한국과학창의재단 2012-13 미래형과학교실모델개발연구 Development Study of Smart Class Models for STEAM
제출문 한국과학창의재단이사장귀하 본보고서를 ' 미래형과학교실모델개발연구 ' 최종보고서로제출합니다. 2012 년 4 월 연구기관명 : 충남대학교 연구기간 : 2011. 11. 25 ~ 2012. 4. 24 연구책임자 : 천세영 ( 충남대학교교육학과 ) 공동연구원 : 정선희 ( 울산과기대디자인및인간공학부 ) 정지훈 ( 관동의대 IT 융합연구소 ) 이기명 ( 대전노은초등학교 ) 임완철 ( 한국교육학술정보원 )
연구에도움을주신분들 조향숙 ( 한국과학창의재단 ) 허준영 ( 한국과학창의재단 ) 김영애 ( 한국교육학술정보원 ) 서정희 ( 한국교육학술정보원 ) 최홍원 ( 서울과학고등학교 ) 강필원 ( 세종과학고등학교 ) 이세미 ( 재미공작소 ) 계보경 ( 한국교육학술정보원 ) 이외연구에도움을주신분들께감사드립니다.
연구요약
차례 Ⅰ. 서론 1 1. 연구의필요성및목적 1 2. 연구의내용및범위 2 3. 연구방법 3 Ⅱ. 문헌및선행연구분석 5 1. 교육과정에따른교실환경의변화 5 2. 스마트교육정책현황 7 3. 미래교육과미래학교동향 23 Ⅲ. 사례분석 39 1. 인터넷으로접근가능한원격실험실 (Remote Lab) 사례 39 2. 교실설계사례 49 3. 교수학습활동사례, Quest to Learn 53 4. 교구사례, Node Chair 57 5. 창의설계프로그램사례, HackSpace 59 6. 스마트교실사례 62 Ⅳ. 미래형과학교실모델 71 1. 개념및의의 71 2. 교과교실제기반과학교실과 STEAM 교실 72 3. 설계원리 76 4. 미래형과학교실모델기본형 79 5. 미래형과학교실모델리모델링형 83
Ⅴ. 논의및제언 103 [ 부록 1] 미래형과학교실신축형설계도면 107 [ 부록 2] 미래형과학교실학교선정가이드라인 133 [ 부록 3] 미래형과학교실선정학교담당자워크샵발표자료 173 - ii -
표차례 [ 표 1] Beyond Current Horizons의 6가지시나리오 25 [ 표 2] 교과교실제과학교실과 STEAM 교실 73 [ 표 3] 중복도 (2X) 교실용시설비 84 [ 표 4] 중복도 (2X) 교실용추천기자재 84 [ 표 5] 1배크기교실용시설비 87 [ 표 6] 1배크기교실용추천기자재 87 [ 표 7] 1.5배크기교실용시설비 89 [ 표 8] 1.5배크기교실용추천기자재 90 [ 표 9] 조달업체를통해서수급가능한기자재 92 [ 표 10] 학교특성에따른 STEAM교실설치방안 95 - iii -
그림차례 < 그림 1> 마이크로소프트社의 School for Future의모습 29 < 그림 2> Thurston Elementary School 평면도 49 < 그림 3> Thurston Elementary School의공유공간 50 < 그림 4> SES(School of Environmental Studies) 의교실클러스터 51 < 그림 5> 문제해결설계활동중심의 Quest to Learn 53 < 그림 6> 협업을중요시하는 Quest to Learn 54 < 그림 7> 교구활용 Quest to Learn설계기반학습활동 54 < 그림 8> 창작을위한다양한환경을제공하는 Quest to Learn 55 < 그림 9> 첨단기술활용 Quest to Learn창작활동 55 < 그림 10> 설계, 창작, 발표를중시하는 Quest to Learn 56 < 그림 11> 디지털기술활용에기반한 Quest to Learn 56 < 그림 12> 우치다양행의퓨처스쿨쇼룸의 Node Chair 57 < 그림 13> 움직이는책걸상, Node Chair 57 < 그림 14> 