Transcript 최선미

융합인재교육(STEAM) 교사 연구회 연구 계획 발표
4C-STEAM 원리 탐색을 통한
‘발명의 날개를 달자’프로그램이 학생의
발명아이디어 산출능력에 미치는 영향에 관한 연구
충북 STEAM 발명교육연구회
발표 순서
Ⅰ. 연구의 개요
Ⅱ. 이론의 배경
Ⅲ. 연구 과제 설정
Ⅳ. 연구의 설계
Ⅴ. 연구의 실행 계획
Ⅵ. 검증 계획
Ⅶ. 기대되는 효과
융합인재 교사 연구회 계획 발표
충북 STEAM발명교육연구회
Ⅰ. 연구의 개요
1. 연구의 필요성 및 목적
STEAM
교육대두
통합적
발명교육
프로그램
연계
STEAM 교육 내실화
발명 아이디어
산출능력 향상
융합
인재 육성
요구
융합인재 교사 연구회 계획 발표
충북 STEAM발명교육연구회
Ⅰ. 연구의 개요
2. 연구의 내용
2단계
1단계
개정 5~6학년
과학과 교육과정
STEAM 원리
관련 차시 분석
융합인재 교사 연구회 계획 발표
STEAM 원리
탐색 후
발명 아이디어
산출방법과
관련 짓는
‘발명의 날개를
달자’프로그램개
발
3단계
4단계
과학수업에
직접 투입
프로그램
현장 적용
발명 아이디어
산출능력에
미치는 영향
비교 분석
충북 STEAM발명교육연구회
Ⅱ. 이론적 배경
1. 이론적 기초
가. STEAM 교육
1) STEAM 교육의 개념
[
융합인재 교사 연구회 계획 발표
STEAM 피라미드(Yakman,2010)
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Ⅱ. 이론적 배경
2) STEAM 교육의 필요성
• STEM에서 STEAM으로의 변환
- 과학과 예술을 융합하여 보다
창의적인 인재를 양성하기
위함이다
- 창의적 융합인재가 성장하는
원리가 과학과 예술의 상보성에
기인하기 때문이다.
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Ⅱ. 이론적 배경
3) 4C-STEAM 교육

