[논문]아두이노를 활용한 디자인씽킹 기반의 중학생 메이커 교육 프로그램 개발 및 적용

김성인; 김진수; 강성주; 김태영; 윤지현

doi:10.35140/kiiedu.2019.44.1.162

아두이노를 활용한 디자인씽킹 기반의 중학생 메이커 교육 프로그램 개발 및 적용
Development and Application of Middle School Students Maker Education Program using Arduino based on Design Thinking 원문보기

大韓工業敎育學會誌 = Journal of Korean Institute of Industrial Educators, v.44 no.1, 2019년, pp.162 - 189

김성인 (한국교원대학교 대학원) , 김진수 (한국교원대학교) , 강성주 (한국교원대학교) , 김태영 (한국교원대학교) , 윤지현 (단국대학교 교육대학원)

초록
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이 연구의 목적은 아두이노를 활용한 디자인씽킹 기반의 중학생 메이커 교육 프로그램을 개발하고 적용하여 효과를 확인하는 것이다. 메이커 교육 프로그램의 개발은 PDIE모형에 따라 준비, 개발, 실행, 평가의 4단계로 이루어졌다. 이 연구에서는 문헌 고찰을 바탕으로 개발된 메이커 교육 프로그램을 전문가 타당도 검증과 학생 대상 예비 적용을 통해 개선하여 중학교 동아리 수업에 적용하였으며, 양적 및 질적자료의 분석을 바탕으로 효과를 확인하였다. 또한 수업 과정에서 발견된 개선점을 보완하여 프로그램의 개발을 완료하였다. 위와 같은 과정으로 수행된 이 연구의 결과는 다음과 같다. 첫째, 중학교에서 활용할 수 있도록 2015개정 교육과정 분석 내용을 토대로 아두이노 활용 방안과 사회적 관심도를 고려하여 메이커 교육 프로그램의 주제를 선정하였다. 둘째, 선정된 주제를 토대로 개발한 메이커 교육 프로그램은 메이커 기초 학습 4차시와 디자인씽킹 기반의 메이킹 체험 16차시로 구성되어있다. 셋째, 개발된 메이커 교육 프로그램을 중학생 20명을 대상으로 적용한 결과, 중학생의 융합인재소양 향상에 유의미한 효과가 있었지만 기술에 대한 흥미와 기술 분야 진로 지향에는 유의미한 변화가 나타나지 않았다. 하지만 적용 대상학생이 20명이므로 결과를 일반화하기에는 한계가 있다. 넷째, 학습자들은 직접 설계하고 만들어가는 활동에 큰 흥미를 느꼈으며 아두이노를 통해 피지컬 컴퓨팅을 구현했던 경험에 긍정적 가치를 부여했다. 또, 메이커로 활동한 학습자들은 자발적 참여와 공유를 핵심으로 한 메이커 정신을 실천하였다.

Abstract ▼ AI-Helper

The purpose of this study is to develop and apply a Design Thinking-based Maker education program utilizing Arduino for middle school students. The study progress was made in four stages of preparation, development, implementation and evaluation according to the PDIE model. In this study, experts were verified for validity and pre-applied to students to improve the maker education program developed based on literature review. Then, it was applied to middle school club classes to check the effects through analysis of quantitative and qualitative data. In addition, the development of the program was completed by supplementing the improvements found in the course. The results of this study are as follows. First, the topics of the maker education program that can be used in middle schools were selected in consideration of the analysis of the 2015 revised curriculum, methods to using the Arduino, and social interest. Second, the program developed based on the selected topic consists of 4 classes of maker basic learning and 16 classes of design thinking-based maker activities. Third, the developed maker education program had a significant effect in improving STEAM literacy of middle school students, but did not have any significant effect in the interest in technology and orientation towards an engineering career. Fourth, learners were interested in the activities of designing and freely making by themselves, and they positively evaluated the experience of realizing the physical computing with Arduino. In addition, they practiced the spirit of a maker, such as autonomously collecting data and sharing them with colleagues, etc. while acting as a maker.

