미국의 STEM 교육 사례 (CSI) 와 우리의 STEAM 교육

1. 미국의 STEM 교육 사례(CSI)와 우리의 STEAM 교육

2. 미국 STEM 교육의 정의 공학(ENGINEERING) 수학(MATHEMATICS) 과학(SCIENCE) 기술(TECHNOLOGY) 융합교육 (Integrated Curriculum)

3. 미국 STEM 용어의 배경 미 이민국 :U.S.Citizenship & Immigration Services(USCIS) • 미 이민국의 이민 정책에서 • 미국의 산업 발전을 위해 • Science(과학) • Technology(기술) • Engineering(공학) • Mathematics(수학) • 위 분야 전문가에게 이민 문호를 • 넓히면서 미국 사회에 STEM이란 용어가 생겨남.

4. 미국 STEM 교육의 정의 STEM 고등, 대학이상 E를초.중등교육에서는 Education으로 정의한다. 왜냐하면 초.중등 학생들이 Engineering(공학) 개념은 다소 어려워 교육(Education)으로 정의하기도 한다. 초, 중등 STEM E를Engineering(공학) 으로 정의한다.

5. 미국 STEM 교육의 시초 미래의 산업은 첨단 융합기술에 의해 경쟁력이 좌우된다. 미국의 명문 공과대학 MIT STEM Education Coalition (융합STEM교육)의 필요성과 프로그램을 개발하기 시작함.

6. 미국 STEM 교육의 발전 미국과학위원회(NSB) STEM Education Coalition (융합 STEM교육)의 프로그램 개발. ITEST (Innovative Technology Experience for Students and Teachers) program 미국과학재단(NSF) 미래 사회에 필요한 유능한 인재양성. 2003년 OECD 주관 PISA Test 미국청소년 과학, 수학 학업 성취도 다른 선진국 학생에 비해 낮음.

7. 미국 STEM 교육의 법제화 NSF (National Science Foundation) : 미국과학재단 NIST (National Institute of Standard and Technology) : 미국표준기술협회 DOE (Department of Energy) : 미국 에너지부 예산지원 미국의 미래 경쟁력을 강화하기 위해 미국 공교육 (유치원생부터 박사과정까지) 전 교육과정에 STEM 교육을 강화하여 인재양성을 체계화한 법률. STEM 교육강화 George W.Bush(조지 W. 부시) America COMPETES Act of 2007 (미국 경쟁력 강화법률 2007, 8, 9)

8. 미국 중학교 STEM 교육 사례 화학 직업관교육 미국의 중등교육 정규 과목에 CSI 선택과목은 학생들에게 아주 인기가 있다. 이는 미국 교육 과정 중 STEM교육을 위한 과목으로 화학, 미술, 수학, 심리학, 직업관교육 등을 종합적으로 CSI 교과 과정을 통해 학생들이 흥미를 가지고 학습함. CSI 교과 프로그램 생물 (STEM교육을 위한 과목) 미술 심리학

9. CSI 교과 프로그램 CONTENTS 1 2 3 4 CSI란? CSI 교과 개요 CSI 교과 내용 • 목격자 진술 • 지문분석 • 혈흔분석 우리나라의 STEAM교육

10. CSI 란? Crime Scene Investigation의 약자이다. 2000년대 이후 미국 CBS방송국에서 CSI 시리즈로 방송되는 TV 연속극으로한국에서는 [CSI과학수사대]로 알려져 있다.

11. CSI 교과 개요 CSI 드라마에서 보여주는 사건 현장과 범인의 추적에 사용되는 여러 기법을 학생들에게 간단한 이론과 실습 체험을 통해 관련된 교과 과목을 융합적으로 학습할 수 있다. 목격자 진술 지문 분석 혈흔 분석 • 목격자 진술 • 목격자 진술의 오류 • 목격자 체험Ⅰ(일반 사물) • 목격자 체험Ⅰ(결론) • 목격자 체험 Ⅱ(범죄현장) • 목격자 체험 Ⅱ(범죄현장) • 목격자 체험 Ⅱ(질문과통계) • 목격자 체험 Ⅱ(결론) • 지문 분석 • 지문의 특징 • 지문의 종류 • 궁상문(Arch) • 제상문(Loop) • 와상문(Whorls) • 지문분석 체험Ⅰ • 지문분석 체험 Ⅱ • 지문분석 체험 Ⅲ • 혈흔분석(혈액의 구성) • 혈흔분석(혈액의 성분) • 혈흔분석(혈액의 특징) • 혈흔분석(국가별.민족별 • 혈액형 분포)

