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STEM 교육

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목차

1. 개요

STEM 교육은 과학, 기술, 공학, 수학의 네 가지 분야를 아우르는 교육 방식을 의미한다. 1990년대 미국에서 SMET으로 시작되어, 2001년 현재의 명칭으로 변경되었다. STEM은 국가별로 중요하게 다뤄지며, 미국, 중국 등 여러 국가에서 STEM 교육을 위한 다양한 정책과 투자가 이루어지고 있다. STEM 교육의 중요성이 강조되는 한편, 인력 과잉 공급에 대한 우려와 과학 분야의 임금 문제 등 비판적인 시각도 존재한다.

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STEM 교육

2. 용어

STEM이라는 용어는 1990년대 미국 국립 과학 재단(NSF)에서 '''SMET'''으로 처음 사용되었다.[147] 그러나 SMET은 '오물(smut)'을 연상시킨다는 지적이 있어, 2001년 NSF 이사장 리타 콜웰에 의해 STEM으로 변경되었다.[148] 2000년에 창간된 학술지 ''Journal of SMET Education''은 2003년에 ''Journal of STEM Education''으로 제목이 바뀌었다.[149] NSF 지원 프로젝트 중 STEM 명칭이 사용된 초기 사례는 1997년 매사추세츠 대학교 애머스트의 STEMTEC(the Science, Technology, Engineering and Math Teacher Education Collaborative)이다.[150]

2. 1. 용어의 변형

STEM에 다른 분야를 추가하여 다양한 변형이 존재한다.

약어설명
A-STEM예술, 과학, 기술, 공학 및 수학):[15] 인문주의와 예술에 더 초점을 맞추고 기반을 둔다.
eSTEM(환경 STEM):[16][17] 환경 교육을 더한 것[151][152]
GEMS(공학, 수학 및 과학 분야의 소녀들):[18][19] 여성들이 이 분야에 진출하도록 장려하는 프로그램에 사용된다.[157]
MINT(수학, 정보 과학, 자연 과학 및 기술):[20] 사용 예는 적지만 의미는 STEM과 유사하다. 독일에서 자주 사용된다.[153]
SHTEAM(과학, 인문학, 기술, 공학, 예술 및 수학):[21]
SMET(과학, 수학, 공학 및 기술): 이전 명칭[22]
STEAM(과학, 기술, 공학, 예술 및 수학):[23] 예술 분야 등의 교양 요소를 더한 것[154]
STEAM(과학, 기술, 공학, 농업 및 수학): 농업 추가[24]
STEAM(과학, 기술, 공학 및 응용 수학): 응용 수학에 더 중점을 둔다[25][155]
STEEM(과학, 기술, 공학, 경제 및 수학): 경제학을 분야로 추가[26]
STEMIE(과학, 기술, 공학, 수학, 발명 및 기업가 정신): STEM을 실제 문제 해결과 시장에 적용하는 수단으로 발명과 기업가 정신을 추가[27]
STEMM(과학, 기술, 공학, 수학 및 의학):[28]
STM(과학, 기술 및 수학[29] 또는 과학, 기술 및 의학)[30]
STREAM(과학, 기술, 로봇 공학, 공학, 예술 및 수학): 로봇 공학과 예술을 분야로 추가[31]
STREAM(과학, 기술, 읽기, 공학, 예술 및 수학): 읽기와 예술 추가[32]
STREAM(과학, 기술, 레크리에이션, 공학, 예술 및 수학): 레크리에이션과 예술 추가[33]
METALSSTEAM에 Logic(논리학)을 더한 것. 컬럼비아 대학교 사범대학의 수 수(Sue Soe)가 도입했다.[156]


