수학 중심 STEAM 수업 지도안의 학습 목표 및 교과 융합 방법 분석

Abstract

It is essential to have the competency to integrate knowledge in various areas for solving complex and diversified problems in real-life contexts for the future. However it has been continuously proposed that traditional mathematics education is not appropriate for the future generation. Therefore, STEAM education is meaningful in the sense of integration between disciplines and the need to promote mathematics-centered STEAM instruction is getting increased. However, tit has been criticized for not having a theoretical foundation for the integration between disciplines in the STEM instruction design, resulting in weak continuity and systematicity. Therefore, this study aims at revealing conceptualization of the ways to integrate disciplines of mathematics teachers, so giving meaningful information for professional development of convergence education. This study investigates the pedagogical content knowledge of STEAM education and instruction for teachers and tries to give meaningful information for improving convergence education and teachers' professional development. For this, it is assumed that the practice of integrating disciplines depends on interpreting STEAM education policy and tries to analyze how to integrate disciplines for mathematics-centered STEAM education. Specifically, the purpose of this study was to specify the ways to integrate based on the relationship between learning objectives and activities and try to categorize the ways to integrate based on previous research and national STEAM education documents. First, the learning objectives of mathematics-centered STEAM lesson plans were analyzed to enlighten teachers' intention of teaching. For analysis, Anderson, Krathwohl(2001)'s taxonomy was used. Second, for categorizing ways to integrate based on the relationship between learning objectives and activities, qualitative content analysis was conducted. For the criteria for categorization, according to Anderson and Krathwohl (2001), knowledge, cognitive process, and standards in the national curriculum documents were considered for reflecting Korean education policy and field. To compose disjoint categorization, each category is organized by different types of knowledge, cognitive process, and standards. The results of the study are as follows. First, for analyzing learning objectives of mathematics-centered STEAM instructions, mathematics teachers recognized integrating disciplines as a way to diversify the types of knowledge covered in the mathematics class and increase the level of the cognitive process. Second, compared to middle school, the level of cognitive processes in high school is lower. Third, based on learning objectives and activities, methods to integrate disciplines were divided into 6 types of integration, and subcategories of each category were identified. It was found that the instruction design checklist by KOFAC(Korea Foundation for the Advancement of Science & Creativity) strongly influenced methods to integrate disciplines of teachers. In other words, it was found that mathematics teachers recognized STEAM instruction as the instruction reflecting the criteria of specific activities. This study indirectly revealed the state of mathematics-centered STEAM education and conducted the classification of ways to integrate in Korea. It was meaningful in the sense of clarity and suitability for Korean STEAM education and instruction. It implies that not merely presenting different contents of disciplines parallelly, but identifying what knowledge and cognitive processes students experience through STEAM education is the key to meaningful learning.

