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생활 속 식물농장 만들기를 활용한 공학 설계 기반 과학 교육 프로그램 개발 및 적용

The Development and Application of an Engineering Design Process-Based Science Education Program using ‘Creating a Plant Farm’

이진웅|한화정
한국현장과학교육학회 (The Korean Society for School Science)|2024.12|현장과학교육 (School Science Journal)|제18권 제5호|pp. 529-551|DOI 10.15737/ssj.18.5.202412.529

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고등학생High School Students과학 관련 태도공학 설계 과정공학 설계 능력식물농장Engineering Design ProcessScience-Related AttitudesEngineering Design AbilitiesPlant Farm

초록

본 연구는 고등학생을 위한 공학 설계 기반 과학 교육 프로그램 ‘생활 속 식물농장 만들기’를 개발하고, 이를 적용하여 프로그램이 학생들에게 미치는 효과를 분석하고자 하였다. ‘생활 속 식물농장 만들기’ 프로그램은 문제 정의, 정보 수집, 창안, 구현, 평가 및 반성 순서로 한 차례의 공학 설계 과정을 수행한 뒤, 다시 구현, 평가 및 반성으로 한 차례의 재설계를 하도록 구성하였다. ‘생활 속 식물농장 만들기’ 프로그램의 효과를 알아보기 위해 학생의 과학 관련 태도와 공학 설계 능력 변화를 살펴보고, 본 프로그램에 대한 인식 조사를 실시하였다. 그 결과 학생들의 과학 관련 태도와 공학 설계 능력의 모든 영역에서 유의미한 향상이 나타나지는 않았으나, 과학 관련 태도와 공학 설계 능력 향상에 긍정적인 영향을 주는 사례들이 확인되었다. 또한 학생들은 프로그램에 대해 전반적으로 긍정적으로 평가하였다. 따라서 본 연구에서 개발한 ‘생활 속 식물농장 만들기’는 과학 관련 태도와 공학 설계 능력 향상에 긍정적인 가능성을 보여주었으며, 실패 경험의 긍정적 활용, 시간 관리 전략, 협업 능력 강화 등의 보완이 필요함을 시사한다. 향후 다양한 학교 환경과 학생 특성을 고려한 추가 연구가 요구된다.

Abstract

This study aimed to develop an engineering design process-based science education program for high school students, titled "Creating a Plant Farm," and analyze its effects on students. The program was structured to include one cycle of the engineering design process, consisting of "defining the problem," "ingathering information related to the problem," "generating the solution," "implementing the best solution," and "evaluating the solution and reflecting," followed by a redesign phase involving "implementing the best solution," and "evaluating the solution and reflecting." To assess the effectiveness of the program, changes in students' science-related attitudes and engineering design abilities were examined, along with a survey of their perceptions of the program. While significant improvements were not observed across all aspects of students' science-related attitudes and engineering design abilities, instances of positive effects in these areas were identified. Additionally, students generally evaluated the program positively. Therefore, the "Creating a Plant Farm" program developed in this study demonstrated potential for improving students' science-related attitudes and engineering design abilities. The findings suggest the need for further refinement, such as the constructive use of failure experiences, time management strategies, and enhanced collaboration skills. It is recommended that future research consider diverse school environments, and student characteristics to expand upon these findings.

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