통합 교육과 통합 STEM 교육에 대한 초등교사의 인식

이효녕,오영재,권혁수,박경숙,한인기,정현일,이성수,오희진,남정철,손동일,서보현,안혜령 한국교원대학교 교육연구원 2011 敎員敎育 Vol.27 No.4

The purpose of this study was to investigate elementary school teachers' perceptions about integrated instruction and integrative STEM education and to draw recommendations for introducing integrative STEM education. To accomplish this purpose, this study investigated 216 elementary school in-service teachers in Daegu-city and Kyungbuk province. The results are as follows: First, the integrative instruction among subjects in elementary school had not been implemented well because of their burden for the integrative instruction and insufficient research with respect to the relevant integrations among school subjects. Second, the elementary school teachers presented positive perception toward integrative instruction because it can help students apply concept or ability to real-life situations and increase students' creative thinking. They also recognized the need to extend the idea of integrative instruction in their classrooms. Third, the elementary school teachers have utilized only certain types of integrative instruction and were not sufficient in their competency to apply relevant integrative instruction models. Fourth, elementary school teachers were not fully aware of integrative STEM education, but have perceived positively about the need. Fifth, elementary school teachers presented perceived reasons for implementing integrative STEM education: Increasing students' creativity and thinking skills and cultivating application skills in real life. Sixth, elementary school teachers perceived that educational programs' development and distribution were firstly needed for introducing integrative STEM instruction and their understanding toward integrative STEM instruction was significantly needed. Seventh, elementary school teachers had consented the integrative STEM education programs based on science subject because that could be applied to various subjects. Eighth, elementary school teachers had perceived that integrative STEM education programs should be developed with several concentrations to promote creative thinking and problem-solving, learning interest for STEM-related subjects, and relevance with real life. Finally, Elementary school teachers had expected positive impact on developing human resource in the fields of science and technology through integrative STEM education. 이 연구의 목적은 초등학교에서 이루어지고 있는 통합 수업과 통합 STEM 교육에 대한 초등학교 교사들의 인식을 조사하여 통합 STEM 교육을 도입하기 위한 시사점을 도출하는 데 있다. 이를 위해 대구와 경북 지역에 근무하고 있는 216명의 교사들을 대상으로 설문지를 제작하여 조사를 실시하였으며 결과는 다음과 같다. 첫째, 초등학교에서는 교과 간 통합 수업이 잘 이루어지지 않고 있었으며, 그 원인은 통합 수업 준비에 대한 부담, 교과 간 관련성에 대한 연구 부족 순으로 나타났다. 둘째, 초등 교사들은 통합 수업에 대하여 개념이나 기능의 전이가 용이하기 때문에, 창의적인 사고력과 실생활에서의 적용력을 기를 수 있기 때문에 등의 이유로 긍정적으로 생각하고 있는 것으로 나타났으며, 통합 수업 비중 확대가 필요하다고 하였다. 셋째, 초등 교사들은 교과 간 다양한 통합 수업의 유형에 대해서는 일부 유형만을 주로 사용하는 것으로 나타나 통합 수업 유형을 자유롭게 적용할 수 있는 능력을 갖추지 못한 것으로 분석되었다. 넷째, 통합 STEM 교육에 대하여 초등 교사들은 잘 모르고 있으나 필요성에 대해서는 긍정적으로 생각하는 것으로 나타났다. 다섯째, 초등 교사 들은 통합 STEM 교육이 필요한 이유에 대하여 창의력과 사고력 배양에 도움이 되기 때문에, 실생활에서의 적용력을 기를 수 있기 때문에 순으로 생각하는 것으로 나타나 통합 수업에 대한 생각과 일치하였다. 여섯째, 초등 교사들은 통합 STEM 교육을 도입하기 위해서는 통합 STEM 교육 프로그램의 개발 및 보급과 통합 STEM 교육에 대한 교사의 이해가 가장 필요하다고 생각하였다. 일곱째, 초등 교사들은 통합 STEM 교육 프로그램은 과학 교과를 중심으로 구성하는 것에 찬성하는 비중이 가장 높았고 그 이유는 다양한 분야에 응용할 수 있기 때문이라고 하였다. 여덟째, 초등 교사들은 통합 STEM 교육 프로그램은 창의적인 사고력 및 문제해결력 증진, STEM 관련 교과에 대한 학습 흥미 증진, 실생활과의 관련성의 순으로 중점을 두어 개발해야 한다고 생각하였다. 마지막으로 초등 교사들은 통합 STEM 교육이 과학기술 분야 인재양성에 긍정적인 영향을 줄 것으로 기대하였다.

