[논문]Novel Engineering을 적용한 SW융합 안전교육 프로그램 개발 및 적용

홍지연

doi:10.6109/jkiice.2019.23.2.193

Novel Engineering을 적용한 SW융합 안전교육 프로그램 개발 및 적용
Development and application of SW fusion safety education program applying Novel Engineering 원문보기

한국정보통신학회논문지 = Journal of the Korea Institute of Information and Communication Engineering, v.23 no.2, 2019년, pp.193 - 200

홍지연 (Department of Computer Education, Korea National University of Education)

초록
AI-Helper

2015 개정 교육과정은 새로운 지식을 창조하고, 다양한 지식을 융합하여 새로운 가치를 창출할 수 있는 '창의융합형 인재'를 양성하고자 인문학적 상상력을 키우는 독서교육, 그리고 과학적 창의성을 키우는 소프트웨어교육을 강화하고 있다. 또한 사회적으로 이슈가 되고 있는 안전교육 강화 방안으로 체험활동 중심의 [안전한 생활] 교과를 신설하며 창의적 체험활동 시간을 활용한 안전교육을 실시하고 있다. Novel Engineering은 책을 읽고, 그 속에 있는 생활 속 문제를 찾아 해결해 가는 과정 속에서 사고력을 키울 수 있다고 본다. 따라서 본 연구에서는 Novel Engineering을 적용한 안전교육용 소프트웨어교육 프로그램을 개발하여 실제 수업에 적용해 학생들의 창의적 문제해결력과 안전교육에 도움이 되는지 교육적 효과성을 검증하고자 한다.

Abstract ▼ AI-Helper

The 2015 revised curriculum aims to cultivate a 'creative fusion talent' capable of creating new knowledge and fusing various knowledge to create new value. Therefore, it is strengthening reading education to raise humanistic imagination and software education to promote scientific creativity. In addition, we have created [Safe Living] textbooks based on experiential activities as a way to strengthen safety education that is becoming a social issue. And we use it to conduct safety education at creative activity time. Novel Engineering believes that it can develop thinking skills in the process of reading books and finding and solving problems in life in them. Therefore, in this study, we will develop software education programs for safety education that are applied with Novel Engineering and apply them to actual classes to verify the educational effectiveness of students' creative problem solving skills and safety education.

주제어

표/그림 (10)

표 Table. 1 Novel Engineering와 Computational thinking
표 Table. 2 Student safety education contents and method
표 Table. 3 Curriculum of SW convergence safety education program applying Novel Engineering
그림 Fig. 1 Examples of completed projects by group
표 Table. 4 Research Design
표 Table. 5 Change of creative problem solving ability on Divergent thinking function
표 Table. 6 Covariance analysis of Divergent thinking
표 Table. 7 Change of creative problem solving ability on Convergent Thinking function
표 Table. 8 Covariance analysis of Convergent thinking
표 Table. 9 Pre-test and Post-test results for safety consciousness

AI 본문요약
AI-Helper

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문제 정의

따라서 본 연구에서는 창의적 체험활동 시간을 활용 한 안전 교육을 실시하되, 학생 스스로 안전 문제를 발견하고, 그 문제를 해결하는 과정에서 창의적 문제해결 력을 키울 수 있도록 Novel Engineering을 적용한 SW융합 안전교육 프로그램을 개발하여 실제 수업에 적용해 보고자 한다. 이를 통해 학생들의 창의적 문제해결력 향상과 안전 교육에 도움이 되는지 교육적 효과성을 검증 하고자 한다.
본 연구에서는 이와 같은 가능성을 검증하고자 Novel Engineering을 적용한 안전교육용 소프트웨어교 육 프로그램을 개발하였고, 실제 수업에 적용해 학생들 의 창의적 문제해결력과 안전교육에 도움이 되는지 교 육적 효과성을 검증하였다. 그 결과 학생들의 창의적 문 제해결력 뿐 아니라 안전 의식 향상에도 효과가 있음을 확인하였다.
따라서 본 연구에서는 창의적 체험활동 시간을 활용 한 안전 교육을 실시하되, 학생 스스로 안전 문제를 발견하고, 그 문제를 해결하는 과정에서 창의적 문제해결 력을 키울 수 있도록 Novel Engineering을 적용한 SW융합 안전교육 프로그램을 개발하여 실제 수업에 적용해 보고자 한다. 이를 통해 학생들의 창의적 문제해결력 향상과 안전 교육에 도움이 되는지 교육적 효과성을 검증 하고자 한다.