토론과협업을지원하는 Node Chair 58 < 그림 15> 창의설계공간, HackSpace 59 < 그림 16> Arduino Workshop @ilab School 60 < 그림 17> Arduino 로만든스마트화분 61 < 그림 18> 스마트테이블 63 < 그림 19> 가상현실구현평면도 64 < 그림 20> 매직미러 65 < 그림 21> 극단초점프로젝터활용예 65 < 그림 22> 전자사물함 67 < 그림 23> 과학교과교실예시 79 < 그림 24> 미래형과학교실기본형예시 80 < 그림 25> 협업을위한공간및설비예시 81 < 그림 26> 공동작업을위한설비예시 81 - iv -
< 그림 27> 가변벽을활용한융통성있는공간활용 82 < 그림 28> 미래형과학교실기본형 83 < 그림 29> 교실 2배크기 ( 편복도 ) 의 STEAM교실 83 < 그림 30> 교실 1배크기 ( 편복도 ) 의 STEAM교실 86 < 그림 31> 교실 2배크기 ( 중복도 ) 의 STEAM교실 86 < 그림 32> 교실 1.5배크기의 STEAM교실 89 < 그림 33> 외부공간연계형 ( 편복도, 1배 ) STEAM교실 91 < 그림 34> 외부공간연계형 ( 중복도, 2배 ) STEAM 교실 91 < 그림 35> 미래형과학교실설계안 : 신축형 1층 96 < 그림 36> 태양열과풍력을측정하는태양풍차로봇 100 < 그림 37> 태양열을측정하는 UCR 로봇 100 - v -
Ⅰ. 서론 1. 연구의필요성및목적가. 연구의필요성 Ⅰ. 서론 Ÿ Ÿ 1
나. 연구의목적 2. 연구의내용및범위가. 연구의범위 2 Ÿ Ÿ 미래형과학교실모델개발연구
3. 연구방법 가. 연구절차 Ⅰ. 서론 Ÿ Ÿ 3
4 Ÿ Ÿ 미래형과학교실모델개발연구
Ⅱ. 문헌및선행연구분석 1. 교육과정에따른교실환경의변화가. 표준설계시대 나. 현대화시범학교시대 Ⅱ. 문헌및선행연구분석 Ÿ Ÿ 5
다. 열린학교시대 라. 정보화학교시대 마. 민간투자의시대 6 Ÿ Ÿ 미래형과학교실모델개발연구
바. 교과교실제의시대 2. 스마트교육정책현황가. 2011년스마트교육정책추진현황 Ⅱ. 문헌및선행연구분석 Ÿ Ÿ 7
8 Ÿ Ÿ 미래형과학교실모델개발연구
Ⅱ. 문헌및선행연구분석 Ÿ Ÿ 9
10 Ÿ Ÿ 미래형과학교실모델개발연구
Ⅱ. 문헌및선행연구분석 Ÿ Ÿ 11
나. 2012 년스마트교육정책추진계획현황 12 Ÿ Ÿ 미래형과학교실모델개발연구
다. 2012년스마트교육정책과제별추진방안 Ⅱ. 문헌및선행연구분석 Ÿ Ÿ 13
14 Ÿ Ÿ 미래형과학교실모델개발연구
Ⅱ. 문헌및선행연구분석 Ÿ Ÿ 15
16 Ÿ Ÿ 미래형과학교실모델개발연구
Ⅱ. 문헌및선행연구분석 Ÿ Ÿ 17
18 Ÿ Ÿ 미래형과학교실모델개발연구
Ⅱ. 문헌및선행연구분석 Ÿ Ÿ 19
20 Ÿ Ÿ 미래형과학교실모델개발연구
Ⅱ. 문헌및선행연구분석 Ÿ Ÿ 21
22 Ÿ Ÿ 미래형과학교실모델개발연구
3. 미래교육과미래학교동향가. 영국미래학교건축프로젝트 (Building Schools for the Future) Ⅱ. 문헌및선행연구분석 Ÿ Ÿ 23
24 Ÿ Ÿ 미래형과학교실모델개발연구
ʻ ʼ ʻ ʼ ʻ ʼ Ⅱ. 문헌및선행연구분석 Ÿ Ÿ 25
다. 핀란드드림스쿨 (Dream School) 라. 핀란드이노스쿨 (InnoSchool) 26 Ÿ Ÿ 미래형과학교실모델개발연구
ʻʻ ʼʼ 마. 마이크로소프트社의미래학교 (School for Future) 프로젝트 Ⅱ. 문헌및선행연구분석 Ÿ Ÿ 27
28 Ÿ Ÿ 미래형과학교실모델개발연구
바. 애플社의 ACOT2 (Apple Classrooms of Tomorrow-Today) 프로젝트 Ⅱ. 문헌및선행연구분석 Ÿ Ÿ 29
사. 싱가포르미래학교프로젝트 (FutureSchools@Singapore) 개요 ʻʻ ʼʼ ʻʻ 30 Ÿ Ÿ 미래형과학교실모델개발연구
