A Study on the Effects of Creative STEAM System Given by Center of Gravity Experiment

창의적 융합교육을 위한 무게중심 프로그램 개발과 적용사례 연구

This study resulted from a study regarding creative STEAM System based upon an experiment with the center of gravity. The results of the study are constructed by a fusion of mathematics and physics, showing that they are the same as mathematical calculations. Also, students can find that center of gravity of an object is in equilibrium on a metal rod when the center of gravity exactly is placed on the rod. The fact that an experimental results are correspond to calculations can maximize the effectiveness of teaching. And also this study has the following effectiveness. First, the exact construction and calculations arouses good competition among students. Second, this experiment can give students a motivation for study and increase their thinking in classes because the theoretical background of center of gravity experiment is basically attributed to math and science classes in school. This study includes three different types of center-of-gravity experiments. One is a simple type of experiment in which center of gravity exists inside of an object. Another is a complicated one in which the center of gravity is also inside of an object. However, the third type is an experiment in where the center of gravity is outside of an object. Therefore, it gives students an opportunity to discuss how to confirm equilibrium on a metal rod when the object has its center of gravity outside. Having discussions in class will allow students to have a critical way of thinking. In addition, searching for a way to solve a problem will increase creativity of students as well. And the last type is finding the center of gravity of a big acrylic panel where multiple objects are on the panel. According to the survey and interview conducted by students who participated in this program, teaching based on creative STEAM system helps students to get a better understanding and more fast acquisition of knowledge. We can expect that a well-planned creative STEAM system through a continuous study will be both effective and efficient in educating critical and creative students.

본 연구에서 제시하는 무게중심 확인실험 프로그램개발은 2013년 '동국대학교 과학영재교육원'에서 융합형 영재프로그램으로 개발되어 초등 영재학생 10개 집단 120명과 중등수학영재학생 24명을 대상으로 진행되었다. 무게중심 확인실험은 한국 과학창의재단에서 제시하는 융합형인재교육(STEAM) 학습준거 틀에서 수행된 3단계 과정을 이행하여 창의적 융합교육의 효과를 극대화하였다. 본 연구가 갖는 3가지 특징은 다음과 같다. 첫째, 연구에서 새롭게 개발된 무게중심 확인실험은 수학과 물리가 융합된 교육방식이다. 둘째, 실험에 사용되는 모형은 학생들의 능동적 활동으로 창의적인 모형 설계가 가능하다. 셋째, 무게중심 확인실험 프로그램은 학습 능력에 따라 수준별 수업으로서 전환이 가능하다. 위에서 제시한 특성들을 바탕으로 무게중심 확인실험을 통하여 창의적 융합교육의 효과를 극대화시킨다. 설문조사 결과는 주어진 지식을 단순 암기하는 학습에서 벗어나 실험에 필요한 배경지식 이해, 실험 설계, 실험 과정, 실험 결과의 단계를 거쳐 학습된다. 설문조사와 학생들의 실험 후 토의 결과, 현재 수학 또는 과학 교육과정이 제시하는 무게중심 학습과 비교하여, 새롭게 개발된 융합형 프로그램이 교육의 효과가 뛰어남을 보여 준다. 본 연구는 수학이 다른 교과영역과 융합되는 새로운 융합형 교육방식을 제시한다. 특히 무게중심을 찾고 이를 확인하는 새로운 형태를 제시한다. 결론적으로 교수자와 학습자가 모두 만족할 수 있는 새로운 무게중심 교육의 틀을 제시한다.