3. 역사

1990년대 초, STEM이라는 약어는 다양한 교육자들에 의해 사용되기 시작했다. 베벌리 슈워츠는 뉴욕 주 수도권 지역에서 STEM 멘토링 프로그램을 개발했으며, 1992년 2월 초부터 이 약어를 사용했다.[7] 찰스 E. 벨라는 과학 및 공학 교육 분야의 히스패닉계 발전을 위한 센터(CAHSEE)[8][9][10]의 설립자이자 이사였으며, 워싱턴 D.C. 지역에서 재능 있는 소외 계층 학생들을 위한 STEM 연구소라는 여름 프로그램을 시작했다. 프로그램의 성공과 STEM 교육에 대한 그의 전문성을 인정받아[11] 찰스 벨라는 미국 국립 과학 재단(NSF) 및 의회 과학, 수학, 공학 교육 패널에 여러 차례 참여하게 되었다.[12] NSF는 이전에는 SMET라는 약어를 사용했지만,[22] NSF가 STEM 약어를 처음 접하게 된 것은 이러한 방식을 통해서였다. 이 약어를 사용한 최초의 NSF 프로젝트 중 하나는 1998년에 설립된 매사추세츠 대학교 애머스트의 과학, 기술, 공학 및 수학 교사 교육 협력 연구소(STEMTEC)였다.[13]

2001년, 과학부 교사 및 과학자 인력 개발 담당 이사인 피터 팔레트라 박사의 권유로, 리타 콜웰과 미국 국립 과학 재단(NSF)의 다른 과학 행정가들에 의해 이 약어가 채택되었다. 과학부 역시 STEM 약어를 초기에 채택했다.[14] STEM이라는 단어는 1990년대에 미국 국립 과학 재단(NSF)이 사용하기 시작한 '''SMET'''에서 기원했다.[147] SMET은 smut(오물)을 연상시킨다는 지적이 있어, NSF 이사장 리타 콜웰의 의향에 따라 2003년경부터 STEM으로 변경되었다.[148] 이를 받아들여 2000년에 창간된 학술지 ''Journal of SMET Education''은 2003년에 ''Journal of STEM Education''으로 제목을 변경했다.[149] NSF 지원 프로젝트에서 STEM 명칭이 사용된 초기 사례로는 1997년에 시작된 매사추세츠 대학교 애머스트의 STEMTEC가 있다.[150]

4. 국가별 현황





국가별 STEM 졸업자 수 (2020년)[34]
순위국가STEM 졸업자 수전체 졸업자 중 비율
1중국3,570,00041%
2인도2,550,00030%
3미국820,00020%
4러시아520,00037%
5인도네시아300,00020%
6브라질238,00017%
7멕시코221,00026%
8프랑스220,00026%
9독일216,00036%
10이란211,00033%
11일본192,00019%



2000년대 중반, 중국은 박사 학위 수여 건수에서 미국을 넘어섰다. 2025년에는 미국(40,000명)보다 훨씬 많은 77,000명의 박사를 배출할 것으로 예상된다.[35]

4. 1. 대한민국

대한민국은 4차 산업혁명 시대를 맞아 STEM 교육의 중요성을 강조하고 있다. 정부는 STEM 교육 강화를 위한 다양한 정책을 추진하고 있으며, 특히 소프트웨어 교육, 융합 교육 등을 강조하고 있다. 더불어민주당은 STEM 교육 강화를 통해 과학기술 인재를 양성하고, 미래 사회에 필요한 핵심 역량을 갖춘 인재를 육성하는 데 주력하고 있다. 하지만 STEM 분야의 여성 비율은 여전히 낮으며, 지역 간 교육 격차 문제도 존재한다.

4. 2. 미국

미국은 STEM 교육의 선도 국가로, 연방 정부 차원에서 다양한 STEM 교육 지원 정책을 추진하고 있다. 미국 경쟁력 이니셔티브와 STEM 교육 연합 등 STEM 교육 강화를 위한 다양한 노력이 이루어지고 있다.[105] 미국 항공 우주국(NASA), 국방부 등 정부 기관에서도 STEM 교육 프로그램을 운영하고 있다.[87]

미국 국립 과학 재단(NSF)은 화학, 컴퓨터 과학과 정보기술, 공학, 지구 과학, 생명 과학, 수학, 물리학 및 천문학, 사회 과학(인류학, 경제학, 심리학, 사회학)과 STEM 교육 및 학습 연구 분야를 포함하는 광범위한 STEM 과목 정의를 사용한다.[1][74] NSF는 의학을 제외한 모든 기초 과학 및 공학 분야에 대한 지원을 포함하는 임무를 가진 유일한 미국 연방 기관이다.[75]

미국 국토안보부(DHS)는 이민 정책에 사용되는 자체적인 STEM 분야 정의를 가지고 있다.[76] 2012년, DHS 산하 미국 이민세관집행국(ICE)은 학생 비자로 적격 졸업생이 선택적 실무 연수(OPT) 연장을 받을 수 있는 STEM 지정 학위 프로그램의 확장된 목록을 발표했다.[77][78]

2006년 미국 국립 과학 아카데미는 미국의 STEM 교육 쇠퇴에 대한 우려를 표명하며, K-12(유치원부터 고등학교까지) 과학 및 수학 교육 개선, 교사 기술 강화, STEM 학위 준비 학생 확대 등을 권고했다.[87] 조지 W. 부시 대통령은 미국 경쟁력 이니셔티브를 발표하여 STEM 분야 연구 개발과 교육에 대한 연방 정부 지원을 확대했다.