ʼʼ ʻʻ ʼʼ ʻʻ ʼʼ ʻʻ ʼʼ Ⅱ. 문헌및선행연구분석 Ÿ Ÿ 31
32 Ÿ Ÿ 미래형과학교실모델개발연구
ʼ 아. 일본의교육정보화비전 Ⅱ. 문헌및선행연구분석 Ÿ Ÿ 33
34 Ÿ Ÿ 미래형과학교실모델개발연구
자. 일본의하라구치비전 (2009년 12월 2050년 ) 의퓨처스쿨 Ⅱ. 문헌및선행연구분석 Ÿ Ÿ 35
36 Ÿ Ÿ 미래형과학교실모델개발연구
Ⅱ. 문헌및선행연구분석 Ÿ Ÿ 37
Ⅲ. 사례분석 1. 인터넷으로접근가능한원격실험실 (Remote Lab) 사례 가. ilab Network Ⅲ. 사례분석 Ÿ Ÿ 39
40 Ÿ Ÿ 미래형과학교실모델개발연구
Ⅲ. 사례분석 Ÿ Ÿ 41
42 Ÿ Ÿ 미래형과학교실모델개발연구
Ⅲ. 사례분석 Ÿ Ÿ 43
44 Ÿ Ÿ 미래형과학교실모델개발연구
Ⅲ. 사례분석 Ÿ Ÿ 45
가. LiLa (Library of Labs) 46 Ÿ Ÿ 미래형과학교실모델개발연구
Ⅲ. 사례분석 Ÿ Ÿ 47
48 Ÿ Ÿ 미래형과학교실모델개발연구
2. 교실설계사례가. 공유공간사례, Thurston Elementary School Ⅲ. 사례분석 Ÿ Ÿ 49
50 Ÿ Ÿ 미래형과학교실모델개발연구
나. 클러스터공간사례, School of Environmental Studies Ⅲ. 사례분석 Ÿ Ÿ 51
52 Ÿ Ÿ 미래형과학교실모델개발연구
3. 교수학습활동사례, Quest to Learn Ⅲ. 사례분석 Ÿ Ÿ 53
54 Ÿ Ÿ 미래형과학교실모델개발연구
Ⅲ. 사례분석 Ÿ Ÿ 55
56 Ÿ Ÿ 미래형과학교실모델개발연구
4. 교구사례, Node Chair Ⅲ. 사례분석 Ÿ Ÿ 57
58 Ÿ Ÿ 미래형과학교실모델개발연구
5. 창의설계프로그램사례, HackSpace Ⅲ. 사례분석 Ÿ Ÿ 59
60 Ÿ Ÿ 미래형과학교실모델개발연구
Ⅲ. 사례분석 Ÿ Ÿ 61
6. 스마트교실사례가. 스마트교실사례 : U CLass 62 Ÿ Ÿ 미래형과학교실모델개발연구
Ⅲ. 사례분석 Ÿ Ÿ 63
64 Ÿ Ÿ 미래형과학교실모델개발연구
Ⅲ. 사례분석 Ÿ Ÿ 65
66 Ÿ Ÿ 미래형과학교실모델개발연구
Ⅲ. 사례분석 Ÿ Ÿ 67
68 Ÿ Ÿ 미래형과학교실모델개발연구
1 일차 2 일차 시간교육내용비고 13:00-13:10 입소식 ( 인사말 ) 10분 13:10-14:00 ICE Break ( 예술을통한소통, 공감, 미래교육-홍영은교수 ) 50분 u-class 환경설정, Smart Device 사용법, 14:00-16:30 Orientation Personal Device사용법 150분 수업을위한 App 활용 16:30-18:00 Motivation & Today's STEAM 주제개관 (SmartCamp Topic) 문제제시 (Mindmap)-ipad 설계, 팀별마인드맵스마트월전시 90 분 18:00-19:00 Dinner 60분 19:00-19:50 Nano 관련주제강연 ( 나노융합시스템연구본부-정소희박사 ) 50분 20:00-22:00 1. Nano size 실측및실험 STEAM 2. 광학대설치실험및간이현미경제 Project 1 작,3D 전자현미경관찰 120분 3. e-magazine을위한 pages 제작 22:00- 숙소로이동 07:30-08:30 Wakeup 08:30-09:30 Breakfast 09:30-12:00 STEAM Project 1 12:00-13:00 Lunch 13:00-15:10 STEAM Project 2 15:30-18:00 STEAM Project 2 18:00-19:00 Dinner 19:00-22:00 Prese ntation P re p a ra tio n 1. Steam Solving 2. 