계는 전문적인 학습이 이루어지기 때문에 고등교육에 적합하다.

    Yakman은 STEAM교육은 구성주의, Holistic, STS개념을 바탕으로 하고 있으며, 각 학문들을 융합하여 자신의 언어로 표현하기 위해서는 각 학문에 대한 폭넓은 기능적 소양이 먼저 요구됨을 강조하고 있다. 이를 바탕으로 만들어낸 STEAM교육의 프레임을으로 표현하고 있다. 이는 ‘수학적 요소를 바탕으로 공학 과 예술로 해석된 과학과 기술’을 표현한 것이다. 즉, 기술 없는 과학은 있을 수 없으며, 이 기술들은 공학적으로 표현되고 발전되며, 공학은 예술과 수학의 이해 없이는 만들어 질 수 없다는 것이다. 그리고 STEAM 교육에 Arts가 포함되었다는 것은 바로 STEAM교육의 목적이 소통할 줄 아는 창의적 융합인재를 양성하는 것임을 알게 해준다(안동순, 2012).

       2.교과 교육에서의 융합인재교육 모델 연구

    융합인재교육은 급변하는 사회의 요구를 반영하여 창의와 인성을 지닌 미래 융합형 인재를 양성하는 것을 목표로 한다(교육과학기술부, 2010 ; 한국과학기술 단체총연합회, 2011). STEAM교육은 미국에서 진행되고 있는 STEM교육에 국가 경쟁력을 높일 수 있는 창의적이고 융합적인 인재 양성을 강조하기 위해 예술을 통합한 교육이다.(교육과학기술부, 2010). 그러므로 우리나라에서는 STEAM교육을 융합인재교육으로 명명하고(한국과학창의재단, 2011), 학문융합교육의 일환으로 진일보한 개념으로 자리를 잡았다.

    국내의 융합인재교육에 대한 연구는 주로 기술이나 공업 교과에서 활발하게 진행되고 있다(권혁수, 박경숙, 2009). 김진수(2007)는 기술교육의 새로운 통합교육 방법으로 STEM 교육에 대해 탐색한 내용을 발표하였고 이를 시점으로 STEM 교육에 대한 문헌 분석이나 적용 사례연구들이 발표되고 있다. 최근에는 과학 및 수학 교육 분야에서 연구가 활발히 진행되고 있다. 이성희(2011)는 기존의 교과 중심의 교육 방식을 탈피하고 교과별 통합에 의한 융합교육의 새로운 페러다임을 제시하였다. 김세현(2012)은 과학과 교육과정에 제시된 글로벌 이슈 내용 및 STEAM 교육요소를 분석하였고, 이용섭(2012)은 과학기반의 STEAM 창의적 사고와 창의적 인성에 미치는 효과를 연구하였다. 윤마병(2012)은 고등학교 융합과학(STEAM) 실험-실습 프로그램을 개발하여 과학 캠프에 적용하였고 임완철(2012)은 융합인재교육(STEAM)을 위한 미래형 과학 교실 설계 과정, 설계원리, 설치지침, 평면‧입면‧단 면도를 개발하는 과정에서 제기된 다양한 전문가들의 의견을 분석하여 새로운 학교공간을 설계하였다. 박형주(2012)는 통합 교육에 근거하여 수학교육을 분석하고 통합적 수학 교재 개발에 관한 연구의 필요성을 주장하였다.

    STEM과 예술을 통합한 연구가 진행되고 있어 현재 North Carolina 대학의 예술단과대학에서는‘ARTStem’의 이름으로 예술과 STEM 교육을 융합하는 시도를 하고 있다. 우리나라에서는 김왕동(2011)이 창의적 융합 인재 양성을 위한 과제로서 과학기술과 예술 융합 (STEAM)에 대한 기본 연구를 진행하였고, 태진미(2011)는 창의적 융합인재양성에서 예술교육의 바람직한 지향 방향을 제시하였다. 김형숙(2012)은 융합인재 교육에서 창의성과 예술교육의 의미와 적용방안을 연 구하고 시사점을 제시하였다.

