디자인 사고 기반 메이커 교육 프로그램이 초등학생의 창의적 문제해결력에 미치는 영향 The Effect of a Design Thinking-based Maker Education Program on the Creative Problem Solving Ability of Elementary School Students원문보기
최근 4차 산업혁명의 핵심 영역 중 하나로 메이커 운동(maker movement)이 떠오르고 있다. 메이커 운동은 오픈소스 소프트웨어 및 하드웨어, 3D 프린터, 레이저 커팅기 등 다양하고 저렴한 제작 도구를 이용하여 사용자가 필요한 물건을 직접 제작하고 공유하는 것이다. 메이커 교육을 초 중등(K-12) 수업에 적용할 때 디자인 사고를 기반으로 한다면 그 효과가 증진될 것으로 생각한다. 본 연구의 목적은 디자인 사고 기반 메이커 교육 프로그램을 개발하고 수업에 적용하여 초등학생의 창의적 문제해결력에 미치는 영향을 밝히는 것이다. 연구 내용을 검증하기 위해 초등학교 5~6학년 학생을 통제집단과 실험집단으로 나누고 통제집단에는 일반적인 강의식 메이커 수업을 적용하였고, 실험집단에는 개발된 디자인 사고 기반의 메이커 수업을 적용하였다. 창의적 문제해결력 검사를 사전, 사후 실시하였고, 통계적 t-검정을 이용하여 그 효과성을 검증하였다. 결론적으로 본 연구를 통해 디자인 사고 기반 메이커 교육 프로그램은 초등학생의 창의적 문제해결력에 긍정적인 영향이 있음을 밝혔다.
최근 4차 산업혁명의 핵심 영역 중 하나로 메이커 운동(maker movement)이 떠오르고 있다. 메이커 운동은 오픈소스 소프트웨어 및 하드웨어, 3D 프린터, 레이저 커팅기 등 다양하고 저렴한 제작 도구를 이용하여 사용자가 필요한 물건을 직접 제작하고 공유하는 것이다. 메이커 교육을 초 중등(K-12) 수업에 적용할 때 디자인 사고를 기반으로 한다면 그 효과가 증진될 것으로 생각한다. 본 연구의 목적은 디자인 사고 기반 메이커 교육 프로그램을 개발하고 수업에 적용하여 초등학생의 창의적 문제해결력에 미치는 영향을 밝히는 것이다. 연구 내용을 검증하기 위해 초등학교 5~6학년 학생을 통제집단과 실험집단으로 나누고 통제집단에는 일반적인 강의식 메이커 수업을 적용하였고, 실험집단에는 개발된 디자인 사고 기반의 메이커 수업을 적용하였다. 창의적 문제해결력 검사를 사전, 사후 실시하였고, 통계적 t-검정을 이용하여 그 효과성을 검증하였다. 결론적으로 본 연구를 통해 디자인 사고 기반 메이커 교육 프로그램은 초등학생의 창의적 문제해결력에 긍정적인 영향이 있음을 밝혔다.
Maker movement is emerging as one of the key areas of the fourth industrial revolution in recent years. The maker movement is to create and share what users need using a variety of inexpensive production tools such as open source software and hardware, 3D printers and laser cutters. We think that th...
Maker movement is emerging as one of the key areas of the fourth industrial revolution in recent years. The maker movement is to create and share what users need using a variety of inexpensive production tools such as open source software and hardware, 3D printers and laser cutters. We think that the effect would be enhanced if design thinking is applied to elementary and middle school (K-12) class. The purpose of this study is to develop a design thinking-based maker education program and to apply it to classroom for clarify the effect on the creative problem solving ability of elementary school students. In order to verify the purpose of the research, students in the 5th-6th grades of elementary school were divided into a controlled group and an experimental group. The general lecture maker class was applied in the controlled group, and our developed design thinking-based maker class was simultaneously applied in the experimental group. The creative problem solving ability test was conducted before and after the test, and its effectiveness was verified using statistical t-test. In conclusion, this study suggests that design thinking-based maker education program has a positive effect on elementary school students' creative problem solving ability.
