15. 2021 겨울 STEAM 교원직무연수(2)

 

STEAM 연수 둘째날(2021.1.25.월)

 

 

 

문공주 선생님, 김미정 선생님

<STEAM 수업 평가>

어떤 요소에서 학습이 일어나는지 알 수 없다.

F=ma라는 결과 뿐만 아니라, 과학적 태도, 선생님과의 상호작용, 학습내용을 통한 소통 등을 배울 수있다. 재구성. -> 기말고사에서 관련 문제를 푸는 것이 아니라 삶을 살아가면서 힘과 운동에 대한 지식이 어떤 의미를 가지게 되는지에 대한 평가로 바뀜. 분석적 평가에서 종합적 평가로!

 

STEAM 수업 평가의 어려움

평가의 설계/평가의 공정성/평가의 기록

루브릭 작성

총체적 관점-큰 틀을 정하는 것 ex)창의성

분석적 관점-하위 요소들을 세부적으로 정하는 것 ex)창의성을 나타내는 요소

 

과제 일반적-어떤 과제에도 쓸 수 있는 루브릭

과제 특수적-그 과제만을 평가하기 위한 루브릭

 

 

성취기준(도달점-수업이 끝난 후 달성되어야할 목표)

영역(학습주제 중 평가할 부분)

평가요소(각 영역의 세부 학습요소-체크리스트와 유사(최대기대성과))

평가기준서술(생기부 기록으로 연결)

->피드백 누락!! 피드백을 고려하면서 루브릭을 작성해야겠다는 교훈

->수업과정 설계-평가 루브릭 작성-피드백 전략 수립

 

패들렛으로 수업과정을 설계하고, 평가에 반영할 부분을 하트로 표시

->수업과정과 평가계획을 동시에 학생들에게 안내 가능

 

 

 

남윤경 교수님

<과학, 공학 융합 교육>

 

미국 공학 융합 교육의 배경

“No child left behind” -부시 대통령의 top-down식 정책 

->한국 STEAM 교육에 직접적 영향을 줌

 

과학과 공학을 단순히 함께 가르치는 것이 아니라 공학을 의미있게 과학과 융합하는 것이다.

나는 과학, 공학 융합 교육이 ‘문제해결에 실마리 기술을 더해주는 것’이라 생각한다.

우리가 실생활에서 만나는 과학은 전부 공학적 산물인데, 왜 과학관에는 실생활과 동떨어진 것만 전시하고 교육하는가?

공학적 접근은 항상 ‘필요’에서 출발->해결하는 것이 문제의 시작! 스토리텔링을 통한 공학적 시작!

 

공학적 문제 해결의 결과는 맞다/틀리다가 아니라, 가장 효율적인가? 가장 최선인가?에 포커스.

 

과학과 공학의 학습과정 차이(교육과학기술부, 한국과학창의재단, 2012)

	과학(Science)	공학(Engineering)
학습과정	질문(Question)	문제(Problem)
	질문을 풀기 위해 고민	문제를 풀기 위해 고민
	질문에 대한 답, 설명, 가설을 만듦	설계(Design), 계획하여 Prototype (or solution) 도출
	실험을 통해 가설 증명	prototype: 작동여부 평가, solution: 문제가 풀리는지 확인
	실험결과를 분석하여 질문에 대한 답(결론) 도출	평가(확인) 결과 등을 분석하여 개선 방안 도출
	결과를 공유하고 다른 사람들의 답(결론) 비교	해결안을 공유하고 시행하며, 제품, 서비스로 시장에 출시
	더 정제된 질문이나 학습 과정에서 발생한 새로운질문에 대해 위 과정을 반복	더 나은 prototype을 만들거나 문제 해결 과정에서 발생한새로운 문제에 대해 위 과정을 반복

 

 

배경연구를 잘 할 수 있도록 문제정의단계에서 교사의 역할이 중요.

배경연구에 따라 해결책 디자인이 달라질 수 있음.

