• 한국수학교육학회지시리즈E:수학교육논문집
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• 제31권4호
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• pp.389-407
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• 2017

우리나라의 창의성교육과 관련하여 학생들의 종합적 사고력과 논리력을 키우기 위해 융합(STEAM)교육에 대한 연구가 활발하다. STEAM의 각 요소들은 서로 연결되어 종합적으로 문제해결 할 수 있는 능력으로서 창의적 사고를 필요로 한다. 또한 이런 활동과 경험은 교실을 벗어난 다양한 현장에서 이루어져야 한다. 초 중고등 학생들에게 다양한 수학 창의활동 교육이 강조되기는 하였으나 학교 현장에서는 교과 학습에 편중되는 경향이 있어 창의적인 융합적 사고를 키우기 어려운 실정이다. 이 연구는 초 중고등 학생들의 흥미를 극대화하고 수학을 바탕으로 창의적인 사고를 할 수 있는 STEAM의 요소들을 기반으로 학교의 장을 벗어나서 경험할 수 있는 아웃리치 교육 프로그램을 개발하는 과정과 그 효과성을 분석하는 데 그 목적이 있다. 그 결과, 흥미나 만족도가 높은 수준이었으며 STEAM 역량 전체점수 및 융합교육 인식은 초, 중, 고 모든 학생들에게 의미 있게 증가하였으며 학교급 별로 하위요인은 약간씩 다른 결과를 나타내었다. 이 연구에서 개발된 STEAM 아웃리치 프로그램은, 학생들이 수학 교과에 대한 흥미를 높임과 동시에 수학 관련 분야의 진로를 정할 때 도움이 되는 활동을 제공하고 있으며, 학교 현장에서 쉽게 접할 수 없는 다양한 활동들을 활용한 흥미있는 창의적 STEAM교육 자료로 활용될 수 있을 것이다.

• 한국지구과학회지
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• 제40권4호
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• pp.340-352
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• 2019

The purpose of science education is scientific literacy, which is extended in its meaning in the $21^{st}$ century. Students must be equipped with the skills necessary to solve problems from the community beyond obtaining the knowledge from curiosity, which is called 'computational thinking'. In this paper, the authors tried to define computational thinking in science education from the view of scientific literacy in the $21^{st}$ century; (1) computational thinking is an explicit skill shown in the two steps of abstracting the problems and automating solutions, (2) computational thinking consists of concrete components and practices which are observable and measurable, (3) computational thinking is a catalyst for STEAM (Science, Technology, Engineering, Arts, and Mathematics) education, and (4) computational thinking is a cognitive process to be learned. More implication about the necessity of including computational thinking and its emphasis in implementing in science teaching and learning for the envisioned scientific literacy is added.

• 대한지구과학교육학회지
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• 제10권2호
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• pp.140-160
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• 2017