Maker movement is emerging as one of the key areas of the fourth industrial revolution in recent years. The maker movement is to create and share what users need using a variety of inexpensive production tools such as open source software and hardware, 3D printers and laser cutters. We think that the effect would be enhanced if design thinking is applied to elementary and middle school (K-12) class. The purpose of this study is to develop a design thinking-based maker education program and to apply it to classroom for clarify the effect on the creative problem solving ability of elementary school students. In order to verify the purpose of the research, students in the 5th-6th grades of elementary school were divided into a controlled group and an experimental group. The general lecture maker class was applied in the controlled group, and our developed design thinking-based maker class was simultaneously applied in the experimental group. The creative problem solving ability test was conducted before and after the test, and its effectiveness was verified using statistical t-test. In conclusion, this study suggests that design thinking-based maker education program has a positive effect on elementary school students' creative problem solving ability.
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문제 정의
소프트웨어 교육, STEAM 교육과 메이커 활동을 융합한 교육 프로그램을 확대한다는 계획이지만 학생들을 위한 정규 교과에는 포함시키지 않았다. 100만 메이커를 양성하려는 미래창조과학부의 계획은 공교육 분야에서 활성화되 면 효과적일 것이며, 이에 본 연구에서는 메이커 교육을 공교육 현장에서 실시하고자 한다.
본 연구는 디자인 사고 기반 메이커 교육프로그램을 개발하고 적용하여 그 효과성을 검증하는 데 목적이 있다. 이를 위하여 실험 처치 전 실험집단과 통제집단을 대상으로 창의적 문제해결력을 측정하기 위한 사전 검사를 실시하여 두 집단 간 동질성을 확인하였다.
본 연구에서는 디자인 사고에 기반한 메이커 교육 프로그램을 개발하여 일반 초등학교 학생에게 적용하고, 그 결과로 초등학생의 창의적 문제해결력에 미치는 영향을 검증하는 것을 목적으로 한다.
본 연구의 목적은 디자인 사고를 적용한 메이커 교육 프로그램을 개발하고, 일반 초등학교 학생에게 적용해 프로그램의 효과를 검증하는 것이다. 소프트웨어 교육 이 강화된 2015 개정 교육과정은 초등학교에서는 5·6학년 학생을 대상으로 2019년부터 시작된다.
이에 본 연구에서는 디자인 사고 기반 메이커 교육을 개발하고, 초등학교 5, 6학년 학생 79명을 대상으로 실험집단과 통제집단으로 나누어 각각 디자인 사고 기반 메이커 교육과 강의식 메이커 교육을 실시하고 초등학생의 창의적 문제해결력에 미치는 영향을 연구하였다. 본 연구를 통해 얻은 결론은 다음과 같다.
제안 방법
이를 위하여 실험 처치 전 실험집단과 통제집단을 대상으로 창의적 문제해결력을 측정하기 위한 사전 검사를 실시하여 두 집단 간 동질성을 확인하였다. 그 다음, 실험집단에서는 본 연구에서 개발된 디자인 사고 기반 메이커 교육 프로그램을 실시하였고, 통제집단에서는 강의식 메이커 교육을 같은 기간 동안 실시하였다. 실험처치가 끝나고 난 뒤 창의적 문제해결력을 측정하기 위한 사후 검사를 실시하였다.
그리고 다음의 ‘공감 단계’, ‘관점공유 및 아이디어 생성 단계’, ‘프로토타입 단계’는 학생들의 집단 창의성을 발현시키는 단계이므로 SCAMPER, 브레인스토밍, 브레인 라이팅 등의 다양한 전략을 사용하여 창의적인 의견을 모으도록 하였다.
둘째, 프로그램의 프로세스는 디자인 사고 프로세스 중 이도현 외(2015)가 개발한 디자인 사고 프로세스의 학습 단계를 따라 설계하였다.
디자인 사고 기반 메이커 프로그램은 [Table 2]와 같이 총 12차시의 분량으로 개발하였다. 한 주당 2차시의 수업을 진행하며 예외적으로 마지막 프로토타입 단계는 제작과 평가, 발전의 단계로 시간이 많이 소요될 것으로 예상하여 4차시 연속 차시로 개발하였다.
소프트웨어 교육 이 강화된 2015 개정 교육과정은 초등학교에서는 5·6학년 학생을 대상으로 2019년부터 시작된다. 본 연구에서 적용한 디자인 사고 기반 메이커 교육프로그램은 디자인 사고와 메이커 수업과 관련된 문헌 연구를 분석해서 나온 결과와 선행 연구를 바탕으로 프로그램을 개발하였고, 프로그램의 개발 방향은 다음과 같다.