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

또, 소프트웨어 교육 강화 추세를 반영하여 오픈소스 하드웨어인 아두이노를 활용하는 내용을 접목시키고자 한다. 그리고 메이커 교육의 실천 전략으로 디자인씽킹 프로세스를 적용하여 선정된 주제에 맞는 중학생 메이커 교육 프로그램을 개발하고 적용하여 효과를 확인하고자 한다.
따라서 이 연구에서는 메이커 교육에 대한 관심은 높지만 학교에서 활용할 수 있는 프로그램은 부족한 상황에서, 중학교 교육에서 활용할 수 있도록 만들기 활동과 가장 관련이 깊은 기술 교과를 중심으로 다양한 교과를 연계한 메이커 교육 프로그램의 주제를 선정하고자 한다. 또, 소프트웨어 교육 강화 추세를 반영하여 오픈소스 하드웨어인 아두이노를 활용하는 내용을 접목시키고자 한다.
따라서 이 연구에서는 메이커 교육에 대한 관심은 높지만 학교에서 활용할 수 있는 프로그램은 부족한 상황에서, 중학교 교육에서 활용할 수 있도록 만들기 활동과 가장 관련이 깊은 기술 교과를 중심으로 다양한 교과를 연계한 메이커 교육 프로그램의 주제를 선정하고자 한다. 또, 소프트웨어 교육 강화 추세를 반영하여 오픈소스 하드웨어인 아두이노를 활용하는 내용을 접목시키고자 한다. 그리고 메이커 교육의 실천 전략으로 디자인씽킹 프로세스를 적용하여 선정된 주제에 맞는 중학생 메이커 교육 프로그램을 개발하고 적용하여 효과를 확인하고자 한다.
둘째, 이 연구에서는 메이커 활동을 위한 기초 교육(4차시)과 디자인씽킹 프로세스 기반의 메이킹 체험(16차시)으로 구성된 20차시의 메이커 교육 프로그램을 개발하였다. 또한 이 연구에서 개발된 메이커 교육 프로그램을 적용한 수업이 원활하게 이루어지도록 교사용 수업 자료와 수업과정안도 함께 개발하였다.
이 연구에서는 개발된 메이커 교육 프로그램을 수업에 적용하여 효과를 파악하기 위해 문헌 고찰을 바탕으로 변인을 설정하였다. 독립 변인은 ‘아두이노를 활용한 디자인씽킹 기반의 메이커 교육 프로그램’이고 종속 변인은 중학생들의 ‘기술에 대한 흥미’, ‘기술 분야 진로 지향’, ‘융합인재소양’이다.
이 연구에서는 메이커 교육 프로그램을 적용한 수업이 원활하게 이루어질 수 있도록 수업과정안과 교사용 수업 자료를 함께 개발하였다. 수업과정안은 메이커 활동에 대한 조력자로서의 역할이나 지도상의 유의점을 제시하여 개발되었다.
이 연구에서는 성찰 일지 내용을 분석하면서 의미를 가장 잘 표현하는 대표적인 응답으로 유목화하여학습자들의 응답 경향을 파악하였으며, 빈도가 높았던 응답은 와 같다.
이 연구에서는 전문가의 타당도 검증을 받은 프로그램을 적용하여 난이도, 만족도 등을 다시 한번 점검하고 개선하기 위해 학생 대상 예비 적용을 거쳤다. 수업은 경기도 소재의 A 중학교 3학년 동아리 학생 8명을 대상으로 2일간 16차시를 실시하였다.
<표 1>은 대표적인 디자인씽킹 프로세스의 주요 과정을 나타낸 것이다. 이 연구에서는 최근 국내의 학생을 대상으로 타당성과 효과를 검증한 이도현 외(2015)의 연구에서 도출된 디자인씽킹 프로세스를 활용하여 제시된 문제 상황을 해결하기 위해 학생들이 공감 활동을 통해 아이디어를 생성하고 프로토타입을 만들어보도록 프로그램을 개발한다.
이 연구에서는 학생들의 코딩 기능 향상보다 다양한 도구의 활용 경험에 주안점을 두었기 때문에, 아두이노 활용의 부담을 줄여주기 위해서 ,〔그림 4〕와 같이 프로토타입 제작 준비 활동을 개발하였다. 학습자는 프로토타입 제작 준비 활동을 한 후, 교사가 제시하는 기본 코딩을 자신의 의도에 맞게 수정하여 사용하게 된다.

