46·공학교육

Part 2 K-12와 공학교육공학교육의 현장

1. 융합기술과융합교육

농경사회, 산업사회, 정보화사회, 지식기반사회를

지나바야흐로융합사회가되고있다. 종래에는한가지

기술로만으로도우수한제품을만들수있었지만, 점차

로서로다른기술이융합되어야우수한제품도만들수

있게되었다. 미국과학재단의 2002년보고서에의하면

융합기술을NBIC로서Nano기술, Bio기술, Info기술,

Cogno기술로정하였다. 첨단과학기술이라는용어를

사용할때정보기술(IT), 생명기술(BT), 나노기술(NT),

환경기술(ET), 우주기술(ST), 문화기술(CT)의 6개분

야로나눈다. 이제는이들첨단과학기술분야도두개

이상이융합하여 BIT, BINT등으로될때새로운첨단

제품이개발되고있다. 기술과사람이융합할때새로운

첨단기기가개발되는것이다. 한국과학기술기획평가원

(2010)의보고서에의하면우리나라는 2020년이후로 IT

· BT· NT등의과학기술융합이가속화될것으로예상

된다. 그리고과학기술발전을위한정치분야, 경제분

야, 사회분야, 교육분야의전제조건을제시하였다. 이

중에서교육분야에서는창의적인재양성을위한교육

시스템의변화가필요하며, 융합기술을선도하는우수

과학기술인력을키워내는교육시스템이갖추어져야국

가경쟁력이강화된다고하였다. 종래의과학기술분야

에서강조하던첨단기술인 6T외에이제는인문학분야

의인지적영역(Cognitive domain) 학문까지도융합하여

야진정한융합기술의첨단제품을만들수있을것이다.

공학교육을가르치는공대등의고등교육기관에서는

첨단기술의연구개발에중점을두고있다. 이제는공과

대학에서도공학기술의관련전공내용만을가르치는

것에벗어나서인문학, 예술분야까지도가르쳐야할것

공과대학에서 융합교육을 위한 STEAM 교육

김 진 수

한국교원대학교기술교육과교수jskim@knue.ac.kr

한국기술교육학회 회장현) 한국교원대 STEAM융합교육센터 소장

관심분야: STEAM교육, 직업기술교육, 공학교육

이글의일부는김진수(2012)의저서“STEAM 교육론”(양서원발행) 내용을요약수정하였음

그림 1. 미국과학재단(2002)의 융합기술 NBIC

제 20권 제 1호·47

공과대학에서 융합교육을 위한 STEAM 교육

이다. 이미 우리나라의 초중등학교 K-12 수업에서는

2011년부터이러한융합교육정책을도입하여적극적으

로실시하고있다. 이정책이 STEAM교육이라는것이

며우리말로는융합인재교육이라고부른다.

따라서이글에서는통합교육과융합교육의종류및

역사를먼저고찰하고, STEAM 교육의역사와배경및

이론을탐색하고, 공학교육에서 STEAM 융합교육을할

수있는방안을제시하고자한다.

2. 통합교육

가. 통합교육과정

최근에통합, 융합, 통섭, 연계, 융복합등여러가지용

어들이사용되고있다. 그러나이들용어에대한정의나

개념의분류가정확히되기는어렵다. 미국에서진보주

의교육운동의일환으로시작된통합교육과정은급속

히발전하였으며, 통합교육과정의의미와유형등에대

하여도많은이론이등장하였다. 아울러통합교육과정

의이론에대한연구는많은학자들이하였으며(Tyler,

1958; Dressel, 1958; Gibbons, 1979; Ingram, 1979; Jacobs,

1989; Fogarty, 1995; Wolfinger et al, 1997; Drake, 1998;

Kysilka, 2003), 이들은실생활에서제기되는문제또는

아동의흥미나경험은분리되어있는것이아니고통합

적성격을지니므로교과를따로따로가르쳐서는안되

고통합하여가르쳐야한다고하였다. 통합의유형에는

국내외 학자들이 많이 제시하였으며 김진수의 저서

(2012)에서정리하여제시하였다.

나. STS 교육, MST 교육

통합교육으로는 STS 교육, MST 교육, STEM 교육을

들수있고, 융합교육은STEAM 교육을들수있다. 이들

에대하여간단히알아보기로한다.

