2009 개정 중학교 과학① 교과서에 포함된 STEAM 활동 형태와 내용 분석

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

As mankind in the 21st century is living in complex social issues related on science technology, it is essential to educate STEAM that can develop the integrative ability which is not only knowledge of science technology but also creative problem solving, force a decision, humanistic and artistic knowledge to solve these problems. The 2009 revised curriculum containing STEAM is applied to the science textbooks of the middle school and these have been used from 2013, in order from 7th grade. Therefore it is necessary to examine whether how STEAM is reflected in textbooks from 2013. In this study, science textbooks were analyzed to investigate how many STEAM activities are contained in textbooks and reflect any activity types and contents. Subjects of analysis are selected from the five sorts of textbooks that are used mostly among the nine sorts of them, and textbooks including two or more STEAM components of STEAM activities stated on textbooks and teacher's guide are selected to conduct type analysis and content analysis for each activities of STEAM. For type analysis, STEAM activities were classified into 10 types by using an "analysis framework of STEAM activity types". For content analysis, each STEAM activity is analyzed in the components of STEAM using the framework of classification of Yakman and in integration level using integration pattern on the basis of Fogarty’s five patterns.
The results are as follows:
First, a result of number of STEAM activities in textbooks shows that Visang textbook is most at 146, Kumsung textbook was small most 12 in all STEAM activities and that Visang textbook is most at 70, Kumsung textbook was small most 9 in STEAM activities included two or more components of STEAM. From this result, it was found that STEAM activities described in textbooks were not appropriate.
Second, STEAM type of activities included textbooks and each section depends on the type and characteristics of the activity. The analysis of STEAM activity types in each textbooks shows that Read(R) type is most frequency in Mirae-n, Chunjae, Kumsung textbook, Express(E) in Visang and Creative design(C) in Doosan. However, Discussion(D), Media making(M), Visit & Experiential activity(VE), Hands-on-activity(H) type is hardly observed. In comparison to the textbook by section, type of STEAM activities contains the least from any textbook in Ⅰ Section, and the most from the most of the textbooks in Ⅲ, Ⅳ section.
Third, the analysis of the components of STEAM shows that STEAM activities associated with two are most frequent and combination of Arts(A), Science(S) is the most. However, STEAM activities associated with four or five is hardly observed. Looking at the contents contained in the components of STEAM, there are a lot of activities with the materials associated with the real-life most. In particular, STEAM activities highlighted technology was contained that reflects the trends in science and the latest science and technology state-of-the-art technology. Further, STEAM activity highlighted engineering is contained Creative design(C) type.
Fourth, the analysis based on Fogarty’s integration types of STEAM activities shows that threaded type is most frequent, followed by sequenced, webbed, shared, integrated type. The 'integrated model' which is the highest level of interdisciplinary integration is least.
Therefore, in order to better understand the students' interest, cultivate problem-solving skills and interdisciplinary thinking, it must consist of STEAM activities suitable. In particular, if Discussion(D), Media making(M), Visit & Experiential activity(VE), Hands-on-activity(H) type not included in the textbook were offered with the Read(R) type that presented relatively many in the textbook, the structure of the various activities that students can participate is possible. Further, by using the materials of the various real-lives, STEAM activity enhances the students’ interest. Furthermore, by using the activity associated with other areas of science, it increases the convergence thinking of the student. Finally, When constructing the webbed type of STEAM activity that is easier to construct the class than the integrated type, it is possible to compose STEAM activity contained high integrate level and the various components of STEAM.

국문 초록 (Abstract)

