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3D 디자인 소프트웨어를 활용한 메이커 교육이 영재학생들의 공간 시각화 능력에 미치는 영향

Effects of 3D CAD Software-based Maker Education on Spatial Visualization Skills of Gifted Students

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이 연구의 목적은 전문적인 3D CAD(Computer Aided Design) 소프트웨어를 활용한 교육 프로그램을 개발하고 이를 영재학생들에게 적용하여 공간 시각화 능력에 미치는 효과를 분석하는 것이다. 연구를 위해 Siemens PLM Software에서 개발된 ‘Solid Edge 2019’ 소프트웨어를 활용한 3D 디자인 교육 프로그램을 개발하고, 대학교 부설 영재교육원에 소속된 과학, 수학, 정보 영재학생 172명을 대상으로 연구가 수행되었다. 그 결과 교육 프로그램을 학습한 학생들은 3D CAD 소프트웨어를 활용하여 스스로 원하는 모형을 창의적으로 생성 및 편집할 수 있었다. 또한, 영재 학생들의 학년, 성별, 다른 3D CAD 소프트웨어 교육 경험 또는 3D 프린터 사용 경험과 같은 배경 변인에 관련 없이, 그들의 공간 시각화 능력이 향상되었음을 확인할 수 있었다. 학생들의 메이커 운동을 장려하고 공간 시각화 능력 향상을 위해 개발된 3D 디자인 소프트웨어를 활용한 메이커 교육 프로그램을 교육 현장에 확대 적용할 필요가 있다.

Abstract

The purposes of this study were to develop a maker education program about 3D CAD (Computer Aided Design) software and to investigate the effects of the developed program on spatial visualization skills of gifted students in grades 6 to 8. In this program, a maker education curriculum was developed based on ‘Solid Edge 2019’ from Siemens PLM Software, and a total of 172 gifted students consisted of majors in science, mathematics, and IT in the affiliated gifted education institute with K university. The results showed that the students who were trained in the program were able to design and transform their creative 3D models. In addition, the spatial visualization skills of the students improved regardless of their grade, gender, previous experience of other 3D CAD software or a 3D printer. In conclusion, it is suggested to further develop a maker education program using 3D CAD software that will accommodate individual learners’ differences and to encourage maker movement in the secondary education to improve students’ spatial visualization skills.

참고문헌 (65)