12. 목격자 진술 범죄 사건의 해결에서 가장 기초적 조사이다. 사건 현장, 용의자 모습 등 주변 목격자의 진술을 토대로 사건을 조사한다. 그러나 많은 경우, 목격자의 위치와 거리, 시야의 각도, 혹은 주변 지형의 밝기와 친숙성에 따라 목격자 기억의 정확성에 차이가 발생한다. (참고 : 미국의 2008년 유죄의 진실 보고서에 따르면 미국에서 발생된 범죄 사건의 범인이 무죄로 최종 판단된 경우의 75%는 목격자 진술의 오류가 원인으로 판명되었다) 

13. 목격자 진술의 오류 사람들은 자기의 목격이 정확하다고 생각하지만 학생들과 다음과 같은 실험을 해보면 자신들 기억의 오류를 체험 할 수 있다. 학생들에게 30초간 다음장의 그림을 보여주고 본 물건들을 기억하게 한다. 다음 장의 슬라이드는 30초 동안 보여진 후 자동 사라지게 됩니다. Are you ready?

14. 목격자 체험 I(일반사물) 제한시간:30초 학생들은 방금 전에 본 물건을 종이에 기억하여 적는다.

15. 목격자 체험 I(일반사물-결론) STEP-1 결과 STEP-2 결론 방금 보았던 물건의 기억도 우리는 정확하지 못하다는 사실을 학생들에게 인지시키고사물을 관찰 할 경우 세심한 집중력을 갖도록 교육시킨다. 우수한 기억력 기억력 부족 특이한 기억력의 천재 보통의 기억력 20개 15 ~ 19개 10 ~ 14개 10 개 이하

16. 목격자 체험 II(범죄현장) 사람들은 자기의 목격이 정확하다고 생각하지만 학생들과 다음과 같은 실험을 해보면 자신들 기억의 오류를 체험 할 수 있다. 학생들에게 2분간 다음장의 그림을 보여주고 본 내용을 기억하게 한다. 다음 장의 슬라이드는 2분 동안 보여진 후 자동 사라지게 됩니다. Are you ready?

17. 목격자 체험 II(범죄현장) 제한시간:2분

18. 목격자 체험 II(질문과 통계) 정답

19. 목격자 체험 II(범죄현장-결론) STEP-1 결론 방금 보았던 사건 현장의 모습도 우리는 정확하게 기억을 못한다는 사실을 학생들에게 인지시키고 사물을 관찰 할 경우 세심한 집중력을 갖도록 교육시킨다. CSI 보고서에 의하면 범죄 사건의 범인이 용의자 리스트에 있으면 전반적으로 범인 인지의 정확성이 높지만 범인이 용의자 리스트에 없는 경우에는 목격자의 진술에 상당한 오류가 포함되어 있다고 한다. 또한 목격자의 인종에 따라 범인의 인지 능력에 큰 차이가 있다. 즉 백인의 목격자가 백인의 범인을 인지하는 능력이 동양인 목격자의 인지 능력보다 우수하다. 또한 목격자 진술을 유도하는 경찰이나 CSI요원의 질의 태도나 방법에 따라서도 목격자의 진술 정확성이 다를 수 있다. 참고

20. 지문분석 대부분 범죄 사건현장에는 사람의 지문이 존재한다. 지문들은 범인의 지문일 수도 있고 주변인의 지문일 수도 있다. 그러나 CSI 수사에서 가장 과학적 증거물로 활용된다.