    융합인재교육에 관한 이론적 모형에서 김진수(2011)는 국내외의 통합교육과정 이론과 융합인재교육이론 등을 분석하여 ‘큐빅 모형’을 개발하고, 이를 바탕으로 융합인재교육 프로그램을 개발 및 적용하였다. 큐빅 모형은 X축은 학문의 통합 방식, Y축은 학교 급, Z축은 통합의 요소에 따라 분류하여 융합을 하는 방법론적 측면에서는 유용하다. 김성원(2012)은 ‘융합인재교육을 위한 이론적 모형 제안’하여 융합인재교육의 총체적 방향을 제시하였다. 이 연구는 융합의 모형을 핵심 지식, 핵심 역량, 융합 요소 등 세 가지 차원으로 도식화하였다.

    이두현‧박희두(2012)는 인문학 및 사회과학과 STEAM 학문을 지리학 기반으로 융합한 ‘G-STEAM 융합 모형’을 개발하여 융합인재교육의 기본적 토대를 마련하였다. 현재 융합인재교육은 STEAM교육의 학문 영역을 넘어선 탈 학문적 경향을 보이며, 인문학과 사회과학이 영역의 새로운 요소로 적용될 수 있도록 하는 연구가 진행 중인 가운데 지리학이 그 방향성을 제공해준다고 하였다. 지리학은 자연과 인간을 대상으로 하는 사회과학과 자연과학의 성격을 모두 가지고 있는 종합적인 학문이다. 이두현‧박희두(2012)는 지리학의 학문 계통에 대해 지질학, 수문학, 기후학, 토양학, 해양학, 생태학, 식물학, 동물학 등 자연과학(또는 자연지리) 계통과 인구학, 도시학, 촌락학, 경제학, 역사 학, 고고학, 정치학, 사회학, 교통학 등의 사회과학 (또는 인문지리)계통으로 이루어진 종합적 성격의 학문으로 정의하였다. 또한 지리학은 공간정보 구현의 기본 이 되었던 지리정보시스템(GIS)과 지역색 연구의 기반이 되었던 색채지리학 등 기술‧공학과 예술 분야 학문도 모두 포함된다. 따라서 지리학 기반의 ‘GSTEAM 융합모형’은 융합인재교육을 진행함에 있어 학문 간 융합의 방법론을 제시한 대표 모형 중 하나라고 할 수 있다.

    III. G-STEAM 모형을 적용한 수업 방안

       1. 교육과정에 의한 수업 모형

    이두현‧박희두(2012)에 의하면 현장 체험을 중심으로 한 창의적 체험활동은 인문학 및 사회과학 관련 교과와 STEAM 관련 교과 활동의 공통 소재로서 소통과 공감을 유도하는 융합인재교육에 있어서 가장 적합 하다고 보았다. 체험활동의 중심교과로서 다학문적이면서도 융합적인 성격을 띠고 있는 지리 교과가 인문 및 사회과학의 학문과 STEAM의 학문을 융합하기에 적합하다고 하였다. 따라서 본 연구는 국토 체험활동의 중심을 융합학문의 지리 교과목에 두고, 이를 역사, 경제 등의 사회과학과 과학, 수학, 기술 및 공학, 예술 등의 STEAM 교과들과 연계하여 설계하였다. 본 수업 모형 설계시 고려한 기준은 다음과 같다.

    첫째, STEAM 융합주제 선정에는 교과의 내용이 상호 유기적으로 관련되어 융합으로 인한 학습내용의 이해 및 사고의 확장을 기대할 수 있도록 하였다. 둘째, 선정된 융합주제 학습 지원을 위해 관련 교과들의 기능적 측면을 분석하고 활용 가능한 체험활동의 교육적 기능을 결합하였다. 셋째, 단순 교과 지식 습득 보다는 체험 활동을 통해 다양한 교과를 탐구하는 능력을 기르고 자료를 수집 및 분석하는 과정에서 융합적 문제해결을 경험하도록 하였다. 넷째, 학습자 중심의 다양한 체험활동을 제공하여 사회성, 협동성, 의사 소통능력을 신장시킬 수 있도록 하였다. 마지막으로 즉 UNESCO(2004)가 제안한 ‘사회적 평등’, ‘경제적 성장’, ‘환경적 균형’의 조화 속에 모든 사람들이 미래를 창조하고 향유할 수 위해 책임감을 갖도록 하기 위한 교육, 즉 지속가능발전교육(ESD)의 내용을 담아낼 수 있도록 구성하도록 하였다.

