아두이노를 활용한 STEAM 프로그램이 예비 과학교사의 융합인재 핵심역량에 미치는 영향
The Effect of STEAM Program using Arduino on Preservice Science Teachers’ STEAM Core Competencies
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본 연구는 예비 과학교사들을 대상으로 아두이노를 활용한 STEAM 프로그램을 적용하여 융합인재 핵심역량에 어떠한 변화가 있는지 살펴보았다. 아두이노를 활용한 STEAM 프로그램은 STEAM과 아두이노, 그리고 SW 교육에 대한 이론적 배경의 학습, 상황제시, 창의적 설계, 감성적 체험, 그리고 평가 단계로 구성되며, 각 단계에서 아두이노를 활용할 수 있도록 구성하였다. 예비 과학교사들은 ‘미세먼지’를 주제로 아두이노를 활용한 STEAM 프로그램을 경험하였다. 예비교사들은 상황제시 단계에서 미세먼지란 무엇인지, 그리고 미세먼지의 심각성에 대해 학습한 후 미세먼지 측정기의 원리에 대해 살펴보았다. 창의적 설계 단계에서는 공기청정기를 제작하기 위해 설계도를 고안하였으며, 이때 아두이노를 활용하여 미세먼지 측정기 제작을 위한 방안을 구상할 수 있도록 하였다. 다음으로 감성적 체험 단계에서는 공기청정기를 제작하고, 아두이노를 활용하여 미세먼지 측정기를 제작하도록 하였다. 마지막 평가 단계에서는 제작한 공기청정기를 작동하여 미세먼지 측정기를 활용하여 미세먼지 농도를 측정하여 평가할 수 있도록 하였다. 예비교사들은 아두이노를 활용한 STEAM 프로그램 경험 후 의사소통 역량, 문제해결 역량, 정보수집 역량, 논리분석적 사고 역량, 창의적 역량이 향상되었다. 또한, 예비교사들은 프로그램 경험 후 예비교사들은 아두이노를 활용한 STEAM 수업의 학교 현장에서의 활용 가능성에 대해 과학적 탐구능력 함양, 협동심과 소통능력 향상, 문제해결력과 창의적 사고력 활용을 언급하였다. 또한 이들은 STEAM 프로그램에 아두이노를 접목하여 활용함으로써 소프트웨어적 지식과 능력을 기를 수 있을 것이라고 하였다.
Abstract
This study explores the effects of STEAM program using Arduino on preservice science teachers toward their STEAM core competencies. The STEAM program using Arduino consists of four stages: presentation of situation, creative design, emotional touch, and evaluation. The preservice science teachers learned the theoretical backgrounds of STEAM and Arduino. Then, they were given the chance to think about an environmental issue, which is fine dust. The preservice teachers designed an air cleaner and a fine dust measuring instrument using Arduino. The preservice science teachers also produced the air cleaner and the measuring instrument using Arduino. They measured the level of fine dust in the classroom before and after the use of the air cleaner. That is, the preservice teachers experienced each stage of STEAM: seriousness of fine dust, design and production of the measuring instrument of fine dust and air cleaner, and evaluation of the effectiveness of air cleaner. Further, they reflected on their experiences of STEAM program using Arduino. The results indicate that these preservice science teachers statistically improved communication competency, problem-solving competency, gathering information competency, logical analytical thinking competency, and creativity competency. However, there were no statistical improvements on teamwork competency and self-development competency. This study suggests that experiencing STEAM program using Arduino is valuable for the preservice science teachers to develop STEAM core competencies and further implement STEAM program their science classes in the future.
