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아두이노를 이용한 디지털 논리 회로 온라인 실습 사례

Hands-on examples of digital logic circuits using Arduino

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주제분류교육학

초록

이 연구는 아두이노를 이용한 새로운 디지털 논리 회로 실습 사례를 제시하는 목적으로 수행되었다. 기존 디지털 논리 회로의 실습 내용이 사범대나 교대 학부생의 수준에 맞지 않는 문제점이 있어, 이들 학생이 쉽게 접근할 수 있는 새로운 디지털 논리 회로 실습 방법을 개발하였다. 연구자는 Lee(2020b)의 저비용 마이크로컨트롤러 적용 교수학습 모델에 기반하여 교수학습자료를 개발한 후 이를 수업에 적용하였다. 이 연구의 수행을 통해 아두이노를 이용하여 디지털 논리 회로의 다양한 실습이 가능함을 확인하였다. 이 연구의 결과를 통해 내릴 수 있는 결론은 다음과 같다. 첫째, 연구자가 제안한 실습 방법은 기존 방법에 비해 적은 재료를 사용하였다. 둘째, 디지털 논리 회로의 실습 교재에서 다루어진 대부분의 내용이 아두이노를 이용하여 구현할 수 있었다. 셋째, 아두이노를 이용하여 디지털 논리 회로의 실습 내용을 구현할 수 있는 회로도 및 소스 코드를 제시하였다. 이 연구에서 제시된 아두이노를 이용한 디지털 논리 회로 실습 방법은 사범대나 교대와 같이 비공학계열의 학생들을 대상으로 한 디지털 논리 회로 실습 활동에 유용하게 활용될 것이다.

Abstract

This study’s purpose was to propose a new digital logic circuit hand-on case using Arduino. Problematically, the actual contents of the existing digital logic circuits do not match the level of undergraduate students in the College of Education; thus, the study’s researcher developed a new digital logic circuit hand-on method that can be easily accessed by these students. The researcher developed teaching and learning materials based on Lee’s (2020b) teaching-learning model applied with a low-cost microcontroller, and then applied them to classes. This study confirmed that various hand-on activities based on digital logic circuits are possible using Arduino. The conclusions that can be drawn from the study’s results are as follows. First, the hand-on method proposed by the researcher utilized less materials than the existing method. Second, most of the content covered in hands-on textbooks focusing on digital logic circuits can be implemented using Arduino. Third, this study proposes a circuit diagram and source code that can implement the hand-on contents of digital logic circuit using Arduino. The method presented in this study can be usefully utilized in digital logic circuit hand-on activities for non-engineering students, such as students in the College of Education.

참고문헌 (36)

