[논문]3D 프린터 활용 유아디자인교육 프로그램이 유아의 창의성 및 유용성 증진에 미치는 효과

정지현

doi:10.22156/cs4smb.2020.10.06.119

[국내논문] 3D 프린터 활용 유아디자인교육 프로그램이 유아의 창의성 및 유용성 증진에 미치는 효과
Effects of design education program for young Children using 3D printer on creativity improvement 원문보기

융합정보논문지 = Journal of Convergence for Information Technology, v.10 no.6, 2020년, pp.119 - 127

초록
AI-Helper

본 연구의 목적은 3D프린터를 활용한 유아디자인교육 프로그램을 유치원 현장에 적용하여 유아의 창의성과 유용성에 미치는 효과를 검증하고, 그 결과를 통해 3D프린터라는 매체의 유아교실 내 활용도를 높일 수 있는 현실적인 방안을 마련하는데 있다. 이러한 연구목적을 달성하기 위해 A광역시에 소재한 G유치원 만5세 유아 38명을 각 각 실험집단과 비교집단으로 나누어 2017년 8월부터 2018년 1월까지 약 6개월간 총15회에 걸친 실험처치를 통해 자료를 수집하였다. 연구도구로서는 Torrance의 창의성검사 한국어판중 유아용 도형검사와 유용성검사척도가 사용되었으며 자료의 처리 및 분석은 기술통계방법과 공분산분석을 통해 이루어졌다. 연구의 결과, 3D프린터를 활용한 프로그램은 유아의 창의성과 유용성 증진에 통계적으로 유의미한 효과가 있었으며, 특히 창의성 구성과 정교성에 두드러진 효과를 보였다. 이러한 결과는 창의적 인재 양성을 주요 목표로 삼고 있는 기존의 누리과정과 3D프린터를 더욱 폭넓게 연계 할 수 있는 가능성 및 유아교육 현장에서 활용될 수 있음을 시사한다.

Abstract ▼ AI-Helper

The purpose of this study is to verify the effect on the creativity and Usability of young Children by applying design education pro young Children gramfor using 3D printer to the kindergarten field and, through the results, to prepare a realistic way to increase the utilization of 3D printer media in infant classrooms. In order to achieve this research purpose, 38 infants aged 5 from G kindergarten located in metropolitan A are divided into each experimental group and comparative group, and from August 2017 to January 2018, data were collected through 15 experiments over a period of about 6 months. As a research tool, in the Korean version of Torrance's Creativity Test, an infant shape test and a usability test scale were used, and the data processing and analysis were conducted through technical statistical methods and covariance analysis. As a result of the study, the program using 3D printer had a statistically significant effect on promoting creativity and Usability of young Children, and in particular, it had a remarkable effect on the elaboration of creativity composition. Based on these results, discussions on the existing Nuri process, which mainly aims to cultivate creative talents, the possibility of connecting 3D printers more widely and the role of teachers were made.

Keyword

표/그림 (8)

표 Table 1. research suvjects by group, average monthsly age, and sex
표 Table 2. Details of TTCT's figure test
표 Table 3. Details of 3D program implemented
표 Table 4. Results of pre and post·tests with TTCT
표 Table 5. Results of covariance analysis with TTCT
표 Table 6. Test results of mean difference between pre-tests with Usability scale (N=38)
표 Table 7. Results of descriptive analysis with Usability scale (N=38)
표 Table 8. Results of covariance analysis with Usability scale