미래 사회를 살아가기 위해서는 실생활 속 복잡하고 다원화된 문제를 다양한 영역의 지식을 융합하여 해결할 수 있는 능력이 필요하다. 이에 따라 기존의 수학 교육이 미래 시대를 살아갈 학생들에게 적절하지 않다는 문제가 지속적으로 제기되어 왔다. 따라서 STEAM 교육은 교과 간의 융합을 전제로 한다는 점에서 의미가 있으며 수학 중심 STEAM 수업에 대한 필요성이 높아지고 있다. 하지만 기존의 STEAM 수업 설계에 있어서 교과 간의 융합 방법에 대한 이론적 토대가 없어 수업의 연결성과 체계성이 떨어진다는 비판을 받아 왔다. 따라서 우리나라 STEAM 교육을 해석하고 실천해왔던 수학 교사들이 STEAM 교육에서 교과 융합을 어떻게 개념화하고 있는지를 확인하여, STEAM에서 나아가 수학 교사들의 융합교육 전문성 향상을 위해 유의미한 정보를 제공하고자 한다. 이 연구는 현재 STEAM 교육을 실천하고 있는 교사들의 교과 융합 관련 내용 지식을 살펴보고, 앞으로의 융합 교육 발전 및 교사들의 전문성 향상에 유의미한 정보를 제공하고자 한다. 이를 위해 교사가 STEAM 교육 정책을 어떻게 해석했느냐에 따라 교육의 실행, 즉 교과의 융합 방법 역시 상이할 것으로 전제하고, 지난 10여 년간의 STEAM 교육 정책 시행에 따라 우리나라의 수학 중심 STEAM 교육에서 융합은 어떠한 방법으로 이루어졌는지 분석하고자 한다. 구체적으로, 수학 중심 STEAM 수업의 학습 목표와 학습 활동의 관계를 기반으로 교과의 융합이 어떻게 이루어지고 있는지 분석하고, 융합 관련 선행 연구 및 STEAM 정책 연구와 어떠한 연관성이 있는지를 반영하여 교과 융합 방법을 범주화하고자 한다. 먼저 수학 중심 STEAM 수업의 수업 의도를 밝히기 위해 학습 목표를 분석한다. 분석을 위해서는 Anderson, Krathwohl(2001)의 교육목표분류학을 사용한다. 다음으로 수업 목표에 따른 융합 방법을 분류하기 위해 수업 지도안을 대상으로 질적 내용분석을 실시한다. 구체적으로, 수업의 학습 목표와 수업 지도안의 활동 내용을 비교하여, 연계 교과가 어떠한 기능을 수행하는지에 초점을 맞추어 융합의 방법을 범주화한다. 범주화할 때 기준은 Anderson, Krathwohl(2001)을 따라 분류한 학습 목표와 학습 내용의 지식 종류와 인지 과정 수준을, 그리고 우리나라 교육 정책 및 현장을 반영하여 교육과정상의 성취기준을 참고하였다. 연구의 결과로 나온 범주화의 결과가 배타적으로 구성될 수 있도록 지식, 인지 과정 및 교육과정 성취기준으로서의 구분을 명료히 하고자 하였다. 연구 결과는 다음과 같다. 첫째, 수학 중심 STEAM 수업의 학습 목표를 분석한 결과, 수학 교사들은 교과와의 융합을 수학 교과 수업에서 다루던 지식의 종류를 다양하게 하고, 인지 과정 수준을 높여주는 방법으로 인식하고 있었다. 둘째, 중학교에 비해 고등학교 융합 수업의 수업목표에서 요구하는 인지활동 수준이 낮았다. 셋째, 수학 중심 STEAM 수업의 학습 목표를 기반으로 교과 융합 방법을 상황적 융합, 교구적 융합, 방법적 융합, 산출적 융합, 소통적 융합, 개념적 융합의 6가지 방법으로 구분할 수 있었으며, 상황적 융합은 사실적 상황과 개념적 상황, 산출적 융합은 단편적 산출과 융합적 산출로 구분할 수 있었다. 이는 한국과학창의재단에서 제공한 STEAM 수업 설계 체크리스트의 활동 준거와 연관이 깊었다. 수학 교사들이 STEAM 수업 설계에서 활동 준거를 반영하는 것이 STEAM 수업이라고 인식하고 있음을 확인하였다. 이 연구를 통해 우리나라의 수학 중심 STEAM 교육은 어떻게 설계되고 있는지 그 실태를 간접적으로 확인할 수 있었으며, 우리나라 수학 중심 STEAM 수업의 융합 방법을 구분할 수 있었다. 이는 교과 융합을 분류해왔던 국외 선행 연구보다 우리나라 교육 현장에 적합한 구분이라는 데 의미가 있다. 단순히 교과 내용을 병렬적으로 제시하는 것이 교육적으로 의미 있는 것이 아니라, 학생이 융합 수업을 통해 어떠한 지식을 얻고 인지 과정을 경험하는지를 확인하는 것이 의미 있는 학습을 이루어내기 위한 토대가 됨을 시사한다.