한국과학창의재단 (2011년)
한국형 융합인재교육의 유형으로 제안
창의적 설계
(Creaive
Design)
감성적 체험
(Emotional
Touch)
융합적
소양(STEAM
Literacy)를
갖춘
인재 양성
창의적이고
종합적으로
문제를 해결할
수 있는
융합인재 교사 연구회 계획 발표
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Ⅱ. 이론적 배경
창의적 설계(Creaive Design)
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Ⅱ. 이론적 배경
감성적 체험(Emotional Touch)
학생이 학습에 대한 긍정적 감정을 느끼고 성공의
경험을 하는 것으로 학생이 학습 과정에서 학습에 대
한 흥미, 자신감, 지적 만족감, 성취감 등을 느껴 학습
에 대한 동기유발, 욕구, 열정, 몰입의 의지가 생기고
개인적 의미를 발견하는 선순환적인 자기주도적 학습
이 가능하게 하는 모든 활동과 경험을 의미한다.
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Ⅱ. 이론적 배경
4C –STEAM의 핵심 역량
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Ⅱ. 이론적 배경
나. 발명교육
1) 발명교육의 개념
여러 교과에 걸쳐 과학 혹은 기술 지식을 기초
로 하여 새로운 것을 창출 발명하도록 도와줌으
로써 발명기능을 높이고 발명에 대한 긍정적인
태도를 갖도록 해주는 교육
→ STEAM 교육에 적합함
융합인재 교사 연구회 계획 발표
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2) 발명교육의 필요성
첫째
둘째
• 발명교육은 창의성을 기르는 효과적인 교육이다.
• 다른 교과의 학습과 관련하여 흥미와 학습 효과를 높이는 데
매우 유익하다.
셋째
• 실과, 기술 가정교육 관련 실생활과 관련된 아이디어 창출이 용이하다.
넷째
•미술교육에서도 학생들의 역동적인 학습 활동을 촉진시킬 수 있다.
다섯째
융합인재 교사 연구회 계획 발표
• 모든 교과와 생활이 발명과 밀접한 관계를 맺고 있다.
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Ⅱ. 이론적 배경
2. 선행 연구의 분석
연구자
연구주제
주요내용 및 특징
출처
권순범
STEAM기반 융합학습이 초등학생 ∘STEAM기반 융합학습 프로그램이 초등학생의
(2012)
의 창의적 인성에 미치는 영향
창의적 인성 향상에 미치는 영향을 검증
한국교원
대학교
권순범,
남동수,
STEAM 기반 교육용 로봇 활용 초 ∘STEAM 교육을 기반으로 한 교육용 로봇 활용 한국컴퓨터
이태욱
등학생 대상 학습 프로그램 개발
초등학생 대상 학습 프로그램을 개발
정보학회
(2011)
김우진
초등 수학영재의 창의성 신장을 위 ∘4D-Frame 활용 STEAM 프로그램을 개발․적
(2012)
한 STEAM 프로그램 개발 및 적용
용․분석
한국교원
대학교
∘창의성 신장을 위한 발명교육 프로그램 자료를
변순학
창의성 신장을 위한 발명교육 프로 개발
(2010)
그램 개발 및 적용
서울교육
∘학생들의 발명에 대한 동기 및 창의성 향상에
대학교
미치는 효과 분석
배협
(2012)
중학교 발명수업에서 롤링볼
만들기의 STEAM 수업자료 개발
융합인재 교사 연구회 계획 발표
∘개발된 롤링볼 만들기의 STEAM 수업자료를
발명수업에 적용
∘발명수업에 활용할 수 있는 STEAM 자료 개발
한국교원
대학교
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Ⅱ. 이론적 배경
3. 선행 연구의 시사점
시사점 1
4C-STEAM 교육 관련 내용 요소 추출로 보다 구체적인 STEAM 기반
발명교육 프로그램을 적용할 수 있는 새로운 수업 모형이 적용되어야
하며, 수업시간에 교과 속의 STEAM요소를 찾아 발명교육을 어떻게
실행할 수 있는가에 대한 연구가 병행되어야 한다.
시사점 2
교사들의 전략적 접근을 위해 4C-STEAM 원리 탐색을 통한
발명교육방법을 적용하고 실제를 경험하는 다양한 연수와
동료장학이 이루어져야 한다.
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Ⅲ. 연구 과제 설정
연구과제 1. 과학과 교육과정의 4C –STEAM 원리 요소 분석
가. 2009 개정 과학과 교육과정 단원 분석
나. 4C-STEAM 원리를 탐색할 수 있는 단원별 주제 추출
연구과제 2. 4C-STEAM 기반 발명교육 프로그램 개
발
가. STEAM 수업 모형 및 발명 아이디어 생성 수업모형 탐색
나. 4C-STEAM원리를 적용한 발명교육 프로그램 개발
다. 4C-STEAM원리를 적용한 발명교육 프로그램 적용
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Ⅳ. 연구의 설계
1. 기간 및 대상
기간 2012.04.01~ 2012.12.31`(9개월간)
대상
충북 소재 연구원 소속 초등학교 5~6학년 학생
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Ⅳ. 연구의 설계
2. 연구의 절차
추진일정
연구비
일정
수행내용
4월
연구회
4.1~
운영계획 수립
4.15
운영과제 실천
5월
6월
7월
8월
9월
10월
11월
12월
비고
(천원)
1000
1950
4.16 ~ 6.30
운영과제
1950
5.1 ~ 11.30
실천 결과분석
인쇄비 예산
보고서 작성
연구진도(%)
2100
12
11%
11%
11%
11%
11%
11%
11%
11%
12%
100%
1200
530
530
530
530
530
530
520
2100
7000
편성
연구비집행계획
(천원)
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Ⅳ. 연구의 설계
3. 연구 추진 방법
단계
추진내용
방법
기간
∘연구회조직 구성
계획
연구회
∘선행연구고찰, 실태조사 및 분석
운영계획 수립 ∘주제 및 연구과제 설정
∘실천 및 세부 계획 수립운영계획서 작성
∘2009 개정 교육과정 분석
실행
운영과제 실천 ∘4C-STEAM원리를 탐색할 수 있는 단원별 주제 추출
∘4C-STEAM원리를 적용한 발명교육 프로그램 개발
운영과제
검토
실천
결과분석
보고
보고서 작성
2012.04.01
~
2012.04.15
2012.04.16
~
2012.06.30
∘교수학습지도안 적용
∘교수학습 지도안 수정․보완
∘운영 결과 반성 및 평가회
2012.05.01
~2012.11.30
∘4C-STEAM원리를 적용한 발명교육 프로그램 개발 완료
∘4C-STEAM원리를 적용한 발명교육 프로그램 보고서 제출
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2012.12
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Ⅳ. 연구의 설계
4. 연구의 절차
프
로
그
램
적
용
프
로
그
램
개
발
8
• 4C-STEAM 원리 적용 발명프로그램의 효과 분석
7
• 학생의 사후 창의성 검사 및 발명 평정지 검사
6
• 4C-STEAM 원리 적용 발명교육 프로그램 적용
5
• 학생의 사전 창의성 검사 및 발명 평정지 검사
4
• 4C-STEAM 원리 적용 발명교육 프로그램 개발
3
• 4C-STEAM 기반 발명교육 프로그램 수업 모형개발
2
• 4C-STEAM 원리 탐색 단원별 주제 추출
1
• 2009 개정 과학과 교육과정 단원분석
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Ⅳ. 연구의 설계
5. 연구의 설계
실험 집단