 

답이 없는 문제를 해결하는 경험을 제공해준다.

 

학년별 공학설계 핵심요소(NGSS)

K2 ‘어떤 다양한 방법을 통해 문제를 해결할 수 있을까?’ -> 해결책이 다양할 수 있다는 것을 인지하는데 초점

K3-5 ‘어떻게 사람들은 함께 일하며 더 좋은 설계를 만들어 낼 수 있을까?’ -> 함께하면 더 다양하고 효율적인 해결책을 만들 수 있다는 것을 인지하는 데 초점

K6-8(중학생) ‘어떻게 다양한 방법들은 비교, 시험, 수정과정을 통해 가장 좋은 설계를 찾아 낼 수 있을까?’ -> 비교하고, 시험하고, 수정 과정을 통해 가장 효율적인 해결책을 찾는 것에 초점

K9-12(고등학생) ‘어떻게 수리적 조사, 분석, 모의 실험을 통해서 문제를 정의하고, 개발하고, 수정 보완 할 수 있을까?’

 

 

(m) 과탐실 시간에 답이 없는 문제를 제시하고, 가장 효율적인 해결책을 찾아가는 탐구를 진행해보는 것도꽤 재미있고 의미있을듯!!

 

 

 

 

임완철 교수님

<Big data를 활용한 교과융합교육>

 

직접 탐구하기 힘든 세계를 데이터로 바꾸고, 데이터로 세계를 탐구하는 활동!

ex1) 행성단위에서 발생하는 실시간 데이터를 탐구하는 활동

-> 행성 단위 실시간 데이터를 제공하는 데이터 플랫폼 https://earth.nullschool.net/

고도에 따른 바람, 해류, 미세먼지 등등 실시간 데이터를 제공함.

 

결과를 다루는 학문이 탐구하는 과정과 방법 그 자체를 배우는 학문.

따라서 교사가 주제를 던져주지 말고 빅데이터를 주고 학생 스스로 활용할 수 있는 방안을 생각해볼 수있도록 교육해야한다.

 

ex2) 데이터를 이용한 우리 몸 탐구 경험

자신이 직접 심장박동수와 혈중산소포화도를 측정할 수 있는 도구를 착용하고 잠에 들어 데이터를 수집한 후, 데이터를 보고 분석함. -> 초등학생 “잘 때도 심장이 뛰어요?” 당연한 줄 알았던 자기 몸에 대한 인지를 할 수 있도록 해줌.

ex3) 수천만권 책의 본문을 빅데이터로 다루는 경험 

Google Books Ngram Viewer

lack of * education 

(*는 와일드카드라고 부르고, education이 포함된 상위 10개의 데이터를 보여준다.)

 

빅데이터의 교육적 활용 가치

1.복잡성- 선생님을 알고 있고 우리는 모르는 게 아니다. 우리 모두 처음 본다. / 우리는 지금 전체를 보고 있다. 

2.직관적 해석 가능성- 뭔가를 사전에 먼저 배워야 알 수 있는 게 아니다. / 과학선생님이 본 것을 초등학교 저학년도 본다.

3.사용자 중심성- 이건 우리 이야기다. / 이 문제를 해결하는 방법은 찾은 건가? 

4.실시간성- 바로 지금의 모습이다. / 즉각적으로 데이터로 확인된다. 

5.계산가능성- 미분방정식을 설명해달라. / 이 속에서 인공지능이 의미를 찾는다는 건가?

 

구성주의 삼각형

mediator-subject-object -> i-mediator(빅데이터, AI)-subject-object

만약 mediator가 cognitive, intelligent해지면 이 삼각형은 어떻게 될까?

 

 

 

조병영 교수님(한양대)

<STEAM 학습과 리터러시>

 

21세기 학교의 역설

1.20세기의 학교는 20세기 사회에 잘 맞는 학생들을 길러냈다. 효율성 교육과정, 직접교수 수업, 선발경쟁 평가, 행동주의 학습

21세기 사회가 원하는 인재는 창의적, 혁신적 but 효율성 교육과정, 직접교수 수업, 선발경쟁 평가는 그대로!!