제안 방법

‘기술 분야 진로 지향’ 검사 도구는 이춘식 (2008)의 연구에서 개발된 척도 중 ‘기술과 직업’에 대한 내용을 토대로 윤혜경 외(2006), 이은상(2015)의 연구를 참고하여 9문항으로 재구성하였다.
‘기술에 대한 흥미’ 검사 도구는 이춘식(2008)의 연구에서 개발된 척도 중 ‘기술의 흥미’에 대한 내용을 바탕으로 윤정교, 김방희, 김진수(2013), 이영은, 이효녕(2014)의 연구에서 개발된 검사 도구를 참고하여 10문항으로 재구성하였다.
학습자의 성찰일지는 대표적인 응답으로 유목화하여 응답 경향을 파악하였으며, 인터뷰는 녹음 후 전사하여 성찰일지와 중복되는 내용을 제외하고 분석하였다. 교사의 수업 관찰일지는 원활한 메이커 수업을 위한 개선점 파악의 측면에서 해석하였다.
준비(Preparation, P)단계에서는 디자인씽킹과 메이커 교육에 대한 선행 연구 내용을 파악한다. 그리고 기술 교과를 중심으로 다양한 교과의 2015개정 교육과정을 분석하고 사회적 관심도를 반영하여 프로그램의 주제를 선정한다. 개발(Development, D)단계에서는 디자인씽킹 프로세스에 따라 학생용 자료와 교사용 자료 초안을 개발하고 전문가 집단의 타당도 검증과 학생 대상 예비 적용을 거쳐 프로그램을 개선한다.
둘째, 수업자료 개발 모형에 근거하여 학생용 및 교사용 자료를 개발한다.
둘째, 이 연구에서는 개발된 메이커 교육 프로그램을 평가하기 위해 융합인재교육 프로그램 평가 도구를 수정해서 사용하였다. 최근 여러 연구자에 의해 메이커 교육 프로그램을 개발하는 연구가 진행되고 있으므로 메이커 교육 프로그램의 목적, 난이도, 실용성 등을 체계적으로 평가할 수 있는 평가 도구에 대한 연구가 필요하다.
둘째, 이 연구에서는 메이커 활동을 위한 기초 교육(4차시)과 디자인씽킹 프로세스 기반의 메이킹 체험(16차시)으로 구성된 20차시의 메이커 교육 프로그램을 개발하였다. 또한 이 연구에서 개발된 메이커 교육 프로그램을 적용한 수업이 원활하게 이루어지도록 교사용 수업 자료와 수업과정안도 함께 개발하였다.
학습자가 실제 생활에서 흥미로운 주제를 선정하고 정보를 탐색하며 아이디어 생성, 프로토타입 제작을 통해 문제를 해결하는 메이커 교육은 상황제시, 창의적 설계, 감성적 체험을 골자로 한 STEAM 교육과 많은 부분에서 유사성을 보인다. 따라서 이 연구에서는 STEAM 교육 수업자료 제작에 많이 활용되는 김진수(2012)의 PDIE 모형에 따라〔그림 1〕과 같이 메이커 교육 프로그램을 개발한다.
만족도 검사 도구는 강남화 외(2016)의 융합인재교육 사업 효과분석 연구에서 사용된 설문지를 재구성하여 사용하였으며, 분석 결과는 과 같다.
이 연구에서는 준실험 설계를 사용하였으며, 동아리 학생을 대상으로 수업을 적용하기에 단일집단 사전‧사후검사 설계로 실험 연구를 진행하였다. 메이커 교육 프로그램을 적용한 수업은 2차시씩 90분 동안 이루어졌으며 2018년 4월 초부터 6월 중순까지 10주에 걸쳐 20차시를 실시하였다. 이 연구에서는 사전・사후 검사와 함께 학습자들의 생각이나 느낌 등을 파악하기 위해 수업 과정에서 학습자의 성찰일지, 학습자 인터뷰, 교사의 관찰일지 등 질적 자료의 수집을 병행하였다.
셋째, 개발된 프로그램을 중학생 대상 수업에 적용하여 효과를 확인한다.
해당 동아리는 메이커 활동을 주제로 학생들의 자발적인 지원을 통해 편성된 동아리이다. 수업 전에 해당 학교의 기술실, 컴퓨터실의 환경과 장비 및 도구의 준비 상태를 확인하고 연구를 수행하였다.
메이커 교육과 유사하게 창의적 설계를 바탕으로 무언가를 만들어보는 체험 과제를 개발하고 흥미를 측정한 연구(이영은, 이효녕, 2014; 윤정교, 김방희, 김진수, 2013)에서는 모두 기술에 대한 흥미가 유의미하게 향상된 것으로 나타났다. 이 연구에서는 만들기 활동과 관련이 깊은 기술 교과 성취기준을 중심으로 내용을 구성하였고, 학습자가 자신의 의도를 자유롭게 반영하여 프로토타입을 만들고 문제를 해결하도록 프로그램을 개발하였다. 따라서 이 연구에서 개발된 메이커 교육 프로그램이 ‘기술에 대한 흥미’에 긍정적 영향을 미칠 것이라고 기대한다.
이 연구에서는 메이커 교육 프로그램 초안을 개선하기 위해 전문가 집단을 통해 타당도를 평가하고 의견을 반영하여 미비한 부분을 수정하였다. 전문가 집단은 융합인재교육 전문가인 교수 1인, 메이커 교육을 수행한 경험이 있는 석사학위 이상의 기술교사 7인, 과학교사 1인, 컴퓨터교사 1인 등 총 10명으로 구성되었다.
