Journal of Engineering Education Research (공학교육연구)

Korean Society for Engineering Education (한국공학교육학회)
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Development of STEAM Instructional Materials using Arduino for Creative Engineering Design Class in High Schools and Its Application

일반계고의 창의공학설계 수업을 위한 아두이노 기반 STEAM 수업자료 개발과 적용

  • Lee, Dae-Seok (Chungnam Samsung High School) ;
  • Lim, Yeong-Dae (Department of Technology Education, Korea National University of Education) ;
  • Kim, Jinsoo (Department of Technology Education, Korea National University of Education)
  • 이대석 (충남삼성고등학교) ;
  • 임영대 (한국교원대학교 기술교육과) ;
  • 김진수 (한국교원대학교 기술교육과)
  • Received : 2019.10.11
  • Accepted : 2019.11.27
  • Published : 2020.01.31
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Abstract

The purpose of the study was to develop the Arduino based STEAM instruction materials for creative engineering design class. PDIE model was used in this study. We developed a STEAM lesson plan and a STEAM lesson worksheet for a total of six sessions through the steps of preparation, development, implementation and evaluation. The validity of the instruction materials was evaluated by the 10 experts using a survey. The instruction materials were applied to the class (52 students attended) of the creative engineering designs unit in technology and home economics subject. The class satisfaction and the creative solving-problem ability were examined after the calss. The class satafacition was high as the average of 10 item was 4.57 (out of 5). The paired t-test was conducted to compare the means of the creative solving-problem ability. It was observed that 'understanding and mastery of knowledge, thought, function and skills in a specific domain', 'divergent thinking', 'critical and logical thinking' and ' motivational factors' were significantly increased after the class. The instruction materials develped in this study were successfully designed to enhance the creative solving-problem ability by designing creative tasks and to intrique the interest by adding visual and auditory stimuli with the Arduino.

Keywords

References

  1. 강남화 외(2017). 2016년 융합인재교육(STEAM) 사업 효과분석 연구. 한국교원대학교 산학협력단
  2. 교육과학기술부(2011). 2011년 업무보고 : 창의인재와 선진과학 기술로 여는 미래 대한민국.
  3. 김맹범.홍승호(2019). 내진설계를 주제로 한 STEAM 프로그램이 초등학생들의 창의적 문제해결력 및 STEAM 태도에 미치는 효과. 에너지기후변화교육, 9(2), 125-135. https://doi.org/10.22368/KSECCE.2019.9.2.125
  4. 김문경.최선영(2013). 초등과학에서 융합인재교육 프로젝트 학습이 학생의 창의적 문제해결력 및 학업성취도에 미치는 효과. 과학교육연구지, 37(3), 562-572.
  5. 김대수(2016). 창의공학설계. 생능출판.
  6. 김영민 외(2013). 초.중등교육에서의 공학교육 프로그램 개발. 한국기술교육학회지, 13(2), 21-41.
  7. 김진연 외(2014). 중학교 기술교과에서 공학설계 중심 STEAM 수업자료 개발. 한국기술교육학회지, 14(2), 154-173.
  8. 김진수(2012). STEAM 교육론. 양서원.
  9. 김창희.전상길(2018). 창의적 문제해결력을 갖춘 인재육성방법, Problem-Based Learning. 인적자원개발연구, 21(4), 299-325.
  10. 김태훈(2015). 전문가 인식 조사에 의한 공학 설계 능력의 정의 및 하위 영역과 요소 도출. 공학교육연구, 18(3), 24-32.
  11. 백윤수 외(2011). 우리나라 STEAM 교육의 방향. 학습자중심교과교육연구, 11(4), 149-171.
  12. 서울대 심리연구팀(2004). 창의적 문제해결력 검사도구.
  13. 신문승.문정표(2018). 창의적 문제해결력(CPS) 프로그램이 초등영재의 창의성 신장과 과학탐구능력에 미치는 효과. 학습자중심교과교육연구, 18(12), 479-496.
  14. 심세용.김진옥.김진수(2016). 중학생의 기술적 문제해결능력 향상을 위한 아두이노 활용 STEAM 교육 프로그램 개발. 한국기술교육학회지, 16(1), 77-100.
  15. 윤정구 외(2018). 아두이노를 활용한 프로그래밍 교육이 고등학생의 창의적 문제해결력에 미치는 영향. The SNU Journal of Education Research, 27(3), 53-73.
  16. 이경우 외(2006.) 공학문제해결 입문. 시그마프레스.
  17. 이상균.이하룡(2013). 프로젝트 기반 STEAM 프로그램 개발 및 적용 효과. 대한지구과학교육학회지, 6(1), 78-86. https://doi.org/10.15523/JKSESE.2013.6.1.078
  18. 이창훈(2008). ADDIE 모형에 터한 창의 공학 설계 교육 프로그램 모형 개발과 적용 방안. 한국기술교육학회지, 8(1), 131-146.
  19. 이영은.이효녕(2014). 공학적 설계와 과학 탐구 기반의 STEAM 교육 프로그램이 중학생의 과학, 수학, 기술에 대한 흥미, 자기효능감 및 진로 선택에 미치는 효과. 교과교육학연구, 18(3), 513-540.
  20. 조석희 외(2001). 간편 창의적 문제해결력 검사 개발 연구(I). 한국교육개발원.
  21. 전재현.김방희.김진수(2018). 네트워크 텍스트 분석법에 의한 국내 STEAM 교육 연구물의 분석. 학습자중심교과교육연구, 18(23), 65-84.
  22. 정민.류승희(2019). 2019년 다보스 포럼의 주요 내용과 시사점 - 세계화 4.0 : 4차 산업혁명 시대의 글로벌 구조 형성. 현대경제연구원, 19-2(825).
  23. 정연희(2011). 예술교육을 통한 지속가능성 사고의 확장. 미술과 교육, 12(1), 51-70.
  24. 최연구(2017). 4차 산업혁명시대의 미래교육 예측과 전망. Future Horizon, (33), 32-35.
  25. 최상덕 외(2011). 21 세기 창의적 인재 양성을 위한 교육의 미래 전략 연구. 한국교육개발원
  26. 최숙영.김세민(2016). 앱 인벤터와 아두이노를 이용한 피지컬 컴퓨팅 교육이 공업계 고등학생의 창의 .융합적 사고에 미치는 영향. 컴퓨터교육학회 논문지, 19(6), 45-54.
  27. 태진미(2011). 창의적 융합인재양성, 왜 예술교육에 주목하는가?. 영재교육연구, 21(4), 1011-1032. https://doi.org/10.9722/JGTE.2011.21.4.1011
  28. Griffin, P., McGaw, B., & Care, E.(2012). Assessment and Teaching of 21st Century Skills. New York, Springer.
  29. Lawshe, C. H.(1975). A quantitative approach to content validity 1. Personnel psychology, 28(4), 563-575. https://doi.org/10.1111/j.1744-6570.1975.tb01393.x
  30. Trilling, B., & Fadel, C.(2012). 21세기 핵심역량: 이 시대가 요구하는 스킬. 한국교육개발원(역), 학지사.
  31. UNESCO(2006). Arts Education and Creativity - World Conference on Arts and Education: "Building Creative Cooperation for the 21st century". 30-33.