  1. 고병오, "아두이노를 기반으로 한 STEAM 교육에 관한 연구", 교육논총, 53(4), pp.1~18 (2016)
  2. 기장근, "디지탈 논리회로 설계 및 모의 실험 실습을 위한 인터넷 기반 교육용 소프트웨어 패키지 개발", 공학교육연구, 2(1), pp.10~16 (1999)
  3. 김동식, "자바 애플릿을 이용한 웹 기반 디지털 논리회로 가상실험키트", 공학교육연구, 6(2), pp.5~14 (2003)
  4. 김동식, "가상 디지털 키트를 이용한 웹기반 논리회로 가상실험시스템의 구현", 컴퓨터교육학회 논문지, 10(6), pp.11~18 (2007), 한국컴퓨터교육학회[DOI]
  5. 김동식, "멀티미디어를 이용한 웹기반 디지털 논리회로 가상실험실의 구현", 공학교육연구, 5(1), pp.27~33 (2002)
  6. 김동식, "Design of a Web-based Java Applet for Conceptual Learning in Digital Logic Circuits and its Student Satisfaction Survey", 인터넷정보학회논문지, 16(4), pp.61~70 (2015), 한국인터넷정보학회[DOI]
  7. 김동윤, "아두이노를 이용한 용액 색깔의 디지털화", 과학영재교육, 10(3), pp.244~255 (2018), 한국과학영재교육학회[DOI]
  8. 김영욱, "아두이노를 활용한 피지컬 컴퓨팅 기반 소프트웨어 수업용 어플리케이션이 초등학생의 논리적 사고력에 미치는 효과", 사고개발, 12(2), pp.47~72 (2016), 대한사고개발학회
  9. 김우찬, "고등학교 정보교과 논리회로 교육을 위한 논리회로 시뮬레이터 설계 및 구현", 정보창의교육논문지, 4(1), pp.1~7 (2010)
  10. 김은주, "교육용 디지털 논리회로 시뮬레이터 설계 및 구현", 컴퓨터교육학회 논문지, 11(2), pp.65~78 (2008), 한국컴퓨터교육학회[DOI]
  11. 박광렬, "임베디드 컴퓨팅 전자 보드와 프로그래밍 도구를 활용한 창의 활동 수업의 접근", 실과교육연구, 22(1), pp.221~239 (2016), 한국실과교육연구학회
  12. 심규헌, "아두이노를 활용한 STEAM 커리큘럼 설계, 적용 및 효과 분석", 컴퓨터교육학회 논문지, 17(4), pp.23~32 (2014), 한국컴퓨터교육학회[DOI]
  13. 심세용, "중학생의 기술적 문제해결능력 향상을 위한 아두이노 활용 STEAM 교육 프로그램 개발", 한국기술교육학회지, 16(1), pp.77~100 (2016), 한국기술교육학회
  14. 이순흠, "웹기반 디지털 논리회로 가상실험실의 교육효과", 컴퓨터교육학회 논문지, 11(1), pp.23~32 (2008), 한국컴퓨터교육학회[DOI]
  15. 이시영, "논리회로교육이 초등과학 영재 학생들에게 미치는 영향", 석사, 초등과학교육전공, pp.2013
  16. 이영주, "기초전기전자회로 실습을 위한 웹기반 소프트웨어 프로그램의 설계 및 구현", 실천공학교육논문지, 7(2), pp.113~117 (2015)
  17. 이은상, "아두이노를 활용한 디지털 논리 회로의 구현: 가산기를 중심으로", 예술인문사회 융합 멀티미디어 논문지, 9(11), pp.273~285 (2019), 사단법인 인문사회과학기술융합학회[DOI]
  18. 이창윤, "메이커 활동에 기반을 둔 화학 탐구 R&E 프로그램의 사례연구", 학습자중심교과교육연구, 18(18), pp.131~154 (2018), 학습자중심교과교육학회[DOI]
  19. 이형봉, "중등 정보과학 영재 사사 교육을 위한 회로 최소화 알고리즘 성능 평가", 정보처리학회논문지. 컴퓨터 및 통신시스템, 4(12), pp.391~398 (2015), 한국정보처리학회[DOI]
  20. 임동균, "플래쉬를 이용한 디지털 논리회로 교육 콘텐츠", 한국콘텐츠학회 논문지, 5(4), pp.180~187 (2005), 한국콘텐츠학회
  21. 최승우, "공업계열 전문계고등학교 `디지털 논리 회로` 수업에서 PSpice를 이용한 수업의 효과", 대한공업교육학회지, 33(1), pp.149~168 (2008), 대한공업교육학회
  22. 최정원, "초등학생의 창의적 문제해결력 향상을 위한 E-textiles를 활용한 STEAM 교육의 효과", 교원교육, 31(3), pp.105~119 (2015), 교육연구원[DOI]
  23. 허경, "전기회로실험을 이용한 PBL기반 디지털 논리회로 교육방법 개발 및 적용 분석", 정보교육학회논문지, 13(3), pp.341~349 (2009), 한국정보교육학회
  24. 허경, "아두이노 장치 프로그래밍을 통한 기초 디지털 논리 회로 실습 교육과정", 실천공학교육논문지, 9(1), pp.41~48 (2017), 한국실천공학교육학회[DOI]
  25. 현혜정, "오픈소스 하드웨어와 디자인을 융합한 체험교육프로그램 개발 및 활용방안", 한국과학예술융합학회, 14, pp.527~537 (2013), 한국전시산업융합연구원
  26. Aviles-Cruz, C., "A smartphone-based augmented reality system for university students for learning digital electronics", Computer Applications in Engineering Education, 27(3), pp.615~630 (2019)
  27. Baneres, D., "Evaluation of a new self-study platform for introductory digital systems", International Journal of Engineering Education, 35(1), pp.286~303 (2019)
  28. Bernhardt, E. A., "An apparatus for measuring a material's photomechanical response", American Journal of Physics, 86(12), pp.943~952 (2018)
  29. Bouquet, F., "Project-based physics labs using low-cost open-source hardware", American Journal of Physics, 85(3), pp.216~222 (2017)
  30. Burch, C., "Logisim : a graphical system for logic circuit design and simulation", Journal on Educational Resources in Computing, 2(1), pp.1~12 (2002)
  31. D'Ausilio, A., "Arduino : A low-cost multipurpose lab equipment", Behavior Research Methods, 44(2), pp.305~313 (2012)
  32. Hacker, C., "Interactive teaching of elementary digital logic design with WinLogiLab", IEEE Transactions on Education, 47(2), pp.196~203 (2004)
  33. Lee, E., "A meta-analysis of the effects of Arduino-based education in Korean primary and secondary schools in engineering education", European Journal of Educational Research, 9(4), pp.1503~1512 (2020)
  34. Lee, E., "Developing a low-cost microcontroller-based model for teaching and learning", European Journal of Educational Research, 9(3), pp.921~934 (2020)
  35. Lu, C. C., "Design STEAM course to train STEAM literacy of primary students : Taking"animal mimicry beast"as an example", Journal of Research in Education Sciences, 64(3), pp.85~118 (2019)
  36. Molenda, M., "In search of the elusive ADDIE model", Performance Improvement, 42(5), pp.34~37 (2003)

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