이 연구에서는 메이커 교육 프로그램을 적용한 수업 전, 후에 세 가지의 종속 변인이 어떻게 변화되는지 알아보기 위해 선행 연구의 검사 도구를 재구성하여 활용하였다. ‘기술에 대한 흥미’ 검사 도구는 이춘식(2008)의 연구에서 개발된 척도 중 ‘기술의 흥미’에 대한 내용을 바탕으로 윤정교, 김방희, 김진수(2013), 이영은, 이효녕(2014)의 연구에서 개발된 검사 도구를 참고하여 10문항으로 재구성하였다.
이 연구에서는 메이커 교육 프로그램의 주제를 선정하기 위해 기술교과를 중심으로 다양한 교과의 2015개정 교육과정을 분석하고 메이커 활동으로 재구성할 수 있는 성취기준을 선정하여 핵심어를 추출하였다. <표 4>는 추출된 성취기준 핵심어와 메이커 교육 프로그램에 반영되는 부분을 나타낸 것이다.
메이커 교육 프로그램을 적용한 수업은 2차시씩 90분 동안 이루어졌으며 2018년 4월 초부터 6월 중순까지 10주에 걸쳐 20차시를 실시하였다. 이 연구에서는 사전・사후 검사와 함께 학습자들의 생각이나 느낌 등을 파악하기 위해 수업 과정에서 학습자의 성찰일지, 학습자 인터뷰, 교사의 관찰일지 등 질적 자료의 수집을 병행하였다.
이 연구에서는 준비 단계에서 선정된 주제에 따라 디자인씽킹 기반의 메이커 교육 프로그램을 개발하였으며, 전체적인 내용 구성은 과 같다.
이 연구에서는 준비(P), 개발(D), 실행(I), 평가(E)의 단계를 통해 중학교에서 활용할 수 있는 메이커 교육 프로그램을 개발하고 수업에 적용하여 효과를 확인하였다. 이 연구의 결과를 바탕으로 얻어진 결론은 다음과 같다.
이 연구에서는 준실험 설계를 사용하였으며, 동아리 학생을 대상으로 수업을 적용하기에 단일집단 사전‧사후검사 설계로 실험 연구를 진행하였다. 메이커 교육 프로그램을 적용한 수업은 2차시씩 90분 동안 이루어졌으며 2018년 4월 초부터 6월 중순까지 10주에 걸쳐 20차시를 실시하였다.
따라서 교사는 설계 및 제작 과정에서 적극적으로 시도하는 분위기를 조성하고 적절한 시범을통해 학습자의 행동을 자극할 필요가 있음을 확인하였다. 이 연구에서는 코딩의 숙련도를높이는 것이 아니라 메이커의 도구로서 아두이노와 Sketch 코딩을 학습한 것이다. 따라서 만들기 활동 보다는 컴퓨터 프로그래밍 기능 측면에만 흥미를 느끼고 몰두하는 학습자가 있었던 점은 메이커 교육 프로그램이 학습자의 요구 분석에 따라 다변화 되어야 할 필요가있음을 시사한다.
이를 바탕으로 교과서와 뉴스, 신문 등 다양한 매체를 탐색하고 학생의 흥미, 사회적 관심도, 아두이노의 활용 방안을 고려하여 두 차례의 전문가 자문을 통해〔그림 2〕, 와 같이 주제를 선정하였다.
인터뷰는 매 시간 수업 후 1~2명의 학생을 대상으로 교사가 관찰한 모습을 설명하고 그에 대한 생각과 느낌을 묻거나 성찰일지의 내용에 대해 질문하는 방식으로 진행되었다. 성찰일지의 내용과 중복되는 것을 제외한 주요 내용은 <표15>와 같다.
첫째, 문헌고찰 및 교육과정 분석을 통해 아두이노를 활용한 디자인씽킹 기반의 중학생메이커 교육 프로그램의 주제를 선정하고 활동 과제를 조직한다.
첫째, 이 연구에서는 기술 교과를 중심으로 다양한 교과의 성취기준을 분석한 것을 바탕으로 사회적 관심도와 아두이노 활용 방안을 고려하여 중학교에서 활용할 수 있는 메이커 교육 프로그램의 주제를 도출하였다.
전문가 집단은 융합인재교육 전문가인 교수 1인, 메이커 교육을 수행한 경험이 있는 석사학위 이상의 기술교사 7인, 과학교사 1인, 컴퓨터교사 1인 등 총 10명으로 구성되었다. 타당도 검증 도구는 임동욱(2012)의 융합인재교육 프로그램 검사 도구를 메이커 교육 내용으로 재구성하여 사용하였으며 리커트 5단계 척도(매우 그렇다: 5 ~ 전혀 그렇지 않다: 1)로 구성되어 있다. 타당도 검증 결과는 과 같이 모든 영역에서 평균 4.
이 연구에서는 표본의 수가 적으므로(n<30) Shapiro-Wilk 검정을 통해 정규분포를 확인한 후 대응표본 t검정을 실시하였으며, 통계적 유의 수준은 5%로 설정하였다. 학습자의 성찰일지는 대표적인 응답으로 유목화하여 응답 경향을 파악하였으며, 인터뷰는 녹음 후 전사하여 성찰일지와 중복되는 내용을 제외하고 분석하였다. 교사의 수업 관찰일지는 원활한 메이커 수업을 위한 개선점 파악의 측면에서 해석하였다.