STS교육은 1980년대중반에미국에서시작된과학교

육 영역에서의 통합교육 사조이다. STS 교육이란

Science, Technology, Society의머리글자를줄인용어이

다. 과학, 기술, 사회에대한정의는학자마다다를수도

있고, 그들사이의상호관계와영향도다르게생각할수

있다. 오늘날과학과기술이발달할수록사회에미치는

영향도매우커지고있다. 그러므로 STS교육은이러한

관점에서상호작용을연구하고교육하는과학교육의

모습으로태동되었다. STS교육은미국의과학교육학자

들을중심으로일어난교육사조이다. STS교육이란용

어에는과학, 기술, 사회가들어있지만, 실제로는과학교

육에서과학수업중심으로진행되었다. 과학교과, 기술

교과, 사회교과가통합적으로운영된것이전혀아니라

는점이다.

MST교육은수학(Mathematics), 과학(Science), 기술

(Technology)의머리글자를줄인용어이다. MST통합을

위한이론적근거는처음에는미국의과학교육학자들

이연구하였는데, 나중에는주로기술교육자들이많은

연구를하였다. 미국의 New York주교육부(1997)에서

제시한수학, 과학, 기술교과의MST통합교육모형이

있다. 미국의기술교육분야에서대표적인MST통합교

육 연구 결과물로서는 Virginia Tech의 LaPorte와

Sanders(1996)가개발한 TSM통합프로그램이있다(김

진수, 2007). 이들은미국과학재단의지원아래MST통

합프로그램으로서‘TSM연계활동’ 프로그램을개발하

였으며, 보충자료로통합교육을위한비디오자료도개

발하였다.

다. STEM 교육

STEM통합교육은미국Virginia Tech의기술교육과전

공주임인Mark Sanders교수가 2005년에세계최초로

전공을 설치하면서 본격적으로 시작되었다. 필자는

2006-2007년에Virginia Tech에서연구교수로지내면서

Sanders교수의수업을통하여STEM교육및STEAM교

48·공학교육

Part 2 K-12와 공학교육공학교육의 현장

육을공부하고연구하기시작하였다.

Sanders(2009)는 통합 STEM교육이란 STEM교과

중두가지이상의교과사이의내용과과정을통합하는

교육접근방식이며, 사회·예술등과같은다른과목과

의연계를통하여시행될수있다고정의하였고, STEM

교육에서는기술(T)과공학(E)적인요소가반드시포함

되어야한다고하였다. Bybee(2010)는 STEM교육이란

과학및수학교육에기술및공학을연계하여가르치는

융합교육이라고말하였으며, 이제는슬로건을넘어실

제로모든학생들이 STEM소양을기를수있는교육이

필요한시기라고하였다. 미국에서 STEM이란용어를

처음사용한것은 1990년대의미국과학재단(NSF)이다.

미국에서많은정책입안자들은만일학생들이과학과

수학을공부하면공학기술분야로진학할것이라고생

각한다. 미국의학교에서는과학과수학을오래동안가

르쳤지만공학분야의졸업생들은감소하고있는실정

이다. 그러므로 STEM교육에서 T와 E의전략적중요성

및학교교육에서의적용이중요하다는것이다. 특히설

계는공학(E)에서핵심적으로중요한것이며, 설계과정

을통하여발견, 탐색, 문제해결의방법등을알게된다.

미국의National Science Board (2007)에서는미국의과

학, 기술, 공학, 수학교육시스템의비평요구에대하여

국가의실행방안을발표하였다. STEM교육은모든사

람을위한기술적소양을갖추도록하는힘이있는데, 기

술을사용하고, 기술을다루고, 기술을이해하고, 기술을

평가할수있다.

라. 한국의STEM 교육도입

한국에서STEM 교육이란것이처음소개된것은2007

년12월김진수교수에의해서이다. 그는Virginia Tech 기

술교육과및공학교육과에서 1년간 STEM 교육을공부

한결과를“기술교육의새로운통합교육방법인 STEM

교육의탐색”이라는제목의논문으로한국기술교육학

회지에게재하였다(김진수, 2007). 그이후부터국내에

서도다른연구자들에의하여몇편의학위논문과전문

학술논문이국내에서발표되었다. 특히필자는2010년부

터한국과학재단의지원하에5년간의STEM 프로그램을

개발중에있다. 이프로그램은초중등학교및대학교의

과학기술및공학수업에서사용할수있다.

