올해부터 학문 분야별로 유연한 융‧복합이 강조되면서 미래형 융합인재교육(STEAM)이 교육계 화두로 떠오르고 있다. 융합인재교육(STEAM)이란 Science(과학), Technology(기술), Engineer(공학), Mathematics(수학)에 Arts(예술)를 융합한 신개념의 교육이다. 이와 관련해 한국과학창의재단 주도로 전국의 STEAM교과연구회 등에서 교육과정 연계 및 교수-학습 방법에 관한 연구가 활발히 진행되고 있다.

인천광역시교육과학연구원(이행자 원장)은 11일, 12일 이틀동안 융합인재교육(STEAM) 직무연수를 개최하였다. 융합인재교육 특강, 교수-학습 수업모델 소개 등 초등교사 124명이 참가한 가운데 열띤 분위기에서 16시간 동안 이루어졌다.

▲ 한양대 최정훈 교수가 STEAM교육에 대해 특강을 하고 있다.  ⓒScienceTimes

한양대 청소년 과학기술진흥센터 최정훈 교수는 특강을 통해 “현재의 수학과학 중심으로 이루어지는 이과 교육에 실제 생활환경과 밀접한 연관이 있는 공학에 대한 교육을 추가함으로써 흥미를 불러일으키고 이공계에 대한 친밀도 제고가 필요하다”며 “STEAM을 도입해 후세대가 미래를 대비할 수 있도록 해야 한다”고 말했다. 

드라마 속 암살비기에 과학이?

“무엇이냐?”
“네 전하, 그것이 ‘건익사공’이라는 암살비기입니다.”

인기 드라마 '뿌리 깊은 나무'에 나오는 암살비기에 대한 세종과 가리온의 대화이다. 고작 한 홉의 물로 사람을 익사시키는 드라마 속 무기이다. 세치 정도의 대롱에 소량의 물을 넣어 입으로 훅 쏘아 목표물에 명중시키거나 비강에 한 홉의 물을 채우고 익사시킨다. 그런데 정말 물을 대롱에 담아 불어서 멀리까지 날리는게 가능할까. 대롱에 물을 채우는 모세관 현상과 물방울이 날아가는 동안에 둥근 형태를 유지하는 표면장력까지 수업을 듣다보면 이게 과학 수업인지, 역사 수업인지 구분할 수 없게 된다.

인천 청량초 박상희 교사는 STEAM 교수-학습 수업모델 ‘물’의 수업에서 드라마 속 암살비기로 흥미를 집중시켰다. 박상희 교사의 수업주제는 ‘물’이다. 드라마 속 암살비기를 통해 문화수업을 진행하다가 물시계 ‘자격루’와 관련된 역사 수업을 진행하였다. 자격루에는 항아리가 왜 여러 개일까라는 탐구를 통해 수압에 따라 물의 양이 달라져 시계의 속도가 달라지기 때문이라는 답을 이끌어냈다. 즉, 역사와 문화에서 ‘물’의 모세관 현상과 표면장력에 대한 이야기를 자연스럽게 이끌어냈다.

▲ 교사들이 물의 표면장력에 대해 실험하는 모습  ⓒScienceTimes

모세관 현상은 액체 속에 폭이 좁고 긴 관(모세관)을 넣었을 때, 관 내부 액체 표면이 외부의 표면보다 높거나 낮아지는 현상이고, 표면장력은 물이 표면장력이 크기 때문에 표면적이 최소가 돼 표면에 노출된 분자의 수가 최대한 줄어드는 상태로 존재하게 되는 것이다. 이렇게 역사와 문화를 통해 원리를 이끌어낸 박교사는 물방울로 렌즈 만드는 ‘일렉트로웨팅’이라는 과학 및 공학기술 원리를 연계하였다. 물방울로 렌즈 만들기, 물의 표면장력의 크기 비교하기 등의 수업을 통해 물시계, 카메라, 정수기 등을 소개하고 ‘일렉트로웨팅’의 휴대폰 카메라 원리를 설명하였다. 특히 렌즈에서 초점거리의 비율 등 수학적 원리, 비눗방울의 ‘120도 구조’ 사례를 통해 수학적 원리와 예술적(Arts) 원리를 이끌어 냈다.