본 연구의 목적은 컴퓨팅 사고(Computational Thinking, 이하 CT)의 실천을 분석하는데 사용할 컴퓨팅 사고 실천 분석 도구(Computational Thinking_STEAM_Analyzing Tool, 이하 CT_STEAM_AT)를 개발하는 것이다. 먼저, STEAM 프로그램에 반영되어 나타나는 CT의 실천이 무엇인지에 대해 조작적 정의를 내리고, 이를 바탕으로 CT가 STEAM 수업에서는 어떠한 특징으로 나타나는지를 파악하여 CT실천을 관찰할 수 있는 CT_STEAM_AT를 개발하는 것이다. 또한, 이를 바탕으로 모범적인 STEAM 수업을 분석하였을 때 얼마나 다양한 CT실천이 포함되어 있는지를 탐색하는 것이 연구의 목적이라 할 수 있겠다. 먼저, CT_STEAM_AT 개발연구에서는 '과학교육에서의 CT란 무엇인가?'라는 질문을 시작으로 CT의 실천 구성요소에 대해 정의하기 위해 3가지의 중요한 자료를 주요 연구자료로 이용하고 분석하여 CT_STEAM_AT를 개발하였다. 첫 번째 개발연구에서는 CT_STEAM_AT의 CT의 실천 구성요소를 크게 5가지로 구분하였다. (1) 현실문제와 컴퓨팅 연결하기, (2) 컴퓨팅 산출물(artifact)을 개발하기 위한 도구나 컴퓨터 사용하기, (3) 추상화 과정, (4) 컴퓨팅 실천과정 및 산출물을 분석하고 평가하기, 그리고 (5) 의사소통하고 협력하기이다. 또한, 연구를 진행하던 중 CT의 구성요소들 사이의 상호작용으로 인하여 일정한 흐름이 존재한다고 해석하여 CT실천 흐름도를 개발하였다. 두 번째 CT 적용연구에서는 CT_STEAM_AT를 모범적인 STEAM 프로그램에 적용하였다. 먼저, 모범적인 STEAM 프로그램을 선정하기 위해서 4가지의 선정조건을 고려하여 선정하였다. 이런 과정을 통해 선정된 STEAM 프로그램에 CT_STEAM_AT를 적용시켜 CT가 반영된 정도를 파악하고, 더 나아가 부족하거나 제한적으로 나타난 CT의 실천 부분을 보완할 수 있는 방안을 제안해보았다. 본 연구의 결과, 개발된 CT_STEAM_AT를 통해 STEAM 프로그램에 반영된 CT 종류 및 수준을 파악하는데 효율적임을 알 수 있었고, 기술과 공학 부분을 보충하고, 실제적으로 나타나는 CT의 실천을 정의함으로 인해 STEAM 교육의 활성화를 기대할 수 있을 것이다.

• 한국지구과학회지
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• 제45권3호
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• pp.260-276
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• 2024

이 연구의 목적은 공학기반 파력발전소 주제의 STEAM 수업을 통해서 지구과학전공 예비교사들의 컴퓨팅 사고에 대한 인식형성 및 개선이 있는지를 탐색하는 것이다. STEAM 수업은 가장 효율적인 파력발전소 모형을 제작해보는 내용으로 구성되었다. 컴퓨팅 사고 실천 인식을 알아보는 설문지는 연구자가 기존의 연구를 중심으로 설문 문항을 개발하여 15명의 예비교사들에게 투입하였다. STEAM 수업은 파도를 이용해서 터빈이 돌아가는 과학적 원리 이해를 바탕으로 모둠별로 효율적인 파력발전소 모형을 개발하도록 하였으며 수업 중에 문제를 인식하고(문제해결), 코딩작업을 해서(코딩 및 프로그래밍) 3D 프린터로 파력발전소를 제작하였으며(모델 설계 및 구축), 제작된 산출물을 평가하여 오류를 수정하는(문제 오류 수정) 동안에 '논리적 사고'를 통한 높은 수준의 컴퓨팅 사고 실천 인식이 파악되었다(14개 중에 앞의 5개 실천은 평균 5점). 하지만 용어에 대한 정확한 정의를 알지 못하고 실시한 수업에서 '추상화'. '문제분해', 및 '빅 데이터 활용'에 대한 인식은 오히려 수업 후의 인식은 더 낮아졌다(3개의 실천). STEAM 수업 후에는 컴퓨팅 사고 실천은 '온라인 게임하기'는 아니라는 것에 인식개선이 있었지만(4.06→0.86; 역문항) 아직도 컴퓨터를 이용해서 해야 하는 컴퓨팅 사고 실천으로 인식하고 있어 개선되지 않음이 확인되었다(컴퓨터처럼 생각하기, 컴퓨터를 사용하여 통계하기). 문제 인식에 해당하는 '문제해결'(3.73→4.33), '패턴 인식'(3.53→3.66), 그리고 '최상의 도구 선택'(4.26→4.66)의 3개 실천은 인식이 약하게 개선되었다. 컴퓨팅 사고 실천과 같은 역량 함양을 위해서는 실습위주의 교육양성과정이 개설되어야 하며, 특히 본 연구에서는 다른 주제의 추가적인 STEAM 수업을 했다면 개선이 일어나지 않거나 약하게 인식되었던 컴퓨팅 사고 실천에 대해서는 확실한 개선이 있을 수 있다는 결론을 내릴 수 있다. 다회적인 상황학습의 교육실습 교육과정이 개설되어야 한다.

