SEED-Lab 결과보고

수학융합교육팀 전훈 연구원

KOFAC FOCUS

융합교육(STEAM)을 기반으로 한 학교급별 지속가능발전교육(ESD) 수업 적용 사례

요약

작성 배경 및목적

- 인공지능(AI: Artificial Intelligence)은 사회 전반에 걸쳐 많은 변화를 이끌고 있으며, 누구나 쉽게 접근하고 체감할 수 있는 AI 대중화 시대란 흐름에 따라 정부는 「전국민의 AI 일상화 실행계획(안)」을 수립하였다. - AI 대중화 시대, 이러한 변화에 따라 많은 전문가들은 능동적이고, 유연한 사고, 상호 이질적인 객체와 특성 등을 연결할 수 있는 창의·융합형 인재 양성을 강조하고 있다. 이전과 다른 강조점이 있다면 다원적 가치에 대한 이해와 상호 소통, 배려와 나눔, 감성, 공감 그리고 나아가 공동체 발전에 기여 하는 인재 양성의 필요성을 제시하고 있다는 점이다.

- 이를 위한 해결 방안으로 학문 간, 교과 간의 경계를 허물어 학생의 폭넓은 이해력과 사고력을 갖출 수 있는 방안이 필요하며, 학습자의 행동 선택, 성취, 노력 등이 반영된 학습적 요소와 비학습적 요소를 포함하는 통합적 개념의 교육을 지원해야 할 것이다. - 이에 학교교육을 중심으로 이 모든 가치와 특성을 반영한 적절한 교육으로 융합교육(STEAM)과 지속 가능발전교육(ESD)을 제안하고 두 교육의 결합된 사례를 소개한다.

- 본 고는 미래사회가 요구하는 인재 양성을 위한 대안으로 융합교육(STEAM)과 지속가능발전 교육 (ESD) 대략적 흐름을 탐색하고, 실제 학교 현장에서 통합적 접근 방식으로 두 영역을 융합한 수업 활동 사례의 특장점을 안내하고자 한다.

주요내용

- (융합교육(STEAM)) 융합교육은 STEM (Science, Technology, Engineering, and Mathematics) 분야에 예술(Arts)을 통합한 개념으로 2009 개정교육과정을 시작으로 현재까지 학교 현장에서 다양한 활동으로 진행되고 있다. - (지속가능발전교육) 지속가능발전이라는 목표를 달성하기 위해 지속가능발전에 대한 교육 (Education about Sustainable Development)을 시작하였고, 목표 실현을 위한 지속가능발전 교육(Education for Sustainable Development: ESD*)을 실행하였다.

* DESD(2005-2014), GAP(2015-2019), ESD for 2030 발표에 따른 목표 및 세부전략 제시

결론

- 융합교육(STEAM)과 지속가능발전교육(ESD)은 미래사회에서 요구되는 인재 양성에 대한 대안이 될 수 있으며, 학교 현장에서 통합적 접근을 통한 수업 사례를 활용한다면 창의적이고 유연한사고 능력을 기를 뿐만 아니라, 지속 가능한 가치와 공동체 발전에 기여하는 인재로 성장할 수 있을 것이다.

1. 작성배경 및 목적

인공지능 시대와 ▪︎ 인공지능·디지털 시대, 지능정보사회 등 급변하는 사회의 요구를 반영하는 미래 융합형 인재 양성을 위해 국가 차원에서의 다양한 정책이 실행되고 있다. 융합형 인재 양성의 필요성 대두 ▪ 다수의 전문가는 인공지능 시대가 요구하는 인재 역량을 기술·디지털 기술, 문제 해결 능력과 창의성, 디지털 시민역량, 소통·공감 및 협업, 마지막으로 지속적이고 자기주도적 학습과 의지 등을 제시하고 있다.