충북지역 A초등학교 5학년
1개반
통제 집단

충북지역 B초등학교 5학년
1개반
•
4C-STEAM 기반
발명교육프로그램 적용수업
(5월~11월)
•
일반 수업 –STEAM
요소를 떼어낸 개별
교과수업 (5월~11월)
•
사전 사후 검사 실시(창의성
검사 및 발명평정지 검사)
•
사전 사후 검사실시(창의성
검사 및 발명평정지 검사)
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Ⅴ. 연구의 실행 계획
1. 연구과제 1의 실행 계획
연구과제 1. 과학과 교육과정의 4C –STEAM 원리 요소 분석
가. 2009 개정 과학과 교육과정 단원 분석
나. 4C-STEAM 원리를 탐색할 수 있는 단원별 주제 추출
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Ⅴ. 연구의 실행 계획
가. 2009 개정 과학과 교육과정 단원 분석
학년학기
단원명
영역
학년학기
단원명
영역
5-1-1
지구와 달
지구와 우주
6-1-1
빛
운동과 에너지
5-1-2
전기회로
운동과 에너지
6-1-2
산과 염기
물질
5-1-3
식물의 구조와 기능
생명
6-1-3
계절의 변화
지구와 우주
5-1-4
작은 생물
생명
6-1-4
생태계와 환경
생명
5-2-1
우리의 몸
생명
6-1-5
자기장
운동과 에너지
5-2-2
용해와 용액
물질
6-2-1
날씨의 변화
지구와 우주
5-2-3
물체의 속력
운동과 에너지
6-2-2
여러 가지 기체
물질
5-2-4
태양계와 별
지구와 우주
6-2-3
에너지와 도구
운동과 에너지
6-2-4
연소와 소화
물질
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Ⅴ. 연구의 실행 계획
나. 4-C STEAM원리 탐색 단원별 주제 추출 ( 4학년 예시)
단원
주제
STEAM원리
4C
발명사례
S : 무게 중심
T : 배의 무게중심 잡기 방법
무게재기
무게중심을 찾아라!
E : 천안함 만들기
A : 무게중심을 이용한 동작
융합적 지식,
의사소통
수평잡기 활용한
학습용 용수철 저
울
M : 수평원리
S : 혼합물분리, 지하수 실험
모습을 바꾸는 물
물의 여행!
T : 자연 여과기 만들기
E : 자연 정수 화분 만들기
A : 물절약에 관한 토론
융합적 지식,
의사소통,
창의성,
자원절약 세제 수
세미통
배려
S : 증발의 원리
물과 수증기
땀을 식혀라!
T : 선풍기의 구조 및 역할
융합적 지식,
E : 바람이 센 날개만들기
창의성
자연바람 선풍기,
사방팔방 선풍기
M : 증발되는 속도 계산
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Ⅴ. 연구의 실행 계획
2. 연구과제 2의 실행 계획
연구과제 2. 4C-STEAM 기반 발명교육 프로그램 개
발
가. STEAM 수업 모형 및 발명 아이디어 생성 수업모형 탐색
나. 4C-STEAM원리를 적용한 발명교육 프로그램 개발
다. 4C-STEAM원리를 적용한 발명교육 프로그램 적용
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Ⅴ. 연구의 실행 계획
가. STEAM 수업 모형 및 발명 아이디어 수업모형 탐색
1) PDIE 수업모형
김진수(2011) ‘STEAM 통합 교육의 수업 자료 제작을 위한
PDIE 모형 개발’
-기존에 많이 사용되어 오던 PDI모형과 ADDIE 모형의 단점
을 줄이고 장점만을 통합하여 PDIE 모형을 구안
DevelopP
Preparation
준비
➜
융합인재 교사 연구회 계획 발표
D
ment
개발
Implemen➜
I
tation
실행
➜
E
Evaluation
평가
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Ⅴ. 연구의 실행 계획
가. STEAM 수업 모형 및 발명 아이디어 수업모형 탐색
2) 융합인재교육(STEAM) 모델 개발 주요 요소 요약
창의성에 기반 통합적이고 융합적 사고를 위한 교육
STEAM
모델 개발
주요요소