대상 데이터

8 이상을 확보하였다. 검사 도구의 신뢰도는 경기도 안산시 소재의 W 중학교 3학년 학생 97명을 대상으로 실시한 예비 조사를 통해 검증하였다. 불성실 응답을 제외한 94부를 분석한 결과, <표 3>과 같이 Cronbach-α는 0.
이 연구에서는 전문가의 타당도 검증을 받은 프로그램을 적용하여 난이도, 만족도 등을 다시 한번 점검하고 개선하기 위해 학생 대상 예비 적용을 거쳤다. 수업은 경기도 소재의 A 중학교 3학년 동아리 학생 8명을 대상으로 2일간 16차시를 실시하였다. 해당 동아리 학생들은 전기전자 부품에 대해 이해하고 있으며 아두이노를 사용한 기초적인 코딩의 경험이 있었기에 ‘메이커 첫걸음’은 수업하지 않고 자료만 배부하였다.
이 연구에서 개발한 메이커 교육 프로그램을 적용하기 위해 경기도 오산시 소재의 S중학교 자율동아리 학생 20명(3학년 19명, 2학년 1명)을 연구 대상으로 선정하였다. 해당 동아리는 메이커 활동을 주제로 학생들의 자발적인 지원을 통해 편성된 동아리이다.
이 연구에서는 메이커 교육 프로그램 초안을 개선하기 위해 전문가 집단을 통해 타당도를 평가하고 의견을 반영하여 미비한 부분을 수정하였다. 전문가 집단은 융합인재교육 전문가인 교수 1인, 메이커 교육을 수행한 경험이 있는 석사학위 이상의 기술교사 7인, 과학교사 1인, 컴퓨터교사 1인 등 총 10명으로 구성되었다. 타당도 검증 도구는 임동욱(2012)의 융합인재교육 프로그램 검사 도구를 메이커 교육 내용으로 재구성하여 사용하였으며 리커트 5단계 척도(매우 그렇다: 5 ~ 전혀 그렇지 않다: 1)로 구성되어 있다.

데이터처리

이 연구에서는 표본의 수가 적으므로(n<30) Shapiro-Wilk 검정을 통해 정규분포를 확인한 후 대응표본 t검정을 실시하였으며, 통계적 유의 수준은 5%로 설정하였다.