• 과학교육연구지
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• 제40권2호
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• pp.144-165
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• 2016

이 연구의 목적은 적정기술 주제의 융합인재교육(STEAM) 프로그램을 개발하고 초등학교에 적용하여 효과를 알아보는 것이다. 이 연구를 위해 경기도 소재 초등학교 3학년 85명이 참여하였다. 40명은 실험집단으로, 45명은 비교집단으로 배치하였으며 프로그램 적용 전후에 창의적 사고활동, 과학적 태도, 리더십 검사를 실시하였다. 본 연구에서 얻어진 결과는 다음과 같다. 첫째, 적정기술 주제의 STEAM 프로그램을 적용한 실험집단 학생의 창의적 사고활동 전체 점수와 4개 하위영역 모두에서 비교집단에 비해 유의미하게 향상되었다(p<.05). 둘째, 적정기술 주제의 STEAM 프로그램을 적용한 실험집단 학생의 과학적 태도 전체 점수와 호기심, 자진성, 끈기성 3개 하위영역 점수가 비교집단에 비해 유의미하게 향상되었다(p<.05). 셋째, 적정기술 주제의 STEAM 프로그램을 적용한 실험집단 학생의 리더십 전체 점수와 개인 내 특성, 개인 간 특성 점수가 비교집단에 비해 유의미하게 향상되었다(p<.05). 결론적으로 본 연구에서 개발 적용한 STEAM 프로그램이 초등학생의 창의적 사고활동, 과학적 태도, 리더십을 향상시키는 데 효과적임을 시사한다.

• 대한수학교육학회지:학교수학
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• 제15권4호
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• pp.867-888
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• 2013

본 연구의 목적은 수학교육, STEAM 교육, 영재교육 전문가를 대상으로 델파이 설문 조사를 통해 수학영재를 위한 STEAM교육 방안을 마련하는 것이다. 총 3차에 걸쳐 이루어진 조사 결과 수학영재들에게 필요한 STEAM교육은 융합적 사고와 창의적 사고를 가지고 새로운 문제를 발견하고 해결하는 데 있어 자기주도적인 탐구를 통하여 다양한 사람들과 의사소통할 수 있는 전인적인 역량을 함양하는 교육이라고 개념화 할 수 있었다. 이에 따라 수학영재를 위한 STEAM교육의 목표와 방법, 내용, 평가 등에 대한 전문가들의 합의를 도출하였으며, 이에 기초한 후속연구로 수학영재를 위한 STEAM 교수-학습 모형을 개발하고자 한다.

• 한국지구과학회지
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• 제39권4호
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• pp.388-400
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• 2018

The purpose of this study was to explore the nine components of computational thinking (CT) practices and their operational definitions from the view of science education and to develop a CT practice framework that is going to be used as a planning and assessing tool for CT practice, as it is required for students to equip with in order to become creative problem solvers in $21^{st}$ century. We employed this framework into the earlier developed STEAM programs to see how it was valid and reliable. We first reviewed theoretical articles about CT from computer science and technology education field. We then proposed 9 components of CT as defined in technology education but modified operational definitions in each component from the perspective of science education. This preliminary CTPF (computational thinking practice framework) from the viewpoint of science education consisting of 9 components including data collection, data analysis, data representation, decomposing, abstraction, algorithm and procedures, automation, simulation, and parallelization. We discussed each component with operational definition to check if those components were useful in and applicable for science programs. We employed this CTPF into two different topics of STEAM programs to see if those components were observable with operational definitions. The profile of CT components within the selected STEAM programs for this study showed one sequential spectrum covering from data collection to simulation as the grade level went higher. The first three data related CT components were dominating at elementary level, all components of CT except parallelization were found at middle school level, and finally more frequencies in every component of CT except parallelization were also found at high school level than middle school level. On the basis of the result of CT usage in STEAM programs, we included 'generalization' in CTPF of science education instead of 'parallelization' which was not found. The implication about teacher education was made based on the CTPF in terms of science education.