융합시대에 필요한 시대정신 반영
빠른 과학기술의 변화와 발전 도입 적용
과학기술 인재 양성과 미래직업 탐색 교육
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창의성 및 흥미 유발 위한 창의적 수업 방법 도입
도덕적 기준과 규범 터득 교육
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Ⅴ. 연구의 실행 계획
3) 아이디어 발상 수업모형
동기부여
·재미있는 발명품의 발명사례 이야기
·발명에 관련된 각종 자료로 관심유발, 아이디어 발상의 동기 부여 제공
↓
아이디어
소재선정
·새로운 아이디어와 발명의 관계 알기
·아이디어 소재의 범위를 학생들이 관심있는 영역을 주제로 선정
(문제선정)
↓
아이디어 발상
(문제해결)
·아이디어 발상기법을 적용하여 다양한 아이디어 생성
·발명 만화 및 글짓기 등을 통해 동기 유발
↓
아이디어 창출의
구체화(정리)
·발명아이디어 발표
·토론과 검토를 통한 아이디어 수정·보완
·발상아이디어의 구체적인 제작 가능성을 검토 및 보완
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Ⅴ. 연구의 실행 계획
4) 발명품 제작 수업모형
아이디어 발상
·아이디어 발상
·브레인스토밍 등 발명기법 및 과학원리를 통해 아이디어 정리
↓
구상하기
·특허 검색 및 작품의 경제성, 실용성 점검
·발상 아이디어 구체화 및 대략적인 구상도 제작
↓
설계하기
·구상도를 바탕으로 구체화된 치수로 제작 설계
·설계도 완성
↓
제작하기
·발명품 제작 활동에 필요한 재료 및 공구 점검
·설계도를 바탕으로 발명품 제작
↓
발표하기
·완성된 발명 아이디어 제품 발표
·토론을 통한 제품 수정
↓
완성
·발명 아이디어 제품 완성 및 특허 출원
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Ⅴ. 연구의 실행 계획
나. 4C- STEAM 원리를 적용한 발명교육 프로그램 개발
1) 프로그램 예시
단원
학습 주제
1. 무게재기
무게 중심을 찾아라!
수업모형
4C-STEAM기반 발명교육 수업모형
무게 중심과 수평잡기와 관련된 원리를 이해할 수 있다.(A,S,M)
학습 목표
군함에 숨겨진 무게중심의 원리와 나만의 천안함 만들기를 할 수 있다.(T,E)
무게중심의 원리로 된 발명 아이디어를 낼 수 있다.(발명아이디어산출)
준비물
머메이드지, 클립 2개, 가위, 우드락, 연필, 굵은 철사, 고무찰흙 등
STEAM원리
4C
발명사례
S : 무게 중심
T : 배의 무게중심 잡기 방법
E : 천안함 만들기
융합적 지식, 의사소통
수평잡기 활용한 학습용 용수철 저울
A : 무게중심을 이용한 동작
M : 수평원리
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Ⅴ. 연구의 실행 계획
감성적 체험
주제 만나기
·외줄 타는 사람 동영상시청
·무게중심을 이용한 동작 표현하기
↓
·무게중심과 수평잡기 활동하기
창의적 설계
STEAM 원리 탐색
·수평의 원리 이해
·무게중심의 원리 이해
·나만의 독도함 만들기
↓
·발명아이디어 사례탐색
창의적 설계
발명 아이디어 구상하기
·무게중심과 수평과 관련된 아이디어 구상하기
·스케치업을 활용하여 아이디어 설계하기
↓
창의적 설계
발명 아이디어 평가하기
·구상한 아이디어 모형 제작
·PMI기법으로 아이디어 검토하기
↓
감성적 체험
정리하기
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·KWL기법으로 배운 내용 정리하기
·만든 발명 아이디어 작품으로 Festival
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Ⅴ. 연구의 실행 계획
1) 프로그램 예시
융합인재 교사 연구회 계획 발표
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Ⅴ. 연구의 실행 계획
다. 4C- STEAM 원리를 적용한 발명교육 프로그램 적용