둘째, 개념화 단계는 아이디어를 제안하고 발전시키며 그 아이디어를 테스트하는 과정이다. 브레인스토밍, 스케치, 시나리오 제작 및 프로토타이핑을 하여 아이디어를 검증한다. 이 개념화 단계에서는 아이디어에 대한 낙관적인 태도가 중요하다.
셋째, 학생들의 창의성이 발현될 수 있도록 다양한 전략을 사용하며, 집단창의성을 고려하여 모둠별 활동과 토론을 포함하여 수업을 설계하고, 컴퓨터를 사용할 때 어려움이 없도록 학습 환경을 조성한다.
실험 처치 전에 실험집단과 통제집단의 동질성을 확인하기 위해 창의적 문제해결력 측정 사전 검사를 실시 하였다. 두 집단의 창의적 문제해결력의 사전 검사결과는 [Table 5]와 같다.
그 다음, 실험집단에서는 본 연구에서 개발된 디자인 사고 기반 메이커 교육 프로그램을 실시하였고, 통제집단에서는 강의식 메이커 교육을 같은 기간 동안 실시하였다. 실험처치가 끝나고 난 뒤 창의적 문제해결력을 측정하기 위한 사후 검사를 실시하였다. 본 연구의 실험설계는 [Table 4]와 같다.
본 연구는 디자인 사고 기반 메이커 교육프로그램을 개발하고 적용하여 그 효과성을 검증하는 데 목적이 있다. 이를 위하여 실험 처치 전 실험집단과 통제집단을 대상으로 창의적 문제해결력을 측정하기 위한 사전 검사를 실시하여 두 집단 간 동질성을 확인하였다. 그 다음, 실험집단에서는 본 연구에서 개발된 디자인 사고 기반 메이커 교육 프로그램을 실시하였고, 통제집단에서는 강의식 메이커 교육을 같은 기간 동안 실시하였다.
첫째, 본 연구에서 개발된 디자인 사고 기반 메이커 교육은 총 12차시로 구성되었다. 2015 개정 교육과정에 따르면 실과 교과에서 소프트웨어 관련 차시가 17시간 이상으로 제한되어있다.
첫째, 프로그램의 내용은 2015 개정 교육과정 실과를 중심으로 하고 다른 교과와 융합하여 개발하였다.
아이디어를 실제 제작해보는 단계이다. 프로토타입을 제작할 때 어려움이 없도록 텍스트언어인 스케치보다는 블록언어인 엔트리를 사용하였다. 프로토타입 단계는 아이디어를 실험하는 단계인 만큼 완벽한 제품으로 만들 필요는 없다.
학습 단계는 [Table 2]와 같이 이도현 외(2015)가 개발한 디자인 사고 프로세스에 따라서 차시별 활동을 구성하였다.
디자인 사고 기반 메이커 프로그램은 [Table 2]와 같이 총 12차시의 분량으로 개발하였다. 한 주당 2차시의 수업을 진행하며 예외적으로 마지막 프로토타입 단계는 제작과 평가, 발전의 단계로 시간이 많이 소요될 것으로 예상하여 4차시 연속 차시로 개발하였다.
대상 데이터
본 연구에서는 디자인 사고 기반 메이커 교육프로그램을 개발한 후에 B시에 있는 초등학교 5∼6학년 일반 학생 79명을 대상으로 적용 연구가 실시되었다.
셋째, 본 연구 실험의 참여자는 실험집단 46명, 통제 집단 33명으로 제한되어 있다. 이는 2019년부터 초등학교 5~6학년 학생을 대상으로 소프트웨어 교육이 시작되기 때문에 앞으로 학교 현장에서 실험 참여자를 더욱 확대해 실시하고 결과를 분석할 필요가 있다.
본 연구에서는 디자인 사고 기반 메이커 교육프로그램을 개발한 후에 B시에 있는 초등학교 5∼6학년 일반 학생 79명을 대상으로 적용 연구가 실시되었다. 연구 집단은 실험집단 3개 학급 46명, 통제집단 2개 학급 33명으로 구성하였다. 처치에 앞서 사전 검사를 실시하여 동질집단임을 검증하였다.
데이터처리
각 집단 내에서 창의적 문제해결력의 변화를 확인하기 위하여 집단별 사전, 사후 검사 점수를 대응표본 t검정으로 비교하였다. 통제집단의 사전-사후 검사별 결과는 [Table 7]와 같다.