    이와 같은 기준에 따라 ‘나는 21세기 정약용, 도시 (수원 화성)를 새롭게 디자인하다.’ 라는 전문연구원 협의회를 통해 융합 수업의 주제를 선정하고 그림 3과 같이 프로그램을 구성하였다. 교과별로 다루게 될 수업 내용들을 살펴보면 대표 교과인 한국지리에서는 주제와 연관하여 다양한 교과의 융합이 자연스럽게 이루어질 수 있는 ‘거주 공간의 변화’ 단원에서 ‘도시’를 선정 하였다. 도시는 새롭게 만들어지기도 하지만 오랫동안 발전해 온 장소로 역사 교과와의 융합이 자연스럽게 이루어지고, 많은 사람들이 살아가는 도시에서는 다양한 경제 활동이 이루어기 때문에 경제와의 융합도 가능하다. 또한, 도시를 새롭게 설계하고 재개발하는 과정에서 수학, 과학, 기술 및 공학과의 융합도 이루어진다. 최근에는 도시를 새롭게 디자인하면서 도시에 이야기를 담아내는 스토리텔링 기법이 활용되고 있어 예술과 국어와의 접목이 가능하다. 본 연구에서 다루게 되는 ‘도시’라는 주제는 다양한 교과목의 융합이 가능한 주제로서 개발되는 전 차시에 걸쳐 융합을 이끌어 내는 주제임과 동시에 UNESCO에서 제시한 지속가능발전 교육(ESD)의 사회‧문화적 관점, 환경적 관점, 경제적 관점 등 세 가지 관점을 모두 포함하는 주제가 된다. 사회 문화적으로는 ‘문화적 다양성’, 환경적 관점으로는 ‘지속가능한 도시화’, 경제적 관점에서는 ‘지속 가능한 생산과 소비’가 이에 해당한다.

    역사교과는 정조와 정약용의 삶을 재조명해보고 수원화성의 성곽과 건축물을 조사하기, 경제 교과는 조선 시대의 경제 상황과 현대 경제 현황을 비교해보기, 과학교과는 화성 건축에서 쓰인 움직도르래의 원리와 과학적인 비법 탐구하기, 수학교과는 지렛대의 원리와 일차 방정식 및 인접 행렬로 코스 정하기, 기술 및 공학교과는 스케치업을 활용한 도시 설계와 건축하기, 예술 교과는 도시의 안내판 디자인 만들기, 국어 교과는 내가 만든 신도시(수원화성)를 스토리텔링으로 이야기 엮기 등을 통해 다양한 체험활동을 하도록 하였다.

       2.교육과정 분석

    본 프로그램을 개발하기 위해 고등학교 역사, 사회, 국어, 과학, 수학, 공학, 예술 교과의 단원별 교육내용을 분석하였으며 각 교과별 수원화성 관련 활동을 제시하였고 그 내용은 다음과 같다(표 2).

       3. 수업 지도안의 구성 및 교육과정 분석

    1) 수업 계획안 재구성

    한국과학창의재단(2013)은 융합인재교육을 위한 수업 지도안 모형을 개발하여 현장의 교사연구회를 통해 모형을 적용한 실재 교육 프로그램을 제작하여 보급하고 있다. 이에 본 연구는 융합교사연구회를 조직하고 한국과학창의재단의 지원을 받아 국토 체험활동을 과제로 지리학 중심의 연구를 수행하였다. 재단에서 개발한 STEAM 수업 계획안을 재구성하여 차시별 계획과 수업의 주요 내용, 관련 교과, 학습 준거를 통합하여 다음과 같이 체계화하였다(표 3).은 융합인재교육을 위한 수업 지도안 모형을 개발하여 현장의 교사연구회를 통해 모형을 적용한 실재 교육 프로그램을 제작하여 보급하고 있다. 이에 본 연구는 융합교사연구회를 조직하고 한국과학창의재단의 지원을 받아 국토 체험활동을 과제로 지리학 중심의 연구를 수행하였다. 재단에서 개발한 STEAM 수업 계획안을 재구성하여 차시별 계획과 수업의 주요 내용, 관련 교과, 학습 준거를 통합하여 다음과 같이 체계화하였다(표 3).