제안 방법

첫 번째 프로젝트 활동 주제가 ‘응급상황에서의 안전’ 이므로 이와 관련된 도서 중 하나인 ‘비켜! 구급차가 달리잖아’를 학생들이 읽어야 할 도서로 선정하고, NE의 교 수학습 1단계 Picking a Book을 진행하였다. 2주간에 걸쳐본 도서를 돌려 읽기로 모두 읽게 한 뒤 해당 도서에 서 찾을 수 있는 문제 상황을 직접 발견하고 이야기 나 누는 2단계 Identify Problems를 통해 학생들이 사고가 발생한 응급상황에서 어떤 문제에 부딪힐 수 있는지 생 각해 보도록 하였다. 학생들은 응급상황에서 취해야 할 행동들을 적절하게 하지 못했을 때 일어날 수 있는 상황과 적절하게 했을 때의 상황을 가정하여 그 결과를 예측해 봄으로써 어떻게 이 문제를 해결해야 하는지 고민하 였다.
NE를 적용한 SW융합 안전 교육 프로그램을 적용한 실험군과 전통적 방법의 안전 교육을 적용한 통제군에 대한 창의적 문제 해결력 사전 사후 검사를 각각 실시하 였고, 창의적 문제 해결력 요소인 발산적 사고와 수렴적 사고로 각각 이원화하여 분석하였다. 먼저 발산적 사고 의 하위 범주인 유창성, 융통성, 독창성의 경우 표5와 같 이 실험군에서 모두 향상된 모습을 보여주었고, 통제군 에서는 독창성만 향상되었다.
구급차가 달리잖아’를 학생들이 읽어야 할 도서로 선정하고, NE의 교 수학습 1단계 Picking a Book을 진행하였다.
0의 경우 Smart Hub 하나에 모터가 하나씩 밖에 연결되지 않으므로 복 합적인 움직임을 표현하기 위해 모둠별 협업을 통해 병 렬적 움직임 구현도 가능할 수 있도록 하였다. 또한 그 과정에서 자신들이 세운 알고리즘의 문제를 발견하고 수정하는 자체적인 디버깅 과정을 경험하였다. 그림1은 그룹별로 완성한 작품 중 하나로 화재 상황에서 구조 로봇이 사람을 구조하는 장면을 표현한 것이다.
먼저 2015 개정교육과정의 소프트웨어교육 성취기준에 따라 Sequence, Repetition 등 학생이 반드시 배워야 할 학습요소를 추출하고 NE 교수학습단계를 소프트웨어교육과 접목하여 커리큘럼을 작성하였다. 이때 각 프로젝트 활동에 필요한 학생들이 읽을 안전 관련 도서 를 1권씩 정해 NE를 적용한 SW융합 안전 교육 프로그램을 개발하였다.
3단계 Design Solution에서는 이 문제를 해결할 수 있 는 전략을 수립하였다. 문제 상황을 시뮬레이션하면서 각 모둠 내 토의토론을 진행하였고, 그 과정에서 문제해 결 알고리즘을 설계하였다. 이렇게 설계된 알고리즘을 바탕으로 4단계 Building에서는 직접 구조 차량 등을 조 립하고, 구조 차량이 사람을 구조하는 과정 등을 프로그 래밍으로 구현하였다.
각 프로젝트별 커리큘럼의 내용은 다음 표3과 같다. 응급처치, 교통안전, 생활 안전, 재난 안 전으로 구분하여 총 4개의 프로젝트로 구성되었고, 각 교수학습단계에서 추상화, 문제분해, 알고리즘 등의 SW교육 요소들이 학습될 수 있도록 하였다.
먼저 2015 개정교육과정의 소프트웨어교육 성취기준에 따라 Sequence, Repetition 등 학생이 반드시 배워야 할 학습요소를 추출하고 NE 교수학습단계를 소프트웨어교육과 접목하여 커리큘럼을 작성하였다. 이때 각 프로젝트 활동에 필요한 학생들이 읽을 안전 관련 도서 를 1권씩 정해 NE를 적용한 SW융합 안전 교육 프로그램을 개발하였다. 각 프로젝트별 커리큘럼의 내용은 다음 표3과 같다.
문제 상황을 시뮬레이션하면서 각 모둠 내 토의토론을 진행하였고, 그 과정에서 문제해 결 알고리즘을 설계하였다. 이렇게 설계된 알고리즘을 바탕으로 4단계 Building에서는 직접 구조 차량 등을 조 립하고, 구조 차량이 사람을 구조하는 과정 등을 프로그 래밍으로 구현하였다. Lego WeDo 2.