AI 본문요약
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문제 정의

이에 본 연구를 통해 3D프린터를 활용한 유아디자인교육 프로그램을 실험 처치하여 이 프로그램이 유아의 창의성과 유용성에 미치는 영향을 검증하고자 하였다. 본 연구를 통해 드러난 결과는 3D프린터라는 매체의 유아교실 내 활용도를 높일 수 있는 현실적인 방안 마련과 더불어 국가수준의 유치원 교육과정에서 지속적으로 중요시하는 창의적 인재 양성을 가능케 해 줄 수 있는 지원방안을 마련하는 데 도움을 줄 것으로 활용하고자 한다.
본 연구는 3D 프린터를 활용한 유아디자인 프로그램을 유치원의 만5세 유아들에게 실험 처치하여 이 프로그램이 유아의 창의성 및 유용성에 미치는 효과를 검증하였다. 이러한 연구결과를 통해 국가수준 유치원 교육과정에서의 3D 프린터의 활용방안 마련과 유아의 창의성 증진을 위한 3D프린터 활용 방안 마련의 기초자료를 제공하는 데 연구의 목적을 두었다.
본 연구는 3D 프린터를 활용한 유아디자인 프로그램을 유치원의 만5세 유아들에게 실험 처치하여 이 프로그램이 유아의 창의성 및 유용성에 미치는 효과를 검증하였다. 이러한 연구결과를 통해 국가수준 유치원 교육과정에서의 3D 프린터의 활용방안 마련과 유아의 창의성 증진을 위한 3D프린터 활용 방안 마련의 기초자료를 제공하는 데 연구의 목적을 두었다.