보이스카우트 오브 아메리카와 걸스카우트 USA 같은 단체들도 STEM 교육 프로그램을 운영하고 있다.[106]

그러나 STEM 분야의 인종, 성별 격차는 여전히 문제로 남아있다. 전미 발명가 명예의 전당과 같은 단체는 2020년까지 청소년 STEM 프로그램에서 성별 균형을 50/50으로 달성하는 것을 목표로 했다.[101]

4. 3. 기타 국가

호주 교육과정 평가 및 보고 당국(Australian Curriculum, Assessment, and Reporting Authority)은 2015년에 ''전국 STEM 학교 교육 전략'' 보고서를 발표했다. 이 보고서는 "모든 호주 학생들이 성공하는 데 필요한 STEM 기술과 지식을 갖추도록 보장하기 위해서는 학교 교육에서 STEM에 대한 국가적 관심이 새롭게 집중되어야 한다."라고 밝혔다.[36] 이 보고서의 목표는 다음과 같다.

  • "모든 학생들이 STEM 및 관련 기술에 대한 강력한 기초 지식을 가지고 학교를 졸업하도록 보장"[36]
  • "학생들이 더 도전적인 STEM 과목을 선택하도록 영감을 불어넣기"[36]


호주 학교에서 STEM 개발을 돕는 행사 및 프로그램에는 빅토리아 모델 태양광 차량 챌린지, 수학 챌린지(Australian Mathematics Trust),[37] 고 걸 고 글로벌(Go Girl Go Global),[37] 호주 정보학 올림피아드(Australian Informatics Olympiad)가 있다.[37]

캐나다는 STEM 프로그램 졸업생 비율에서 16개 경쟁 국가 중 12위를 차지했으며 21.2%를 기록했다. 이는 미국보다 높지만 프랑스, 독일, 오스트리아보다는 낮다. STEM 졸업생 비율이 가장 높은 경쟁 국가는 핀란드로, 대학 졸업생의 30% 이상이 과학, 수학, 컴퓨터 과학, 공학 프로그램 출신이다.[38]

SHAD는 매년 7월에 열리는, 학업 성취도가 높은 고등학교 학생들을 위한 캐나다의 여름 심화 프로그램이다. 이 프로그램은 특히 STEAM 분야의 학문적 학습에 중점을 둔다.[39]

캐나다 스카우트 연맹은 STEM 분야를 청소년에게 홍보하기 위해 미국의 스카우트 연맹과 유사한 조치를 취했다. STEM 프로그램은 2015년에 시작되었다.[40]

2011년, 캐나다의 기업가이자 자선가인 세이모어 슐리히는 슐리히 리더 장학금을 설립하여, 캐나다 전역 20개 교육 기관에서 STEM 프로그램으로 대학 교육을 시작하는 학생들에게 60000CAD 규모의 1억 달러 장학금을 지급했다. 매년 40명의 캐나다 학생, 즉 각 기관에서 두 명씩 선발하여 이 장학금을 수여함으로써 재능 있는 젊은이들을 STEM 분야로 유치하는 것을 목표로 했다.[41] 이 프로그램은 또한 이스라엘의 5개 참여 대학에 STEM 장학금을 제공한다.[42]

유럽에서는 여러 프로젝트를 통해 STEM 교육과 직업을 장려해 왔다. 예를 들어, Scientix[47]는 STEM 교사, 교육 과학자 및 정책 입안자들의 유럽 협력 네트워크이다. SciChallenge[48] 프로젝트는 소셜 미디어 콘테스트와 학생이 생성한 콘텐츠를 사용하여 대학 입학 전 학생들의 STEM 교육 및 직업에 대한 동기를 높였다. 에라스무스 프로그램 프로젝트인 AutoSTEM[49]은 자동 기계를 사용하여 매우 어린 아이들에게 STEM 과목을 소개했다.