인공지능 시대 인재 역량 1. 기술·디지털 기술 : 프로그래밍, 데이터 분석, 기계학습, 인공지능 등 변화하는 기술 환경에 대응하고, 자료를 수집하고 분석하여 의사결정 도움 등 새로운 기술을 이해하며 활용할 수 있는 역량

2. 문제 해결 능력과 창의성 : 복잡한 문제를 해결하고 창의적인 아이디어를 발전시킬 수 있는 역량 3. 디지털 시민역량 : 지식정보 사회를 살아가는 삶의 행동 방식, 윤리, 사회적 책임 등 구성원이 갖춰야 하는 역량

4. 소통·공감 및 협업 : 구성원과의 소통, 상호 협력 프로젝트 관리, 가상 협업, 다문화적 환경 이해 등 역량 5. 지속적, 자기주도적 학습과 의지 : 새로운 분야의 흥미, 기술 및 도구 습득 등 빠르게 적응할 수 있는 역량

▪ 이외 다양한 역량이 요구될 수 있으나 근본적인 개념은 인간과 기술의 공존, 사람 중심 사회를 유지하기 위한 필수적으로 함양해야 하는 요소를 의미한다고 볼 수 있다.

디지털 시대 역량을 위한 학교 교육의

▪ 우리나라도 디지털 시대 역량에 대한 문제를 다양한 연구를 통해 분석하고 있으며, 특히 교육 방법의 중요성과 필요성에 대한 연구 및 논의가 활발히 이루어지고 있다. 그러나 현재까지 제도교육에서의 변화는 다소 한계적인 상황이다. 현황 검토 및 제언 ▪ 이에 본 고에서는 인공지능 시대에서 요구되는 역량을 강화하기 위한 대안으로 융합교육 (STEAM)과 지속가능발전교육(ESD)의 수업 활동 사례를 통해 대안을 모색하고자 한다.

2. 융합교육과 지속가능발전교육의 주요 현황

1) 융합교육(STEAM) 주요 현황 ▪ 미래 사회가 요구하는 핵심역량을 갖춘 창의·융합형 인재 양성을 위해 STEAM 교육 활성화를 통한 교실 수업 혁신 추진을 도모하고자 하였다. ▪ 융합교육(STEAM)은 학생들이 디자인 사고, 비판적 사고 등을 통해 문제를 해결하도록 하며, 궁극적으로는 창의성 증진을 목표로 한다. ▪ 또한 협력과 팀워크, 이론적 지식뿐만 아니라 현실에서의 문제에 대한 실제 적용과 응용을 강조하여 실생활과의 연계성 강조, 과학기술 분야뿐 아니라 인문사회 및 예술 통합한 감각과 기술력 함양을 지원한다.

구분

구분

학교

교사

학교 밖

주요 내용

- 정부국정과제 (54-1) 지식 정보‧융합교육 강화-창의융합교육 활성화 기반구축 추진 근거 - 융합인재교육(STEAM) 중장기 계획(2018.1) - 융합교육 종합계획 2020 ~ 2024(2020.5)

<표 1> 융합교육(STEAM) 주요 정책 지원 사업

사업명

융합교육(STEAM) 선도학교

학교 내 무한상상실

융합교육(STEAM) 교원 연수

융합교육(STEAM) 교사연구회

융합형 연구과제 학생 (STEAM R&E)

학교 밖 융합교육(STEAM) 프로그램 운영

융합교육(STEAM) 프로그램 개발

주요 내용

학교 교육과정에 융합교육(STEAM)을 폭넓게 적용하고 현장 확산을 위한 학교 모델 구축

학생들의 창의적인 아이디어를 구현하고 자기주도적 학습 능력을 함양하는 공간 구축

교사의 융합교육(STEAM) 역량 함양을 위한 융합교육(STEAM) 교원 연수

융합교육 전문 학습공동체 지원(현장 교원 등)

실생활 중심 문제해결을 위한 연구와 교육 활동 지원

기업, 연구소 등 전문 인프라와 인력을 갖춘 기관 중심으로 체험할 수 있는 융합교육(STEAM) 체험 프로그램 개발 운영

학교 현장에서 적용 및 활용 가능한 프로그램 연구·개발 및 제공

▪ 미래형 융합 교육 공간 조성, 융합교육 종합계획 수립을 위한 기초 연구, 융합교육 교육과정 개발 및 운영에 대한 학교 교육과정의 자율성, 교육과정 개발, 표준 가이드 등이 제시되고 있다. 2) 지속가능발전교육(ESD) 주요 현황 ▪ 국내에서는 2005년 지속가능발전위원회가 설치되었으며, 2007 개정 교육과정부터 지속가능발전교육을 범교과적 학습 주제로 명시하고 교육 활동을 전반적으로 지원하였다(교육인적 자원부, 2007; 교육과학기술부, 2009; 교육부, 2015, UNESCO, 2020).