공업계열 전문계 고등학교 활동 중심 STEM 교육프로그램 개발 모형

배선아,금영충 한국실과교육연구학회 2009 實科敎育硏究 Vol.15 No.4

이 연구는 공업계열 전문계 고등학교의 전문교과와 과학, 기술, 공학, 수학 교과 내용의 통합을 알아보고, 활동 중심 접근에 의한 STEM 교육프로그램의 개발 모형을 제안함으로써, 최근 통합교육의 화두인 STEM 교육과 이를 위한 교육프로그램 개발에 기여하는데 그 목적이 있다. 이 연구는 STEM 교육과 교육과정 개발 모형, 교육프로그램 개발 모형과 관련된 문헌을 고찰하여 공업계열 전문계 고등학교 활동 중심 STEM 교육프로그램 개발을 위한 개념 모형과 절차 모형을 개발하였다. 연구 결과 개발된 개념 모형은 STEM 교육 탐색, 활동 중심 통합, 활동과제별 교육목표, 내용, 방법, 평가로 이루어졌다. 절차 모형은 준비, 개발, 개선 단계로 구성하였으며, 15 단계의 세부단계로 구성하였다. 개발된 모형은 활동 중심 통합 방식을 적용한 모형으로서 통합교육 연구에 의미를 가지며, 중등직업교육기관을 위한 최초의 STEM 교육프로그램 개발 모형으로서 STEM 교육 연구에 큰 의미를 갖는다. The purpose of this study was to develop development model of activity-centered STEM education program in Industrial Technical High School through review of literature about STEM education, curriculum development models, and educational program development models. The result of the study, the development model consisted of conceptual model and process model. The conceptual model consisted of STEM education exploration, activity-centered integration, and each activity task include educational goals, contents, methods, and evaluation. The process model was composed of preparation, development and improvement and divided into 15 detail stages. The study of development model based on activity-centered integrative method was firstly conducted in the study. Furthermore, it is meaningful that the developed model as the first STEM education program development model for institution of secondary vocational education.

STEM 교육에 대한 기술교사의 인식과 요구

이동윤,김기수,이창훈 한국기술교육학회 2011 한국기술교육학회지 Vol.11 No.2

The purpose of this study is to offer a preliminary data for STEM education research by finding out the recognition and needs by the technology teachers about the needs in STEM education. The conclusion is as followed. First, the technology teachers largely sympathize with the necessity for STEM education, but they mostly lack the knowledge. Second, as for the conditions for STEM education, the teachers want its researches for the suitable school environment to be directed more toward an empirical education closely related to the real life experiences while improving the students' problem-solving skills. Third, technology of subject area, manufacturing, construction, transport and communications area is suitable to apply equally to STEM education and the results came back, in each subject area has been recognized the need for STEM education. Four, the result shows that the best time for STEM education is between the freshman year of middle school to that of high school. Five, as a method to integrate STEM education with the technical subjects, many different plans must be considered with a focus on each student's needs and interests and various educational themes in real life. Six and finally, teachers need to cultivate the skills for creative instructional design and problem solving in STEM education. 이 연구는 기술교과의 통합교육 방법 중 하나인 STEM 교육에 대한 기술 교사들의 인식과 요구에 대해 조사·분석함으로써 앞으로 다양하게 진행될 STEM 교육 연구의 기초 자료를 제공하는 데에 목적이 있었다. 전국의 중·고등학교에서 기술 교과를 가르치고 있는 기술교사를 대상으로 설문조사를 실시하였으며, 연구의 결과는 다음과 같다. 첫째, 기술 교사들은 STEM 교육의 필요성에 대하여 상당히 긍정적으로 공감하고 있었으나, STEM 교육에 대한 인식은 아직 부족한 것으로 나타났다. 둘째, STEM 교육 여건을 위해 기술 교사들이 요구하는 STEM 교육 활성화를 위한 개선 사항으로 STEM 교육 프로그램 개발 및 보급에 대한 요구가 높았다. 셋째, 기술 교사들은 STEM 교육 여건을 조성하기 위한 STEM 교육 방향으로 현실생활과 밀접한 관련이 있는 교육, 문제해결능력 향상을 위한 교육에 대해 요구가 높았다. 넷째, 기술교사들은 기술 교과에 STEM 교육을 적용하기 알맞은 영역으로 제조, 건설, 수송, 통신 영역을 요구하고 있었다. 다섯째, 기술 교사들은 중학교, 고등학교 전 학년에 걸쳐서 STEM 교육을 실시하는 것이 필요하다고 요구하였다. 여섯째, 기술 교사들은 STEM 교육 통합 방법으로 흥미중심통합에 대한 요구가 높았다. 일곱째, 기술 교사들은 STEM 교육을 위해 창의적인 교수설계능력의 함양에 대해 요구하였다. 여덟째, 기술교사들은 기술교과에서 STEM 교육이 잘 적용되기 위한 교과구성에 대해 교과서 단원마다 테마별 세부내용을 분류하여 STEM 교육이 가능하도록 하는 요구가 높았다.