창의적인기능을가진최첨단현미경의초안설계가. SCAMPER 기법을이용한최첨단현미경의초안작성나. 최첨단현미경의디자인고안및발표준비 1.FutureHouse 설계해보자 2. 전문가자료학습에대한팀공유 3.STEAM Solving 문제해결위한 Smart Learning 1. Hand on Project(Arduino) 2. ipad 로설계한 Futurehouse 직접구성하여제작하기 3. 발표를위한제작물 UCC 만들기 - imovie, UCC - e-portfolio, e-magazine 150 분 130 분 150 분 120 분 Ⅲ. 사례분석 Ÿ Ÿ 69
시간교육내용비고 07:30-08:30 Wakeup 08:30-09:30 Breakfast 3 일차 09:30-10:30 STEAM Solving 10:30-12:30 Presen- tation Presentation Preparation 팀별 / 개별발표 12:30-13:00 Closing ceremony 60 분 120 분 70 Ÿ Ÿ 미래형과학교실모델개발연구
Ⅳ. 미래형과학교실모델 1. 개념및의의가. 개념 나. 의의 Ⅳ. 미래형과학교실모델 Ÿ Ÿ 71
2. 교과교실제기반과학교실과 STEAM 교실가. 교과교실제기반과학교실의특징 나. STEAM 교실의특징 72 Ÿ Ÿ 미래형과학교실모델개발연구
교과교실기반과학교실 ( 과학적탐구공간 ) STEAM 교실 ( 창의적실습 설계공간 ) Ⅳ. 미래형과학교실모델 Ÿ Ÿ 73
교과교실기반과학교실 ( 과학적탐구공간 ) STEAM 교실 ( 창의적실습 설계공간 ) 74 Ÿ Ÿ 미래형과학교실모델개발연구
교과교실기반과학교실 ( 과학적탐구공간 ) STEAM 교실 ( 창의적실습 설계공간 ) 다. STEAM 교실에서의학습활동 Ⅳ. 미래형과학교실모델 Ÿ Ÿ 75
3. 설계원리 76 Ÿ Ÿ 미래형과학교실모델개발연구
Ⅳ. 미래형과학교실모델 Ÿ Ÿ 77
78 Ÿ Ÿ 미래형과학교실모델개발연구
4. 미래형과학교실모델기본형가. 미래형과학교실모델기본형평면, 입면, 단면도 Ⅳ. 미래형과학교실모델 Ÿ Ÿ 79
80 Ÿ Ÿ 미래형과학교실모델개발연구
Ⅳ. 미래형과학교실모델 Ÿ Ÿ 81
82 Ÿ Ÿ 미래형과학교실모델개발연구
5. 미래형과학교실모델리모델링형가. 리모델링기본형 Ⅳ. 미래형과학교실모델 Ÿ Ÿ 83
항목 내용 금액 항목 내용 수량 금액 84 Ÿ Ÿ 미래형과학교실모델개발연구
항목 내용 수량 금액 Ⅳ. 미래형과학교실모델 Ÿ Ÿ 85
나. 1배크기미래형과학교실모델 86 Ÿ Ÿ 미래형과학교실모델개발연구
항목 내용 금액 항목내용수량금액 Ⅳ. 미래형과학교실모델 Ÿ Ÿ 87
항목내용수량금액 88 Ÿ Ÿ 미래형과학교실모델개발연구
다. 1.5배크기미래형과학교실모델 항목 내용 금액 Ⅳ. 미래형과학교실모델 Ÿ Ÿ 89
항목내용수량금액 90 Ÿ Ÿ 미래형과학교실모델개발연구
라. 외부공간연계형미래형과학교실모델 Ⅳ. 미래형과학교실모델 Ÿ Ÿ 91
마. 추천기자재리스트 구분제품명상세조달업체단가 92 Ÿ Ÿ 미래형과학교실모델개발연구
구분제품명상세조달업체단가 Ⅳ. 미래형과학교실모델 Ÿ Ÿ 93
구분제품명상세조달업체단가 바. 학교특성에따른미래형과학교실모델 94 Ÿ Ÿ 미래형과학교실모델개발연구
유휴교실有 유휴교실無 사. STEAM 교수학습활동예시 Ⅳ. 미래형과학교실모델 Ÿ Ÿ 95
96 Ÿ Ÿ 미래형과학교실모델개발연구
Ⅳ. 미래형과학교실모델 Ÿ Ÿ 97
98 Ÿ Ÿ 미래형과학교실모델개발연구
Ⅳ. 미래형과학교실모델 Ÿ Ÿ 99
100 Ÿ Ÿ 미래형과학교실모델개발연구
Ⅳ. 미래형과학교실모델 Ÿ Ÿ 101
102 Ÿ Ÿ 미래형과학교실모델개발연구
Ⅴ. 논의및제언 Ⅴ. 논의및제언 Ÿ Ÿ 103
104 Ÿ Ÿ 미래형과학교실모델개발연구
Ⅴ. 논의및제언 Ÿ Ÿ 105
106 Ÿ Ÿ 미래형과학교실모델개발연구