    2) 수업 지도안 작성

    한국과학창의재단에서 개발한 STEAM 수업 지도안 양식에 따라 프로그램 안내, 주제 개요, 학습 목표, STEAM 과목 요소, STEAM 단계 요소, 차시별 총괄 계획표, 평가 계획, 차시별 교수학습과정, 학생 활동지 등으로 구성된 수업지도안을 제작하였고 이중 본 논문에서는 차시별 총괄 계획표와 학생활동지를 제시하였다(표 4 참조). STEAM 수업 지도안은 상황 제시, 창의 적 설계, 감성적 체험으로 STEAM의 단계 요소에 따라 진행되며 지도안에서는 ‘Co’, ‘CD’, ‘ET’로 제시하였다.

       4. 프로그램의 적용

    본 프로그램을 개발한 후 2013년 8월 3주부터 2013 년 11월 2주까지 모두 14차시를 수원 Y고등학교 2학년 학생들을 대상으로 수업을 진행하였다(표 5 참조). 성공적인 수업을 위해 사전에 본 수업에 대한 자세한 안내가 이루어졌고 이를 통해 수업에 대한 준비도가 높았다. 모든 차시에서 모둠 활동이 이루어졌고, 각각의 차시는 탐구학습과 창의적 산출물 제작학습, 발표 학 습 등을 진행하면서 학습자들은 문제 상황을 스스로 인식하고 문제 해결을 위한 작품들을 창의적으로 설계하고 제작해보며 감성적인 체험을 하였다.

       5. 연구 과정 발표회 및 컨설팅

    1) 한국과학창의재단 우수 프로그램 발표회 및 수업 시연

    한국과학창의재단에서 초‧중‧고 STEAM 개발 프로그램 중 고교 최우수 프로그램으로 선정되어 양재동 AT센터에서 연구회 운영 발표 및 실제 수업 시연을 진행하였다. 프로그램 발표회 및 수연 시연을 통해 프로 그램 계획 및 개발 과정을 발표하고 각각에 대한 프로 그램을 설명하였다. STEAM 교사연구회 교사를 대상으로 실제 수업을 시연하여 현장 교사의 피드백을 주고 받으며 본 프로그램을 검증 받았다.

    2) 자문 교수 컨설팅

    본 프로그램을 제작하는 과정에서 이를 검증하기 위한 시스템으로 자체적으로 자문 교수를 두고 본 프로 그램에 대한 자문을 진행하였다. 두 차례의 자문을 통해 수업 지도안을 수정하였고, 최종적으로 총괄 평가 서를 통해 프로그램을 검증 받았다. 표 6은 자문교수 평가 결과서의 내용을 우수한 점과 개선할 점으로 나누어 정리한 것이다. STEAM의 준거에 따라 평가 내용을 보면 상황제시에서는 신도시 건설을 화성 건설과 연계하여 흥미로운 상황을 제시했다는 점, 조선 후기의 경제 구조와 수요 공급의 원리를 비교하여 제시했다는 점 등이 우수하다고 평가하였다. 창의적 설계에 서는 수원 화성 건축에 사용된 거중기의 구조와 돌림 돌의 원리를 통해 과학의 원리를 배우고 이를 활용해 창의적인 설계를 할 수 있게 제안한다는 점과 학습자가 수원 건축물 모형으로 나만의 신도시를 건설한다는 점이 우수하다고 평가하였다. 감성적 체험에서는 문화재 안내판을 제작해보며 문화재를 아끼는 마음을 가질 수 있다는 점과 스토리텔링의 방법으로 이야기를 제작 해보면서 문화재에 대한 소중함을 느낄 수 있다는 점이 우수하다고 평가하였다.

    3) 전문가 온라인 컨설팅

    한국과학창의재단에서는 교사연구회에서 개발하는 프로그램을 지속적으로 관리 감독하며 프로그램에 대한 전문가 온라인 컨설팅을 진행하였다. 6월부터 10월까지 진행한 전문가 온라인 컨설팅의 평가 내용은 다음과 같다(표 7 참조). 평가 의견으로는 인문학 분야에서 STEAM을 구현해낸 훌륭한 프로그램으로 전통 문화를 중심의 프로그램은 반드시 현대와 연계하고 미래를 설계할 수 있어야 하는데 이것을 스토리텔링으로 연결한 점이 매우 우수하다고 평가하였다.