• 대한지구과학교육학회지
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• 제13권1호
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• pp.15-28
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• 2020

이 연구의 목적은 중학교 '태양계 단원에서 비유를 활용한 HTE(Here, There, Everywhere) STEAM 프로그램을 개발하고, 이 프로그램을 세종시 소재 A중학교와 평택시 소재 B중학교의 1학년 중학생 354명에게 적용하여 프로그램의 효과성을 검증하는 과정을 통해 지능정보사회를 대비한 창의교육을 실현하는데 있다. 개발한 STEAM 프로그램은 전문가 집단을 구성하여 3차례에 걸쳐 수정, 보완하여 타당성을 검증받았으며, 최종 개발된 프로그램은 총 6차시에 걸쳐 현장에 적용하였다. 이에 따른 효과성을 알아보기 위해 논리적 사고력 검사와 STEAM 관련 태도 검사를 프로그램 처치 전과 처치 후에 실시하였으며, 프로그램에 대한 학생들의 인식을 알아보기 위해 프로그램 처치 후 STEAM 만족도 검사를 실시하였다. 이 연구의 결과는 다음과 같다. 첫째, 비유를 활용한 STEAM 프로그램이 중학생의 논리적 사고력 향상에 효과적인 것으로 나타났다. 둘째, 비유를 활용한 STEAM 프로그램이 중학생의 STEAM 태도 향상에 효과적이었다. 셋째, 비유를 활용한 STEAM 프로그램에 대한 중학생의 인식이 긍정적이며, 과학에 대한 흥미를 일으키는데 효과적이었다. 이러한 결과를 통해 차기 수업에서는 충분한 시간을 통해 STEAM 프로그램 수업을 수행한다면 중학생들의 수업에 대한 만족도가 더욱 높아질 것으로 사료된다.

• 한국컴퓨터정보학회:학술대회논문집
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• 한국컴퓨터정보학회 2014년도 제50차 하계학술대회논문집 22권2호
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• pp.455-456
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• 2014

본 연구에서는 예비교사가 학교 현장에서 적용할 수 있는 STEAM 수업 프로그램 개발을 위한 역량을 기르기 위한 수업을 개발하였다. 오픈소스와 CT (Computational Thinking)를 활용하여 팀별 프로젝트 (아두이노 및 스크래치 활용)를 진행하는 방식의 STEAM 교육을 통해 학생들의 창의성을 기를 수 있도록 수업내용을 구성하고 시범운영하였다. 이 수업을 통해 예비교사들은 다양한 학문 분야에서의 문제해결능력이 서로 밀접하게 연관되어 있음을 이해하고, 융합인재를 길러나갈 수 있는 역량을 기르게 될 것이다.

• 대한화학회지
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• 제64권3호
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• pp.159-174
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• 2020

본 연구의 목적은 창의 융합형 인재의 핵심역량을 위한 교육 전략으로 '디자인씽킹(Design Thinking)' 기반 화학 수업 프로그램을 검토하고자 한다. 이를 위하여, '과학교육에서의 디자인적 사고 프로세스'가 화학 교과 수업에 적용할 수 있도록 '관련 지식 이해', '공감', '관점 공유', '아이디어 생성', '1차 프로토타입', '1차 검증', '2차 프로토타입', '2차 검증'의 총 8단계로 수정·보완하였다. 2015 개정 교육과정과 2009 개정 교육과정의 연계성을 고려하여 성취기준을 선정하고 이를 만족할 수 있는 주제에 따라 교수·학습 지도안과 학생 활동지를 개발하였다. 4가지 주제가 개발되어 일반계 고등학교 2학년을 대상으로 3월에서 8월까지 화학I시간에 적용하고, '공감', 'STEAM교육역량', '문제 해결 과정' 검사를 토대로 수업 장면에 대한 질적 데이터 분석과 사전·사후 평가를 실시하였다. 과학수업에서의 '공감'요소는 타인과의 공감과 문제 상황과의 공감에서 유의미한 향상을 보였고, 'STEAM교육역량'에서는 과학, 디자인 역량에서 유의미한 효과가 나타났다. '문제 해결 과정'에서는 문제 발견, 문제 정의, 문제 해결책 고안, 문제 해결 검토에서 유의미한 향상이 확인되었다. 본 연구 결과는 디자인씽킹 기반 화학 수업에 대한 적용 가능성과 그 교육적 효과에 대하여 시사점을 제시하고 있다.