2.20세기에는 표준화, 대량생산 vs 21세기에는 다양화

학교는 아직 표준화된 능력만 가르치고 있으니 학교와 삶의 ‘이격’ 발생!

3.20세기에는 학교의 정체성=실세계의 정체성

21세기에는 학생의 정체성=실세계+가상세계 정체성 혼재되어 있는데, 학교는 실세계 정체성만 반영하고 있다.

 

학교는 학생들의 수직적 발달에만 관심이 많고, 수평적 발달에는 관심이 별로 없다.

수평적 발달- 공간적 성장, 다양한 삶의 경험->STEAM 교육은 여러 공간을 묶는다는 것에 그 의미가있다.

 

리터러시 패다고지: 학습의 조건

맥락화된 체험/분명한 앎/비판적, 분석적 틀/전환적 실천

 

기호 영역(semiotic domain): 특정한 방식으로 사람들이 생각하고, 행동하고, 가치판단하는 영역. 특정한 기호 또는 기호의 조합으로 의미를 표현, 이해, 소통하는 일련의 활동 영역.

학습(learning): 특정한 방식으로 생각하고, 행동하고, 가치판단하는 법을 배우는 것. 특정한 기호 또는기호 조합을 통해서 의미를 표현, 이해, 소통하는 방법을 배우는 것.

리터러시(literacy): 특정한 영역에 수반되는 기호를 읽고(의미를 이해하고) 쓰는(의미를 생산하는) 능력이나 그런 활동. 특정한 영역 공동체 안에서 받아들여지는 익숙한 방식으로 생각하고, 행동하고, 가치판단하는 일련의 사회적 실천 과정. 

 

 

사실, 정보, 과학적 현상, 개념의 정의, 원리 등등 - 내용 학습(주로 학교에서 이루어지는 형태의 학습) content learning

‘기호 영역’으로서 물리학: 물리학적 관점에서 생각하고 행동하고 판단하는 규칙에 대한 학습, 내용 학습이 영역에서 어떻게 사유되는가에 대한 학습 - 영역 학습 domain learning

물리학 이외의 다른 영역과 어떤 관계를 맺고 있는가 - 메타 담화 학습 metadiscurve learning

 

5개의 내용 학습과 영역 학습을 기본으로, 5개의 영역들이 어떻게 묶이는가, 어떤 것이 같고 다르고 어떤 방식으로 관계를 맺고 있는가, 이를 이용해서 어떻게 문제를 해결할 수 있을 것인가 까지 배우는 게STEAM.

 

ex) 물리학에서의 일 vs 주차장이라는 영역에서의 일

각 영역에서 적용되는 규칙이 다르기 때문에 ‘일’의 정의가 다르다.

유능한 물리학자는 물리학 이외의 영역에서 왜 일인지, 일이 아닌지 설명할 수 있어야 할 것이다.

 

 

STEAM과 리터러시의 역할

‘내용’ 수준 학습에서 리터러시의 역할

정보 처리 기억

정보를 해독(decode)하는 능력을 기르면 내용을 이해하는 데 더 많은 에너지를 쓸 수 있다.

정보를 읽고 쓰는 데 어려움을 겪으면 병목현상으로 인해 시간이 많이 걸려서 내용을 이해하는 데 쓰일수 있는 에너지가 별로 없다. -> 내용 학습에는 정보 처리 능력이 중요하다.

과학 언어의 특징=STEAM 언어의 도전, 장애

정보의 밀집도, 기술적 용어, 동사의 명사화, 대상의 추상화/객관화, 복합양식성(그림, 그래프, 표 등 다양한 양식)

‘영역’ 수준 학습에서 리터러시의 역할

텍스트 담화 지식 공동체

질문하기- 질문을 던져주지 말고 질문을 만들어내도록 함.