    IV. 연구 결과

       1.학습자 대상의 융합적 소양 사전?사후 검사 결과

    본 연구는 국토 체험 활동을 기반으로 한 G-STEAM 모형을 활용한 수업을 실시한 후 정의적 영역의 효과성 검증을 위해 지리 학습 흥미도와 지리 학습 태도 검사를 실시하였다. 실험결과를 검증하기 위하여 SPSS 18.0을 이용하였다.

    1) 학습 흥미도 검사 결과

    G-STEAM 프로그램을 적용한 수업이 지리 수업 흥미도에 어떠한 변화를 주었는지 검증한 결과는 다음과 같다(표 8 참조).

    G-STEAM 프로그램을 적용한 후 실험집단은 사전 -사후검사 결과 집단의 평균이 크게 증가(2.8657 → 3.4075)하였다. 이를 통해 본 프로그램이 실험집단의 수업 흥미도가 향상되도록 돕는데 긍정적인 영향을 주었다는 것을 알 수 있다. t-검증 결과 t값이 -4.618이고, 신뢰수준 95% 하에 유의확률이 0.00으로(p<0.05) 유의미함을 나타내고 있다. 따라서 G-STEAM 프로그램 적용이 학생들의 지리 흥미도 변화에 긍정적인 영향을 미치는 것을 알 수 있다.

    실험반의 학습 흥미도는 하위 영역 중 학습 과정과 문제 해결 과정이 높은 향상을 나타냈다. 교과에 대한 관심도와 호기심이 높아졌고 이에 따라 타 교과에서 지리 교과에 대한 선호도가 높아졌다. 즉, G-STEAM 프로그램이 학생들의 수업 흥미도를 높이는데 활용될 수 있음을 시사한다.

    2) 학습 태도 검사 결과

    G-STEAM 프로그램을 적용한 수업이 지리 수업 태도에 어떠한 변화를 주었는지 검증한 결과는 다음과 같다(표 9 참조).

    G-STEAM 프로그램을 적용한 후 실험집단은 사전-사후검사 결과 집단의 평균이 크게 증가(2.7556 → 3.6516)하였다. 이를 통해 본 프로그램이 실험집단의 수업 태도 능력이 향상되도록 돕는데 긍정적인 영향을 주었다는 것을 알 수 있다. t-검증 결과 t값이 -2.751 이고, 신뢰수준 95% 하에 유의확률이 0.008로(p<0.05) 유의미함을 나타내고 있다. 따라서 G-STEAM 프로그램 적용이 학생들의 지리 태도 변화에 유의미한 영향을 미친 것을 알 수 있다.

    이와 같이 향상된 요인은 단순히 내용 위주로 전개 하는 지리수업에서 지리학의 융합적 성격에 따라 다양 한 학문과 연계된 교과 학습 내용을 함께 융합하여 실질적으로 탐구과정과 실험 과정, 제작 과정 등의 활동을 통해 관찰하고 이를 분석하고 해석하며, 스스로 작품을 만들어 보는 과정을 통해 실제적인 체험 활동이 이루어졌기 때문으로 보인다. 또한, 학생들은 지리 교과를 실생활에 대한 관련성이 높다고 인식하게 되고, 다양한 교과연계 활동을 통해 지리 교과에 흥미와 자신감을 갖게 된 것으로 보인다.

       2. STEAM 교육 전문가 분석

    본 연구를 통한 G-STEAM 프로그램 효과를 최종 수업 시연 후 5명의 외부 현장교육 전문가 자료를 통해 분석해 보았다. 이를 위해 STEAM 수업 개발시 준거가 된 한국과학창의재단의 세 가지 STEAM 교육 활동 준거 즉, 상황제시, 창의적 설계, 감성적 체험의 세 가지 관점에서 분석해 본 결과는 다음과 같다.

    첫 번째, ‘상황 제시’에서 전문가들은 스토리텔링 형식으로 짜여져 동기 유발을 흥미롭게 이끌어 내었고 성취 목표를 달성하는데 있어서 매우 적합하다고 평가하였다. 상황 제시가 학습자들의 흥미를 적극적으로 이끌어내었고 이것은 자연스럽게 창의적 설계로 이어져 전차시가 유기적인 관계에서 매끄러운 수업이 진행되어 동기 유발적 측면에서 매우 긍정적인 영향을 미치고 있다고 평가하였다.