3. STEAM 융합교육의배경

가. STEAM 교육은미국의Yakman이최초로제안

현재도미국정부에서는공식적으로 STEM 교육에대

하여모든연구와교육역량을결집하고있다. 그러나

Virginia Tech의대학원생인Yakman은 2006년에 STEM

에다가예술(Arts)까지도통합한수업을하자는 STEAM

교육을제안하였다. 그는 STEAM 피라미드모형을 [그

림2]와같이제시하였다. 이러한내용들의STEAM 통합

교육에의하여결국은전인교육(holistic)을할수있다

는것이다.

그리고STEAM 교육에관한최초의논문은 2007년 10

월에Yakman과 Jinsoo Kim이국제학술대회인 ISETL에

서발표한것이다. 그내용은한국에서인기있는정신스

포츠 종목 중의 하나인 바둑(Baduk)을 주제로 하여

STEAM 통합교육의방법을제시한것에의미가있다.

그들은 STEM 교육에예술을포함한 STEAM 교육을함

으로서실생활과의관련성을더욱높일수있고학생들

의흥미도높아지는수업을할수있다고하였다.

나. STEAM 교육의단행본출간

[그림 3]은세계최초의 “STEAM 교육론” 저서이다.

이책은필자가미국Virginia Tech에연구교수로 1년간

지내는동안매주 Sanders 교수의대학원수업을듣고계

속된연구를통하여 7년만에결실을보게된책이다. 미

국에서도아직은STEM 교육에관한저서가없다.

다. 한국의STEAM 교육정책도입

우리나라의 STEAM 교육정책은미국정부에서수행

중인STEM 교육정책으로부터예술(Arts)까지도융합하

여교육하기위한것이다. 2009 개정교육과정에의하여

초· 중등학교에서는교과외에창의적체험활동이생김

으로써창의성과체험교육을강조하게되었다. 2009 개

정교육과정의중점은창의·인성교육을지향하는융합

과학내용을가르치도록함으로써기존의과학과는다

른 입장에서 가르치도록 하고 있다(교육과학기술부,

2009).

정부는교육정책으로서 6대중점과제를선정하였는

데, 그중의하나가‘세계적과학기술인재육성’이다. 그

리고세계적과학기술인재육성을위한추진전략으로

서“STEAM교육강화”를발표하였다. 정부의초· 중등

학교 STEAM교육강화를위한구체적인방안은세가

지다. 첫째, 과학기술에대한흥미와이해를높이고융합

적사고와문제해결능력을배양할수있도록학습내용

을핵심역량위주로재구조화한다. 체험·탐구활동및

과목간연계를강화하고예술적기법을접목하며, 수학

·과학교과별교육과정개정시반영하고, 기술·공학

과목의도입을검토한다. 둘째, 출연연구소, 대학, 학회,

기업, 외국기관등이보유한첨단시설과인력을활용해

교사와학생대상의현장연수및체험프로그램을운영

한다. 셋째, 첨단기기와장비를활용해흥미와학습효과

를높이고, 첨단기기에대한활용능력을제고할수있는

미래형과학기술교실과수업모델을개발한다. 교육과

학기술부 연구개발 예산의 일정액을 초·중등학교

STEAM교육에투자하는방안을검토한다.

미국에서는 STEM 교육정책을추진하지만, 한국에서

는 STEAM 교육정책을추진하고있다. 한국에서는예

술을강조하고있는데, 여기서A인예술(Arts)의범위가

어디까지인가에대하여사람들마다조금씩다른관점을

가지고있다. Arts를좁은의미에서는미술및음악과목

으로만볼수있다. 그러나Arts는원래어원적으로크게

다섯가지로분류할수있으며, 넓은의미로볼때이것이

Arts에모두해당한다고생각한다. Fine arts는미술로서

예술에서가장폭넓고중요한영역이며, language arts은

언어로서국어시간등에하는발표·토의등의의사소

제 20권 제 1호·49

공과대학에서 융합교육을 위한 STEAM 교육

그림 2. Yakman(2006)의 STEAM 피라미드 모형

그림 3. 김진수(2012)의 “STEAM 교육론” 저서

50·공학교육

Part 2 K-12와 공학교육공학교육의 현장

통영역이며, liberal arts는교양및인문으로서역사, 사

회, 지리등의영역이며, physical arts는체육으로서신체

로표현하는예술영역이며, practical arts는실과로서초

등학교의실과에해당하지만지금은 technology로확장

되어초등기술및중등기술로쓰이기도한다(김진수,

2012).