제안 방법

이 검사 도구는 유창성, 독창성, 제목의 추상성, 정교성, 성급한 종결에 대한 저항(resistance to premature closure)의 5개 규준 관련 척도와 함께 13개 준거 관련 척도를 측정할 수 있다. 그리고 그림 구성, 불완전 도형완성, 선 더하기의 3가지 하위검사로 구성되어 있으며 각 검사당 10분씩 총 30분 동안 주어진 도형을 기초로 그림을 완성시키고 제목을 붙이도록 하였다. 창의성도형검사(TTCT)의 측정 내용을 살펴보면 Table 2과 같다.
본 프로그램은 실험처치 사전에 이루어지는 교사교육과 예비검사를 포함하여 2017년 8월부터 2018년 1월까지 총 15회에 걸쳐 실험처치 되었다. 프로그램 운영은 만 5세 유아를 대상으로 실시하였으며, 유치원 일과 운영시간 및 유아의 발달특성을 고려하여 회당 60분을 넘지 않도록 계획하였다.
본 프로그램은 실험처치 사전에 이루어지는 교사교육과 예비검사를 포함하여 2017년 8월부터 2018년 1월까지 총 15회에 걸쳐 실험처치 되었다. 프로그램 운영은 만 5세 유아를 대상으로 실시하였으며, 유치원 일과 운영시간 및 유아의 발달특성을 고려하여 회당 60분을 넘지 않도록 계획하였다. 프로그램은 자유선택활동과 대·소집단 활동으로 이뤄졌으며, 활동은 훈련을 받은 담임교사에 의해 진행되었다.
본 연구에서 사용된 측정도구의 적절성과 검사 시간 소요, 검사방법의 타당성 및 현장 적합성을 확인하기 위해 실험처치 사전에 담임교사들을 대상으로 검사도구의 내용과 검사방법에 대해 소개하고 실험대상이 아닌 유아 4명을 대상으로 예비검사를 실시하였다. 예비검사 결과 담임교사들이 검사도구 세부문항을 이해하는데 큰 어려움이 없는 것으로 나타났으며 검사 진행시 유아들과 상호작용 및 적정한 시간 소요에 큰 무리가 없는 것으로 나타났다.
예비검사 결과 담임교사들이 검사도구 세부문항을 이해하는데 큰 어려움이 없는 것으로 나타났으며 검사 진행시 유아들과 상호작용 및 적정한 시간 소요에 큰 무리가 없는 것으로 나타났다. 프로그램 운영을 효과적으로 진행하기 위해 교사훈련을 실시하였으며, 회당 2시간 총 3회에 걸쳐 진행하였다. 또한 본 실험처치 전 연구자가 고안한 3D프린터 활용 창의적 수업 실제를 5회간 참관하고 매회 협의시간을 가졌으며 협의회는 약 1시간이 소요되었다.
프로그램 운영을 효과적으로 진행하기 위해 교사훈련을 실시하였으며, 회당 2시간 총 3회에 걸쳐 진행하였다. 또한 본 실험처치 전 연구자가 고안한 3D프린터 활용 창의적 수업 실제를 5회간 참관하고 매회 협의시간을 가졌으며 협의회는 약 1시간이 소요되었다. 실험기간 동안 실험집단에는 3D프린터를 활용한 유아디자인교육 프로그램이 순차적으로 적용되었으며 같은 기간 동안 비교집단에는 연령별 누리과정의 만5세 미술활동이 이루어졌다.
Table 3에 제시된 바와 같이 본 연구에서 실험 처치된 프로그램은 연령별 누리과정의 만5세 생활주제인 세계 여러 나라와 가을에 연계된 총 8개의 활동으로 구성되어 15주에 걸쳐 차시별로 진행되었다. 실험 처치된 프로그램의 활동 중 올림픽 매달 디자인하기의 활동내용을 소개하면, 먼저 활동목표를 동계올림픽에서 볼 수 있는 다양한 경기종목에 대해 알고 올림픽에서 선수들에게 수여되는 금, 은, 동 매달을 디자인 할 수 있으며 매달이 가지는 가치와 의미에 대해 올바른 이해와 태도를 가지는데 두었다.
Table 3에 제시된 바와 같이 본 연구에서 실험 처치된 프로그램은 연령별 누리과정의 만5세 생활주제인 세계 여러 나라와 가을에 연계된 총 8개의 활동으로 구성되어 15주에 걸쳐 차시별로 진행되었다. 실험 처치된 프로그램의 활동 중 올림픽 매달 디자인하기의 활동내용을 소개하면, 먼저 활동목표를 동계올림픽에서 볼 수 있는 다양한 경기종목에 대해 알고 올림픽에서 선수들에게 수여되는 금, 은, 동 매달을 디자인 할 수 있으며 매달이 가지는 가치와 의미에 대해 올바른 이해와 태도를 가지는데 두었다. 담임교사들은 동계올림픽 사진과 동영상자료를 통해 평창 동계올림픽을 유아들에게 소개하고 동계올림픽에서 열리는 다양한 종목에 대해 탐색하는 시간을 가졌다.
담임교사들은 동계올림픽 사진과 동영상자료를 통해 평창 동계올림픽을 유아들에게 소개하고 동계올림픽에서 열리는 다양한 종목에 대해 탐색하는 시간을 가졌다. 이야기 나누기 활동에 이어 동계올림픽 시상식에서 수여되는 금, 은, 동 매달들을 소집단별로 디자인하는 활동을 하였는데 이 과정에서 교사들은 사람들이 좋아할 만한 매달의 디자인에 대해 유아들과 상호작용하며 각자의 아이디어를 반영한 매달을 디자인하도록 하였다. 또한 3D프린터를 통해 출력된 매달들을 집단별로 유아들에게 소개하며 자신들이 디자인한 매달을 다른 용도로 활용한다면 어디에 쓸 수 있는지에 대해 이야기 나누는 경험을 함께 나누었다.
이야기 나누기 활동에 이어 동계올림픽 시상식에서 수여되는 금, 은, 동 매달들을 소집단별로 디자인하는 활동을 하였는데 이 과정에서 교사들은 사람들이 좋아할 만한 매달의 디자인에 대해 유아들과 상호작용하며 각자의 아이디어를 반영한 매달을 디자인하도록 하였다. 또한 3D프린터를 통해 출력된 매달들을 집단별로 유아들에게 소개하며 자신들이 디자인한 매달을 다른 용도로 활용한다면 어디에 쓸 수 있는지에 대해 이야기 나누는 경험을 함께 나누었다.
집단 간 창의성 점수에 차이를 보다 엄정하게 알아보기 위해 두 집단의 사전 창의성 점수를 공변인으로 한 공변량 분석을 실시하였으며, 그 결과는 Table 5 와 같다.