국제 STEM 교육 연구에서의 이슈: 메타 종합적 접근

권혁수,박병열 경북대학교 과학교육연구소 2021 科學敎育硏究誌 Vol.45 No.1

이 연구의 목적은 국제 STEM 교육 분야의 연구 결과를 종합하여 국제 STEM 교육의 주요 이슈를 파악하는 데 있다. 이 연구의 분석 대상 자료는 선정 기준과 전문가 그룹의 검토를 통해 다양한 STEM 교육의 이슈를 반영하고 있는 메타분석 또는 체계적 문헌연구의 결과이다. 총 23개의 연구를 대상으로 질적 메타 분석을 하여 다음과 같은 STEM 교육의 이슈를 선정하였다. 첫째, STEM 교육은 국제적인 교육 동향으로 미국, 캐나다, 호주, 한국, 터키 등 많은 국가에서 연구되고 있다. 둘째, STEM 교육은 학생들의 인지적, 정의적, 심동적, 그리고 진로 영역의 향상에 긍정적으로 기여하고 있다. 셋째, STEM 교육은 다양한 수업 도구와 기술의 사용과 함께 연구되어 왔다. 또한, STEM 교육에 대한 교사의 전문성 신장이 성공적인 STEM 교육의 실현의 주요 요인들 중 하나이다. 그 외에 STEM 교육의 성공적인 실천을 위해 다양성, 평등, 타당하고 신뢰로운 연구 설계 등의 이슈에 대해 논의하였다. 또한 이 연구는 우리나라 융합교육의 방향과 실천 전략을 위한 함의점을 제공할 수 있으며 향후 연구에 대한 제언을 줄 수 있다. The purpose of this study is to identify the main issues of international STEM education by synthesizing the findings in the field of global STEM education. The data in this study are the results of meta-analysis or systematic literature studies that reflect key issues of STEM education through the review of selection criteria and groups of experts. The following issues of STEM education were selected by conducting a qualitative meta-analysis of a total of 23 studies. First, STEM education is a global educational trend and has been studied in many countries such as the United States, Canada, Australia, Republic of Korea, and Turkey. Second, STEM education contributes positively to the improvement of students’ cognitive, affective, psychomotor, and career domains. Third, STEM education has been studied with the use of various instructional tools and technologies. Furthermore, the growth of teachers’ expertise in STEM education is one of the main factors for the implementation of successful STEM education. In addition, issues such as diversity, equity, and valid and reliable research design were discussed for the successful practice of STEM education. This study provides implications for the direction of convergence education and practical strategies in South Korea and gives suggestions for future research.