21. 지문의 특징 모든 사람은 지문을 갖고, 그 지문의 패턴은 모두 다른 형태를 갖는다. 모든 사람의 지문은 특별한 손가락의 흉터나 피부 손상이 있지 않는 한, 평생 변하지 않는다. 모든 사람의 지문은 융기된 형태로 패턴을 남긴다.

22. 지문의 종류 지문의 종류 궁상문(5%) 와상문 제상문 궁상문 와상문(35%) 보통 궁상문 갑종 제상문 순와상문 지문 통계 돌기 궁상문 을종 제상문 환상문 제상문(60%) 학자 또는 기관마다 분류하는 종류가 다를 수 있으나 여기서는 3가지 대분류와8가지 세부 분류로 정의한다. 이중제형와상문 유태제형와상문

23. 지문의 종류(궁상문Arch) 궁상문: 활 모양의 궁상선으로 형성된 지문 패턴 보통궁상문(Plain Arch) 돌기궁상문(Tented Arch) 자연스럽게 활 모양으로 흐른 모습. 융선이 한쪽에서 시작해 반대편으로 흐르는 형태. 보통궁상문의 형태이나 중앙에 지문이 몰려 돌기된 형태를 나타냄. Spike or “tent” Plain Arch Ridges enter on one side and exit on the other side. Tented Arch Similar to the plain arch, but has a spike in the center.

24. 지문의 종류(제상문 Loop) 제상문 : 말발굽 모양의 융선으로 구성되어 융선의 시작과 끝이 같은 방향으로 놓여있고 융선의 방향이 도는 지점에 삼각주 형태가 보인다. 갑종제상문(Radial Loop) 을종제상문(Ulnar Loop) 우수의지문을 찍었을 때 삼각주가우측에형성된 지문. 우수의 지문을 찍었을 때 삼각주가 좌측에 형성된 지문. Delta Radial Loop(Right Thumb) Loop opens toward the left. Ulnar Loop(Right Thumb) Loop opens toward the right.

25. 지문의 종류(와상문Whorls)- I 와상문: 와상선, 환상선, 이중제상선, 유태제형선으로 구성된 형태 1. 순와상문 (Plain Whorl) 2. 환상문 (Central Pocket Whorl) 와상문의 중심부 융선이 와상선으로 형성된 지문. 와상문의 중심부 융선이 환상선으로 형성된 지문. Plain Whorl Central Pocket Whorl

26. 지문의 종류(와상문Whorls)- II 와상문: 와상선, 환상선, 이중제상선, 유태제형선으로 구성된 형태 3. 이중제형와상문 (Double Loop Whorl) 4. 유태제형와상문 (Accidental Whorl) 와상문의 중심부를 2개 이상의 융선이 이중으로 제상선을 형성한 형태로,2개의 삼각주를 갖는다. 2개나 이상의 형태가 섞여 있거나 특정한 패턴으로 분류할 수 없는 모든 형태의 지문. Accidental Whorl Double Loop Whorl

27. 지문체험- I(나의 지문 확인하기) • 잉크패드 :1개 • 둥근 풍선(불기 전 직경 5cm정도 : 학생 수대로) 준비물 학생들에게 풍선을 1개씩 나누어 준다. 풍선을 불기 전에 학생들은 잉크패드에 오른손 엄지손가락을 넓게 굴리며 잉크를 바른 후 풍선에 넓게 굴리며 지문을 찍는다. 학생들은 잉크가 마를 때까지 3~4분 기다리고 풍선을 크게 분다. 부풀은 풍선에는 자신의 엄지손가락 지문이 크게 확대되어 있으므로 관찰 한다. 학생들은 자신의 지문이 위 8개 형태 중 어떤 것인지 확인할 수 있다. 결 론

28. 지문체험- II (친구 지문 맞추기) • 잉크패드 :1개 • 각자 7cm X 7cm 깨끗한 A4용지 2장씩 준비물 STEP-1 학생들을 6~7명으로 그룹을 만든다. STEP-2 각 학생들은 A용지 2장씩에 오른손 엄지손가락 지문을 찍는다. STEP-3 각 그룹의 학생들은 1장은 자신이 보관하고 1장의 지문이 찍힌 종이는 중앙에 모아 섞어둔다. 그리고 옆 친구와 자신이 보관한 지문이 찍힌 종이를 서로 바꾼다. STEP-4 선생님의 시작과 함께 학생들은 친구의 지문을 중앙에 섞인 지문 뭉치에서 빨리 찾는다. 찾은 후 친구에게 확인을 받는다. STEP-5 게임이 익숙히 지면 그룹의 학생수를 늘려가며 게임을 한다.

