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중고등학교 과학·공학교육 학습 강화 방안 제언 원문보기 1

□ 국립학술원은 과학적 탐구 및 공학적 설계 중심의 중고등학교 과학·공학 교육 강화 방안을 제시*(’18.11.)

* Science and Engineering for Grades 6-12: Investigation and Design at the Center

※ ’07년부터 미국과학위원회에서 STEM 교육 실행방안을 발표하고 대통령 과학기술자문위원회에서 STEM교육 개선을 위한 실행과제를 마련

○ 4차 산업혁명을 주도할 융합학문으로 주목받는 STEM 교육은 대부분 중고등학교 교육에서 습득된다는 점에서 학생들의 STEM 과목에 대한 흥미 유도가 중요

- 지난 10년 동안 중고등학교 과학·공학 학습에 있어 교사의 역할과 학생의 학습에 대한 관점이 변화해 옴

- 학생들은 교사로부터 지식을 전달 받기보다 과학 활동을 수행하는 것을 통해 과학적 내용과 방법을 배우게 되었으며, 과학·공학 활동, 학문적 핵심 아이디어, 범학제적 개념 차원에서 접근

○ 국립교육위원회는 ’12년 K-12 과학 교육 프레임워크*를 마련하고, 과학과 공학 활동, 학문적 핵심 아이디어 및 범학제적 개념이라는 3차원적 학습 촉진 접근법 장려

* K-12(유치원부터 12학년까지)의 과학교육 비전과 교육과정, 교수·교사의 전문성 개발, 평가 등에 대한 내용을 포함한 과학교육

○ 이에 따라 중·고등학교에서의 과학교육을 과학적 탐구와 공학적 설계 중심으로 제안

- 학생들이 질문하고, 논의에 참여하며, 추론을 보여주기 위해 새로운 솔루션 모델을 만드는 접근법 활용

< 과학적 탐구 및 공학적 설계 수업 예시 >

- 새로운 접근법은 학생들에게 과학 공학을 직접 경험하게 함으로써 추론과 문제 해결능력을 길러준다는 점에서 전통적인 과학 활동보다 더 효과적인 학습이 가능

< 과학·공학적 설계 교육법 특성 >

- 조직화된 과학적 탐구 중 학생의 학습 경험 과정을 ① 현상 탐구, ② 정보 및 데이터 수집, ③ 솔루션 마련, ④ 결과 공유, ⑤ 연계 러닝으로 구분

< 학생의 학습 경험 과정 >

구분	내용
현상 파악	- 현상의 원인 탐구 및 질문, 솔루션 도출을 위한 문제점 정의
데이터 수집 분석	- 데이터 수집 및 패턴 도출, 증거 데이터 분석
근거 및 솔루션 설계	- 시스템 구성요소간 관계 모델 개발, 설명을 위한 논증 개발, 솔루션 테스트 및 설계
그룹 내 결과 공유	- 추론 모델 및 산출물 개발, 타인의 의견 고려, 학습 반영
관련 학습 연계	- 3차원 학습 활용, 기타 현상 등에 적용

○ 중고등학교의 과학·공학 교육 강화를 위한 교사 및 관리자의 역할 강조

- 과학·공학 교육의 핵심 접근법으로 과학적 탐구와 공학적 설계를 활용하고 학생들이 3차원적 과학·공학 활동에 참여하는 기회를 제공

- 교사와 교과 설계자는 K-12 과학 교육 프레임워크와 연계한 학습 과정을 개발해야하며, 양질의 지속적이고 전문적인 학습기회를 갖고 근거기반의 대학 과학 수업을 모델링한 중·고등학교 수업 방식 설계