이후, 실험 처치를 한 뒤 사전 검사와 동일하게 사후 검사를 실시하고 효과성을 검증하기 위해 실험집단과 통제집단을 대상으로 독립표본 t-검정을 실시하였다. 또한 각 집단 내의 변화를 확인하기 위해 집단별로 대응표본 t-검정을 실시하였다.
사전, 사후 검사 자료의 분석은 Windows용 IBM SPSS Statistics 21 버전을 사용하였다. 실험 처치 전 창 의적 문제해결력을 측정하기 위한 사전 검사를 실시하고 실험집단과 통제집단의 동질성을 확인하기 위해 독립표본 t-검정을 실시하였다. 이후, 실험 처치를 한 뒤 사전 검사와 동일하게 사후 검사를 실시하고 효과성을 검증하기 위해 실험집단과 통제집단을 대상으로 독립표본 t-검정을 실시하였다.
실험 처치 후 두 집단 간 유의미한 차이가 있는지 확인하기 위하여 사후 검사를 바탕으로 독립 t-검정을 실시하였다. 검사결과는 [Table 6]와 같다.
실험 처치 전 창 의적 문제해결력을 측정하기 위한 사전 검사를 실시하고 실험집단과 통제집단의 동질성을 확인하기 위해 독립표본 t-검정을 실시하였다. 이후, 실험 처치를 한 뒤 사전 검사와 동일하게 사후 검사를 실시하고 효과성을 검증하기 위해 실험집단과 통제집단을 대상으로 독립표본 t-검정을 실시하였다. 또한 각 집단 내의 변화를 확인하기 위해 집단별로 대응표본 t-검정을 실시하였다.
이론/모형
창의적 문제해결력을 측정하기 위한 사전, 사후 사지로는 한국교육개발원(2001)의 ‘간편 창의적 문제해결력 검사 개발 연구(2001)’를 기반으로 서울대 심리 연구실 MI연구팀(2004)에서 개발한 검사지를 사용하였다[5][8].
성능/효과
본 연구를 통해 얻은 결론은 다음과 같다. 개발된 디자인 사고 기반 메이커 교육을 적용한 초등학생들의 창의적 문제해결력이 강의식 메이커 교육과 비교하여 통계적으로 유의미하게 향상되었다.
05이하로 나타나 두 집단 간 유의한 차이를 보였다. 따라서 디자인 사고 기반 메이커 교육 프로그램을 실시한 초등학생들의 창의적 문제해결력이 강의식 메이커 교육을 실시한 초등학 생들의 창의적 문제해결력과 비교하여 유의한 변화를 보였음이 확인되었다.
05보다 높게 측정되었다. 따라서 실험집단과 통제집단은 창의적 문제해결력에 통계적으로 유의미한 차이가 없는 동질 집단임이 확인되었다.
실험집단의 사전, 사후 검사 결과를 비교해보니 각 검사별 하위요인의 평균이 향상된 걸로 확인되었다. 또 한 창의적 문제해결력의 하위 요인의 전체 영역에서 유의 수준이 .05이하로 통계적으로 유의한 차이가 있음을 확인하였다.
또한, 실험집단 내에서 사전-사후 검사 결과를 비교 해봤을 때에도 창의적 문제해결력 하위요소 전체에서 유의미한 차이를 보였다. 이는 디자인 사고 기반 메이커 교육을 이수한 학생은 창의적 문제해결력이 향상된다는 결론을 뒷받침하는 증거이다.
본 연구에서의 창의적 문제해결력의 신뢰도 계수(Cronbach's α)는 .935로 높은 신뢰도를 가진 것으로 확인되었다.
사용자에게 공감하기 활동이 어땠냐는 교사의 물음에 학생들은 ‘아이디어를 더 쉽게 낼 수 있었다’, ‘사용자의 의견을 반영해서 더 좋은 제품을 만들 수 있었다’, ‘사용자가 불편한 점을 쉽게 확인할 수 있었다’, ‘사용자의 마음을 이해할 수 있었다’, ‘다양한 의견을 들어서 기능을 설계할 때 놀라운 아이디어가 나왔다’ 등의 대답을 하였다.
이 개념화 단계에서는 아이디어에 대한 낙관적인 태도가 중요하다. 셋째, 실행 단계는 앞의 단계를 거쳐 최종 시장에 나가는 단계를 의미한다. 이런 디자인 사고 프로세스를 교육에 반영한 프로세스에는 Carroll, D.
