4차 산업혁명 시대에 적합한 인재를 양성하기 위해 과학교육은 어떤 방향으로 나아가야 할까?
미래사회는 4차 산업혁명에 따른 첨단기술의 발전으로 방대한 양의 과학지식이 기하급수적으로 축적될 것이다. 미래사회를 살아갈 학생들은 학교에서 배운 지식으로 해결할 수 없는 다양한 문제들에 직면할 것이다. 이때 요구되는 역량은 지식을 단순히 습득하는 역량이 아니라, 지식을 찾고 적절하게 문제해결에 활용하는 문제해결력이다. 특히, 문제해결 과정에서 필요한 협력과 의사소통 능력, 그리고 방대한 양의 정보를 논리적 사고와 과학적 근거에 따라 판단하고 활용하는 능력이다.
이 책에서는 미래 세대를 위한 과학교육의 목표를 융합적 문제해결력으로 보았다. 이에 따라 과학 교수-학습 전략뿐 아니라 교과 내용의 범위에도 개혁이 필요함을 강조한다. 융합적 문제해결력 향상을 위해 교과 간 경계를 과감히 허물고 과학 융합교육의 범위를 과학과 공학·수학·컴퓨팅으로 제안 한다. 또한, 학교와 학교 밖의 다양한 상황에 적용가능한 과학 융합수업의 예시들을 제공한다.
발간사 13
저자의 말 16
제1장 4차 산업혁명 시대와 미래 과학교육의 방향 19
1. 4차 산업혁명 시대의 교육 21
2. 4차 산업혁명 시대를 위한 미래 과학교육의 방향 28
3. 융합적 문제해결력이란 31
4. 4차 산업혁명 시대를 위한 한국 과학교육의 방향 40
제2장 문제해결의 과정 51
1. 과학적 문제해결 과정 54
2. 과학적 탐구 58
3. 공학적 문제해결 과정 64
4. 수학적 문제해결 과정 68
5. 과학·공학·수학적 문제해결의 공통점과 차이점 71
6. 컴퓨팅사고(CT)의 정의 74
7. 문제해결 과정으로써 컴퓨팅사고 76
8. 과학·공학·수학적 문제해결과 컴퓨팅사고 80
제3장 과학-공학 융합교육 89
1. 과학-공학 융합교육의 필요성 92
2. 과학과 공학의 학문적 차이 95
3. 과학-공학 융합교육의 핵심요소 98
4. 과학-공학 융합수업의 절차와 과정 105
5. 과학-공학 융합수업 요소별 유의 사항 133
6. 과학-공학 융합수업에 대한 타당도 평가 134
7. 과학-공학 융합교육의 효과 135
제4장 과학-수학 융합교육 145
1. Model Eliciting Activity(MEA) 학습전략의 의미 149
2. MEA의 구성요소 151
3. MEA의 여섯 가지 설계원리 167
4. MEA의 평가방법 171
5.... 과학-수학 융합을 위한 MEA 활동 예시 181
제5장 과학-컴퓨팅 융합교육 197
1. 언플러그드 활동 200
2. 피지컬 컴퓨팅 활용 교육 204
3. 컴퓨터 시뮬레이션 활용 교육 210
4. AI 기반 수업 220
제6장 과학 융합교육의 과제 227
1. 모든 학생을 위한 과학 융합수업 229
2. 지속가능한 발전을 위한 과학 융합수업 239
3. 과학 융합교육과 에듀테크 270
참고문헌 287
색인 312
남윤경 [저]
부산대학교 지구과학교육과를 졸업하고 부산대학교 교육대학원, 한국교원대학교에서 석사학위를 받았다. 미국 미네소타대학에서 과학교육학으로 박사학위를 받았다. 이후 미네소타대학 STEM 교육센터에서 박사 후 연구원, 뉴욕주립대학교 교사교육 프로그램 과학교육전공 조교수로 재직하면서 미국연구재단(NSF), 미항공우주국(NASA) 지원의 다양한 과학 융합교육 연구에 참여하였다. 현재 부산대학교 지구과학교육과 교수로 재직하고 있으며, 지속적으로 STEM 융합교육 및 과학·환경 융합교육 관련 연구를 진행하고 있다. 부산대학교 환경교육센터장으로 과학 융합교육 발전을 위해 다양한 연구를 진행하고 있다.
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