공학설계기반 미국 STEM 융합교육 사례의 고찰과 시사점

박광렬(wangryeol Park) 한국실과교육학회 2016 한국실과교육학회지 Vol.28 No.2

이 연구에서는 미국 노스캐롤라이나(NC)주의 공학설계기반의 STEM 교육 프로그램에 대해 고찰 하고 시사점을 찾고자 수행되었다. 문헌 연구 및 조사 연구를 통해 우리나라 융합교육에 주는 시사 점을 도출하고, 관련 주제의 STEM 교육 컨텐츠를 초등학생, 예비교사, 현장 교사에게 적용을 시도 하였으며 적용 가능성에 대한 교사들의 의견을 분석하여 제시하였다. 연구를 통해 얻은 결론은 다음과 같다. 첫째, 미국 STEM 교육 프로그램 사례 중에서 NC주의 공학설계 기반의 교육 프로그램을 주제별로 내용을 분석하였으며, 국내 관련 과목과 매우 밀접하지만, 이러한 실습 중심의 온라인 교육 컨텐 츠에 국내 초등학교 도입에 대해 영재교육 등의 비교과 수업의 도입을 선호하였다. 둘째, NC주의 일부 프로그램을 적용한 결과, 예비교사와 현장 교사 모두 대화형 인터넷 설계 기술과 그래픽 시뮬레이션 등의 STEM 교육 방식의 특징에 매우 흥미를 느끼고 있었다. 셋째, STEM 관련 교과에 대한 전문가 집단이 융합된 STEM 교육 과정과 컨텐츠의 개발이 요구 된다. 이는 STEM 및 융합(STEAM) 교육에 대한 보다 전문적이고 포괄적인 로드맵의 구상과 함께 이루어져한다. 향후 우리나라의 효율적인 STEM 교육을 위해서는 최신 정보기술을 이용한 다양하고 이용이 편리한 학습 자료와 교육 서비스 개발에 대한 연구가 더욱 필요하며, 이 연구가 관련 연구의 기초 자료로 활용되기를 기대한다. The purpose of this study was to investigate the STEM Education Program of North Carolina, USA and find some implication on STEAM education of S. Korea. Through the review of literatures, internet documents and survey, the significant conclusions are reached. The conclusions are as follows: First, the pre-service teachers and teachers responded that the STEM program is more appropriate to apply separate classes than regular elementary school curriculum Second, the teachers felt very interested in the benefits of STEM education which is using the interactive Internet technology and graphic simulation(virtual reality). Third, STEM experts are fused to STEM related curriculum development of courses and content are required. And the initiative of the professional and more comprehensive road-map for STEM education is needed. For the more efficient STEM education of our country, the research on various and convenient learning materials and educational services based on advanced information technology are need.

미국 STEM 교육의 최신 동향과 딜레마

이춘식 한국실과교육학회 2012 한국실과교육학회지 Vol.25 No.4

The 1980s brought a new wave of STEM (Science, Technology, Engineering, and Mathematics) education reform in the United States. The STEM education is one of the integrative approaches among subjects. The purpose of this study is to review of recent trends STEM education at the level of K-12 education in America, and to assist useful material of Korea’s STEAM education through analysis of STEM education policy. For the goal of this study, the research methods were review of literature and interviewed related researchers of STEM education. Through the review and interview, the status of U.S. STEM education is as follows; 1) The system of STEM education schools consist of STEM-focused school, inclusive STEM school, STEM-focused career and technology education, and STEM in comprehensive school. 2) The criteria to identify successful K-12 STEM education is effective STEM teacher training and supporting education technology related STEM education. 3) For the financial supporting to STEM education, each state government is allocating educational budget 47 percent, local self-government is 44 percent, and federal government is 8 percent respectively. The dilemmas of STEM education are to build STEM education standards, biased support of STEM education subject, lack of qualified STEM teachers, and lack of association between STEM school and specialist. Based on the review of STEM education, the suggestion of this study is as follows; first, the detail program philosophy of convergence HRD should propose through STEM education. In order to 21st creative convergence talent, useful program of convergence program mixed with knowledge, technology, and discipline is proposed STEM education. Second, the various STEM-focused schools should build for STEM education in Korea. Third, the possibility of STEM education should show general school education through convergence education. Fourth, the standards of STEM education should develope each subject related STEM education. Finally, the supporting system of STEM education should establish at the level of government policy. 이 연구는 오늘날 세계적으로 많은 영향을 미치고 있는 미국의 STEM 교육이 어떻게 이루어지고 있는지에 대한 다양한 최근의 동향을 고찰하였다. 즉 미국 STEM 교육의 배경과 목표, 교육 현황, 각종 지원 현황 등과 이와 더불어 STEM 교육의 실천 과정에서 나타난 문제점을 찾아 우리나라 STEAM 교육에 참고자료를 제공하는데 목적을 두었다. 이 목적을 달성하기 위하여 주로 문헌 연구와 미국의 STEM 관련 인사들의 면담을 통해 자료를 수집하였다. 이 연구를 통해 고찰한 미국 STEM 교육의 현황은 다음과 같다. 첫째, 미국의 STEM 교육은 정규 교육과정에 기술과 공학을 통합함으로써 수학, 과학과 같은 교과목의 수업을 혁신시키는 교육에서 접근하고 있다. 둘째, 미국의 통합적 STEM 교육은 학문 간의 통합 형태가 아니라 기술 공학적인 맥락의 문제를 연구 계획, 설계, 제작, 및 평가하여 해결하는 과정에 과학과 수학적인 원리 및 과정을 적용하는 교육으로 접근하고 있다. 셋째, 미국의 STEM 교육 학교 시스템은 STEM 중점 영재학교, STEM 중점 융합 학교, STEM 중점 직업 기술교육 학교, STEM 종합학교의 형태로 운영되고 있다. 넷째, 효과적인 STEM 교육의 성공 조건으로, 유능한 STEM 교사의 양성, STEM 지원 교육공학의 도입을 제시하고 있다. 다섯째, 미국 STEM 교육의 지원은 초․중등 교육법(ESEA; Elementary and Secondary Education Act)을 근거로 Title I, Ⅱ, Ⅳ에서 집행하고 있으며, 타이틀 Ⅰ과 Ⅱ는 수학과 과학 교육에 직접 활용 예산으로 편성되고 있다. 마지막으로, 미국 STEM 교육의 딜레마로 교육과정의 측면에서 STEM 교육을 위한 표준 정립의 문제, STEM 교육의 편향성을 제시하였다. 교사의 측면에서는 우수한 STEM 교사의 부족과 학교와 STEM 전문와의 연계 부족을 제시하였다. 학생의 측면에서는 STEM 관련 전공 학생의 감소, 평가의 측면에서는 STEM 통합 프로그램의 효과 측정의 미비 등이 있다.

