본문내용 바로가기

전체메뉴

고객센터 02-559-3929 평일 09~18시 점심 12~13시 (주말, 공휴일 휴무)
창의교육

해외창의 이야기

해외 창의‧인성교육 관련 최신 전문 지식 및 교육 정보를 제공합니다. 

  • 작성자크레존
  • 등록일2020.01.17
  • 조회수800

4차 산업혁명 시대에 대비하기 위해 융합적 인재 양성을 위한 국가적 대응은 선진국을 중심으로 빠르게 확산하고 있다. 선진국의 융합인재 교육의 방향은 다양하다. 미국의 경우 공학적 설계를 과학교육의 중요한 전략으로 채택하고 이를 국가과학교육과정에 융합하여 차세대과학교육과정(NGSS Lead States, 2013)을 발표하면서, 과학과 공학의 경계를 허물고 공학적 문제해결을 과학 교육의 중요한 전략으로 도입하였다.

영국, 이스라엘, 미국, 일본, 독일 등 대부분의 선진국에서는 이미 과학, 수학 과목에서 컴퓨팅사고를 접목한 다양한 융합모듈을 통해 학생들의 융합적 문제 해결력을 기르는 데 주력하고 있다. 대한민국 정부는 2018년 4월 25일부터 과학·수학·정보 교육 진흥법을 시행하여 과학·수학·정보의 교과별 교육뿐 아니라 두 교과 이상의 융합을 통하여 창의적 인재를 양성할 수 있도록 교육환경이 조성되도록(제4조 제4항) 노력하고 있다.

[그림 1] 컴퓨팅사고를 접목한 수업에 참여하는 학생들
(출처 : 이미지 투데이)

융합교육의 중요성이 더욱 강조되고 있는 지금, 과학, 수학, 그리고 공학의 융합교육을 어떻게 실천해야 하는지에 대한 학교 현장의 요구에 답을 줄 수 있는 구체적인 전략으로 모델도출활동(Model-Eliciting Activities; MEA)를 소개하고자 한다. MEA는 1970년대 중반 수학교육학자들에 의해 처음 만들어졌다. 공학, 과학 및 기타 수학 분야에서 발생하는 실제 문제의 유형을 모방하도록 설계되었으며 3~5명의 그룹 구성원이 1~2차시 동안 주어진 문제를 해결하는 활동이다(Lesh, Hoover, Hole, Kelly, & Post, 2000).

다음 <표 1>에서 보여주는 MEA를 구성하는 원리는 연구실에서 이론 전문가들에 의해서만 개발된 것은 아니라 부모, 교사, 지역사회 지도자들과 협력하여 15주 동안 함께 연구한 결과로 정형화된 것이다 (Urhan & Dost, 2017). 따라서 MEA는 그 내용 구성이 실생활과 밀접하게 연결되어 있고 학생 주도적 문제해결과정에 초점을 맞추고 있다.

<표 1> MEA 구성을 위한 6가지 원리(윤진아 외, 2019)

다음 [그림 2]는 MEA 활동의 첫 번째 예시이다. 이 활동은 “Coffee Cup Challenge”로 커피 컵의 3가지 크기(대, 중, 소)에 대한 도면을 주고, 정해진 면적 안에서 가장 많은 커피 컵을 생산할 수 있도록 커피 컵의 옆면과 밑면을 배치하는 활동이다.

[그림 2] 커피 컵 디자인 활동의 예(윤진아 외, 2019)

언뜻 보면, 대부분의 학생이 최대한 옆면을 붙여서 배치하고 나머지 빈공간을 커피 컵 밑면으로 채우는 비슷한 결과를 얻을 것 같지만, 저자의 연구결과에 의하면 대다수의 학생이 효율적 배치에 대한 규칙성을 찾아내지 못한다(윤진아, 한금주, 남윤경, 2019).

또한 MEA 활동은 도면을 배치하는 것에서 끝나는 것이 아니라, 이것을 다른 크기의 도면에서도 반복할 수 있어야 하며, 다른 사람들에게 학생 자신이 설계한 도면 배치 방법에 대해 그 순서와 타당한 이유를 보고서로 기록하도록 요구하기 때문에, 학생들의 수학적인 모델링 능력뿐 아니라 의사소통 능력을 함양시키는 방법으로 매우 유용하다.

