메이커를위한피지컬컴퓨팅기반의 STEAM 교육프로그램 이철현
STEAM 과학 Science 공학을주요대상으로하는공학교육또한창의융합형인재를양성하는사회적요구로부터자유로울수없고, 기술과공학이큰축을차지하므로, STEAM 교육이공학교육의한방법으로설정되는것은바람직한일 수학 Mathematics 융합인재교육 STEAM 기술 Technology 공학 (E), 기술 (T) 실생활연계활용적용 예술 (A) 감성 예술 Arts 공학 Engineering 과학 (S), 수학 (M) 이론 개념 과학기술에대한학생들의흥미와이해를높이고, 과학기술기반 융합적소양 (STEAM LITERACY) 과문제해결력을배양하는교육 2/30
STEAM 인문 정책 사회 공학 ( 실용 ) 예술 기초과학 ( 물리, 화학, 생물, 지구과학, 수학 ) 기술 ( 응용 ) 경제 경영 3/30
Software Is Everywhere [ 이미지출처 : 구글검색 ] 4 4/30
과거이만큼세계적인열풍을가져온교육트렌드가있었나? 영국 프랑스 핀란드 미국 컴퓨팅 과목모든학년기본과목으로이수 2014 년코드의해선포 2014 년 9 월부터 SW 과목을초등방과후시간에선택적수업 2015 년 9 월부터중학교정규과목으로채택 2016 년가을부터모든초등학교학생들프로그래밍필수교육결정 대통령을비롯한유명인사들의참여 Code.org 민간중심교육확산 정보, SW 대기업의대대적지원 중국 2008 ~ 중학교정보에 55 시간, 2010 ~ 고등학교 70 시간의무교육 5/30
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,, 2015 SW 7/30
컴퓨팅사고력 프로그래밍소양 SW 제작 문제분석 추상화 알고리즘 ( 순서 ) 프로그래밍 디버깅 피지컬컴퓨팅 피지컬컴퓨팅구성 피지컬컴퓨팅제어 SW SW 창의교육활용교육 SW 문화교육 SW 활용소양 ICT 소양 OS운영 ( 복사등 ), 응용SW 사용법등 ICT 활용정보수집-검색, 분류, 저장정보생성-제작, 편집정보공유-출판, 송수신 SW와생활 SW 윤리 SW가미친영향 저작권보호 SW의활용분야 개인정보보호 SW의미래전망 SW 문화소양 8/30
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놀이로배우는컴퓨터과학 (Tim Bell) 엔트리봇보드게임 ( 엔트리교육연구소 ) CS 언플러그드 3.1 한국형콘텐츠 ( 이철현, 소프트웨어야놀자 ) 언플러그드놀이 ( 홍지연, 신갑천 ) 스크래치 (Scratch) 엔트리 (Entry) 파이썬 (Phyton) 스냅 (snap) 코두 (Kodu) 러플 (RUR-PLE) 이토이즈 (Etoys) 스퀵 (Squeak) 로고 (Logo) 두리틀 (Dolittel) Code.org Code Academy CodeHS Code Combat 생활코딩 C, C++, JAVA 파이썬 델파이 프로그래밍교육도구 언플러그드컴퓨팅교육도구 피지컬컴퓨팅교육도구 아두이노 엔트리보드 지니어스키트스타터팩 아두이노자석확장보드 리틀비츠 (Little Bits) 라이트업 (Light Up) 비트브릭 (Bit Brick) 샘 (SAM) Molecule Synth 메이크블럭 (MakeBlock) 프리모 (Primo) 서킷스크라이브 (Circuit Scribe) 카노 (Kano) 코디 (Codie) 메이키메이키 (makeymakey) 엠쿠키 (mcookie) 레고위두 레고마인드스톰 EV3 햄스터 컵드론 라즈베리파이 10/30
피지컬컴퓨팅은전기전자, 기계설계, 프로그래밍등의공학적요소로구성되기때문에공학교육에서관심을가지고접근해야할테마 피지컬컴퓨팅은아시모반지가공개한아두이노를기점으로하고있으며, 아두이노를발전시킨피지컬컴퓨팅교육도구들이다양하게개발 피지컬컴퓨팅은자신의아이디어를사업화하여창업하는메이커운동에서주요방법으로활용 11/30
아두이노 12/30
리틀비츠 (Little Bits) 메이크블럭 (MakeBlock) 레고위두 비트브릭 (Bit Brick) 프리모 (Primo) 레고마인드스톰 EV3 Molecule Synth 메이키메이키 햄스터 13/30
개념 개인의아이디어 + 디지털기기와제작도구 = 새로운제품 특징 : 공유와협업 개인들은누구나 메이커스페이스 에서자신의아이디어를시제품으로제작하는메이커가될수있음 메이커스페이스 : 다양한디지털제작시설, 하드웨어및소프트웨어가구비된공간 사례 1 실비아 ( 미국 ) / 워터칼러봇 사례 2 제임스박 ( 미국 ) / 스마트밴드핏빗 14/30