대상 데이터

본 연구에서는 NE를 적용한 SW융합 안전 교육 프로 그램이 학생들의 창의적 문제해결력 신장과 안전교육 에 도움이 되는지 그 효과성을 검증하기 위해 경기도 소 재 초등학생 6학년 학생 실험군 35명, 통제군 35명, 총70 명을 대상으로 지난 2018년 9월과 12월에 창의적 문제 해결력 및 안전 의식 검사를 사전 사후 실시하였다. 창 의적 문제해결력 검사를 위해 한국교육개발원(2001)에 서 개발한 간편 창의적 문제해결력 검사지와 학생안전 의식지수 개발 보고서(2014)의 안전의식 검사지를 각각 활용하였으며 실험군과 통제군에 대한 사전 사후 검사 설계는 다음 표4와 같다.

데이터처리

이러한 차이가 통계적으로 유의미한지 알아보기 위 해 발산적 사고 기능의 사전 검사 점수를 공변인으로 하 여 다음 표6과 같이 공변량 분석(ANCOVA)을 실시한 결과 통제군과 실험군은 전체 발산적 사고에서 유의미 한 차이를 보였으며(p<.01) 하위 범주별로 나누어 살펴 보아도 유창성, 융통성, 독창성 모든 영역에서 유의미한 차이를 나타내었다.

이론/모형

본 연구에서는 NE를 적용한 SW융합 안전 교육 프로 그램이 학생들의 창의적 문제해결력 신장과 안전교육 에 도움이 되는지 그 효과성을 검증하기 위해 경기도 소 재 초등학생 6학년 학생 실험군 35명, 통제군 35명, 총70 명을 대상으로 지난 2018년 9월과 12월에 창의적 문제 해결력 및 안전 의식 검사를 사전 사후 실시하였다. 창 의적 문제해결력 검사를 위해 한국교육개발원(2001)에 서 개발한 간편 창의적 문제해결력 검사지와 학생안전 의식지수 개발 보고서(2014)의 안전의식 검사지를 각각 활용하였으며 실험군과 통제군에 대한 사전 사후 검사 설계는 다음 표4와 같다.

성능/효과

그 과정에서 학생들이 접하게 되는 생산, 수송, 통신 기술의 문제를 창의적이고 융합적으로 해결할 수 있는 능력을 길러주기 위해 기술적 지식, 기능, 태도를 바탕으로 문제를 이해하고, 아이디어를 탐색, 실현 및 평가 하는 실천적 학습 경험을 제공한다.[4] 다양한 경험과 학습을 통해 체득한 기술적 소양과 능력은 기술 혁신, 적정기술의 개발, 지속 가능한 발전에 활용되어 기술 사회에 대처하는 능력을 함양시켜줄 뿐 아니라 학생들의 창의적 사고력 증진에도 도움이 도움이 된다.[5]
본 연구에서는 이와 같은 가능성을 검증하고자 Novel Engineering을 적용한 안전교육용 소프트웨어교 육 프로그램을 개발하였고, 실제 수업에 적용해 학생들 의 창의적 문제해결력과 안전교육에 도움이 되는지 교 육적 효과성을 검증하였다. 그 결과 학생들의 창의적 문 제해결력 뿐 아니라 안전 의식 향상에도 효과가 있음을 확인하였다. 이는 NE의 각 교수학습단계를 적용하는 과 정에서 안전과 관련된 책을 읽고, 그 속에서 학생 스스 로 안전문제를 발견하였으며, 이를 해결하기 위한 알고 리즘을 설계하고 이를 구현하기 위한 코드를 작성하는 일련의 단계들이 학생들의 사고력 신장은 물론 안전 의 식 향상에도 도움을 주었기 때문이다.
다음으로 수렴적 사고의 하위 범주인 타당성, 검증가 능성, 정확성의 경우 표7과 같이 실험군에서 모두 향상 된 모습을 보여주었고, 통제군에서는 하위 범주 모두 변 화가 없었다.
마찬가지로 이러한 차이가 통계적으로 유의미한지 알아보기 위해 수렴적 사고 기능의 사전 검사 점수를 공 변인으로 하여 다음 표8과 같이 공변량 분석(ANCOVA) 을 실시한 결과 통제군과 실험군은 전체 수렴적 사고에 서 유의미한 차이를 보였으며(p<.01) 하위 범주별로 나 누어 살펴보았을 때 타당성과 정확성에서는 유의미한 차이를 보였으나 검증 가능성에서는 유의미한 차이를 보이지 않았다.
NE를 적용한 SW융합 안전 교육 프로그램을 적용한 실험군과 전통적 방법의 안전 교육을 적용한 통제군에 대한 창의적 문제 해결력 사전 사후 검사를 각각 실시하 였고, 창의적 문제 해결력 요소인 발산적 사고와 수렴적 사고로 각각 이원화하여 분석하였다. 먼저 발산적 사고 의 하위 범주인 유창성, 융통성, 독창성의 경우 표5와 같 이 실험군에서 모두 향상된 모습을 보여주었고, 통제군 에서는 독창성만 향상되었다.
조영상, 홍기천(2018)은 <그레구아르는 눈으로 말해요> 도서를 통한, NE를 적용한 장애이해교육을 실천하였다. 문제를 해결하는 도구로는 Micro:bit와 Make code 를 활용하였으며 프로젝트 수업의 결과 문제해결에 대한 추상적인 필요성을 가진 학생들에게 구체적으로 문제를 인식시켜 주는데 효과적이었음을 확인하였다. [13]
분석 결과를 종합해 보았을 때 NE를 적용한 SW융합 안전 교육 프로그램이 창의적 문제 해결력 요소인 발산적 사고력과 수렵적 사고력 증진에 효과적임을 알 수 있다.
667로 통계적으로 유의한 차를 보이지 않았다. 이러한 통계 결과로 보았을 때 NE를 적용한 SW융합 안 전 교육 프로그램이 학생들의 안전 의식 향상에 효과적 임을 알 수 있다.
강방용, 홍기천(2018)은 창의융합 드론 동아리 활동 시간에 <노란 리본> 도서를 통한, NE를 적용한 프로젝트 수업을 실천하였다. 이를 통해 NE를 적용한 SW융합 수업이 독서 교육이나 SW교육에 동기부여가 가능하고, 협력적 문제해결능력이 향상되었음을 확인하였다. 뿐 아니라 기존의 다른 학습 방법에 비해 문제해결력 향상에도 도움이 된다고 보았다.
하지만 2017년에 발표된 한국교육개발원의 학교 안 전교육 실태 분석과 과제 보고서에 따르면 다음과 같은 문제점을 지적하고 있다. 첫째, 안전체험시설의 수요와 공급이 불균형을 이루고 있으며, 다양한 체험교육 프로 그램이 부족하다. 둘째, 지속적인 안전 교육이 아닌 특 정한 날을 지정하여 형식적인 체험을 하는 경우가 많아 학생들 사이에 사실상 안전 불감증이 팽배하다.