조사하기- 질문을 해결하기 위한 정보를 조사함.

소통하기- 조사한 내용을 의미로 만들고 사람들과 나눔.

이때, 논증적 사고가 중요하다. 근거-논리-주장

 

이러한 학습을 위해 어떤 환경을 조사해야 하는가?

“대화하지 않는 배움은 없다.”

혼자하는 연구는 잘 없다. 그들을 매개하는 것이 대화이다!

1.대화적 참여

언어를 전시하는 듯한 대화는 대화가 아니다.

2.상호텍스트적 몰입

3.인식론적 책무

말을 잘못해서 벌을 받지는 않을까? 하는 두려움이 없도록.

그렇다고 막 지르는 것이 아니라, 근거나 논리를 가지고 있어야 함.

단순히 청유하는 것이 아니라 논리적으로 말할 수 있도록 이끌어주는.

 

예의를 갖추면서 이야기한다는 건, 비속어를 쓰고 막 말하면 안된다는 윤리적 차원을 넘어서서

내 생각엔 ~~할 것 같다고 자신의 논리를 갖추고 생각하면서 이야기하는 것.

반응을 하면 왜 그런 반응이 나왔는지 합리화할 수 있도록 도와주어야 한다.

내가 생각한 게 맞구나, 이런 부분은 고쳐야겠구나. -> 공동체화된 지식

 

‘메타’ 수준 학습에서 리터러시의 역할

디자인 실천 참여

“전환적 의미 디자인”

해결해야 할 문제가 해결되지 않아서 정체되어 있는 상태.

정보를 가지고 디자인해서 의미를 전달하고, 의미가 전달되지 않는다면 다시 디자인하고...

(어렵다.. ㅜㅜ)

 

[소그룹활동] guiding question에 답해보기

1.학습이란 무엇입니까?

텍스트를 통해 배우는 것도 있지만, 관계성에서도 배우고, 살아가는 데 필요한 기술을 배우는 것도 포함한다고 생각.

평가 때문에 학습에 제한점이 있는 것 같다.

(m) 10년 전이나 지금이나 학교는 바뀐 게 거의 없는 것 같다. 과학을 배운다는 건 더 이상 과학적 지식이나 정보를 배우는 것이 아니라(스마트폰으로 다 찾을 수 있으니까), 과학적 태도를 배우는 것이라고생각한다. 

2.사고를 한다는 것은 무엇입니까?

3.읽고 쓴다는 것은 무엇입니까?

4.여러분들은 수업 시간에 얼마나 그리고 어떻게 생각하고, 읽고, 쓰고, 대화합니까? 언제 어떻게 가르칩니까?

5.여러분의 학생들은 수업 시간에 얼마나 그리고 어떻게 생각하고, 읽고, 쓰고, 대화합니까? 언제 어떻게 배웁니까?

 

아이잭 아시모프_<창의성에 대하여>

새로운 생각은 어떻게 창안되는가?

“일단 무엇과 무엇이 연결되면, 그 다음엔 모든 것이 분명해진다.”

-> 멀리 떨어진 두 가지가 연결되면 새로운 생각이 만들어질 수 있다.

새로운 영역, 공간이 만났을 때, STEAM을 통해 메타 학습이 이루어지면 새로운 것이 만들어질 수 있을 것이다!

 

(m) 학교의 모순점부터, 21세기 사회에 필요한 역량 중 리터러시를 언급했었던 평소의 내 생각과 비슷한 내용이 나와서, 그리고 추상적이기만 했던 내 생각이 논리적이고 학술적으로 연구된 내용이라서 어려웠지만 신선했고 재미있었다. 난 역시 문과적 성향이 내재돼있다! 교수님의 강연을 또 듣고 싶다. 그리고 조씨 가문은 뭔가 비슷한가보다... 외형과 호탕하게 말씀하시는 모습이 내가 좋아라하는 조선생님과 꽤 닮았다... ㅎㅎ