이론/모형

‘융합인재소양’ 검사 도구는 최유현 외(2013)가 개발한 융합인재소양 검사 도구를 검토한 후 그대로 사용하였는데 융합(Convergence), 창의(Creativity), 존중(Caring), 소통(Communication)의 4개 영역을 21개의문항으로 측정하도록 구성되어있다.
이 연구에서 사용하는 모든 검사 도구는 리커트 5단계 척도(매우 그렇다: 5 ~ 전혀 그렇지 않다: 1)로 구성되어있다. 재구성한 검사 도구는 Lawshe(1975)가 제시한 내용 타당도 비율(Content Validity Ratio; CVR)이론에 근거하여 전문가들로부터 내용 타당도를 검증받았다. 이 연구에서는 CVR 값을 구할 때, 특정 문항이 내용 영역을 잘 측정한다고 평가한 사람의 수는 Likert 5(매우 타당함)와 Likert 4(타당함)에 응답한 인원의 수를 합한 것을 의미 한다.

성능/효과

‘융합인재소양’ 검사를 구성하고 있는 하위 영역(융합, 창의, 존중, 소통) 모두 평균은 향상되었으며, 특히 창의와 소통 영역이 유의미한 변화였다.
교사의 관찰일지를 분석한 결과, 디자인씽킹 프로세스와 메이커 교육에서 반드시 필요한 자유로운 소통 및 공유의 정신을 구현하기 위해 소극적인 학생도 참여할 수 있는 활발한 대화의 장을 열어줄 필요가 있음을 확인하였다. 또, 학습자는 수행평가를 위한 실습을 했던 경험으로 인해 정교하고 정확하게 만들어야 한다고 느끼면서 선뜻 나서지 못하는 경향이 있었고, 이는 원활한 메이커 교육을 저해하는 요소로 작용하였음을 알 수 있다.
이 연구에서 개발된 메이커 교육 프로그램은기술 분야의 내용을 다루긴 했지만 제조, 건설, 수송, 통신, 생명 등 다양한 기술 영역의 직업을 골고루 포함하지 않았으며 간접적 직업 체험에 초점을 맞추지 않았던 것이 진로 지향에 긍정적 영향을 관찰할 수 없었던 원인이라고 사료된다. 그러나 성찰일지나 인터뷰를 통해 로봇 공학자에 관심이 생겼다거나 공업고등학교 진학준비에 도움이 되었다는 긍정적답변이 있었다는 점에서, 메이커 교육이 기술 관련 분야의 직업 및 진로 지도에 활용될 수있다는 가능성을 확인하였다.
그리고 융합인재소양을 구성하는 4개 하위영역의 Cronbach-α도 0.784~0.900로 양호하다는 것을 확인하였다.
넷째, 메이커 수업에 참여한 학습자들은 비교적 수동적으로 받아들이게 되는 교과의 이론 수업에 비해 직접 만져보고 무언가를 자유롭게 만들어 가는 활동에 만족감을 드러냈으며 아두이노를 통해 다양한 부품을 제어했던 경험에 긍정적 가치를 부여했다. 또, 학습자들은 메이커로 활동하면서 다양한 경로로 자료를 수집하여 동료들과 도움을 주고받았으며 자발적 참여와 공유가 핵심인 메이커 정신을 실천하였다.
두 가지를 종합해보면, 디자인씽킹의 특징은 ‘균형적 사고’와 ‘인간 중심적 사고’라고 할 수 있다.
둘째, 이 연구에서 개발된 프로그램이 ‘기술 분야 진로 지향’에 긍정적 영향을 줄 것이라고 기대했지만 유의미한 변화가 나타나지 않았다.
또, 학습자는 수행평가를 위한 실습을 했던 경험으로 인해 정교하고 정확하게 만들어야 한다고 느끼면서 선뜻 나서지 못하는 경향이 있었고, 이는 원활한 메이커 교육을 저해하는 요소로 작용하였음을 알 수 있다. 따라서 교사는 설계 및 제작 과정에서 적극적으로 시도하는 분위기를 조성하고 적절한 시범을통해 학습자의 행동을 자극할 필요가 있음을 확인하였다. 이 연구에서는 코딩의 숙련도를높이는 것이 아니라 메이커의 도구로서 아두이노와 Sketch 코딩을 학습한 것이다.
따라서 이 연구에서 개발된 메이커 교육 프로그램은 ‘기술 분야 진로 지향’에 영향을 미치지 않았음이 확인되었다.