<그림 1> ‘ESD for 2030’ Roadmap ▪ 지속가능발전교육은 현재의 교육 문제와 도전에 대한 근본적인 해결책을 제시하며, 국가, 지역사회 또는 학교에 맞는 지속가능발전교육을 재구성하는 것이 주요 특징이다. ▪ 지속가능발전교육 주요 활용 영역으로는 환경 교육 강화(지구 환경과 생태계 이해 등), 경제 교육(지속가능한 소비와 생활 등), 사회 교육(사회적 책임 강조 등), 과학과 기술 교육(환경 기술과 혁신)을 다루고 있으며, 학교 현장에서 수업 적용 시 많은 교원이 교과 통합적 접근(다양한 교과목에서 접근 등), 교육 방법의 다양성(실습과 프로젝트 수행 등)을 적용·활용하고 있다.

▪ 교육 현장에서는 학년별‧영역별로 지속가능발전 관련 주제를 다루거나 관련 역량을 강조하는 수업 활동을 연속적으로 다루지 않으나(김찬국 등, 2012), 다중 관점에서 교과 간 협업에 의한 주제 중심 접근을 교육과정의 재구조화, 교수학습 전략 및 자료 개발 등을 추진하고 있다. ▪ 다양한 교과교육과 연계한 지속가능발전교육 교수법 및 내용, 교원(관리자, 예비교원, 전문직), 학생 등 전체 구성원의 ESD 실천에 관한 필요성과 중요성에 공감하고 있다.

3. 융합교육 기반 지속가능발전교육의 학교급별 사례

▪ 융합교육(STEAM)과 지속가능발전교육(ESD)은 우리나라 개정 교육과정 내 그 취지와 목적이 반영됐다. 특히 융합 교과목과 지속가능발전교육 관련 교과목이 개설되었으며, 이들 교과목은 다른 교과목에 비해 창의성, 문제해결력, 융합적 사고, 지속가능한 시민성 등 현실적인 문제에 대처하고 지속 가능한 가치관을 형성에 기여하고 있다. ▪ 특히 학교급별 정규 및 비정규 교육과정 내 학습자 특성을 반영한 수업 운영 사례가 존재하며, 주로 학문 간 융합, 문제해결 과정 강조, 창의성과 협력, 디지털 기술의 통합, 역사적 맥락에서 실제 사례 중심의 활동 등으로 수업 활동이 구성되었다.

1) 초등학교 사례 ▪ 초등학교 5~6학년을 대상으로 한 해당 수업은 과학과 미술을 융합하여 친환경 공원을 디자인하는 프로젝트 수업 활동 사례이다.

학년군 주제 / 차시

우리 학교의 초등 친환경 5-6학년 공원 / 4차시 디자인

<표 2> 초등학교 현장적용 사례

영역

융합교육

지속가능발전교육

- 영역 : 과학, 미술, 환경 교육 - 주요내용 · 학생들은 학교 근처의 녹지 공간을 활용한 환경 공원 디자인

- 수업에서는 학생들에게 친환경 자재와 에너지 - 학생들은 실제 학교 효율적인 디자인 등을 근처의 녹지를 방문하여 고려한 지속가능한 필드 워크를 진행하고, 솔루션 찾기 유도 자연 환경을 직접 관찰하여 그에 기반한 · 환경 문제와 생태학적인 - 환경 보호와 디자인을 설계 지속가능성에 대한 측면을 과학적으로 이해도 제고 이해하고, 미술을 통해 그림과 모형을 만들기

활동사항

▪ 학문 분야 간의 경계를 허물고, 학생들에게 다양한 학문 영역에서 지식과 기술을 활용할 기회를 제공하는 수업이다. 환경 문제 및 디자인에 대한 이론적인 학습뿐만 아니라, 학생들은 현지의 녹지 지역을 직접 방문하고 필드 활동을 통해 현실적인 경험을 제공하고자 하였다. ▪ 또한 친환경 공원 디자인이라는 주제를 통해 학생들은 지속가능한 해결 방안에 대한 문제인식을 제공하여, 자연환경을 보존하면서도 지속 가능한 디자인을 생각하고 구현하는 과정에서 지속가능발전에 대한 인식을 제고하고자 하였다.