대상 데이터

유아의 창의성 증진을 위한 메이커 디지털 기반 유아디자인교육 프로그램의 현장적용을 통한 효과검증을 위해 A광역시에 위치한 G사립유치원의 만5세 2개의 반을 표집 하였다. 표집 된 2개의 반 중 실험집단으로 선정된 하늘반의 경우 전체 유아27명 중 19명이 실험대상이였으며 비교집단으로 선정된 구름반의 경우 전체 유아26명 중 19명이 실험에 참여하였다.
유아의 창의성 증진을 위한 메이커 디지털 기반 유아디자인교육 프로그램의 현장적용을 통한 효과검증을 위해 A광역시에 위치한 G사립유치원의 만5세 2개의 반을 표집 하였다. 표집 된 2개의 반 중 실험집단으로 선정된 하늘반의 경우 전체 유아27명 중 19명이 실험대상이였으며 비교집단으로 선정된 구름반의 경우 전체 유아26명 중 19명이 실험에 참여하였다. 실험대상 유아들은 실험이 시작되기 전 사전에 학부모의 동의를 구한 후 동의를 얻은 유아들에 한정되었으며 실험도중 병결 등의 이유로 결석이 잦았던 유아 4명은 실험에서탈락되었다.
표집 된 2개의 반 중 실험집단으로 선정된 하늘반의 경우 전체 유아27명 중 19명이 실험대상이였으며 비교집단으로 선정된 구름반의 경우 전체 유아26명 중 19명이 실험에 참여하였다. 실험대상 유아들은 실험이 시작되기 전 사전에 학부모의 동의를 구한 후 동의를 얻은 유아들에 한정되었으며 실험도중 병결 등의 이유로 결석이 잦았던 유아 4명은 실험에서탈락되었다. 실험에서 탈락된 유아들은 창의성 및 유용성 사후 검사에서 제외되었으며, 따라서 해당 유아들의 창의성 및 유용성 사전 검사결과 또한 연구자료의 처리 및 분석 대상에서 제외되었다.
프로그램은 자유선택활동과 대·소집단 활동으로 이뤄졌으며, 활동은 훈련을 받은 담임교사에 의해 진행되었다.

데이터처리

본 연구에서 실시한 실험을 통해 수집된 자료들은 SPSS 21.0을 통해 분석되었다. 먼저 실험대상 유아들의 월령, 사전검사와 사후검사 점수의 평균 그리고 표준편차를 산출하기 위해 기술통계 방법으로 처리하였으며 동일집단 내 사전사후 검사의 평균값 비교 및 집단 간 사전사후 검사의 평균값 비교를 위해 두 집단의 사전검사를 공변량으로 통제하는 공분산 분석을 실시하였다.
0을 통해 분석되었다. 먼저 실험대상 유아들의 월령, 사전검사와 사후검사 점수의 평균 그리고 표준편차를 산출하기 위해 기술통계 방법으로 처리하였으며 동일집단 내 사전사후 검사의 평균값 비교 및 집단 간 사전사후 검사의 평균값 비교를 위해 두 집단의 사전검사를 공변량으로 통제하는 공분산 분석을 실시하였다.

이론/모형

본 연구 대상인 유아들의 창의성 사전사후 검사에 사용된 도구는 Torrance(1984)의 Torrance Test of Creative Thinking : Thinking Creative with Picture를 번역한 한국판 TTCT 도형검사였다. 이 검사 도구는 유창성, 독창성, 제목의 추상성, 정교성, 성급한 종결에 대한 저항(resistance to premature closure)의 5개 규준 관련 척도와 함께 13개 준거 관련 척도를 측정할 수 있다.
본 연구의 대상인 유아들의 유용성을 검사하기 위해 이종길(2015), 장승민(2015)이 연구에서 사용한 유용성 검사 도구를 사용하였다. 유아 유용성 척도의 하위영역과 각 영역별 문항수를 살펴보면, 실용적 표현력 6문항, 개인적 배려 5문항, 집단적 배려 13문항으로 총 3개영역 24문항으로 구성되어 있다.