‘발명의 날개를 달자’프로그램 비교집단
적용
융합인재 교사 연구회 계획 발표
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Ⅵ. 검증계획
1. 검증내용

Torrance의 TTCT 검사

학생 발명 평정지 검사
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Ⅵ. 검증계획
2. 검증방법
t-검정 실시
Torrance의 TTCT 검사
사전은 a형 사후는 b형 사용



학생 발명 평정지 검사
-사전 사후 평균 점수 향상 정도 비교
학생 활동 과정의 관찰 및 사후면담
관찰 및 자기 평가표 사용 활동 과정 분석
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Ⅶ. 기대되는 효과
효과 2
효과 1
교과의 내용을 폭넓게 이해
할 수 있으며 이를 발명교
육에 효과적으로 활용할 수

있을 것이다.
효과 3
초등학교 과학수업에서
발명 아이디어를 산출할 수
있는 능력 및 자기주도적으
로 발명 산출물을 만들어 내
는 능력이 가능할 것이다
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2009 개정교육과정은 교과
군으로 묶어 재구성 수업을
진행하는 데 이를 활용할
수 있는 초석이 될 것이다.
융합인재
육 성
효과 4
실생활을 창의적으로 해결
하는 능력을 가지며 다양한
체험활동을 통해 바른 인성
과 창의성을 지닐 것이다.
충북 STEAM발명교육연구회
Thank You!
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