통합적 STEM 교육이 일반고등학교 학생의 과학 및 기술교과 자기효능감과 공학 태도에 미치는 효과

성의석,나승일 한국기술교육학회 2012 한국기술교육학회지 Vol.12 No.1

The purpose of this study was verify the effect of an integrated STEM education on high school students’ science and technology self-efficacy and attitude toward engineering. The specific objectives of the study were as follows : 1) To analyze the effect of an integrated STEM education on the students’s science self-efficacy . 2) To analyze the effect of an integrated STEM education on the students’s technology self-efficacy. 3) To analyze the effect of an integrated STEM education on the students’s attitude toward engineering. The method of statistical analysis to test the hypotheses of this study was the analysis of covariance(ANCOVA) using SPSS-18 for windows and significance level of .05 was established prior to data treatment. The results of this study were as follows 1) There was no significant effect between an integrated STEM education and technology education without integrated STEM education in science self-efficacy. 2) Second, there was significant effect between an integrated STEM education and technology education without integrated STEM education in technology self-efficacy. 3) Third, there was significant effect between an integrated STEM education and technology education without integrated STEM education in attitude toward engineering. 이 연구의 목적은 통합적 STEM 교육이 일반고등학교 학생의 과학 및 기술교과 자기효능감과 공학 태도에 미치는 효과를 구명하는 데 있었다. 연구의 대상은 인천광역시에 소재하는 D고등학교 1학년 4개 학급 남학생 127명으로 65명의 학생들을 실험집단으로, 62명의 학생들을 통제집단으로 구성하였다. 가설 검증을 위한 실험설계는 이질통제집단 사전․사후측정 설계(nonequivalent control group pretest-posttest)를 이용하였으며 실험집단에게는 고등학교 1학년 기술교과 내용과 관련 있는 수학, 과학, 공학적 요소를 의도적으로 통합하여 재구성한 통합적 STEM 교육 프로그램을, 통제집단에게는 수학, 과학, 공학적 요소가 의도적으로 포함되지 않은 기술 수업을 실시하였다. 가설검증을 위한 유의 수준은 p<.05로 하였고, 통계처리는 SPSS-18.0 for windows 통계 프로그램을 이용하였며, 집단간 유의차를 검증하기 위하여 공변량분석(ANCOVA)을 사용하였다. 이 연구를 통하여 가설을 검증한 결과를 요약하면 다음과 같다. 1)첫째, 통합적 STEM 교육이 학생들의 과학교과 자기효능감에는 유의한 효과가 존재하지 않았다. 2)둘째, 통합적 STEM 교육이 학생들의 기술교과 자기효능감에는 유의한 효과가 존재하였다. 3)셋째, 통합적 STEM 교육이 학생들의 공학 태도에 유의한 효과가 존재함이 확인되었다. 이와 같은 결론을 토대로 후속연구를 위한 제언으로는 1)통제집단을 전통적 기술 수업을 받은 집단, 기술 수업을 받지 않은 집단 등으로 다양화할 필요가 있으며, 2)기술교과가 아닌 다른 교과의 수업주제를 통해 이와 같은 연구를 수행하여, 통합적 STEM 교육의 효과를 검증할 필요가 있다.