라. STEAM 교육의다양한정의

교육과학기술부에서는 2011년에 STEAM 교육을‘융

합인재교육’으로명명하였다. STEAM 교육에대한개

념과정의는연구자에따라다양하다. 교육과학기술부

는 2011년 12월 20일‘STEAM 2011년도성과발표회’에

서발표한자료에서STEAM의개념을다음과같이정의

하였다.

“융합인재교육(STEAM)은과학기술에대한학생들의흥미와이

해를높이고과학기술기반의융합적사고(STEAM literacy)와문

제해결력을배양하는교육이다.”

김진수(2012)는교원연수를통하여 STEAM 교육을

다음과같이정의하였다.

STEAM 교육이란과학, 기술, 공학, 예술, 수학의과목또는내용을통합하여가르침으로써, 과학기술에대한학생들의흥미와이해력을높이고창의적문제해결력을기를수있는융합교육이라고정의하고자하며, 융합인재교육이라고도부른다.

4. STEAM 교육의관련이론

한국교원대학교기술교육과김진수교수팀의직업기

술교육실(VeTeLab)에서는 STEAM 교육에관한한국연

구재단의 5년연구(2010~2015) 프로젝트에서얻은연구

결과를여러편의전문학술지와국내외학술대회에서

논문으로발표하였다. 그중의일부결과로서 STEAM

융합교육에서수업에활용할수있는이론적모형으로

서 ‘STEAM 통합모형’ , ‘STEAM 큐빅모형’ , ‘교과별

STEAM 유형’, ‘PDIE 절차모형’의네가지를개발하였

다(김진수, 2012).

가. STEAM 통합모형

[그림5]는STEM 통합모형(김진수, 2007)에예술(Arts)

을추가하여 STEAM 통합모형을구안한것이다. 이것

은학문의통합방식및연계정도에따라다학문적, 간학

문적, 탈학문적통합으로분류한것이다. 여기서교육과

정이론에비추어볼때모형 1은다학문적통합(multi-

disciplinary integration), 모형 2는간학문적통합(inter-

disciplinary integration), 모형3은탈학문적통합(extradis-

ciplinary integration)에해당한다. 모형 1의기술(T) 과목

이중심에있는이유는 STEM 통합교육을할때활동

(activity) 중심의수업을하기위해서는중학교의기술

과목중심의수업이유리하기때문이다. 이모형은 [그림

6]의창의적 STEAM 큐빅모형의X축구성요소로그대

로적용할것이다. 특히김진수는 [그림 5]의통합모형

세가지를이해하기쉬운용어로서다음과같이제시하

였다. 즉, 모형 1은연계형(connection), 모형 2는통합형

(integration), 모형 3은융합형(fusion 또는 convergence)

이다(김진수, 2011).

나. STEAM 큐빅모형

김진수는창의적 STEAM교육을위해서‘STEAM큐

빅모형’을구안하였다. 이큐빅모형에서X축은학문의

그림 4. STEAM 교육에서 좁은 의미와 넓은 의미의 예술(Arts) 용어

통합방식에따라연계형, 통합형, 융합형으로분류한것

이고, Y축은학교급에따라초등학교, 중학교, 고등학교,

대학교로분류한것이며, Z축은통합의요소에따라활

동중심, 주제중심, 문제중심, 탐구중심, 흥미중심, 경

험중심, 기능중심, 개념중심, 원리중심으로분류한것

이다.

특히이모든STEAM 통합교육은창의성(creativity)을

기를수있는환경을가질수있도록캡슐로둘러싸고있

다. 이큐빅모형에대하여여러전문가들로부터타당성

을검증받았다. 이큐빅모형은초등학교, 중학교, 고등

학교, 대학교의 STEAM 관련수업에서모두적용할수

있다. 현재이모형을사용하여다양한 STEAM 교육자

료를개발중에있으며, 개발된자료는초중등학교및공

과대학의수업개선에활용될것이다(김진수, 2011).

다. 교과별STEAM 유형

<표1>은앞에서설명한 [그림5]의STEAM통합모형

중에서모형 1의‘연계형’을교과별로세분하여나타낸

것이다. 최근교과별및주제별로많은 STEAM프로그

램이국내에서개발되는중에있기때문에, 김진수는각

각의프로그램명칭을범주화하여S-STEAM, T-STEAM,

E-STEAM, A-STEAM, M-STEAM등으로명명하였다

(김진수, 2012).

