- 대상 논문: Nipyrakis, A., Stavrou, D., & Avraamidou, L. (2025), "Examining S-T-E-M Teachers' Design of Integrated STEM Lesson Plans"
- 원문: https://link.springer.com/article/10.1007/s10763-024-10474-2
- 상태: International Journal of Science and Mathematics Education 23, 537–560. 2024년 6월 12일 온라인 게재된 공개 논문이다.
핵심 내용
여러 교과의 활동을 넣은 수업안은 교과 사이의 관계도 설명하고 있을까. 이 연구는 중등 교사 26명이 7개월 전문성 개발 프로그램에서 설계한 통합 STEM 수업안을 분석했다. 교과 통합을 명시적으로 계획한 교사는 5명이었다. 18명의 수업안에는 여러 교과가 등장했지만 그 연결은 분명하게 드러나지 않았다. 활동 순서와 강조점에서도 교과 배경별 경향이 관찰됐다. 이 결과는 수업안에 나타난 설계 선택을 보여 주며, 실제 수업의 성과나 교사의 의도를 입증하지는 않는다.
1. 연구 질문
교사들은 통합 STEM의 핵심 특성을 수업안에 어떻게 반영하고 활동을 어떤 순서로 배치하는가. 여러 교과가 함께 다루는 개념, 방법, 산출물, 질문을 어떻게 선택하며, 그 선택은 교과 배경별로 어떤 차이를 보이는가.
2. 자료와 방법
- 참여자: 남유럽 한 지역의 현직 중등 교사 26명(과학 10, 기술 5, 공학 6, 수학 5, 여성 14, 남성 12)이 지역 교육 관계자의 안내를 받아 자발적으로 참여했다.
- 프로그램: 나노과학과 나노기술을 주제로 7개월 동안 소집단 모임을 13회 진행했다. 주제 지식과 통합 STEM 원리 학습, 개인 수업안과 모둠 산출물 개발, 학교 적용의 세 단계로 구성됐으며 모임 대부분은 온라인으로 열렸다.
- 자료: 교사가 제출한 개인 수업안, 소집단 모임에서 수업안을 설명한 발언, 교과 간 연결을 묻는 질문에 대한 응답을 분석했다.
- 분석: Roehrig 등의 틀을 사용해 실제 문제, 공학 설계, 맥락 통합, 내용 통합, STEM 실천, 21세기 역량, STEM 진로가 수업안에 어떻게 나타나는지 분류했다. 활동 순서는 교사별 비교표로 살폈다. 교과 간 연결은 경계물 이론으로 분석했다. 여기서 경계물은 여러 교과가 함께 다루는 개념, 방법, 산출물, 질문처럼 교과를 연결하는 대상을 뜻한다.
3. 핵심 결과
- 실제 문제: 다수가 실제 맥락을 넣었지만 6명은 참조가 약하거나 없었고 그중 5명이 공학·기술 교사였다. 8명은 실제 현상을 주제로만 두고 문제화하지 않았고, 4명은 탐구 질문을 여럿 두되 하나의 문제로 묶지 않았으며, 5명(과학 3, 수학 2)만 모든 활동을 관통하는 열린 문제를 두었다.
- 공학 설계: 5명이 모둠이 만든 산출물의 제작을 계획했고 11명은 일부 제작, 8명은 자료 수집 등 사용에만, 6명(그중 5명이 자연과학 교사)은 시연에 그쳤다.
- 맥락 통합: 전원이 활동의 전부 또는 일부를 STEM 내용 지식과 연결했다. 14명은 환경 문제처럼 과학과 사회가 만나는 맥락을, 4명은 과학사나 역사적 맥락을 더했다.
- 내용 통합: 5명만 교과 통합이나 학제성을 명시적으로 다뤘고 18명은 암묵적이었다.
- STEM 실천: 현상을 모형으로 설명하는 활동 16명, 학생이 지식을 탐구하고 판단하는 데 주도적으로 참여하는 활동 17명, 코딩 14명, 자료를 다루는 활동 10명, 아이디어를 모으는 브레인스토밍 9명, 체계적인 실험 8명, 시제품 개선을 위한 시험 6명, 문헌·인터넷 조사 5명이었다.
- 21세기 역량과 진로: 소집단 협업 11명, 발표 4명, 프로토타입 설계 창의 활동 2명, STEM 진로 언급 4명.