과학 탐구 기반의 통합적 STEM 교육 모형 개발 및 적용

이효녕 ( Hyo Nyong Lee ),권혁수 ( Hyuk Soo Kwon ),박경숙 ( Kyung Suk Park ),오희진 ( Hee Jin Oh ) 한국과학교육학회 2014 한국과학교육학회지 Vol.34 No.2

통합적 STEM 교육은 과학, 기술, 공학, 수학의 내용과 과정을 체계적이고 의도적으로 통합하려는 공학적 설계기반 학습을 말하며, 다른 교과와 통합을 통해 더욱 발달할 수 있다. 이 연구는 과학 탐구 기반의 통합적 STEM 교육 프로그램의 개발과 효과 검증을 위한 기초연구이며, STEM 교육 관련 문헌 연구를 통해 STEM 교육의 가치와 핵심 요소를 분석하고 과학 탐구 기반의 통합적 STEM 교육 모형의 개발 및 모형을 적용하여 개발한 대표적인 예시 프로그램을 제시하는 것이다. 모형에 포함될 요소를 확정하기 위해 문헌 분석을 실시하였고, 선행 연구에 포함된 내용과 탐구 과정을 분석하여 통합적 STEM 교육 모형을 구성하였다. 전문가의 내용 타당도 분석 결과 CVR 값의 평균은 0.78로 구성된 모형은 내용 타당도가 있는 것으로 판단되었다. 이 STEM 교육 모형은 내용과 탐구 과정의 두 가지 측면으로 나누어진다. 내용의 측면은 실생활 문제에서 경험할 수 있는 과학, 기술, 공학, 수학 그리고 인문사회와 예술적 소재까지 포괄할 수 있으며, 탐구 과정은 설계와 제작을 기반으로 한 문제해결 과정이다. 탐구 과정은 과학 탐구를 기반으로 하여 기술·공학적 문제해결 과정을 적용할 수 있도록 구성하였다. 학생들은 실생활 문제를 분석하고, 설계하고 제작하는 과정에서 STEM 교과에 대한 흥미를 향상시킬 수 있고 문제에 포함된 지식과 탐구의 방법과 기능을 체계적으로 학습할 수 있다. 개발된 프로그램은 학교 현장에서 활용되어, STEM 교과에 대한 이해도 증진과 과학, 수학에 대한 흥미를 높이고, 과학기술 기반의 융합적 소양과 설계 기반의 문제해결력을 배양하는 데 기여할 수 있을 것이다. Integrative STEM education is an engineering design-based learning approach that purposefully integrates the content and process of STEM disciplines and can extend its concept to integration with other school subjects. This study was part of fundamental research to develop an integrative STEM education program based on the science inquiry process. The specific objectives of this study were to review relevant literature related to STEM education, analyze the key elements and value of STEM education, develop an integrative STEM education model based on the science inquiry process, and suggest an exemplary program. This study conducted a systematic literature review to confirm key elements for integrative STEM education and finally constructed the integrative STEM education model through analyzing key inquiry processes extracted from prior studies. This model turned out to be valid because the average CVR value obtained from expert group was 0.78. The integrative STEM education model based on the science inquiry process consisted of two perspectives of the content and inquiry process. The content can contain science, technology, engineering, and liberal arts/artistic topics that students can learn in a real world context/problem. Also, the inquiry process is a problem-solving process that contains design and construction and is based on the science inquiry. It could integrate the technological/engineering problem solving process and/or mathematical problem solving process. Students can improve their interest in STEM subjects by analyzing real world problems, designing possible solutions, and implementing the best design as well as acquire knowledge, inquiry methods, and skills systematically. In addition, the developed programs could be utilized in schools to enhance students` understanding of STEM disciplines and interest in mathematics and science. The programs could be used as a basis for fostering convergence literacy and cultivating integrated and design-based problemㆍsolving ability.