    두 번째, ‘창의적 설계’에서 전문가들은 학생들이 수업에 주도적으로 참여하여 창의적인 아이디어를 내는 과정이 참신하였고 각 단계별로 진행된 학습에서 융합적 사고가 자연스럽게 연결되었다고 평가하였다. 학생 의 아이디어와 발상에 적극적으로 반영될 수 있도록 하는 내용 구성이 돋보였고 수업이 결과보다는 과정 자체에 있어 융합 교육에 목적과 일치하였다고 평가하였다. 결과로 제출된 개인별/모둠별 산출물들도 각각의 특성이 최대한 반영되었고 이에 대한 피드백을 통해 평가를 진행하는 부분이 매우 우수하다고 평가하였다.

    세 번째, ‘감성적 체험’에서 전문가들은 학생들이 상황에 대한 관심을 가지고 과제를 진행하는 과정에 열정을 가지고 참여하였고, 과제에 몰입하고 도전하는 태도가 돋보였다고 평가하였다. 수업 과정에서 교사는 학생들에게 다양한 기회의 장을 열어 주려고 노력하였으며 학생들은 자신의 사고를 펼치면서도 모둠활동에서는 서로를 배려하고 협동하는 태도를 보였으며, 무엇 보다 학생들이 다양한 과제를 수행하면서 직접적인 체험을 해보면서 평가에서 만족도가 높았고 높은 성취감을 보였다고 평가하였다.

    본 연구에서 활용된 G-STEAM 프로그램은 인문학 및 사회과학과 STEAM 학문을 융합한 프로그램으로 융합인재교육을 진행함에 있어서 매우 유용하다. 기존의 STEAM 프로그램에서 제대로 반영하지 못했던 ‘상황제시’, ‘창의적 설계’, ‘감성적 체험’ 등 STEAM 교육 활동의 준거를 인문학과 사회과학 등이 함께 융합되어 풍부하고도 체계적인 내용 구성이 이루어질 수 있었기 때문이다. 한국형 융합인재교육이 지향하는 바인 창의‧인성을 바탕으로 하는 종합적 인재 양성에 있어서 G-STEAM 프로그램이 대표적인 모델과 방향이 될 것으로 판단된다.

    V. 결론 및 제언

    본 연구는 융합인재교육의 기반이 되는 STEAM 교과목과 인간에 대한 기본적인 이해를 바탕으로 하는 인문학 및 사회과학 성격을 모두 가지고 있는 지리 교과 기반의 융합인재교육 모델인 ‘G-STEAM 융합모형’을 활용한 수업 모델을 개발하고 이에 대한 효과성을 검증하였다. ‘G-STEAM 융합 모형’은 서로 다른 특성을 지닌 학문을 융합하기 위해서 학문의 본성에 대한 이해가 필요한데 이를 효과적으로 도와줄 수 있는 학문이 지리학이며 이를 통해 창의 ‧ 인성의 역량을 함양할 수 있음을 증명해주었다. 무엇보다 기존에 연구되었던 STEAM 모형만을 적용한 수업 모델과는 차별화된 모델을 개발하고 적용하였다는 점에는 ‘G-STEAM 융합모형’만의 의의가 있다. 따라서 본 연구는 다음과 같은 측면에서 활용 가능하다.

    첫째, 현대의 학문연구 추세를 보면 세분화되고 전문화된 영역의 학문들이 성장하고 융합인재교육의 등 장은 이런 학문들이 서로 연계되어 융합되어 가는 과정을 중요시 한다. 이런 점에서 인간과 자연을 주제로 모든 학문을 통합적인 시각으로 바라보는 지리 교과가 STEAM교육에서 필수 학문이라 점이다. 또한, 이를 기반으로 한 융합인재교육은 지속가능발전교육(ESD) 이 추구하는 교육의 목적과 방향에서도 일치한다.

