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창의교육

창의교육 이야기

권역별 창의인성교육 거점센터의 활동성과 및 학교 현장의 교수학습법과 미래의 유망직업을 소개합니다. 

  • 작성자크레존
  • 등록일2016.06.16
  • 조회수1665

 

 

[눈에 보이는 STEAM 교육]

 

학교 안에서 STEAM 찾아보기

 

 

02. 고등학교에 STEAM 적용하기

 

 

 

 

 

STEAM 교육과 문·이과 통합, 융합의 바람이 불다

 

고등학교는 각 교과의 구분이 중학교보다 뚜렷하고 난이도가 심화되어 여러 과목 간의 연계 수업이 쉽지 않습니다. 시기적으로는 대학 입시를 앞두고 있어 학교교육이 입시의 준비과정으로 파행 운영되는 사례가 종종 발생합니다. 국제적인 학업성취도 평가에서 반복적으로 나타나는 우리나라 학생들의 과학·수학 분야 흥미 저하와 자신감 하락 현상은 현실과 동떨어진 학교 교과 구성에도 이유가 있습니다.

 

그러나 STEAM 도입을 계기로 변화의 바람이 시작되고 있습니다. 전국 곳곳에서 STEAM 수업이 확산되고 있고 문·이과 통합에 대한 논의도 활발히 진행 중입니다.

 

문·이과 통합형 교육 실시를 핵심으로 하는 새 교육과정은 문과와 이과로 계열을 구분하지 않고 국어, 수학, 영어, 사회, 과학의 5개 교과를 공통과목으로 지정하여 편향된 교과 구성을 극복하고자 했습니다.

 

교육과정을 개정한 배경은 글로벌 경쟁이 나날이 심해지는 시대적 변화와 사회적 요구에서 찾을 수 있습니다. 인문·사회·과학기술에 대한 기초소양을 함양함으로써 학생들이 인문학적 상상력과 과학기술 창조력을 갖춘 창의·융합형인재로 성장하도록 현재의 교육을 근본적으로 개혁하자는 것입니다. 이는 STEAM의 기본 교육철학과도 맥을 같이합니다

 

 

 

고등학교에서의 STEAM 프로그램 개발

 

이번에는 수원 영생고등학교의 사례를 통해 수학 기반의 STEAM 프로그램 개발과 운영 과정에 대해 알아보겠습니다. 프로그램마다 약간의 차이는 있지만 대부분 다음과 같은 5단계에 걸쳐 개발을 진행했습니다.

 

고등학교 스팀개발1

 

첫째로 ‘교육과정 분석’ 단계에서는 과학, 기술·가정, 미술, 수학 등 STEAM 범주에 포함되는 교과 내용을 분석해서 교과 간 연계가 가능한 주제를 도출합니다. 간단하지 않은 작업이므로 개발에 참여한 동료 교사들 간의 팀워크를 유지하는 것이 중요합니다.

 

학교 현장에서 쉽게 적용할 수 있는 주제를 우선적으로 찾아내는 것이 실행에 유리합니다. 영생고등학교는 수학 교과를 중심으로 한 ‘교과 내 수업’ 형태의 프로그램 개발을 목표로 설정했습니다. STEAM 수업이 학교 현장에 성공적으로 정착되려면 교과 안으로 진입하는 것이 중요합니다. 담당 교사가 자신의 교과를 중심으로 설계하는 것이 좋으며, 동아리 시간이나 창의적 체험활동 시간에 일회성 행사로 진행하는 것은 바람직하지 않습니다.

 

고등학교 스팀개발2

 

‘SOS - 우리 과자를 지켜줘!’ 프로그램을 예로 설명을 진행하겠습니다. 배송 중에 과자가 부서지지 않도록 안전하게 보호하는 포장디자인을 개발하는 수업입니다. 이는 3미터 높이에서 달걀을 떨어뜨려도 깨지지 않도록 창의성을 발휘해 포장재를 제작하는 ‘에그 드롭Egg Drop ’행사와 유사합니다. 영국 런던과학관이 개발한 STEM 프로그램 ‘과자를 지키자Save Our Snacks’에서 기본적인 아이디어를 가져왔습니다. 그러나 문제 상황, 교육과정, 평가 등 거의 전체에 가까운 세부사항은 우리나라의 상황에 맞게 새로 설계했습니다.