참고문헌 (21)
- 배덕현, "스마트교육 기반의 교량모형만들기 STEAM 프로그램이 흥미도와 융합인재소양에 미치는 효과", 한국기술교육학회지, 14(1), pp.158~176 (2014), 한국기술교육학회
- 배진호, "융합인재교육(STEAM)을 적용한 초등과학수업이 과학 학습 동기와 학업 성취도에 미치는 영향", 초등과학교육, 32(4), pp.557~566 (2013), 한국초등과학교육학회
- 백윤수, "우리나라 STEAM 교육의 방향", 학습자중심교과교육연구, 11(4), pp.149~171 (2011), 학습자중심교과교육학회
- 홍정희, "GI-STEAM 모형에 기반한 영재 프로그램이 초등영재의 리더십과 창의적 인성, 학습몰입에 미치는 영향", 영재교육연구, 26(1), pp.77~99 (2016), 한국영재학회
- 홍광표, "융합인재교육(STEAM)이 초등학생 고학년의 과학적 태도 및 창의적 문제해결력에 미치는 영향", 한국교육문제연구, 33(1), pp.77~99 (2015), 한국교육문제연구소
- 강인애, "오픈소스 소프트웨어를 활용한 고등학교 STEAM 프로그램이 학생들의 과학에 대한 흥미도 및 태도에 미치는 영향 수업 사례연구", 중등교육연구, 60(4), pp.1105~1134 (2012), 사범대학부속중등교육연구소[DOI]
- 강주희, "포트폴리오를 활용한 과학 기반 STEAM 수업이 초등학생들의 과학 개념 형성에 미치는 영향", 초등과학교육, 32(4), pp.593~606 (2013), 한국초등과학교육학회
- 김진수, "기술 교육에서 아두이노를 활용한 SW 교육 및 STEAM 교육 방안", 한국기술교육학회지, 15(1), pp.22~48 (2015), 한국기술교육학회
- 김선영, "STEAM 프로그램이 예비 과학교사의 의사소통역량에 미치는 영향: STEAM 교육에 대한 경험과 성찰", 과학교육연구지, 43(1), pp.136~156 (2019), 과학교육연구소[DOI]
- 김태훈, "센서 기반 스크래치 프로그래밍 중심의 STEAM 교육 프로그램 개발 및 적용", 정보교육학회논문지, 18(1), pp.65~74 (2014), 한국정보교육학회[DOI]
- Koh, B. O., "A study on the STEAM education based Arduino", The Journal of Education Studies, 53, pp.1~18 (2016)
- Miles, M. B., "Qualitative data analysis: An expanded sourcebook" (1994), Sage Publications
- Ministry of Education, Science and Technology, "2015 Revised Science Curriculum", Ministry of Education, Science and Technology, ~ (2015)
- 문외식, "초등학생들이 수업시간에 스크래치 프로그래밍과 센서 보드를 활용한 STEAM교육 모형 개발과 적용", 정보교육학회논문지, 18(2), pp.213~224 (2014), 한국정보교육학회[DOI]
- 박애리나, "STEAM 프로그램이 초등영재학생의 과학적 의사소통능력과 학습몰입에 미치는 영향", 초등과학교육, 33(3), pp.439~452 (2014), 한국초등과학교육학회[DOI]
- 박태정, "창의적 문제해결 기반 피지컬컴퓨팅 교육프로그램 설계원리 개발 및 적용", 교육공학연구, 34(3), pp.817~847 (2018), 한국교육공학회[DOI]
- 심규헌, "아두이노를 활용한 STEAM 커리큘럼 설계, 적용 및 효과 분석", 컴퓨터교육학회 논문지, 17(4), pp.23~32 (2014), 한국컴퓨터교육학회[DOI]
- 심세용, "중학생의 기술적 문제해결능력 향상을 위한 아두이노 활용 STEAM 교육 프로그램 개발", 한국기술교육학회지, 16(1), pp.77~100 (2016), 한국기술교육학회
- 신세인, "고등학생들의 융합에 대한 태도 검사도구의 개발과 타당화", 한국과학교육학회지, 34(2), pp.123~134 (2014), 한국과학교육학회[DOI]
- 태진미, "과학적 태도 수준 그룹에 따른 스토리텔링 기반 STEAM 교육의 효과 검증", 영재와 영재교육, 12(1), pp.5~28 (2013), 한국영재교육학회[DOI]
- Sun Young Yang, "Two-photon probe for H₂S and ROS", 석사, Dept. of Chemistry, pp.2014