통합적 STEM 교육: 최근 동향 및 쟁점

( Mark Sanders ),권혁수 ( Hyuk Soo Kwon ),박경숙 ( Kyung Suk Park ),이효녕 ( Hyo Nyong Lee ) 경북대학교 중등교육연구소 2011 중등교육연구 Vol.59 No.3

통합적 STEM 교육은 지난 반세기에 걸쳐 미국교육에서 되풀이되고 있는 하나의 통합교육 접근이라 할 수 있다. 이 연구는 통합적 STEM 교육에 대한 최근의 동향과 쟁점을 밝히는데 그 목적이 있다. 이 연구에서는 통합적 STEM 교육의 최근 동향으로 역사적 사례의 발견, 교육 혁신과 교육과정 표준운동 측면에서 살펴보았다. 또한, 통합적 STEM 교육의 핵심적인 주제로 설계기반 교수법과 K-12에서의 공학교육 운동에 대해 논의하고 있다. 구체적으로, 미국에서 최초로 통합적 STEM 교육의 대학원 학위과정인 버지니아 공대의 통합적 STEM 교육 프로그램의 기반과 실천에 대하여 기술하였다. 이 연구는 통합적 STEM 교육의 맥락에서 적절한 문헌의 체계적 고찰과 교육적인 실천에 대한 서술에 기반하고 있다. 첫째로, K-12 교육에서 수학과 과학적 원리와 과정을 공학적 문제의 맥락에서 가르치려는 생각은 결코 새로운 것은 아니다. 나폴레옹 학교, 칼빈 우드워드, 그리고 존 듀이는 통합적 STEM 교육을 위한 선택적인 선례라고 할 수 있다. 둘째, 과학, 기술, 수학의 국가와 주 교육 기준들은 통합적 STEM 교육을 위한 생각을 포함하고 있다. 셋째, K-12 교육에서 통합적 STEM 교육과정을 개발하려는 계속적인 노력이 있어 왔다. 마지막으로 통합적 STEM 교육을 정의하고, 통합적 STEM 교육 대학원 프로그램을 시작하고, 그리고 그것을 발전시키려는 실천적인 노력들이 또한 이 연구에서 서술되고 있다. 이러한 연구의 결과에 기반하여, 이 연구는 통합적 STEM 교육과 관련된 연구와 실천에 몇 가지 제언 또는 함의를 제공하고 있다. 충분히 견고한 통합적 모델을 만들기 위한 연구들은 통합적 STEM 교육을 실현하는데 교사의 준비와 학생들의 평가를 고려하는 맥락에서 실현되어야 한다. Integrative STEM (Science, Technology, Engineering & Mathematics)education has been a recurring idea in American education over the past half-century. The purpose of this study is to identify contemporary trends and issues relating to integrative STEM education, using examples such as the selected historical precedents, STEM Education reform literature, the national and state STEM education standards movement, and STEM education curriculum efforts. Design-based pedagogy and engineering concepts in the K-12 education movement are also discussed as key issues of integrative STEM education. Moreover, this study describes the background and practices developed by the Integrative STEM Education program at Virginia Polytechnic Institute & State University(Virginia Tech), which launched the first STEM education graduate program in the U.S. focusing on integrative approaches to STEM education. This study is based on a systematic review of the relevant literature and a narrative of unique educational practices regarding integrative STEM education. Several general trends and issues are addressed. First, the idea of teaching mathematics and science principles and processes in the context of engineering design/problem solving is not altogether new in K-12 education. Napoleon`s School for Industry, Calvin Woodward`s use of model-building to improve mathematics teaching and learning, and John Dewey`s educational philosophy stressing experiential learning in real-world setting. Second, STEM educational reform documents and national and state educational standards of science, technology, and mathematics explicitly recommend integrative approaches to STEM education. Third, STEM education curriculum developers have been developing and testing integrative STEM curriculum materials over the past two decades. Lastly, this study sought to describe the practical efforts of defining integrative STEM education and its many attributes, launching an integrative STEM education graduate program, and other integrative STEM education-related activities. This paper concludes with a discussion of the implementations of the findings presented and recommendations relating to continued implementation and research on integrative STEM Education practices. Research to develop sufficiently robust integrative models should be implemented in the context of integrative STEM teacher` preparation, and assessments of student cognitive and affective learning outcomes, such as achievement, interest, and motivation.

