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논문 상세정보

아두이노를 활용한 STEAM 커리큘럼 설계, 적용 및 효과 분석

Development and Evaluation of a STEAM Curriculum Utilizing Arduino

초록

현대사회에서 발생하는 복합적인 문제들은 정보 논리적 사고를 통해 효율적으로 해결할 수 있으며, 정보 논리적 사고력은 정보 교과의 프로그래밍 교육을 통해 효과적으로 신장시킬 수 있다. 본 연구는 학습자의 흥미를 유발하고 집중도를 높일 수 있는 정보 교과 STEAM 커리큘럼을 설계하였고 이를 적용 및 평가하였다. 커리큘럼은 자기 주도적 학습과 조별 학습을 통하여 학습자 간에 상호작용이 이루어질 수 있도록 하였으며 하나의 주제를 가지고 과학, 음악, 정보 교과의 관련 지식을 이해할 수 있도록 구성하였다. 실험은 초등학교 4~6학년에 재학 중인 정보 영재 학생들을 대상으로 아두이노 보드를 활용하여 진행하였다. 연구 결과, 아두이노를 활용한 수업 후에 컴퓨터 과목에 대한 관심도와 프로그래밍에 대한 흥미도가 증가하였다. 75%의 학생들이 컴퓨터에 대한 흥미가 늘어났고 93%의 학생들이 아두이노를 활용한 수업에 긍정적인 응답을 하였다. 연구 결과의 유효성은 t-test를 통해 입증하였다.

Abstract

The nature of complex modern society inevitably creates intricate problems that can be solved by the computational and logical reasoning. The programming education in Informatics can effectively raise the ability of computational thinking. The paper proposes and evaluates a STEAM curriculum that can draw the interest and attention of students. The curriculum educates the multi-disciplinary knowledge from science, music and informatics, and it was designed to have group discussions with self-directed study. The experiments were performed with $4^{th}{\sim}6^{th}$ grade gifted students in Informatics from elementary schools. The Arduino was used as the experiment environment. The experiment results reveal that the interests in Informatics and programming have been escalated after the STEAM class; 75% of students expressed the surge of interest in computers and 93% of students responded positively to the Arduino-based class. The effectiveness of the experiment outcomes was validated with t-test.

질의응답 

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핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
정보 교과
2007 개정 교육과정에 명시되어 있는 정보 교과의 목표는 무엇인가?
정보 사회에 적합한 논리적이고 창의적인 문제 해결력 함양

정보 사회에서 필연적으로 발생하는 문제 상황들을 해결하기 위해서는 논리적이고 창의적인 사고를 통하여 문제를 해결할 수 있는 능력을 기르는 것이 무엇보다 중요하다. 정보 사회에 적합한 논리적이고 창의적인 문제 해결력 함양은 2007 개정 교육과정에 명시되어 있는 정보 교과의 목표이기도 하다[1]. 

정보 논리적 사고
정보 논리적 사고는 과학이나 수학과 같은 학습에 있어서 어떤 가치를 지니는가?
학습자가 스스로 지식을 발전시켜 법칙을 발견하거나 학습과 지식을 근거로 새로운 법칙을 만들어 가는 정보 교과의 학문적 가치는 과학이나 수학과 같은 타 교과의 학습에 있어서 도구적인 가치를 지닌다

정보 논리적 사고는 정보 교과뿐만 아니라 확률, 명제, 조합 논리 등의 수학 교과와 언어 유추, 삼단논법 등의 국어 교과를 비롯하여 과학 교과에서의 문제 해결력과도 상관관계가 있다[3][4][5][6]. 더하여 학습자가 스스로 지식을 발전시켜 법칙을 발견하거나 학습과 지식을 근거로 새로운 법칙을 만들어 가는 정보 교과의 학문적 가치는 과학이나 수학과 같은 타 교과의 학습에 있어서 도구적인 가치를 지닌다[7]. 따라서 정보 교과는 최근 대두되고 있는 STEAM(융합인재교육)에 적합한 교과가 될 수 있다.

아두이노
아두이노는 무엇인가?
2005년 이탈리아의 IDII(Interaction Design Institute Ivrea)에서 개발한 단일 보드 마이크로컨트롤러로서 오픈소스를 기반으로 하는 피지컬 컴퓨팅 플랫폼이다

아두이노(Arduino)는 2005년 이탈리아의 IDII(Interaction Design Institute Ivrea)에서 개발한 단일 보드 마이크로컨트롤러로서 오픈소스를 기반으로 하는 피지컬 컴퓨팅 플랫폼이다. AVR을 기반으로 한 보드와 소프트웨어 개발을 위한 통합 환경을 제공한다.

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