  1. 강인애, "메이커 활동(Maker Activity)의 초등학교 수업적용 가능성 및 교육적 가치 탐색", 학습자중심교과교육연구, 17(14), pp.487~515 (2017), 학습자중심교과교육학회[DOI]
  2. 고동국, "3D 프린터를 활용한 호흡계의 융합 수업이 초등학생의 과학 탐구 능력, 창의적 문제해결력, 과학 흥미도 및 STEAM 프로그램 만족도에 미치는 영향", 초등과학교육, 37(3), pp.323~338 (2018), 한국초등과학교육학회[DOI]
  3. ), "교육부", 2015
  4. 구덕회, "CAD SW를 이용한 3D 프린팅 초등 교육 프로그램 개발", 정보교육학회논문지, 22(5), pp.557~564 (2018), 한국정보교육학회[DOI]
  5. "사물인터넷" (2017), 국립중앙과학관[URL]
  6. 권결, "특성화고등학교 ‘공작 기계’ 과목의 ‘CAM시스템’ 단원을 위한 3D 프린팅 수업과정안 개발", 실과교육연구, 22(1), pp.293~310 (2016), 한국실과교육연구학회
  7. 권동현, "캐릭터 상품 제작 교육에 적합한 3D프린터 연구", 만화애니메이션연구, (41), pp.455~486 (2015), 한국만화애니메이션학회[DOI]
  8. 권오남, "공간시각화 능력에서의 웹기반 프로그램과 지필학습 프로그램의 효과: 성별을 중심으로", 교육학연구, 40(4), pp.4~88 (2002), 한국교육학회
  9. 권오남, "웹 기반 가상현실 프로그램과 지필 학습 프로그램이 공간시각화 능력에 미치는 영향 : 성별을 중심으로", 수학교육, 41(1), pp.4~58 (2002), 한국수학교육학회
  10. 김경훈, "공간 감각에 대한 초등 수학 교과서 분석", 초등교과교육연구, 28, pp.1~22 (2018)
  11. 김덕호, "3D 프린터 기반 기후 관련 STEAM 프로그램이 초등과학 영재 학생들에게 미치는 영향", 에너지기후변화교육, 6(2), pp.127~138 (2016), 에너지기후변화교육학회[DOI]
  12. 김민정, "3D 프린터 국내외 연구 동향 – 디자인 교육 프로그램 중심으로-", 2014 한국디지털디자인협의회 학술대회 논문집, pp.239~240 (2014)
  13. 김연미, "공과대학 신입생들의 공간 시각화 능력, 수학 성취도와 언어 성취도사이의 관계 및 성별 차이에 관한 연구", 수학교육 논문집, 29(3), pp.553~571 (2015), 한국수학교육학회
  14. 김연미, "공과대학 신입생들의 공간 시각화 능력의 수학 성취도와의 관계와 문제해결 전략 및 성별 차이에 관한 연구", 인지과학, 28(3), pp.149~171 (2017), 한국인지과학회[DOI]
  15. 김주일, "스케치 업을 활용한 학습이 공간 감각 능력에 미치는 효과", 석사, 초등멀티미디어정보교육전공, pp.2012
  16. 김효정, "미술교과 중심의 융합인재교육(STEAM)이 중학생의 과학·직업역량에 미치는 영향", 커뮤니케이션디자인학연구, 55, pp.19~30 (2016), (사)한국커뮤니케이션디자인협회 커뮤니케이션디자인학회
  17. 2018년 3D프린팅산업 진흥 시행계획, "미래창조과학부", 미래창조과학부, ~ (2018)
  18. 박경신, "가상현실 교육설계방식에 따른 학습자 주의와학습 기억에 관한 연구", 정보처리학회 논문지, 14(2), pp.119~126 (2007), 한국정보처리학회
  19. 박성선, "한국의 중학교 영재학생과 일반학생의 공간 능력의 차이에 관한 연구", 영재교육연구, 22(2), pp.371~386 (2012), 한국영재학회[DOI]
  20. 박성선, "초등학생의 공간시각화능력 및 수학성취도에 관한 연구", 초등수학교육, 16(3), pp.303~313 (2013), 한국수학교육학회
  21. 이기영, "지질 전개도를 활용한 수업이 고등학생의 공간 시각화 능력과 지질 공간 능력에 미치는 영향", 한국지구과학회지, 36(3), pp.280~299 (2015), 한국지구과학회
  22. 배영권, "3D 프린터를 활용한 융합인재교육 프로그램 개발 및 효과성과 만족도 분석", 정보교육학회논문지, 21(4), pp.475~486 (2017), 한국정보교육학회
  23. 배영권, "가상현실장비(VR)를 활용한 융합인재교육 프로그램 개발 및 만족도와 학습자의 태도 분석", 정보교육학회논문지, 22(5), pp.593~603 (2018), 한국정보교육학회[DOI]
  24. 신승기, "메이킹 교육 활성화를 위한 프레임워크 설계 및 메이킹 스페이스 구성 방안 연구", 정보교육학회논문지, 22(2), pp.263~274 (2018), 한국정보교육학회
  25. 신은수, "3D 프린터를 활용한 융합교육프로그램 개발 : 우리 가족 집 설계", 융합교육연구, 4(1), pp.39~51 (2018)
  26. 申浚植, "空間 視覺化 學習이 數學的 問題 解決力에 미치는 效果", 석사, 수학교육, pp.1993
  27. 유층현, "3D 프린팅과 체육 중심 STEAM프로그램이 중학생의 교과흥미도 및 창의적 태도에 미치는 영향", 디지털융복합연구, 15(1), pp.547~557 (2017), 한국디지털정책학회[DOI]
  28. 이경아, "미술교육에서 3D 모델링 기반 3D 프린터 활용 전망", 미술교육논총, 29(3), pp.149~174 (2015), 한국미술교육학회
  29. 이국희, "3D프린터 사용자들의 3D모델링 소프트웨어 사용경험 탐색 및 한국인을 위한3D모델링 소프트웨어 개발제안", 한국HCI학회 논문지, 12(2), pp.21~29 (2017), 한국에이치씨아이학회
  30. 이명한, "3D 프린터를 활용한 기술교과 교육 프로그램 개발 및 적용 – ‘제조 기술과 자동화’ 단원을 중심으로", 실과교육연구, 21(4), pp.227~246 (2015), 한국실과교육연구학회
  31. 이영찬, "3D 도면 제작 프로그램 및 3D 프린터를 활용한 발명교육 프로그램이 초등학생의 창의성에 미치는 효과", 실과교육연구, 21(3), pp.39~54 (2015), 한국실과교육연구학회[DOI]
  32. 이재정, "3D프린터를 활용한 창의형 초등농업교육프로그램 개발과 적용", 농업교육과 인적자원개발, 50(1), pp.231~248 (2018), 한국농·산업교육학회[DOI]
  33. 이재호, "과학영재용 소프트웨어 코딩기반 메이커 교육 프로그램의 개발", 영재교육연구, 27(3), pp.331~348 (2017), 한국영재학회[DOI]
  34. 이종희, "중학생의 공간 시각화 능력에대한 연구 : 3차원 회전 능력을 중심으로", 교과교육학연구, 2(2), pp.214~234 (1998)
  35. 이좌택, "초등 실과에서 나무블록, 제도카드, 웹기반 공간시각화 프로그램을 활용한 3-D와 2-D 의 상호비교 학습이 공간시각화능력에 미치는 효과", 한국실과교육학회지, 17(4) (2004), 한국실과교육학회