후속연구

첫째, 보다 다양한 지역의 학생들을 대상으로 본 프 로그램을 적용하여 그 효과성을 검증할 필요가 있다. 둘 째, 본 프로그램을 적용하기 위해서는 교사가 SW를 다 룰 줄 아는 역량뿐 아니라 안전교육에 대한 전문가여야 한다. 이를 위해서는 안전교육과 SW교육에 대한 교사 의 역량강화 연수가 선행되어야겠다.
새로 운 융합교육 방법으로서 Novel Engineering 이 많은 관 심을 받고 있지만, 아직 학교 현장에 적용된 사례나 효 과성 검증이 체계적으로 이루어진 사례는 많지 않다. 따라서 다양한 학문 분야와 결합된 사례들이 나와 그 효과 성이 검증된다면 융합교육의 새로운 대안으로 자리잡 을 수 있을 것이다.
이를 위해서는 안전교육과 SW교육에 대한 교사 의 역량강화 연수가 선행되어야겠다. 셋째, 보다 다양한 영역으로 주제를 확대하여 Novel Engineering 교수학습 방법의 융합교육에 대한 효과성을 검증해야 한다. 새로 운 융합교육 방법으로서 Novel Engineering 이 많은 관 심을 받고 있지만, 아직 학교 현장에 적용된 사례나 효 과성 검증이 체계적으로 이루어진 사례는 많지 않다.
이러한 효과성에도 불구하고 Novel Engineering을 적용한 안전교육용 소프트웨어교육 프로그램의 일반화 가능성을 높이기 위해서는 다음과 같은 노력이 필요하 다. 첫째, 보다 다양한 지역의 학생들을 대상으로 본 프 로그램을 적용하여 그 효과성을 검증할 필요가 있다. 둘 째, 본 프로그램을 적용하기 위해서는 교사가 SW를 다 룰 줄 아는 역량뿐 아니라 안전교육에 대한 전문가여야 한다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	2015 개정 교육과정에서 창 의융합형 인재를 양성하기 위해 강화하고 있는 교육은 무엇인가?	따라서 이렇게 빠르게 변화하는 미래사 회를 살아갈 우리 학생들에게는 새롭게 직면하는 문제 를 해결할 수 있는 능력, 창의적 사고력, 협력적 사고력, 융합적 사고력과 같은 고등사고능력이 요구된다.[1] 이 에 2015 개정 교육과정은 새로운 지식을 창조하고, 다양 한 지식을 융합하여 새로운 가치를 창출할 수 있는 ‘창 의융합형 인재’를 양성하고자 인문학적 상상력을 키우 는 독서교육, 그리고 과학적 창의성을 키우는 소프트웨 어교육을 강화하고 있다.[2]
	Novel Engineering이란?	Tufts대학의 CEEO(Center for Engineering Education and Outreach)에서 소개한 Novel Engineering(이하 NE) 은 인문학, 소프트웨어교육, STEAM교육을 융합한 새로 운 공학교육방법이다. NE는 기존의 교육과정에서 적용 가능하다는 점, 독해력 향상에 도움이 된다는 점, 모든 학 생들이 참여 가능하며, 서로 다른 교과목에 연계하기에 용이하다는 점, 21세기에 필요한 기술을 습득할 수 있다 는 장점을 가지고 있다.
	Novel Engineering을 적용한 안전교육용 소프트웨어교육 프로그램의 일반화 가능성을 높이기 위해 어떤 노력이 필요한가?	이러한 효과성에도 불구하고 Novel Engineering을 적용한 안전교육용 소프트웨어교육 프로그램의 일반화 가능성을 높이기 위해서는 다음과 같은 노력이 필요하 다. 첫째, 보다 다양한 지역의 학생들을 대상으로 본 프 로그램을 적용하여 그 효과성을 검증할 필요가 있다. 둘 째, 본 프로그램을 적용하기 위해서는 교사가 SW를 다 룰 줄 아는 역량뿐 아니라 안전교육에 대한 전문가여야 한다. 이를 위해서는 안전교육과 SW교육에 대한 교사 의 역량강화 연수가 선행되어야겠다. 셋째, 보다 다양한 영역으로 주제를 확대하여 Novel Engineering 교수학습 방법의 융합교육에 대한 효과성을 검증해야 한다. 새로 운 융합교육 방법으로서 Novel Engineering 이 많은 관 심을 받고 있지만, 아직 학교 현장에 적용된 사례나 효 과성 검증이 체계적으로 이루어진 사례는 많지 않다.