2015년 11월, 홍콩 교육국은 ''STEM 교육 진흥''이라는 제목의 문서를 발표하여 STEM 교육을 추진하기 위한 방침과 시책을 제시했다.[51]

인도는 인구 대비 STEM 졸업생 수에서 중국 다음으로 많은 1:52이다. 2016년 신규 STEM 졸업생의 총 수는 260만 명이었다.[52] STEM 졸업생들은 지난 20년 동안 국내외에서 높은 급여를 받으며 인도 경제에 기여해 왔다. 풍족한 외환 보유고를 갖춘 인도 경제의 반전은 주로 STEM 졸업생들의 기술 덕분이다. 인도에서 여성은 STEM 졸업생의 43%를 차지하며, 이는 전 세계에서 가장 높은 비율이다. 그러나 STEM 관련 직업의 14%만을 차지한다. 또한, 국내 연구 개발 기관에서 근무하는 28만 명의 과학자와 엔지니어 중 여성은 14%에 불과하다.[53]

나이지리아에서는 나이지리아 전문 여성 엔지니어 협회(APWEN)가 12세에서 19세 사이의 소녀들을 대상으로 과학 기반 과정에 참여시켜 고등 교육 기관에서 과학 기반 과정을 이수하도록 돕고 있다. 나이지리아 국립 과학 재단(NSF)은 NNPC가 후원하는 "만들어 봐, 건설해 봐" 프로그램을 통해 소녀들이 혁신하고, 발명하고, 구축하도록 장려하기 위해 의식적인 노력을 기울였다.[56]

카타르에서, 알-바이라크는 카타르 대학교의 첨단 재료 센터(CAM)에서 운영하는 STEM에 중점을 둔 교육 과정을 갖춘 고등학생 대상의 특별 프로그램이다. 매년 약 40개의 고등학교에서 온 약 946명의 학생들이 알-바이라크 대회에 참가한다.[62] 알-바이라크는 프로젝트 기반 학습을 활용하고, 학생들이 실제적인 문제를 해결하도록 장려하며, 실제적인 해결책을 만들기 위해 서로 팀으로 협력하도록 유도한다.[63][64] 지금까지의 연구에서 이 프로그램에 대한 긍정적인 결과가 나타났다.[65]

STEM은 싱가포르 교육부(MOE)가 2013년부터 장려해 온 응용 학습 프로그램(ALP)의 일부이며, 현재 모든 중등학교에서 이러한 프로그램을 운영하고 있다. 2023년까지 싱가포르의 모든 초등학교에서 ALP를 운영할 것으로 예상된다. ALP에는 시험이나 평가가 없다. 학생들은 실험을 통해 배우는 것을 강조한다. 즉, 시도하고 실패하고, 다시 시도하고, 거기서 배우고, 다시 시도하는 것이다. MOE는 혁신과 창의성을 길러주는 역량과 프로그램을 더욱 강화하고 강화하기 위해 ALP를 운영하는 학교를 적극적으로 지원한다.

싱가포르 과학 센터는 2014년 1월 STEM에 대한 학생들의 열정을 불러일으키기 위해 STEM 부서를 설립했다. 학생들의 학습 경험을 더욱 풍부하게 하기 위해, 산업 파트너십 프로그램(IPP)을 통해 학생들이 실제 STEM 산업과 직업에 조기에 노출될 기회를 제공한다. 과학 센터의 교육 과정 전문가와 STEM 교육자는 교사와 협력하여 STEM 수업을 공동 개발하고, 교사에게 교육을 제공하며, 이러한 수업을 함께 가르쳐 학생들이 조기에 STEM에 노출되고 STEM에 대한 관심을 키울 수 있도록 지원한다.

