[논문 리뷰] Integrated Science, Technology, Engineering and Mathematics (STEM) Education through Active Experience of Designing Technical Toys in Vietnamese Schools

Quang, Le Xuan, Hoang, Le Huy외 4명|arXiv (Cornell University)|2015. 09. 13.

Science Education and Pedagogy인용 수 23

한 줄 요약

이 연구는 베트남 중학교에서 기술 놀이기구(예: 미니 레이싱카)를 직접 설계함으로써 기술, 수학, 물리학의 다학제적 지식을 융합한 통합 STEM 교육 모델을 제안한다. 이 접근법은 실제 문제 해결에 학문 지식을 적용함으로써 학생들의 실용적 역량을 효과적으로 향상시키며, 비서구적 교육 환경에서 경험 기반의 다학제적 STEM 학습의 실현 가능성과 효과성을 입증한다.

ABSTRACT

STEM has attracted great consideration. The purpose of research is: (1) study STEM education, (2) explore STEM education with the creative and experiential activity, (3) suggest applying STEM education by designing technical toys for the middle school student. This study used a qualitative approach to carry out teaching integration for STEM education. The study applied to teaching the technological field in Vietnamese middle schools. The design performed at the Faculty of Technology Education, Hanoi National University of Education, Vietnam in April 2015. This study used the integrated approach to design subjects for STEM education. Two procedures for integration undertook with analysis. A sample of producing technical toy was consistent with developing students competencies. Integrated approach to STEM education through designing technical toys is possible. Recently, there has been a booming interest in Integrated Science, Technology, Engineering and Mathematics (STEM) education, but the approaches to STEM still remains controversial in diverse educational contexts. This study addressed this issue by exploring STEM education with the use of creative and experiential activities in a Vietnamese educational context. It also proposed a practical model for integrating STEM into teaching technology in secondary schools by designing technical toys. The implementation of the practical model suggests the possibility in using the integrated approach to STEM education through designing technical toys for middle school students in Vietnam. By applying the subject knowledge domains to solve real world problems and settings, the students can experience the benefits of a concrete and active learning in a meaningful and practical context. The multidisciplinary and interdisciplinary integration approaches are consistent with the development of the students competencies.

연구 동기 및 목표

• . 연구는 베트남 중학교에서 경험 기반의 창의적 활동을 통해 STEM 교육을 통합하는 것이 가능한지 탐구하는 데 목적이 있다.
• 베트남의 중등교육 단계에서 여전히 지식 중심의 분리된 교육과정이 지속되고 있음에도 불구하고, 실천적이고 다학제적 STEM 이행의 격차를 해소하고자 한다.
• 과학, 기술, 공학, 수학을 통합하는 데 실용적인 모델을 개발하고 검증하고자 한다.
• 실제 작업에 지식을 적용함으로써 학생들의 문제 해결 능력, 기술적 역량, 창의적 사고 능력을 향상시키고자 한다.
• 국가 교육 목표와 21세기 역량을 증진시키는 데 부합하는 재사용 가능한 프레임워크를 기여하고자 한다.

제안 방법

• . 연구는 실습 중심의 기술 놀이기구 설계 프로젝트에 초점을 맞춘 질적이고 설계 기반 연구 접근법을 사용한다.
• 8학년 학생들은 펄프판, 모터, 배터리, 기본 도구 등 저비용으로 구할 수 있는 자료를 사용하여 미니 레이싱카를 설계하고 제작하도록 지시받았다.
• 통합 모델은 기술, 수학(대수학 및 기하학), 물리학(기계학 및 전기학) 분야의 다학제적 역량을 기반으로 한다.
• 과정은 문제 식별, 아이디어 생성, 프로토타입 제작, 시험, 발표의 다섯 단계 지도 순서를 따르였다.
• 교사는 그룹 활동을 이끌고 비판적 사고를 유도하며 반복적인 설계 개선을 장려하는 촉진자 역할을 하였다.
• 이 모델은 2015년 4월 하노이 국립교육대학교 기술교육 faculty에서 구현되었으며, 미니 레이싱카를 주제로 한 샘플 프로젝트를 통해 적용되었다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 . 기술 놀이기구 설계를 통한 통합 STEM 교육 모델이 베트남 중학교 학생들의 실용적이고 다학제적 역량을 얼마나 향상시킬 수 있는가?
• RQ2 . 학생들은 미니 레이싱카를 제작하는 실제 설계 과업에서 과학, 기술, 공학, 수학의 지식을 어떻게 활용하는가?
• RQ3 . 비서구적이고 교육과정 제약이 있는 환경에서 이러한 통합적이고 경험 기반의 STEM 접근법을 구현하는 데 있어 주요 과제와 성공 요인은 무엇인가?
• RQ4 . 다양한 학문 분야의 지식 통합이 학생들의 깊이 있는 학습과 문제 해결 능력을 어떻게 지원하는가?
• RQ5 . 활동적이고 실습 기반의 경험은 학생들의 STEM 과목에 대한 관심과 참여도를 어떻게 증진시키는가?

주요 결과

• . 기술 놀이기구 설계를 통한 통합 STEM 접근법은 학생들이 기술, 수학, 물리학 지식을 실제 공학 문제 해결에 효과적으로 적용할 수 있도록 하였다.
• 학생들은 설계 및 제작 과정에서 기계 전달장치, 전기 회로, 기하 측정 등 분야에서 역량이 향상된 것을 확인할 수 있었다.
• 펄프판, 모터, 기본 도구 등 저비용으로 구할 수 있는 자료의 사용은 학교 수준의 구현에 있어 접근성과 확산 가능성을 높였다.
• 학생들은 반복적인 설계, 시험, 개선 과정에 참여함으로써 활동적이고 경험 기반의 학습을 경험하였으며, 이는 문제 해결 능력과 비판적 사고 능력을 향상시켰다.
• 교사는 탐구를 이끌고 협업을 촉진하며 그룹 활동 중인지적 참여를 지원하는 데 핵심적인 촉진 역할을 하였다.
• 이 모델은 다학제적 학습을 촉진하고 21세기 역량을 위한 국가 교육 목표와 부합하는 데 실현 가능하고 효과적인 것으로 확인되었다.