▪ 모둠을 구성하여 프로젝트를 수행하면서 자신의 의견을 제시하고 학생 간 협력하는 역량을 키울 기회를 제공하였으며, 프로젝트를 수행하며 관련 직업과 직업별 역량을 탐색하도록 하였다.

2) 중학교 사례

▪ 중학교 2학년을 대상으로 한 해당 수업은 과학, 수학, 공학을 융합하여 지속가능한 에너지 활용 방안 프로젝트 수업 활동 사례이다.

주제

태양열을 중 활용한 지속 2학년 가능한 / 에너지 설계 3차시

<표 3> 중학교 현장 적용 사례

영역

융합교육

- 영역 : 과학·수학·공학 - 주요내용 · 과학적 이론 학습: 태양열에 대한 과학적 이론을 학습한 후, 이를 기반으로 태양열을 활용한 에너지 시스템에 대한 - 프로젝트에서는 지속가능성과 이해 제고 친환경성을 고려한 설계가 요구되며, · 수학적 계산과 모델링 : 학생들은 수학적 학생들은 지속가능한 에너지 해법의 계산과 모델링을 통해 태양열 발전 중요성을 이해 시스템의 효율성을 계산하고, 설계 단계에서 필요한 수학적 역량 함양

· 공학 프로젝트: 학생들은 팀을 구성하여 지역 내에 태양열 발전소를 설계

지속가능발전교육

▪ 과학과 수학 영역을 통합한 접근법으로 태양열 발전 시스템 설계 방안을 마련하고자 하였으며, 이론적 배경의 이해, 수학적 모델링을 설계하여 실제 에너지 생산량을 산출하였다. 또한 태양열 발전 시스템을 실제로 설계하고 구현하는 경험을 제공하여 공학적 사고와 문제해결력 함양을 지원하였다. 더불어 지구 온난화 등의 문제해결과 환경 문제에 대한 인식을 높이고, 친환경적인 에너지의 중요성을 강조한다.

▪ 마지막으로 자신의 아이디어를 충분히 발표하고, 이를 토대로 창의적인 에너지 설계를 공유하고, 서로의 창의성을 존중하고 촉진함으로써 독창적인 아이디어를 활용한 결과물 도출을 이끌었다.

3) 고등학교 사례

▪ 고등학교 1학년을 대상으로 한 해당 수업은 과학, 수학, 기술(공학), 예술을 융합하여 스마트 도시 디자인과 지속가능성 프로젝트 수업 활동 사례이다.

주제

스마트 도시 디자인과 지속가능성

<표 4> 고등학교 현장 적용 사례

영역

융합교육

- 영역 : 과학·수학·기술(공학), 예술

- 주요 내용 · 융합적 접근: 학생들은 과학, 기술, 수학, 예술 고 1학년 등의 다양한 학문 분야를 융합하여 스마트 / 4차시 도시를 디자인하는 프로젝트

· 기술과 예술의 결합: 스마트 시티의 기술적인 측면과 아울러, 도시 환경의 디자인과 예술적 측면을 고려한 창의적인 아이디어 발전 지원

지속가능발전교육

- 프로젝트에서는 스마트 도시 디자인이 지속가능성과 환경 친화성을 고려한 것인지에 대한 평가도 이루어지며, 학생의 미래 도시에 대한 지속가능한 비전 형성을 지원

▪ 과학, 기술, 수학, 예술 등 다양한 학문 분야를 융합하여 학생들에게 폭넓은 시각에서 스마트 도시를 바라보게 하고, 이를 디자인하는 역량을 지원하고자 하였다. 특히 스마트 도시 디자인 프로젝트에서는 기술적인 측면과 동시에 도시 환경의 디자인과 예술적 측면을 고려하도록 하여 미래 도시의 다양한 측면을 고려한 창의적 사고를 함양하도록 지원하였다. 실제 도시 데이터를 자신들의 디자인의 근거로 활용, 도시 현장을 직접 방문하여 현실적인 문제를 파악하고 해결 방안을 모색하도록 하였다. 학생들은 자연환경을 보호하고 에너지 효율을 개선하는 등의 지속가능한 해결 방안에 대해 고민하는 기회를 갖는다.