따라서 이 연구에서 개발된 메이커 교육 프로그램은 ‘기술에 대한 흥미’에 영향을 미치지 않았음이 확인되었다.
따라서 이 연구에서 개발된 메이커 교육 프로그램은 중학생의 ‘융합인재소양’ 향상에 유의미한 효과가 있었음이 확인되었다.
이밖에도 학생들은 아이디어 구상과 프로토타입 제작 과정이 어렵기도 했지만 창의력에 도움이 된다고 느끼고 있었다. 또한 메이커 활동을 하면서 센서나 로봇을 개발하는 직업에 관심을 갖거나 특성화고 진학 및 장래희망과 관련지어 생각하는 모습으로부터 메이커 교육이 단순히 만들기 체험이 아니라 학생들의 진학‧진로 지도의 방법으로 사용될 수 있는 가능성을 확인하였다.
불성실 응답을 제외한 94부를 분석한 결과, 과 같이 Cronbach-α는 0.754~0.938로 양호하다는 것을 확인하였다.
또, 이 연구에서는 표본이20명으로 적었기에 t검정의 검정력이 낮아져 평균이 향상된 것을 유의미한 결과로 판단하지 못했을 가능성도 있다. 비록 통계적 검증에서는 유의미한 변화가 관찰되지 않았지만 실패에 대한 부담이 적고 자유롭게 소통하며 직접 무언가를 만들 수 있어서 수업의 만족도가높았던 것으로 볼 때 기술 교과 수업방법으로 메이커 교육이 활용될 수 있는 가능성을 확인하였다.
성찰 일지를 분석한 결과, 메이커 수업의 차별성은 교과 수업 시간에 비해 자유로운 분위기에서 학생들이 실패에 대한 부담 없이 자유롭게 시도하고 직접 무언가를 조작할 수 있었던 점이라는 것이 확인되었다. 이와 같은 맥락으로, 학생들은 생각한 것을 직접 설계해보고 실제로 만들었다는 점에 흥미와 만족감을 느꼈으며 아두이노를 활용하여 다양한 부품을 직접 제어해보았다는 경험에 가치를 부여했다.
셋째, 이 연구에서 개발된 메이커 교육 프로그램은 중학생의 융합인재소양 향상에 유의미한 효과가 있었음이 확인되었다. 이는 학생들이 문제 상황을 분석하고 아이디어를 생성하여 프로토타입을 만들고 수정하면서, 다양한 지식의 탐색과 의견 공유를 통해 창의적으로 문제를 해결하는 경험을 했기 때문인 것으로 판단된다.
셋째, 이 연구에서 개발된 프로그램은 중학생의 ‘융합인재소양’ 향상에 유의미한 효과가있었음이 확인되었다.
예비 적용 수업에 대한 만족도 조사 결과, 전체 평균은 4.38이고 모든 문항에서 4점 이상의 응답 결과를 보여 만족도가 양호함을 확인하였다. 예비 적용 과정에서는 전문가 타당도 검증 과정에서 개선점으로 나타난 ‘알고리즘 순서도 그리기’ 활동에 대해 의견을 수렴하였다.
강인애, 김명기(2017)와 이지선(2017)의 메이커 교육 연구에서는 질적 자료 분석을 통해 학생들이 메이커 활동에 흥미롭게 참여했다는 것을 확인했지만, ‘기술에 대한 흥미’는 아니며 통계적 검증은 하지 않았다는 것이 이 연구와의 차이점이다. 이 연구에서도 학습자의 성찰일지, 인터뷰 등 질적 자료 분석 결과, 메이커 활동이 흥미로웠으며 새로운 것을 제작해보려는 의욕적인 모습이 확인되었다. 다만, 교량 모형만들기 STEAM 프로그램을 적용한 결과 흥미도의 유의미한 변화가 관찰되지 않았던 배덕현, 김방희, 김진수(2014)의 연구 결과처럼 메이커 활동에 대한 흥미가 기술에 대한 흥미를구성하고 있는 심리적 요소와는 다를 수 있을 것으로 사료된다.
인터뷰 내용 분석 결과, 몇몇 학생은 자신만의 설계에 따라 프로토타입을 제작하면서 독창적인 방법과 노하우를 쌓아나갔으며, 다른 센서나 부품을 활용하여 새로운 것을 만들어 보겠다는 도전 의식을 갖게 되었음을 확인하였다. 이러한 점은 메이커 수업이 단순한 기능의 숙달이 아니라 학생 개인을 메이커로서 성장시켰다는 것을 확인할 수 있는 부분이다.
첫째, 이 연구에서 개발된 프로그램이 ‘기술에 대한 흥미’를 향상시킬 것이라고 기대했지만 유의미한 변화가 나타나지 않았다.