학생들의 실생활 과제에 대한 흥미와 공학자로서의 정체성 확립을 위해 MEA 활동 문제의 구성은 보통 신문읽기, 준비질문, 문제설명, 해결책 공유과정 4단계로 이루어져 있다 (Chamberlin & Coxbill, 2012). 다음 <표 2>는 멸종위기에 처한 펠리컨을 보호하기 위해 항공사진에 찍힌 펠리컨 둥지 수를 측정하는 MEA 활동을 MEA 문제 구성 4단계에 맞추어 설명한 것이다.

<표 2> MEA 문제 구성 4단계(한금주, 남윤경, 윤진아 (출판 중).
초등 과학영재와 수학영재들의 어림측정 전략 비교, 영재교육연구

이 활동에서 학생들은 [그림 3(가)]의 항공사진에 나타난 펠리컨 둥지의 수를 근거로 [그림 4(나)]의 서식지 전체 지도 상에 펠리컨 수를 추정하는 활동을 하였다.

[그림 3] 활동 관련 사진(한금주, 남윤경, 윤진아 (출판 중).
초등 과학영재와 수학영재들의 어림측정 전략 비교, 영재교육연구

[그림 3(다)]가 보여 주는 바와 같이 펠리컨 개체 수 추정을 위해 학생들은 쌀, 작은 콩, 끈, 줄자, 컴퍼스 등을 이용하여 자유롭게 곡선으로 둘러싸인 서식지의 전체 지도에서 철새들의 개체수를 효율적으로 어림할 수 있는 가장 효율적인 방법과 그 이유를 제시해야 한다.

이와 같이 MEA는 문제에 대한 인식, 문제해결 방법에서 융합적 사고력을 요구하는 해결책 설계, 그리고 문제 해결방법에 대한 의사소통 능력을 함께 활용하도록 설계되었으며, 특히 모델링 능력에 대한 영재성과 창의성 판단을 위해 연구되었다(Chamberlin & Moon, 2005).

과학, 공학, 그리고 수학적 문제해결은 공통적으로 해결책을 설계하고 그것을 검증하는 반복적인 과정을 공통적으로 가지고 있다. MEA 활동은 과학적, 공학적 문제 상황에서 수학적 모델링이라는 문제해결과정의 경험과 동시에 의사소통과 같은 융합적 소양을 함께 기를수 있는 융합교육 전략의 좋은 예라 할 수 있다.

◈ 참고자료

  • 교육부(2016) 지능정보사회에 대응한 중장기 교육정책의 방향과 전략 (試案). Retrived from http://www.sopa.or.kr/bbs/board.php?bo_table=news&wr_id=37
  • 윤진아, 한금주, 남윤경 (2019). Model Eliciting Activity(MEA)를 통한 초등 과학영재들의 문제해결 특성 분석. 12(1), 64-81.
  • 한금주, 남윤경, 윤진아 (출판중). 초등 과학영재와 수학영재들의 어림측정 전략 비교, 영재교육연구
  • Chamberlin, S. A., Coxbill, E. (2012). Using model-eliciting activities to introduce upper elementary students to statistical reasoning and mathematical modeling. Retrieved from http://www.uwyo.edu/wisdome/_files/documents/chamberlin_coxbill.pdf
  • Chamberlin, S. A., Moon, S. M. (2005). Model-Eliciting Activities as a Tool to Develop and Identify Creatively Gifted Mathematicians. The Journal of Secondary Gifted Education .Vol. XVII, No. 1, Fall 2005, pp. 37–47.
  • Lesh, R. G. Harel. (2003). Problem Solving, Modeling, and Local Conceptual Development. Mathematical Thinking & Learning. 5(2/3): p.157–189.
  • Lesh, R., Doerr, H. (2003). Foundations of a model and modeling perspective on mathematics teaching, learning, and problem solving.
  • Lesh, R., Hoover, M., Hole, B., Kelly, A., & Post, T. (2000). Principles for developing thought-revealing activities for students and teachers. In A. E. Kelly & R. A. Lesh (Eds.), Handbook of research design in mathematics and science education (pp. 591-646). Mahwah, NJ: Lawrence Erlbaum.
  • NGSS Lead States. (2013). Next Generation Science Standards: For States, By States. Washington, DC: The National Academies Press
  • Urhan, S., Dost, S. (2018). Analysis of Ninth Grade Mathematics Course Book Activities Based on Model-Eliciting Principles. Int J of Sci and Math Education. 16:985–1002.
남 윤 경 (부산대학교)
소감태그 참여결과
소감태그별 랭킹
잠시 기다려 주시길 바랍니다.
MY MENU
로그인하시면
마이메뉴 설정이 가능합니다.
마이메뉴 설정
마이메뉴가 설정되었습니다.