성능/효과

실험기간 동안 실험집단에는 3D프린터를 활용한 유아디자인교육 프로그램이 순차적으로 적용되었으며 같은 기간 동안 비교집단에는 연령별 누리과정의 만5세 미술활동이 이루어졌다. 실험기간이 끝난 후 이루어진 창의성과 유용성 검사는 사전검사와 같이 담임교사에 의해 이루어졌으며, 창의성 검사 결과는 공인된 관련 전문 기관에 의뢰하여 채점에 공정성과 객관성을 확보하였다.
두 집단의 사전검사와 사후검사 평균점수를 비교하면, 조정평균 산출결과 사후검사에서 비교집단에 비해 실험집단이 추상성을 제외한 모든 하위변인과 총점에서 보다 높은 증가치를 나타내었다.
두 집단 간 평균에 차이를 알아보기 위해 차이검증을 실시한 결과를 살펴보면, 사전검사에서 p<.001수준에서 유의미한 차이가 있는 것으로 나타났다.
사전 유용성 검사 점수는 비교집단(M=73.60, SD=5.56)이 실험집단(M=59.04, SD=5.56)에 비해 높았으며, 두 집단 간 사전검사 평균 점수 간에는 통계적으로 유의미한 차이가 있는 것으로 나타났다. 이는 실험집단과 비교집단의 유아들이 유용성 수준에 차이가 있음을 의미하므로 두 집단이 동질적이지 않음을 나타낸다.
공분산분석 결과 주효과는 F=22.13으로 3D 프린터 활용 유아디자인교육에 따른 실험집단과 비교집단의 사후 유용성 검사 총점에서 .001수준에서 유의미한 차이가 있는 것으로 나타났다. 비록 비교집단에 사후 유용성 검사 점수가 실험집단에 유용성 사후 검사 점수보다 높게 나타났지만 실험집단에 사전·사후 검사 간 평균점수에 증가량이 비교집단에 사전· 사후 평균 점수간 증가량 보다 유의미한 수준에 큰 차이를 보이므로 3D 프린터를 활용한 유아디자인 교육 프로그램이 유아의 유용성에 증진에 효과가 있는 것으로 나타났다.
비록 비교집단에 사후 유용성 검사 점수가 실험집단에 유용성 사후 검사 점수보다 높게 나타났지만 실험집단에 사전·사후 검사 간 평균점수에 증가량이 비교집단에 사전· 사후 평균 점수간 증가량 보다 유의미한 수준에 큰 차이를 보이므로 3D 프린터를 활용한 유아디자인 교육 프로그램이 유아의 유용성에 증진에 효과가 있는 것으로 나타났다.
첫째, 3D프린터를 활용한 유아디자인교육 프로그램은 실험대상 유아의 창의성 증진에 통계적으로 유의미한 효과를 나타내었다. 유아의 창의성을 구성하는 5개 하위영역 독창성, 유창성, 정교성, 제목의 추상성, 성급한 종결에의 저항 중 특히 정교성에서 가장 두드러진 효과를 나타내었다.
첫째, 3D프린터를 활용한 유아디자인교육 프로그램은 실험대상 유아의 창의성 증진에 통계적으로 유의미한 효과를 나타내었다. 유아의 창의성을 구성하는 5개 하위영역 독창성, 유창성, 정교성, 제목의 추상성, 성급한 종결에의 저항 중 특히 정교성에서 가장 두드러진 효과를 나타내었다. 이러한 결과는 유아디자인교육 프로그램 개발 및 그 프로그램이 유아의 창의성 증진에 미치는 효과를 검증한 이종길(2015)의 연구에서 개발된 프로그램이 유아의 창의성 전체 점수 상승에 효과가 있었다는 결과와 맥락을 같이 하고 있다.
둘째, 3D프린터를 활용한 유아디자인교육 프로그램이 유아의 유용성에 미치는 효과는 통계적으로 유의미한 수준에서 효과가 있는 것으로 나타났다. 이러한 결과는 이종길(2015)의 연구에서 유아디자인교육 프로그램이 유용성 증진에 긍정적인 영향을 미쳤다는 결과와 그 맥락을 같이 한다고 볼 수 있다.
결론적으로 3D프린터라는 4차 산업혁명시대의 테크놀로지는 교육적 매체로 다양한 프로그램과 연계될 때 그 효과를 배가시킬 수 있는 많은 장점을 지니고 있음이 본 연구에서 확인되었다. 특히 창의적 인재 양성을 그 목표로 하는 국가수준의 교육과정에서 그러한 목표의 달성을 가능케 할 수 있는 4차 산업혁명 시대의 흐름에 부합하는 매체라 할 수 있을 것이다.