후속연구

첫째, 이 연구에서 개발한 메이커 교육 프로그램을 적용한 수업은 동아리 학생 20명을 대상으로 이루어졌기에 연구 결과를 일반화시킬 수 없다. 따라서 다양한 지역, 다양한 수준의 학생을 대상으로 실험‧통제집단을 나누어 메이커 수업을 적용하면서 지속적으로 효과를 검증하고 프로그램을 개선하는 연구가 이어져야 할 것이다.
따라서 이 연구에서 개발된 메이커 교육 프로그램이 ‘기술에 대한 흥미’에 긍정적 영향을 미칠 것이라고 기대한다.
따라서 이 연구에서는 디자인씽킹 기반의 메이커 교육 프로그램이 학생들의 ‘융합인재소양’ 향상에 긍정적인 영향을 줄 것이라고 기대한다.
셋째, 이 연구에서는 융합적 주제의 범교과형 메이커 교육 프로그램을 개발했지만, 메이커 교육의 확산을 위해서는 교과 수업 시간에도 적용할 수 있는 교과형 메이커 교육 프로그램의 개발이 이루어져야 할 것이다.
유사한 맥락으로 이 연구에서는 코딩, 전자부품, 재료의 특성에 대한 이해를 바탕으로 설계자‧제작자가 되어보는 메이커 교육 프로그램이 ‘기술 분야 진로 지향’에 긍정적 영향을 미칠 것이라고 기대한다.
다만, 메이커 활동에 사용했던 아두이노 호환 보드가 잦은 오류를 일으켜 몇몇 학생들이 아두이노를 교체해야만 했던 경험이 있었던 것은 아쉬운 점으로 남았다. 이 점은 향후 아두이노와 같은 마이크로컨트롤러 보드를 활용한 메이커 교육을 준비할 때 반드시 사전 점검이 이루어져야 할 부분이다.
첫째, 이 연구에서 개발한 메이커 교육 프로그램을 적용한 수업은 동아리 학생 20명을 대상으로 이루어졌기에 연구 결과를 일반화시킬 수 없다. 따라서 다양한 지역, 다양한 수준의 학생을 대상으로 실험‧통제집단을 나누어 메이커 수업을 적용하면서 지속적으로 효과를 검증하고 프로그램을 개선하는 연구가 이어져야 할 것이다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	아두이노의 개념과 특징은 무엇인가?	한편, 메이커 활동 과정에서는 아두이노, 라즈베리파이, 3D 프린터, 레고 마인드스톰 등 다양한 도구가 활용되는데(김진옥, 은태욱, 김진수, 2018) 이 연구에서는 아두이노를 활용한다. 마이크로컨트롤러(Microcontroller) 보드인 아두이노는 오픈소스 하드웨어로 개발되어 가격이 저렴하고 인터넷을 비롯한 다양한 커뮤니티에 참고할 수 있는 자료가 풍부하다(Takamoto, 2014). 능동적 참여와 공유 정신을 강조하는 메이커 교육에서는 아두이노를 사용하는 학습자가 오픈소스를 활용하여 자신의 의도대로 변형하고 다시 공유하는 선순환의 효과를 기대할 수 있다.
	디자인씽킹 프로세스(Design thinking process)와 다양한 프로세스 모델의 공통점은 무엇인가?	디자인씽킹 프로세스(Design thinking process)는 디자인씽킹을 실천하기 위한 절차로서, 다양한 프로세스 모델에 따라 용어는 조금씩 다르지만 문제 상황에 대해 확인하고 관찰한 내용과 관련 지식을 바탕으로 아이디어를 생성하여 프로토타입을 만들어보며 문제 해결에 접근한다는 공통점이 있다. [표 1]은 대표적인 디자인씽킹 프로세스의 주요 과정을 나타낸 것이다.
	메이커 교육 프로그램을 개발한 것 이외에 개발한 것은 무엇이 있는가?	둘째, 이 연구에서는 메이커 활동을 위한 기초 교육(4차시)과 디자인씽킹 프로세스 기반의 메이킹 체험(16차시)으로 구성된 20차시의 메이커 교육 프로그램을 개발하였다. 또한 이 연구에서 개발된 메이커 교육 프로그램을 적용한 수업이 원활하게 이루어지도록 교사용 수업 자료와 수업과정안도 함께 개발하였다.

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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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