참고문헌 (13)

Y. Shin and S. Seol, "IT Convergence Guitar and its Learning Platform", Asia-pacific Journal of Multimedia Services Convergent with Art, Humanities, and Sociology, ISSN:2383-5287, vol. 7, no. 6, June (2017), pp. 741-750, http://dx.doi.org/10.14257/ajmahs.2017.06.36
National Curriculum Information Center, A Summary of Elementary School Curriculum, [Internet]. Available: http://ncic.go.kr/mobile.dwn.ogf.inventoryList.do#.
National Curriculum Information Center, A Summary Commentary Book of Elementary School Curriculum, [Internet]. Available: http://ncic.go.kr/mobile.dwn.ogf.inventoryList.do#
National Curriculum Information Center, Information Curriculum(No.2015-74), [Internet]. Available: http://ncic.go.kr/mobile.dwn.ogf.inventoryList.do#
G. Heo and J. Jung, "The Korea Institute of Information and Communication Engineering", Journal of the Korea Institute of Information and Communication Engineering , vol. 22, no. 10, pp. 1371-1378, Oct. 2018.
National Curriculum Information Center, A Summary Commentary Book of Elementary School Curriculum, [Internet]. Available: http://ncic.go.kr/mobile.dwn.ogf.inventoryList.do#
National Curriculum Information Center, A Summary Commentary Book of Elementary School Curriculum, [Internet]. Available: http://ncic.go.kr/mobile.dwn.ogf.inventoryList.do#
W. Cha, "Analysis and Problems of School Safety Education," Korea Educational Development Institute, Issue Report CP-2017-02-07
M. Portsmore and E. Milto(Under Review). "Novel Engineering in Early Elementary Classrooms. In L. English & T. Moore (Eds.)," Early Engineering Learning Book. To Be Published: Springer.
K. Hong, "Foreign case of Novel Engineering for the development of Computational Thinking", 2017 Korea Information Technology Education Society, vol.8 no.2, 2017.
School Safety Plus Center, Notice of school safety education implementation standards(No.2017-121), [Internet]. Available: http://schoolsafe.pen.go.kr/.
B. Kang and K. Hong, "Convergence Learning Plan of Creative Experience Activity Curriculum," Journal of Korean Association of Information Education Research, vol. 9, no.1, pp. 237-242 .
Y. Cho and K. Hong, "Based on the understanding of disability education, the problem solving ability improvement training using Novel Engineering," Journal of Korean Association of Information Education Research, vol.9, no.1, pp.257-262.

저자의 다른 논문 :

표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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