 

이 프로그램은 고등학교 2학년 ‘미적분Ⅰ’ 과목의 ‘함수의 극한’ 단원에서 2~3차시 동안 적용 가능합니다. 차시별 내용은 다음과 같습니다.

 

고등학교 스팀개발3

 

 

차시 운영 방법은 관련 과목인 ‘물리 I’과 함께 블록타임제를 적용해 진행했습니다. 기존 수학수업에 적용해도 무리는 없지만 자연스러운 수업 흐름을 위해 내린 결정입니다. 차시별 수업내용을 STEAM 학습준거틀에 의거해 설명하면 다음과 같습니다.

 

고등학교 스팀개발4

 

‘상황 제시’ 단계에서는 과자의 과대포장이 문제가 된다는 뉴스를 우선 시청합니다. 학생들의 비판적 사고력을 촉진하기 위해 ‘과대포장이 어떤 문제를 야기하는지’에 대해 토론합니다. 수업에서는 포장 원료물질의 낭비, 운송비 부담 증가, 폐기물 양산, 소비자의 경제적 부담 상승 등 다양한 의견들이 도출되었습니다.

 

학생들은 평소 크게 고민하지 않았던 과자의 과대포장 문제가 다양한 사회적 문제를 야기할 수 있다는 사실에 많이 놀랐습니다. 이 상황에서 교사는 ‘과대포장을 하지 않으면서 안전하게 과자를 보호하는 포장 방법을 개발하는 것’이 프로그램의 목표임을 설명합니다. 

 

 

 

‘SOS - 우리 과자를 지켜줘’ 프로그램

 

STEAM 프로그램 개발 과정에서 가장 큰 부담을 주는 부분은 ‘상황 제시’ 단계입니다. STEAM 프로그램 전체의 성패가 여기에 달렸다고 해도 과언이 아닙니다. 주어진 상황을 학생들이 자신의 문제로 인식해야 수업에 온전히 몰입할 수 있으므로 프로그램 전체를 아우르는 소재와 방식으로 상황을 제시해야 합니다. 매력적인 스토리를 만들어내려면 동료 교사들과의 소통과 협업을 긴밀하게 유지하는 것이 필수적입니다.

 

고등학교 스팀개발5

 

상황을 제시한 후에는 이론 수업을 진행합니다. 외부의 힘에 가장 잘 견디는 구조는 ‘구’의 형태를 띤다는 사실을 수학적으로 확인하고 돔, 아치, 트러스 구조 등이 적용된 다양한 건축물을 조사하여 이론을 확인했습니다.

 

‘트러스-아치 구조’를 직접 만들어보고 외부의 힘을 얼마나 견디는지도 실험했습니다. 전자저울을 이용해 트러스-아치 구조와 그 위에 올린 물체들의 무게를 직접 쟀습니다. 자신의 무게보다 200배 무거운 하중을 견딘다는 사실을 확인한 학생들은 놀란 모습이었습니다

 

이어서 물리 교과의 ‘뉴턴의 운동법칙’, ‘운동량과 충격량’ 등의 개념을 학습합니다. 충격량 공식(I = F △ t)을 이용해 과자마다 충격량을 하나씩 계산하면서 왜 충전재가 필요한지 이해하게 됩니다.

 

고등학교 스팀개발6

 

창의적 설계 단계에서는 모둠별로 주어진 워크시트에 과자를 보호할 포장 디자인을 설계해 기록합니다. ‘과대포장 없이도 과자를 안전하게 보호하는 구조물’을 협업을 통해 완성하는 것입니다. 감성적 체험 단계에서는 완성된 구조물을 1~3단계 미션을 거쳐 검증하고 마침내 성공의 경험에 다다르게 됩니다.

 

 

 

‘선거와 수학’ 프로그램

 

다음으로는 수학 교과의 ‘확률과 통계’ 단원과 사회 교과의 ‘법과 정치’ 단원을 융합한 ‘선거와 수학’ 프로그램을 소개합니다. 민주주의 체제에서 실시되는 선거제도와 여론조사 등의 행위와 원칙을 수학적으로 재해석하도록 구성했습니다

 

빅데이터 시대에는 자료를 수집하고 해석하는 능력이 중요합니다. 이른바 ‘문과 학생’으로 불리는 계열에 속해 있다고 해서 데이터를 분석하는 능력을 등한시해서는 안 됩니다. 또한 ‘이과 학생’이라는 계열이어서 선거라는 사회적 제도에 대해 학교 수업에서 제대로 배우지 못하는 상황을 극복하고자 이 프로그램을 준비했습니다.