실험집단의 사전, 사후 검사 결과를 비교해보니 각 검사별 하위요인의 평균이 향상된 걸로 확인되었다. 또 한 창의적 문제해결력의 하위 요인의 전체 영역에서 유의 수준이 .
연구 결과를 종합해보면, 실험집단과 통제집단을 비 교했을 때 창의적 문제해결력의 하위요인인 특정 영역 지식 및 사고 기능과 기술의 이해 및 숙달, 확산적 사고, 비판적·논리적 사고, 동기적 요소 모두 통계적으로 유의미함을 보여 디자인 사고 기반 메이커 교육은 강의식 메이커 교육에 비해 창의적 문제해결력 향상에 효과가 있음을 확인하였다.
창의적 문제해결력 사후 검사 결과, 실험집단의 하위 요인 전체의 평균이 통제집단보다 높게 측정되었다. 또 한 하위 요인 전체의 유의 수준이 .
창의적 문제해결력을 측정하는 사전 검사 후, 두 집단 간의 동질성 여부를 확인하기 위해 독립 t-검정을 실시한 결과, 각 하위 요인별 유의 수준이 .05보다 높게 측정되었다. 따라서 실험집단과 통제집단은 창의적 문제해결력에 통계적으로 유의미한 차이가 없는 동질 집단임이 확인되었다.
통제 집단의 사전, 사후 검사 결과를 비교해보니, 각 검사별 하위요인의 평균은 다소 향상된 걸로 확인되었다. 그러나 창의적 문제해결력의 하위 요인 대부분의 유의 수준이 .
후속연구
둘째, 디자인 사고 기반 메이커 교육이 초등학교 현장에서 제대로 실시되기 위해서는 교사 연수 프로그램 이 개발되어야 한다. 초등학교 교사는 학년 구분, 교과 구분이 없다.
17차시 중 메이커 교육으로 12 차시를 구성하기는 어렵다고 생각된다. 따라서 디자인 사고 기반 메이커 교육은 다른 교과와 융합하여 수업이 이루어져야 하며, 이를 위해 디자인 사고 기반 메이커 교육을 위한 다양한 교과 융합적인 주제에 대한 후속 연구가 필요하다.
본 연구에서 수행한 디자인 사고 기반의 메이커 교육 이 초등학생들의 창의적 사고 역량 증진에 도움이 될 것으로 생각한다. 또한, 본 연구를 진행하면서 나온 결과 및 시사점들을 바탕으로 후속 연구를 위한 제언은 다음과 같다.
소비자는 예전처럼 획일적인 제품과 서비스만 이용하는 수동적인 소비자로 남지 않는다. 앞으로 소비자는 직접 자신이 구매할 제품 생산과 판매에 관여하고, 필요한 물건을 직접 만들게 될 것으로 예상된다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
디자인 사고에서 ‘관련지식의 이해’는 어떤 단계인가?
‘관련지식의 이해’ 단계에서는 전문가와의 대화, 멀티 미디어 자료 등을 통해 문제 해결에 필요한 관련 지식을 학습하는 단계이다. ‘공감’ 단계는 타인의 요구나 필요를 파악하고, 공감하는 단계이다.
4차 산업혁명에서 소비자는 어떻게 예전과 다르게 변할것인가?
4차 산업혁명의 주요 특징은 생산과 소비의 결합이다. 소비자는 예전처럼 획일적인 제품과 서비스만 이용하는 수동적인 소비자로 남지 않는다. 앞으로 소비자는 직접 자신이 구매할 제품 생산과 판매에 관여하고, 필요한 물건을 직접 만들게 될 것으로 예상된다.
메이커 운동이란?
이에 4차 산업혁명의 핵심 운동으로 메이커 운동 (maker movement)이 떠오르고 있다. 메이커 운동은 오픈소스 소프트웨어 및 하드웨어, 3D 프린터, 레이저 커팅기 등 다양하고 저렴한 제작 도구를 이용하여 사용자가 필요한 물건을 직접 제작하고 공유하는 것이다. Chris Anderson은 메이커 문화는 새로운 DIY (Do It Yourself) 제조시대를 만들어 낼 것이고 새로운 산업혁명으로 이어질 것으로 예견한 바 있다[1].
참고문헌 (23)
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