2016 STEAM 과제의목표 혁신기술관련미래직업연계형융합인재교육 (STEAM) 프로그램개발 중학교 : 자유학기제형 1 모듈 (10 차시 ), 차시대체형 2 모듈 (6 차시 ) 고등학교 : 차시대체형 2 종 (3 차시 4 모듈, 12 차시 ) 총 4 종, 7 모듈 (28 차시 ) 개발 융합인재교육 (STEAM) 프로그램시범적용 중학교 : 3 개학교 (25 여학급, 약 500 여명 ) 고등학교 : 2 개학교 (18 여학급, 약 540 여명 ) 총 1,040 여명에게적용 프로그램효과성및만족도조사분석 학생들의혁신기술에대한사고성향과진로성숙도변화분석 프로그램적용전, 후인식, 적용후만족도, 현장적용의적절성등분석 15/30
: 중학교 (10 차시 ) ( 자유학기제형 ) 중학교 (6 차시 ) ( 차시대체형 ) 고등학교 (6 차시 ) 고등학교 (6 차시 ) 메이커전문가대체에너지전문가자율주행자동차전문가적정기술전문가 차시 아두이와함께하는 Maker 전문가되기! 차시 마그네슘 - 공기전지로 움직이는초경량자동차 제작하기 차시자율주행자동차의영웅들차시생명의물을공급하는사람들 1 Maker 에대한이해 1 대체에너지이해 1 상황제시및직업탐색 1 물에관한적정기술탐구 2 스크래치와아두이노 2 작품제작 2 자율주행자동차설계및제작 2 슬링펌프만들기 3 브레드보드이해하기 3 미션수행및공유 3 주행및공유 3 상황적용및진로탐색 4 서보모터이해하기차시겨울왕국의이동수단차시 스마트한산업의미래 자율주행자동차 차시 말라리아를잡는 1000 원현미경 5 초음파센서이해하기 1 상황제시및해결방안탐색 1 상황제시및직업탐색 1 질병예방에관한적정기술탐구 6 자동으로열고닫히는쓰레기통 2 드라이아이스자동차제작 2 자율주행자동차설계및제작 2 폴드스코프만들기 7 문제상황소개와문제구체화하기 3 대체에너지관련미래직업탐구 및공유 3 미래사회전망 3 상황적용및진로탐색 8-9 선정된아이디어로회로설계하기 10 아이디어공유및진로탐색 16
: 교재구성목차 프롤로그생각열기생각펼치기생각다지기 ( 생각나누기 ) 생각되돌아보기 ( 생각나아가기 ) 구성내용 주제에대한소개 - 학생들이주제학습이전에가볍게배경지식으로쌓을수있는읽을거리제공 구성방식 - 일상생활과관련된과학, 진로 ( 주제와연관된직업 ), 첨단과학의최근동향등의이야깃거리를다양한형식으로구성, 관련인터넷자료있을경우 QR코드로제시 도입 - 학습주제제목과주제를드러낼수있는 ( 사진, 그림 ) 자료로구성 - 학습전체상황을아우를수있는일상생활과연계된상황을이야기형식으로제시 - 이야기를듣고떠오르는생각, 궁금한점, 도전해보고싶은내용, 공부해보고싶은내용을정리해볼수있는학습지제시 ( 필요한경우 ) : 생각쑥쑥 전개 - 학습과관련된내용을단계별로학습지형태로제시 - 학습자가직접해볼수있도록체험형으로구성하고샘플제시 정리 - 학습을정리및평가하는단계로활동과정및결과를평가하고, 창의적인생각나누기 마무리 상황제시 - 학습한내용을되돌아보고, 되돌아본내용이다시도전해보고싶은상황제시로연결되도록마무리 - 학습주제와관련한커리어패스제공, 나만의커리어패스만들기 STEAM 준거틀상황제시창의적설계감성적체험감성적체험커리어패스 17
: 교재구성목차 주제개요학습목표 STEAM 과목요소 STEAM 단계요소지도안총괄표평가계획학습내용 구성내용 주제에대한소개 차시별학습주제및내용 - 상황제시 - 창의적설계 - 감성적체험 의큰흐름에맞춰차시설계 내용목표 - 주제에대한내용적도달목표를정리 과정목표 - 학습을진행하는과정에서이룰수있는정의적목표를정리 주제에포함된 STEAM 요소를추출하여정리 상황제시 - 제시한주제가처해있는상황을인지하고문제를제시 창의적설계 - 제시한문제를해결하기위해창의적방법을설계 감성적체험 - 서로의아이디어를공유하고나아가미래직업과커리어패스를이해 STEAM 과목요소제시 교육과정과의연계제시 (2009 개정, 2015 개정모두제시 ) - 과목별연계내용을구체적으로제시 학습목표제시 학생용교재의흐름에맞춰지도안제시 - 프롤로그, 생각열기, 생각펼치기, 생각다지기, 생각되돌아보기 다양한평가계획제시 차시별지도자료제시 18
중학교자유학기제형 : 아두이노와함께하는 Maker 전문가되기! 19
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학교급적용프로그램차시 대상 학교 대상 학년 학급 대상 학생수 적용 기간 중학교 메이커전문가 아두이노와함께하는 Maker 전문가되기! 10 신길중학교 신길중학교 1학년선택수업학급 (2학급) 1학년방과후교실 60 10 2016.9 2016.10
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