 

앞으로 적용될 문·이과 통합을 미리 준비하고 경험하자는 취지도 있었습니다. 이제 학교 현장에서는 교사들이 자신의 교과를 중심으로 다른 교과의 내용을 융합하는 시도를 해야 하기 때문입니다.

 

‘선거와 수학’ 프로그램은 작은 사회라 불릴 만한 학교 내에서 학생회장이나 반장을 선출할 때 실시하는 선거 제도를 분석합니다. 이로써 학생들은 선거가 자신과 밀접한 상황이라는 것을 깨닫고 제도 자체의 의의와 참여의 필요성을 이해하게 됩니다. 또한 실제 출구조사를 시행해 자료를 수집하고 또 해석하는 과정에서 수학 교과의 필요성을 느끼게 됩니다. 

고등학교 스팀개발7

학습차시는 사회과 1차시, 수학과 1차시 등 총 2차시의 블록타임으로 구성했습니다. 진행에 필요한 자세한 구성안은 다음과 같습니다.

 

(1) 사회과 1차시, 수학과 1차시 수업진행 
(2) 사회과 1차시, 수학과 2차시의 총 3차시 진행 (학생회장 등의 선거가 진행되는 경우)
(3) (1)번에서의 수업을 진행하고, 학년말 여건이 허락되는 경우 1차시의 활동 진행(가장 현실적인 대안), 학생들과 사전조율이 필요하고, 수행평가 반영 등 수업 간극을 이어주는 동기유발요소가 필요함

 

 

이 프로그램은 수학 교과의 통계 단원을 학습하는 시점에서 적용하는 것이 바람직 합니다. 시기적으로는 2학년 2학기가 되며 이 때는 학교에서 실제 학생회장 선거가 벌어진다는 연계점이 있습니다. 영생고등학교에 적용할 때는 국가의 보궐선거를 2주 앞두고 있는 시점이어서 학습 동기를 불러일으키기에도 유리했습니다.

 

학생들에게 기대했던 수업 효과는 두 가지였습니다. 하나는 정치나 선거에 무관심한 학생들에게 민주주의 정치제도의 중요성을 깨닫게 하는 것이고, 다른 하나는 통계 단원에서 배우는 수학적 지식의 효용성에 대해 알려주는 것입니다.

 

학생들은 수학 교과를 그저 대학입시를 위한 수단으로 생각하는 경우가 많습니다. 왜 수학을 배워야 하는지, 어디에 쓰일 수 있는지도 모른 채 맹목적으로 공부하곤 합니다. 이번 프로그램을 진행하면서 아이들의 생각이 바뀌고 호기심이 커지는 것을 목격할 수 있었습니다.

 

 

 

 

‘실버타운 건설하기’ 프로그램

 

이번에는 자신이 꿈꾸는 실버타운을 직접 조성해보는 건축 체험 프로그램을 소개합니다. 단순히 외양이 멋진 건물을 만드는 것이 아니라 노인복지라는 정책이 현실적으로 구현되도록 다양한 기능을 담은 복합적 결과물을 개발하는 것이 목표입니다.

 

수학, 과학, 기술, 예술 등 다양한 교과의 지식도 필요하지만 실버타운의 사용자가 될 노년층의 입장을 파악하는 것도 중요합니다. 면담이나 설문을 통해 노인들의 생각을 들어보고 어떠한 실버타운이 바람직하다고 생각하는지를 고려해서 제작을 진행하는 것입니다

 

상황 제시 단계에서는 세계 각국 사회의 고령화 진입 속도를 설명한 통계자료를 살펴봅니다. 우리나라의 고령화 속도가 세계에서 가장 빠르며 그에 따라 ‘시니어 산업’이라 불리는 고령자 친화 산업이 급격한 성장을 이루고 있다는 사실도 배웁니다.

 

이와 같은 사회적 맥락에서 노년층에게 진정으로 필요한 실버타운을 개발하라는 임무를 부여하되, 저출산 등 사회적 문제에 대해서도 고민해볼 기회를 제공합니다. 수업의 전체적인 흐름은 다음과 같습니다

 

고등학교 스팀개발8

 

 

이 프로그램은 수학 교과를 기반으로 개발했으므로 STEAM 요소 중 수학 관련 내용이 가장 많이 포함되었습니다. 또한 고등학교 2학년을 대상으로 전체 13차시의 수업을 수학 교과 중심으로 진행했으며 창의적 체험활동 시간도 함께 이용했습니다.