29. 지문체험- III (나도 CSI 수사대) 본 체험은 미국의 교육전문 사이트에 있는 내용으로 컴퓨터 화면에 은행털이 사건이 발생한 현장이 보이고 거기에 지문을 채취하여 채취한 지문과 CSI 수사대가 확보한 용의자 지문을 비교 분석하는 교육사이트이다. http://www.pbs.org/wgbh/amex/dillinger/sfeature/pop_whodunit.html# 나도 CSI 수사요원처럼 멋지게 은행털이 범죄자를 잡을 수 있을까?

30. 혈흔분석(혈액의 구성) 살인 사건 등 치명적 범죄 현장에는 피해자와 범인의 혈흔이 존재할 수 있다. 모든 사람의 혈액은 몇 가지 종류로 구별되므로 이를 과학적으로 확인하여 범인의 범행 증거로 사용할 수 있다. 혈장 혈구 혈액 백혈구, 혈소판 (1%) 적혈구 혈장 적혈구 혈소판 백혈구 (44%) (55%)

31. 혈흔분석(혈액의 성분) 혈장 55% 혈구 45%

32. 혈흔분석(혈액의 특징) • 혈액의 종류는 유전적으로 부모의 • 혈액 종류에서 결정된다. • 혈액은 우리 몸에 약 5리터가 • 있으며 체중의 7~8% 차지한다. • 혈액 2~3방울에는 10억 개의 • 적혈구가 있다.

33. 혈흔분석(국가별 . 민족별 혈액형 분포) • 유엔의 통계를 조사하면 재미있는 사실이 있다. 같은 사람이지만 민족에 따라 혈액형의 분포가 상당한 차이가 있다. • 재미있는 사실은 페루의 원주민 경우 100% O형을 가지므로 페루 원주민 사이의 범죄 사건에서는 혈액 조사가 수사에 도움이 되지 못할 것이다.

34. 우리나라의 STEAM교육 방향 미국의 STEM교육에 예술을 강화한 STEAM교육 정책 (Science, Technology, Engineering, Arts & Mathematics) : 기존 이론 중심의 수학·과학교육에 기술, 공학, 예술교육을 연계해 교육함으로써, 실생활의 문제해결능력을 갖춘 창의적이고 융합적인 과학기술인재를 양성하는 교육 프로그램. 공학(ENGINEERING) 수학(MATHEMATICS) 과학(SCIENCE) 기술(TECHNOLOGY) 미국의 STEM교육 예술 (Art)

35. 우리나라의 STEAM교육 정책 • 2009년 교육과정개정 • 에서 STEAM교육 • (융합교육) 도입 • 2011년 교육과학기술부: • STEAM 선도학교 16개, • STEAM 교사연구회 47개 • 시범운영 2009 2010 2011 2012 • 2012년 STEAM 선도학교 • 80개, 교사연구회 150개로 • STEAM교육 강화 • 2010년 12월 교육과학기술부 • STEAM교육 강화 발표

36. STEAM교육 강화를 위한 방안 교과 과목의 일대 혁신 교사들을 위한 해외, 국내연수 확대 필수과목과 선택과목(STEAM교육관련) (NASA, MIT STEM교육센터) STEAM교육 강화 방안 대학입학사정관제 STEAM교육 분야확대 이론교육보다 체험교육 강화 (발명교육 및 활동, 창의력대회 의 확대)

37. 미국의 STEM 교육 사례(CSI)와 우리의 STEAM 교육 THANK YOU