2017년, 태국 교육부 장관 티라키아트 자론세타신은 자카르타에서 열린 제49차 동남아시아 교육 장관 기구(SEAMEO) 회의에서 태국에 2개의 새로운 SEAMEO 지역 센터를 설립하는 것을 승인했다고 밝혔다. 하나는 STEM 교육 센터이고, 다른 하나는 적정 경제 학습 센터가 될 것이다.[66]

티라키아트 장관은 태국 정부가 새로운 STEM 센터에 5년간 2.5억태국 밧를 할당했다고 말했다. 이 센터는 STEM 교육 진흥을 담당하는 지역 기구가 될 것이다. STEM 교육 개선을 위한 정책을 수립할 뿐만 아니라 회원국 및 교육 전문가 간의 정보 및 경험 공유의 중심지가 될 것이다. 그는 "이것은 STEM 교육을 위한 최초의 SEAMEO 지역 센터이며, 말레이시아의 기존 과학 교육 센터는 학문적 관점에만 초점을 맞추고 있다. 우리 STEM 교육 센터는 과학 기술의 구현과 적응에도 우선순위를 둘 것이다."라고 말했다.[67]

과학교육진흥원은 STEM 교육 네트워크를 시작했다. 이 목표는 통합 학습 활동을 장려하고 학생들의 창의력과 지식 적용을 개선하며, 국내 STEM 교육 진흥을 위한 기관 및 인력 네트워크를 구축하는 것이다.[68]

튀르키예 STEM 교육 태스크 포스(또는 FeTeMM—페름 빌리믈레리, 테크놀로지, 뮨헨디슬릭 베 마테마틱)는 STEM 분야의 졸업생 수를 늘리는 데 초점을 맞추기보다는 STEM 분야의 교육 품질을 향상시키기 위해 노력하는 학자 및 교사들의 연합이다.

베트남에서는 2012년부터 많은 사립 교육 기관들이 STEM 교육 이니셔티브를 시작했다. 2015년, 과학기술부와 Liên minh STEM은 제1회 전국 STEM 데이를 개최했으며, 이후 전국적으로 유사한 행사가 많이 열렸다. 2015년, 교육훈련부는 STEM을 국가 학년 프로그램에서 장려해야 할 분야로 포함시켰다. 2017년 5월, 총리는 훈령 제16호[124]에 서명하여 다음과 같이 명시했다. "새로운 생산 기술 트렌드를 수용할 수 있는 인적 자원을 창출하기 위해 정책, 내용, 교육 및 직업 훈련 방식을 획기적으로 변경하고, 일반 교육에서 과학, 기술, 공학 및 수학(STEM), 외국어, 정보 기술 교육을 촉진하는 데 중점을 둔다." 또한 "교육훈련부(에게): 일반 교육 프로그램에서 과학, 기술, 공학 및 수학(STEM) 교육의 전개를 촉진한다. 2017년부터 2018년까지 일부 고등학교에서 시범적으로 운영한다."라고 요청했다.

5. 비판 및 논란

마이클 S. 테이텔바움은 2014년 ''The Atlantic''에 기고한 글에서 STEM 졸업생 수를 늘리려는 미국 정부의 노력을 비판했다. 그는 "학사 학위 이상을 요구하는 과학 및 공학 직종에서 현재 광범위한 노동 시장 부족이나 채용 어려움을 나타내는 증거를 찾을 수 없었다"고 말했다. 또한 "대부분의 연구는 많은, 그러나 모든 과학 및 공학 직종의 실질 임금이 정체되거나 완만하게 증가했으며 실업률이 다른 비슷한 기술 직종보다 높거나 더 높다고 보고한다"고 덧붙였다.[139]

테이텔바움은 STEM 참여를 늘리려는 노력이 제2차 세계 대전 이후 과학자와 엔지니어 수를 늘리려던 과거 미국의 노력과 유사하며, 이 모든 것이 결국 "대규모 해고, 채용 동결, 자금 삭감"으로 이어졌다고 지적했다. 1950년대 후반과 1960년대의 우주 경쟁으로 촉발된 노력은 "1970년대에 심각한 규모의 붕괴"를 초래했다.[139]

IEEE Spectrum의 편집 위원인 로버트 N. 샤레트는 2013년 기사에서 미국에서 "STEM 학위를 취득하는 것과 STEM 직업을 갖는 것 사이의 불일치"가 있다고 지적했다. STEM 졸업생 중 약 1/4만이 STEM 분야에서 일하고 있으며, STEM 분야의 근로자 중 절반 미만이 STEM 학위를 가지고 있다는 것이다.[140]

경제학 작가 벤 캐슬먼은 2014년 ''FiveThirtyEight''에 기고한 글에서 과학, 특히 생명 과학 분야는 다른 STEM 범주와 달리 낮은 임금을 받는 경우가 많다고 지적했다.[141]

참조

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