- 활동 순서: 다섯 가지 공통 패턴이 나왔다. 자연과학 교사는 대체로 이론과 현상을 먼저 두고 응용으로 갔고, 공학·기술 교사는 산출물로 시작해 이론으로 가거나 산출물에만 머물렀다.
- 교과 요소: 공학·기술에서는 기능 요소가 지식 요소보다 많았고 과학에서는 반대였다. 탐구 기능을 말로는 언급했지만 과학 기능으로 명시한 교사는 적었다.
4. 무엇을 뜻하고 무엇을 뜻하지 않는가
참여 교사들은 익숙한 교과의 지식과 기능에 비중을 두는 경향을 보였고, 다수의 수업안에서 교과 간 연결이 명시되지 않았다. 이는 여러 교과를 한 주제에 배치하는 데서 더 나아가, 각 활동이 어떤 지식과 판단을 이어 주는지 설계할 필요를 보여 준다. 다만 교사가 그 연결을 머릿속에만 두었다고 추정하거나 연결 문장의 부족을 수업 실패의 원인으로 단정할 수는 없다. 저자들은 교과를 넘나드는 설계를 돕는 전문성 개발을 제안했다. 또 일부 참여자는 학교 수업에서 무엇을 공학으로 볼지 혼란을 보였다. 이 부분은 공학 설계의 의미를 구체적인 활동과 함께 다룰 필요가 있다는 해석으로 읽을 수 있다.
수업안 분석만으로 교사의 전반적인 역량을 평가할 수는 없다. 수업안에 적힌 선택과 STEM에 대한 관점은 실제 교실에서의 실행과 다를 수 있다고 저자들도 밝혔다. 참여자는 26명이고 교과별로는 5~10명에 그쳐, 특정 교과 교사가 더 잘하거나 못한다는 비교로 일반화하기 어렵다.
5. 수업에 적용한다면
다음은 이 연구를 바탕으로 생각해 볼 수 있는 수업 설계 방법이다. 논문에서 효과를 직접 검증한 절차는 아니다.
- 수업안에 한 교과의 결과가 다른 교과의 판단에 어떻게 쓰이는지 적어 볼 수 있다. 연결을 설명하기 어려운 활동은 교과별 목표와 활동 순서를 다시 살핀다.
- 이론을 먼저 배울지 산출물을 만들며 개념을 익힐지 정할 때, 학생의 선수 지식과 문제의 성격을 함께 살피고 그 이유를 수업안에 남긴다.
- 실제 문제를 다룰 때 학생이 답해야 할 열린 질문을 적고, 각 활동이 그 질문에 어떻게 기여하는지 확인한다.
- 공학 설계를 목표로 한다면 시연과 자료 수집에 더해 학생이 만들고 시험하고 수정하는 과정이 포함돼 있는지 점검한다.
- 다른 교과의 교사에게 수업안을 보여 주고, 그 교과의 지식이나 방법이 어디에 쓰이는지 함께 표시해 볼 수 있다.
6. 한계와 일반화 경계
- 교과별 참여자가 적고 자발 참여라 STEM에 이미 관심이 높은 표본이다.
- 세션 다수가 온라인이어서 산출물 제작 경험이 제한됐고, 이는 공학 설계 부분의 수업안에 영향을 줬을 수 있다.
- 수업안과 교사가 밝힌 교과 간 요소는 설계 선택이며 교실 실행과 다를 수 있다.
- 나노과학 한 주제, 남유럽 한 지역의 사례연구다.
7. 인용 맥락
이 논문은 참여 교사 26명의 통합 STEM 수업안에서 교과 간 연결이 주로 암묵적으로 나타났고, 강조점과 활동 순서에 교과 배경별 경향이 관찰됐다는 근거로 사용할 수 있다. 수업안의 분석 결과이므로 융합 수업의 학습 효과나 교과별 교사의 능력 차이를 주장하는 근거로는 사용할 수 없다.
8. APA와 확인처
Nipyrakis, A., Stavrou, D., & Avraamidou, L. (2025). Examining S-T-E-M teachers' design of integrated STEM lesson plans. International Journal of Science and Mathematics Education, 23, 537–560. https://doi.org/10.1007/s10763-024-10474-2
원문과 게재 기록: https://link.springer.com/article/10.1007/s10763-024-10474-2