지진해법을 찾는 비법은?

인천부평남초등학교 이경화 교사는 지진의 해법을 찾는 주제로 STEAM 교육을 진행하였다. 한국과학창의재단 STEAM교과연구회 1기 교사로 연구를 진행하고 있는 이교사는 “연구가 70%정도 진행된 상태인데, 이번 연수를 통해 STEAM 교육에 대한 운영방안과 교육에 적용되는 방법을 같이 고민하고 탐구해 보는 시간을 갖자”라고 말했다.

이교사의 STEAM 수업은 지진이라는 상황을 들고 와서 이에 대한 공감을 통해 과학을 전체적 맥락에 놓고 수업 각 단계에서 수학과 과학 등 요소 부분이 커지면서 맥락의 연계가 되는 것을 STEAM 교육의 기본 정신으로 보았다. 특히 교사들이 예술((Arts)를 적용시키는데 어려워하는데 예술의 의미를 공감하고 느끼고 체험하는 것으로 의미규정하면서 이에 대한 해결책을 제시했다.

▲ 교사들이 지진에 잘 견디는 집을 만들고 있는 모습  ⓒScienceTimes

수업은 세계와 우리나라의 지진 발생 현황을 통해 지진피해의 심각성을 공감하는 것으로 시작한다. 지진의 문제점과 우리의 할 일에 대해 파악한 후 지진의 발생 원인과 규모, 전조 현상에 대해 관심을 갖게 된 학생은 원리 탐구와 모형 제작 해법 찾기를 통해 지진 피해를 줄일 수 있는 구조물을 제작하는 것으로 STEAM 교육이 이루어졌다. 마지막으로 탄성의 원리, 내진제작설계를 통해 힘이 분산하는 원리, 첨단 과학기술 조사를 통해 지진에 잘 견디는 건축구조물 모형을 제작하고 진동을 실험함으로써 공학과 기술의 원리를 융합하였다.

마술에서도 STEAM을?

▲ 마술을 활용한 STEAM수업에서 요오드와 황의 산화반응을 통한 색의 변화에 대한 수업 장면  ⓒScienceTimes

이번 연수에는 마술을 활용한 STEAM 교육도 함께 진행되었다. 각종 과 원리를 활용한 수업을 적용하면서 교사들은 학생들이 동기유발을 하거나 과학적 원리를 배우는 시간을  통해 STEAM에 적용할 수 있는 방법을 찾았다. 특히 용수철 늘리기 수업에서 고무줄 점핑(과학 마술)을 통해 마술을 배우면서 용수철 원리와 힘의 원리에 관한 수업을, 날씨와 우리 생활의 수업에서는 고 흡수성 수지를 통해 과학적 원리가 마술로 변하는 흥미있는 수업을 진행하였다. 특히 네온과 아르곤에 따른 플라즈마 마술은 빛의 파동성에 대한 원리를 이해할 수 있었다.

이번 연수는 현재 진행되고 있는 STEAM 교육 융합의 실제 사례를 보여주고, STEAM에 대한 교사들의 이해가 부족한 현실에서 연구자와 현장 교사들과 심도있는 탐구를 유도한데 큰 의의가 있다.

연수에 참가한 성지초 남광현 교사는 "STEAM에 대해 어려운 내용으로만 생각하였는데 이번 연수를 통해 STEAM의 교육현장 적용, 그리고 각 분야 융합이 어떻게 이루어지는지에 관련된 전문적 내용을 배울 수 있어 좋았다"고 말했다.

인천교육과학연구원 유현정 장학사는 “이런 연수를 통해 STEAM 교육 전문가가 양성되고, 교육현장에 빠른 확산보급 및 정착이 이루어지길 기대한다. STEAM 교육과 관련된 프로그램 및 교육과정에 대한 탐구 및 연구는 글로벌시대 인재 양성에 있어서 교사들의 경쟁력이 될 것”라고 말했다.