화학영역의 통합적 STEM 발명교육 프로그램 모형 개발

조재주,최유현,김소연 한국실과교육연구학회 2011 實科敎育硏究 Vol.17 No.1

이 연구의 목적은 통합적 STEM 에 기반한 발명교육프로그램 모형을 개발하고 교육현장에서 쉽게 적용 가능한 화학영역의 통합적 STEM 발명교육프로그램을 개발하는 데 있다. 연구의 목적을 달성하기 위하여 문헌고찰을 실시하였다. 또한 통합적 STEM 발명교육프로그램모형을 구안하고 화학영역의 통합적 STEM 발명교육 프로그램을 개발하였다. 이 연구의 주된 연구내용은 다음과 같다. 발명교육의 간학문적인 성격을 고려하여 교육과정 통합이론을 중심으로 통합적 STEM 발명 교육 프로그램의 모형을 제시하였다. 우선 Tyler의 교육목표 중심 모형(1949)과 최유현의 문제해결 모형 (1995a, 1995b, 2004)을 바탕으로 구안한 통합적 STEM 발명 교육 프로그램 모형은 Tyler 의 개발 절차에 따라 통합적 STEM 발명교육프로그램 모형으로 구안되었다. 이 모형의 전문가 타당도 검증결과 95% 신뢰수준에서 CVR값의 최소치인 0.49보다 높은 0.89로 측정되었고 5점 Likert 척도에서 모형의 평균이 M= 4.42였으며, 모형의 타당도가 높은 것으로 확인되었다. 이 모형을 적용하고 STEM 영역에 적합한 내용을 선정하여 중학교 화학영역의 통합적 STEM 발명교육 프로그램을 개발하였다. 개발 프로그램의 전문가 타당도 검증 결과 CVR값은 0.94, M=4.48으로 매우 타당한 것으로 나타났다. 이 프로그램의 내용체계는 STEM 발명교육프로그램 과제 이해하기, 과학, 기술, 공학, 수학(STEM) 기반 선수학습활동,과제해결을 위한 설계, 과제해결을 위한 재료의 선택 및 확인, 발명문제해결 활동, 오류검사 및 미동작 부분 해결, 피드백 그리고 발명품 평가 순으로 설계되었으며, 개발된 화학영역의 발명교육 프로그램은 '나만의 전지로 움직이는 물체 만들기'I 발명과제 프로그램이 제시되었다. The purpose of this study is to develop integrative STEM invention education program model of chemical area, applicable to educational site by developing invention education program model based on integrated STEM. Towards this goal, the conceptual model for development of integrative STEM invention education program was constructed by reviewing documentary records, thereby contributing to developing integrative STEM invention education program of chemical area. Major research contents are as follows Considering interdisciplinary characteristic of invention education, the model of integrative STEM invention education program centering on curriculum integration theory was suggested. For development of education program, the integrated STEM invention education program model was developed based on the education goal-oriented model of Tyler(1949) and problem solving model of Choi, Yu-hyun(1995a, 1995b, 2004) in accordance with development process of Tyler. As a result of verification on the validity by experts, it was confirmed that the validity of the model is high since the average of model was M=4.42 in 5-point Likert scale and 0.89 which is higher than 0.49, a minimum value of CVR was measured in 95% confidence level. In addition, it was verified that the integrated STEM invention education program of chemical area is very valid as a result of verification on the validity by experts (CVR value 0.94, M=4.48). The content system of this program was designed in the following order: understanding STEM invention education program task, previous learning activities based on science, technology, engineering and mathematics(STEM), design for task solving, selecting and confirming material for task solving, invention problem solving activities, error checking and non-action part solving, feedback and evaluation on inventions. As developed invention education program of chemical area, the invention task program titled, “ Making objects operated by battery of my own was presented.