21세기 인류는 과학기술과 관련된 복합적인 사회 문제 속에서 살고 있으며, 이러한 문제를 해결하기 위해서는 과학 기술 분야의 지식뿐만 아니라 창의적인 문제 해결력, 의사결정 능력, 인문예술학적 소양 등이 통합된 능력을 기르는 STEAM(Science, Technology, Engineering, Art & Mathematics) 교육이 필수적이다. STEAM을 포함한 2009 개정 교육과정이 적용된 중학교 과학 교과서는 2013년을 시점으로 하여 중학교 1학년부터 순차적으로 학교 현장에서 사용하고 있기 때문에, 2013년부터 적용된 중학교 교과서에 STEAM이 어떻게 반영되어 있는지 알아볼 필요가 있다.
본 연구는 교과서에 STEAM 활동이 얼마나 포함되어 있으며, 어떠한 형태와 내용으로 반영되었는지 알아보기 위해 중학교 과학① 교과서를 분석하였다. 분석 대상 교과서는 9종 중에 많이 사용되는 5종을 선정하였으며, 교과서와 지도서에 제시되어 있는 STEAM 활동 중 STEAM 구성요소 2개 이상 포함된 것을 분석대상으로 선별하여 형태 분석과 내용 분석을 실시하였다. 형태 분석은 STEAM 활동을 STEAM 활동 형태 분석틀을 이용하여 10가지 형태로 분류하였다. 내용 분석은 Yakman의 분류틀을 이용하여 STEAM 활동에 포함된 STEAM 구성요소를 분석하였고, Fogarty의 교과 간 통합유형 5가지를 이용하여 STEAM 구성요소들 간의 통합 정도를 분석하였다.
본 연구의 결과를 정리하면 다음과 같다.
첫째, 교과서 내 포함된 STEAM 활동 개수를 파악해본 결과, 교과서에 제시된 전체 STEAM 활동은 비상 교과서가 146개로 가장 많았고, 금성 교과서가 12개로 가장 적었다. 그리고 STEAM 구성요소가 2개 이상 포함된 STEAM 활동은 비상 교과서가 70개로 가장 많고, 금성 교과서가 9개로 가장 적었다. 이를 통해 교과서에 제시된 STEAM 활동이 모두 적합한 STEAM 활동이 아니라는 것을 알 수 있었다.
둘째, 교과서 별, 교과서 단원 별로 포함된 STEAM 활동 형태는 STEAM 활동의 종류와 특성에 따라 다르게 나타났다. 교과서 별로 미래엔, 천재, 금성 교과서는 읽어보기(R) 형태가, 비상 교과서는 표현하기(E), 두산 교과서는 창의적 설계하기(C) 형태가 가장 많이 나타났다. 그러나 토의/토론하기(D), 영상매체제작하기(M), 탐방 및 체험하기(VE), 변인 조작하기(H) 형태는 거의 나타나지 않았다. 교과서 단원 별로 비교해 보면, 미래엔 교과서를 제외하면Ⅰ단원은 STEAM 활동 형태가 가장 적게 포함되어 있었고, 대부분 Ⅲ, Ⅳ단원에서 많은 STEAM 활동 형태를 포함하고 있었다.
셋째, STEAM 구성요소는 모든 교과서에서 STEAM 구성요소 2개가 연계된 것이 가장 많이 나타났으며, 과학(S)과 예술(A)의 조합이 대부분이었다. 그러나 STEAM 구성요소가 4개나 5개로 연계된 활동은 많이 나타나지는 않았다. STEAM 구성요소에 포함된 내용을 보면, 대부분 실생활과 관련된 소재를 이용한 활동이 많이 있었다. 특히, 기술이 강조된 STEAM 활동은 첨단 과학 기술이나 최신 과학 동향을 반영한 내용들이었다. 또한 공학이 강조된 STEAM 활동은 창의적 설계하기 활동을 포함하고 있었다.
넷째, STEAM 활동의 Fogarty 통합유형은 연계형이 가장 많으며, 그 다음은 병렬형, 거미줄형, 공유형, 통합형 순으로 나타났다. 통합 정도가 가장 높은 통합형은 가장 적게 나타나고 있다.
그러므로 중학교 과학① 교과서의 STEAM 활동은 학생들의 흥미와 이해를 높이고 융합적 사고와 문제 해결 능력을 배양하기 위해 적절한 STEAM 활동으로 구성되어야 할 것이다. 특히, 대부분의 교과서에 포함되지 않은 STEAM 활동 형태로 토의/토론하기(D), 영상매체제작하기(M), 탐방 및 체험하기(VE), 변인 조작하기(H) 형태는 교과서에서 비교적 많이 이용하고 있는 읽어보기(R) 형태와 함께 제시하면 학생들이 참여할 수 있는 다양한 활동의 구성이 가능할 것이다. 또한 다양한 실생활 소재를 이용하여 학생들의 흥미를 높임과 동시에 과학과 다른 영역과의 연계가 이루어진 활동을 제시하여 학생들의 융합적 사고를 높일 수 있어야 할 것이다. 마지막으로 통합형보다는 비교적 수업을 구성하기 쉬운 거미줄형으로 STEAM 활동을 구성한다면, 통합 정도도 높고 다양한 STEAM 구성요소도 포함한 활동을 구성할 수 있을 것이다.

목차 (Table of Contents)

• Ⅰ. 서론 1
• A. 연구의 필요성 및 목적 1
• B. 연구문제 5
• C. 용어의 정의 6
• D. 연구의 제한점 7
• Ⅱ. 이론적 배경 8
• A. STEAM 교육 8
• B. 통합 교육과정 유형 21
• Ⅲ. 연구 방법 25
• A. 연구 절차 25
• B. 연구 대상 26
• C. 분석 방법 27
• Ⅳ. 연구 결과 및 논의 57
• A. 교과서 내 STEAM 활동 57
• B. 형태 분석 61
• C. 내용 분석 70
• Ⅴ. 결론 및 제언 81
• 참고문헌 85
• ABSTRACT 90