학교급별 현장 적용 사례들의 공 통 점

구분

<표 5> 초중등학교 현장 적용 사례 공통점

주요 내용

융합교육 - 모든 사례에서 융합 교육 접근을 채택 접근 - 각 학교의 프로젝트는 여러 학문 분야를 통합하여 학생들에게 다양한 지식과 기술을 제공

실제경험과 - 모든 수업에서는 이론적인 학습뿐만 아니라 현장 경험과 실제 데이터를 사용하여 프로젝트를 진행 연계 - 학생들에게 추상적인 개념을 현실적인 상황에 적용하는 능력을 키우는 데 도움 지원

지속가능성 강조

- 고등학교와 중학교의 프로젝트 모두 지속가능성에 대한 강조 - 프로젝트 주제가 친환경 공원, 태양열을 활용한 에너지 설계, 스마트 도시 디자인과 관련하여 지속가능성에 대한 고민과 해결책 모색

- 모든 사례는 학생들의 창의성을 존중하며 이를 촉진하는 활동으로 구성

창의성 / 소통과 공감 - 프로젝트를 통해 학생들은 자신의 아이디어를 발휘하고, 창의적인 결과물을 도출하도록 상호 소통 강화 및 토론, 공감 유도 등

4. 논의 및 제언

미래 인재들을 위한 ▪ 융합교육(STEAM) 기반의 지속가능발전교육(ESD)은 본래 융합교육이 추구하는 창의성은 물론, 디지털 시민으로서의 윤리적인 미래 인재들을 기르는 미래 교육 대안이 될 수 있다. 교육 대안 ▪ 학교 교육 체계에서의 융합교육(STEAM)과 지속가능발전교육(ESD)을 결합한 수업 사례들은 학문 분야 간의 경계를 허물고, 현장 경험과 실제 데이터를 함께 활용하는 프로젝트다. 이를 통해, 학생들은 추상적인 개념을 현실적인 상황에 적용하는 능력을 키울 뿐만 아니라, 지속가능발전 문제에 대한 창의적인 해결책을 모색하는 기회를 가질 수 있다. 아울러, 수업 과정 전반을 통해 학생들은 창의성과 소통, 공감 능력을 강화하며 지속가능성에 대한 인식을 높일 수 있다.

교육 현장 안착을 ▪ 향후 이러한 융합교육(STEAM) 기반의 지속가능발전교육(ESD)이 교육 현장에서 잘 확산되고, 사회의 지속가능한 발전에도 기여할 수 있도록, 다음의 내용에 대한 고려가 필요하다. 위한 고려와 제언사항 교육과정을 더욱 현장 중심으로 개선 하여, 융합교육과 지속가능발전교육을 통해 실제 현장의 - 요구와 도전에 대응 할 수 있는 구체적이고 경험적인 교수학습 자료 개발 및 보급이 필요할 것이다. - 교사들에게는 융합교육과 지속가능발전교육을 실현하기 위한 교수법 변화를 지원하는 연수 가 필요하다. 교사들이 다양한 학문 분야를 융합하여 학생들에게 지속가능성과 창의성을 강화할 수있도록 지원해야 할 것이다.

- 학교, 기업, 지자체 등 교육계와 민간 기관 및 단체 간의 협력과 네트워킹 지원책 도 필요하다. 교육이 실제 산업과 상호 보완적으로 이루어질 수 있도록 지원해야 할 것이다. 또한 과학·기술, 공학, 예술, 수학을 중심으로 학문 간 융합 교육이 효과적으로 이루어지기 위한 학계의 노력이 필요하다. - 사회에서 요구되는 기술과 도구들을 적극적으로 도입하여 학생들이 현장에서 필요로 하는 실용적인 기술 역량을 함양 할 수 있는 지원이 필요하다. 특히 정보기술, 디지털 미디어, 협업 도구 등을 활용한 학습을 위하여 실용적인 기술과 공학 도구 활성화 방안 마련이 필요하다.

- 융합교육의 의미를 고려하여, 학생들의 지식뿐만 아니라 문제해결, 창의성, 협업 능력 등을 확인할 수 있는 다면적 평가의 도입도 필수적으로 고려 되어야 할 것이다. - 이러한 개선점은 미래 사회가 요구하는 융합적 사고, 과제 대응 유연성, 지속가능한발전을 위한 시각 등을 갖춘 미래 인재 양성을 기대해 볼 수 있을 것이다.

참고문헌

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