  36. 이창윤, "메이커 활동에 기반을 둔 화학 탐구 R&E 프로그램의 사례연구", 학습자중심교과교육연구, 18(18), pp.131~154 (2018), 학습자중심교과교육학회[DOI]
  37. 이현희, "공간 능력과 공간 기하적 사고에서 SketchUp활용의 효과-중학교 1학년 입체도형의 측정 단원을 중심으로-", 수학교육, 52(4), pp.531~547 (2013), 한국수학교육학회
  38. 이혜미, "3D 탐구형 소프트웨어 활용을 통한 수학적 사고력 및 수학 성취도 향상에 관한 연구 : 초등학교 6학년 「도형」 영역을 중심으로", 석사, 초등컴퓨터교육, pp.2008
  39. 장필성, "2016 다보스포럼: 다가오는 4차 산업혁명에 대한 우리의 전략은?", 과학기술정책, 26(2), pp.12~15 (2016)
  40. 전지현, "창의적 문제해결력 향상을 위한 인포그래픽과 3D모델링을 활용한 STEAM 프로그램 개발", 정보교육학회논문지, 21(1), pp.67~76 (2017), 한국정보교육학회
  41. 정미경, "영재와 공간능력간의 탐색적 고찰 : STEM 분야를 중심으로", 한국교육학연구, 18(3), pp.135~155 (2012), 안암교육학회
  42. 조영선, "초등학생들의 공간 감각 실태 조사-4,5,6학년을 중심으로-", 한국초등수학교육학회지, 16(3), pp.359~388 (2012), 한국초등수학교육학회
  43. 최선미, "공과대학생 공간시각화능력과 학업성취 간 관계 연구", 공학교육연구, 18(5), pp.42~50 (2015), 한국공학교육학회[DOI]
  44. 한국과학창의재단, "2018년도 메이커 스페이스 구축·운영 사업 주관기관 모집공고 (한국과학창의재단 공고 제 2018-036호)", 한국과학창의재단, ~ (2018)
  45. 허준혁, "고등학교 지구과학 수업에서 플래시 파노라마 기반 가상 야외 답사의 활용이 학생들의 공간 시각화 능력 및 화산 개념 이해에 미치는 영향", 한국지구과학회지, 34(4), pp.345~355 (2013), 한국지구과학회
  46. Battista, M. T., "Spatial visualization and gender differences in high school geometry", Journal for Research in Mathematics Education, 21(1), pp.47~60 (1990)
  47. "Betahaus, Berlin - Coworking in Berlin" (2017)[URL]
  48. Gardner, H., "Multiple intelligences" (1993), Basic Books
  49. Gardner, H., "Intelligence reframed: Multiple intelligences for the 21st century" (1999), Basic Books
  50. Guay, R. B., "Purdue Spatial Visualization Test" (1976), Purdue Research Foundation, Educational Testing Service
  51. Guilford, J. P., "The nature of human intelligence" (1967), McGrawHill
  52. "Greenpower car challenge resources" (2018)[URL]
  53. "Koodi2016 -ensiapua ohjelmoinnin opettamiseen peruskoulussa" (2014)[URL]
  54. Kurtulus, A., "The effects of Google Sketchup based geometry activities and projects on spatial visualization ability of student mathematics teachers", Procedia-Social and Behavioral Sciences, 9, pp.384~389 (2010)
  55. Lee, K., "Augmented reality in education and training", TechTrends, 56(2), pp.13~21 (2012)
  56. Lubinski, D., "Study of mathematically precocious youth after 35 years : Uncovering antecedents for the development of math-science expertise", Perspectives on Psychological Science, 1(4), pp.316~345 (2006)
  57. Maeda, Y., "Scaling the Revised PSVT-R: Characteristics of the first year engineering students’ spatial ability", Proceedings of the American Society for Engineering Education (ASEE) Annual Conference and Exposition, pp.2011~2582 (2011)
  58. McGee, M. G., "Human spatial abilities : Psychometric studies and environmental, genetic, hormonal, and neurological influences", Psychological Bulletin, 86(5), pp.889~918 (1979)
  59. McGinnis, P., "Reinventing STEM through the maker movement", Science Scope, 42(1), pp.1~ (2018)
  60. Moses, B. E., "The nature of spatial ability and its relationship to mathematical problem solving", doctoral, pp.1977
  61. "Creative teaching prepares students for engineering" (2018)[URL]
  62. Schwab, K., "The fourth industrial revolution" (2017), Crown Business
  63. "Solid Edge solutions products" (2019)[URL]
  64. Voyer, D., "Magnitude of sex differences in spatial abilities. A meta-analysis and consideration of critical variables", Psychological Bulletin, 117, pp.250~270 (1995)
  65. "FACT SHEET: President Obama to Host First-ever White House Maker Faire" (2014)[URL]

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