 

 

고등학교 스팀개발9

 

STEAM 수업은 일반적인 수학 수업과 달리 자신의 아이디어를 발표하거나 친구들의 의견에 귀를 기울이는 기회가 자주 있습니다. 동일한 목표를 향해 함께 나아가는 모둠 활동을 통해 협동심을 기를 수 있습니다. 또한 사회적 이슈를 소재로 토론을 벌여 비판적 사고 능력을 향상시킬 수 있습니다.

이번 프로그램에서는 평소 실제로 만날 기회가 적은 노년층의 생각을 들어보고 요구사항을 분석하며 타인의 처지에 대해 공감하게 되었다는 학생들의 의견이 많았습니다.

 

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창의적 설계 과정에서는 3D 모델링 소프트웨어 ‘스케치업Sketch-Up’을 이용해 도면을 설계했습니다. 공간도형과 좌표를 역동적으로 학습할 뿐만 아니라 학생들이 직업인으로서의 관점을 가져보는 기회가 되었습니다. 모둠별로 나뉜 학생들은 각자의 개성을 살려 독특한 모습의 실버타운을 완성했습니다.

 

고등학교 스팀개발11

 

일부 모둠에서는 건물의 지붕에 태양열 집열판과 공기순환 장치를 배치해서 에너지 재활용과 쾌적성 유지라는 효과를 구현했습니다. 건물 밑으로 물을 흐르게 해서 로비에 앉아 감상하도록 설계한 모둠도 있었습니다. 수로 옆으로 길을 내서 건물 주변의 언덕을 산책하게 한 아이디어도 등장했습니다. 이런 식으로 다양한 시설들을 효과적으로 배치하면서 실버타운을 완성했습니다.

 

 

 

교과뿐만 아니라 교사-학생 간의 협업도 체험

 

지금까지 영생고등학교의 STEAM 프로그램 사례를 살펴보았습니다. 이 프로그램들은 여러 교사들 간의 협업을 통해 개발했지만, STEAM 수업을 진행하면서 교과 내용의 융합뿐만 아니라 교사 개인, 교사와 학생, 교사 간, 학생 간의 협업을 경험할 수 있었습니다. 타 교과 담당교사들과의 교류와 수업 중 학생들과의 토론을 통해 새로운 교육 방법과 관점을 배울 수 있었습니다.

 

STEAM 프로그램을 개발하는 작업과 그 이후 실제로 적용하는 과정은 서로 다른 능력을 요구합니다. 교사 본인이 개발에 참여한 프로그램이라도 결국에는 재해석 과정을 거치며 개선과 변화를 경험하게 됩니다. 수업에 처음 적용할 때는 학생들의 반응이나 교육적 효과를 정확히 예측하기가 어려워 긴장되고 부담이 느껴졌습니다

 

그러나 수업에 열심히 참여하는 학생들의 모습을 보면서 왜 STEAM 수업이 필요한지 어떠한 효과를 가져다주는지 명확하게 깨달을 수 있었습니다. 일반적인 이론 수업과 달리 역동적인 활동을 통해 실질적인 지식을 전수하기 때문입니다. 수업을 준비하는 과정에서는 평소보다 많은 노력을 기울여야 했지만 수업 진행 중에는 한결 여유로운 입장에서 아이들의 수준을 살피고 발전을 도와줄 수 있었습니다.

 

STEAM 수업을 진행할 때 전체 과정을 사진과 글로 기록하면 학생 개인에게는 포트폴리오 자료가 되고 교사에게는 더 나은 수업을 위한 피드백이 됩니다. 대입 전형이 다변화되면서 STEAM 수업을 경험한 학생들은 입시에서 더 나은 경쟁력을 가지게 되었고 진로 교육과도 자연스레 연결되어 미래에 대한 불안감과 고민을 덜 수 있었습니다.

 

학교 교과의 진도에 대한 부담 때문에 STEAM 프로그램의 기회를 더 늘리기가 어렵지만 학생들에게 큰 도움이 되는 것만은 분명합니다. STEAM 교육이 학교 현장에 성공적으로 뿌리 내려 창의·융합적 인재의 요람 역할을 하게 될 미래를 기다려봅니다.

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