후속연구

이에 본 연구를 통해 3D프린터를 활용한 유아디자인교육 프로그램을 실험 처치하여 이 프로그램이 유아의 창의성과 유용성에 미치는 영향을 검증하고자 하였다. 본 연구를 통해 드러난 결과는 3D프린터라는 매체의 유아교실 내 활용도를 높일 수 있는 현실적인 방안 마련과 더불어 국가수준의 유치원 교육과정에서 지속적으로 중요시하는 창의적 인재 양성을 가능케 해 줄 수 있는 지원방안을 마련하는 데 도움을 줄 것으로 활용하고자 한다.
특히 개별 유아교사의 3D프린터와 같은 디지털 테크놀로지에 대한 관심도와 수용도를 파악하여 높은 관심 수용도를 보이는 교사들에 대한 지원이 이루어질 수 있도록 해야 할 것이다. 그리고 3D프린터 활용에 유아교사 뿐만 아니라 유아들이 주도적으로 참여할 수 있도록 유아 수준에서 다룰 수 있는 3D프린터와 소프트웨어 상의 기술적 개선이나 개발이 또한 이루어져야 할 필요가 있을 것으로 보인다. 이러한 요구들이 충족될 때, 3D프린터를 활용한 유아디자인 교육은 현재 4차 산업 혁명시대를 살고 있는 유아들에게 그들의 흥미와 관심도에 맞는 교육매체를 통한 창의성교육을 경험케할 수 있으며 창의적 인재양성을 그 목적으로 하는 2019년 개정 누리과정의 현장 도입이후에도 놀이중심교육 과정을 지원해줄 수 있는 효과적인 교육매체와 교육적 접근으로서의 기능과 역할을 기대할 수 있을 것이다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	3D프린터는 어떻게 제품을 구현해 내는가?	3D프린터는 우리 사회의 4차 산업혁명 시대로의 진입을 상징하는 대표적인 도구로서 입체형의 사물을 기존의 절삭하는 방식이 아닌 적층하는 방식으로 사물이나 실물 제품을 출력시키는 프린터이다. 따라서 3D프린터를 통해서 마치 바닥에서 재료를 쌓아 올리듯 사용자가 원하는 그 어떠한 사물이나 제품도 구현해 낼 수 있는 것이다. 현재 3D프린터는 산업계 전반에서 활용도 및 활용가치가 급속도로 높아지고 있는 상황이며, 최근에는 개인용 3D프린터까지 보급이 이루어져 미래 산업의 모습을 가정에서부터 바꾸어갈 전망이다.
	디자인 교육에서의 유용성이란?	디자인 교육에서의 유용성이란 사용자가 목표를 달성할 수 있도록 디자인하는 것으로 사용자의 용이성과 목표를 완수하기 위한 이용의 편의성을 제공하는 것이라고 하였다[17]. 따라서 이러한 유용성은 디자인 작업을 통해 새롭게 만들어낸 제품이나 사물들이 사람들의 실생활에서 그들이 사용하고자 하는 용도나 목적에 따라 심리적일 뿐만 아니라 실용적으로 기능할 수 있는 것이어야 한다.
	3D프린터를 활용한 유아디자인교육 프로그램은 유아 창의성 어느 부분에 효과를 나타는가?	첫째, 3D프린터를 활용한 유아디자인교육 프로그램은 실험대상 유아의 창의성 증진에 통계적으로 유의미한 효과를 나타내었다. 유아의 창의성을 구성하는 5개 하위영역 독창성, 유창성, 정교성, 제목의 추상성, 성급한 종결에의 저항 중 특히 정교성에서 가장 두드러진 효과를 나타내었다. 이러한 결과는 유아디자인교육 프로그램 개발 및 그 프로그램이 유아의 창의성 증진에 미치는 효과를 검증한 이종길(2015)의 연구에서 개발된 프로그램이 유아의 창의성 전체 점수 상승에 효과가 있었다는 결과와 맥락을 같이 하고 있다.

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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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