    둘째, 한국형 STEAM 교육의 새로운 이름인 ‘융합 인재교육’이 STEAM 학문 간의 융합을 넘어 인문학과 사회과학 등과 학문과 융합을 추진하면서 이를 연계할 방법론과 학문이 지리학이라는 점을 시사한다. 이를 통해 지리학이 융합인재교육의 근간이 되어야 할 학문이며, 융합인재교육의 명칭이 ‘G-STEAM’으로 더 나아 가서는 GSTEAM으로 새롭게 명명되어야 한다. 나아가 융합인재교육과 관련된 제반 연구와 관련 사업을 진행함에 있어서 지리학 및 지리교육 전문가는 필수적으로 포함되어야 한다.

    셋째, 융합인재교육에 대한 학문적 연구가 진행되는 가운데 과학창의재단에서는 현장교육에 적용할 수 있는 교과 연구 및 학습지와 교수학습지도안 제작을 지원하고 있는 상황이다. 이러한 가운데 본 연구는 현장 교육에 실질적으로 적용할 수 있도록 국어, 역사, 지리, 경제, 과학, 수학, 기술 및 공학, 예술 등 다양한 교과를 융합한 학습지와 교수학습 지도안을 제작하고 실제 적용해 봄으로써 다양한 교과목의 교사들이 바로 적용할 수 있다. 교사들은 개인의 역량과 교과의 특성, 수업목표, 환경요인 등을 고려하여 다양한 방식으로 융합을 시도하는데 도움을 줄 것으로 기대된다.

    넷째, 개발한 교수학습 내용을 수업에 적용하여 실험집단을 대상으로 학생들의 흥미도와 태도 검사에서 사전 검사에 비해 사후 검사에서 긍정적인 결과를 보였다. G-STEAM 융합 모형을 기반으로 한 프로그램을 통해 학생들은 지리에 기반을 둔 융합 교육 학습 내용을 스스로 탐구해봄으로써 문제 해결에 대한 호기심과 의욕이 높아졌다. 또한, 지리가 모든 교과와 밀접하게 관련되어 있고 연계되어 있음을 알게 되었고, 이를 통해 더욱 흥미가 높아졌으며 참여도 능동적으로 바뀌는 결과를 보였다.

    다섯째, 융합교육의 활성화를 위해 교육 정책가, 교사, 학부모, 기타 교육 관련자들이 융합인재교육의 중요성에 대해 이해하고 서로 지원하는 분위기를 형성되는데 기여할 수 있다. 이것은 본 융합모형이 융합교육의 방향성과 목표 및 교과별 연계를 구체화하였기 때문에 협력의 필요성을 강조하는데 도움을 줄 수 있다고 본다.

    한국형 융합인재교육을 만들어가는 한국과학창의재단에서는 STEAM의 학문과 인문학 및 사회과학의 융합을 시도하면서 그 중심에 융합과 통합의 대표 학문인 ‘지리학’이 있다는 점을 인식하고 이를 적극 반영하여야 할 것이다. 또한, 현재 과학, 수학, 공학 관련 학회들은 본 재단에서 진행하는 사업과 연구 발표 등에 적극적으로 참여하는 학문의 위상을 높여가고 있는 상황이다. 대한지리학회, 한국지리학회 등 지리 관련 학회에서도 이에 적극적으로 참여하여 융합인재교육의 중심 학문으로 발돋움하는데 있어 노력해야 할 것이다.

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  • [표 1.] 연구 절차
    연구 절차
  • [그림 1.] STEAM의 내용체계모형
    STEAM의 내용체계모형
  • [그림 2.] G-STEAM 융합 모형
    G-STEAM 융합 모형
  • [그림 3.] G-STEAM 융합 모형 적용
    G-STEAM 융합 모형 적용
  • [표 2.] 교육 과정 분석
    교육 과정 분석
  • [표 3.] 수업 계획안
    수업 계획안
  • [표 4.] 차시별 총괄 계획표
    차시별 총괄 계획표
  • [표 5.] 프로그램의 적용
    프로그램의 적용
  • [표 6.] 자문교수 컨설팅 최종 평가서
    자문교수 컨설팅 최종 평가서
  • [표 7.] 전문가 온라인 컨설팅
    전문가 온라인 컨설팅
  • [표 8.] 학습 흥미도 검사 결과
    학습 흥미도 검사 결과
  • [표 8.] 학습 흥미도 검사 결과
    학습 흥미도 검사 결과