<표 1>의 (a)는과학교과중심의 STEAM자료인 S-

STEAM이고, 과학수업에적용할수있는 STEAM프로

그램이다. 즉, 과학시간에STEAM 수업을통하여기술,

공학, 예술, 수학의내용을연계(connection)하여가르칠

수 있다. (b)는 기술 교과 중심의 STEAM 자료인 T-

STEAM이고, 기술교사가기술수업에적용할수있는

STEAM프로그램이다. (c)는공학교과중심의 STEAM

자료인E-STEAM이다. 이는공과대학의공학관련수업

에서적용할수있는 STEAM프로그램이다. 공과대학

교수는전공시간등의시간에 STEAM 수업을통하여

제 20권 제 1호·51

공과대학에서 융합교육을 위한 STEAM 교육

그림 5. STEAM 통합 모형

그림 6. STEAM 큐빅 모형

과학, 기술, 예술, 수학의내용을연계하여가르칠수있

다. (d)는예술교과중심의 STEAM자료인 A-STEAM

이고, 예술교사가예술수업에적용할수있는 STEAM

프로그램이다. (e)는수학교과중심의 STEAM자료인

M-STEAM이고, 수학수업에적용할수있는 STEAM

프로그램이다.

5. STEAM 교육방법론

STEAM 교육에관한이론과현장연구등에관하여

연구물들이발표되고있으며, 초·

중등학교수업을위한많은STEAM

프로그램들이개발되고있다. 공과

대학수업을위한프로그램은필자

의연구실에서개발중에있다. 그

러나 STEAM 프로그램 개발시

STEAM 교육의철학에대한이해

가필요하다. 그러므로 STEM 교육

선구자인 Sanders 교수의 STEAM

철학을 이해하여야 한다. Mark

Sanders(2011)는STEM 및STEAM

교육을위한방법으로서“ There can

be no “STEM or STEAM education”

without the “T” & “E” in “STEM””

이라고말하였다. 즉기술이나공학

내용이 반드시 포함되는 STEAM

교육이어야한다는것이다. 탐구와

원리 기반의 과학 중심으로만

STEAM 프로그램을 개발하는 것

이아니고, 기술이나공학적내용이

들어가야 STEAM 교육이 성공할

것이라는것이다.

김진수팀(2012.3)에서는한국과

학창의재단의연구비지원사업에

의하여 STEAM 프로그램을개발하였다. 수업에적용을

위하여이프로그램에서는“상황제시”와“창의적설계”

의 2단계로제시하였다. 상황제시와창의적설계의구

체적인세부 4단계는 [그림 10]과같다. 이모형은공과

대학에서STEAM 교육을하기에적합한모형이다.

6. 맺는글

최근융합기술과융합교육이점차강조되고있다. 이

글에서는미국의 STS교육및MST교육의통합교육과

52·공학교육

Part 2 K-12와 공학교육공학교육의 현장

<표 1> STEAM 프로그램유형

그림 7. STEAM 수업을 위한 “상황 제시”와 “창의적 설계” 절차

2005년에본격적으로시작된STEM교육에대하여소개

하였다. 우리나라의교육과학기술부에서는 2011년에서

야 STEAM교육정책을처음으로도입하였다. 그래서

초중고등학교에서는지난 2년동안에걸쳐STEAM교육

의수업적용이확산되고있다. 그러므로공과대학에서

도융합교육의최신수업방법인STEAM교육을도입하

는것이필요하다. 공과대학의공학전공시간에전공내

용외에도과학기술, 인문학, 예술을전공과목에융합적

으로연계하여가르칠필요가있다. 그럼으로써학생들

을미국의Steve Jobs와같은융합적인인재로키울수있

을것이다.

1. 김진수(2012). STEAM 교육론. 양서원.2. 김진수(2007). 기술교육의 새로운 통합교육 방법인 STEM 교육의 탐색.

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대한 지속가능 에너지 설계 프로젝트 수업의 효과. 공학교육연구, 10(1),60-76.

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7. 한국과학창의재단(2012). 2012년 융합인재교육(STEAM) 리더스쿨·교사연구회 오리엔테이션 자료집

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9. Yakman, G. & Kim, Jinsoo (2007). STE@M: Integrating aspectsof go into the core curriculum. American Go Association,Retrieved April 5, 2012.

참고문헌

제 20권 제 1호·53

공과대학에서 융합교육을 위한 STEAM 교육

그림 8. 한국교육신문 인터뷰 기사(2011.10.10)