A Study on the Development of Maker Convergence Education Program Using Physical Computing and 3D Printing

Abstract

이 연구는 실과 교육과정의 창의적 만들기 단원 및 소프트웨어 단원과 연관된 피지컬 컴퓨팅 및 3D 프린팅 활동 기반의 메이커 융합교육 프로그램을 개발하고 적용하여 그 효과를 분석하기 위해 수행되었다. 연구 목적을 달성하기 위하여 간단한 감지 및 동작이 가능한 전자 부품 등을 이용한 피지컬 컴퓨팅 및 코딩 활동과 창의적 제품 만들기 영역을 연계하여 실과의 영역을 융합한 교육 프로그램을 개발하였고, G교육대학교에 재학생 중 3~4학년 24명을 대상으로 5주의 이론과 실습 프로그램을 적용하였다. 이 연구를 통해 얻은 결과는 다음과 같다. 첫째, 실과교과의 주제 영역을 중심으로 피지컬 컴퓨팅 도구의 3D 프린팅 활동을 포함한 10차시의 융합교육 프로그램을 개발하였다. 둘째, 개발된 10차시의 프로그램의 적용 결과 초등학교 예비교원의 문제 해결력과 창의적 성향 그리고 정보기술능력의 향상에 유의미한 효과를 보이는 것으로 나타났다. 또한 정성적 분석 결과 제안된 융합교육 프로그램은 하나의 교과 영역의 수업으로 적용하기에는 어려움이 있지만 교과 융합이나 비교과 수업에는 적절할 것이라는 반응이 확인되었다. 이 연구는 피지컬 컴퓨팅 또는 3D 프린팅 활동을 포함한 교과융합 및 비교과 교육 프로그램의 개발 및 적용 사례로 앞으로 다양한 프로젝트 기반의 프로그램 개발의 확장이 필요하다. 또한 3D 프린팅 활용교육에 대한 예비교원 및 교사 교육 프로그램을 확대하고, 인공지능 기반의 피지컬 컴퓨팅 활동의 적용에 대한 연구가 이어져야 할 것이다.This study aims to analyze the effect of developing and applying a maker convergence education program based on physical computing and 3D printing activities related to the creative making unit and software unit of the Practical-Arts curriculum. In order to achieve the research purpose, we developed an educational program that fused the realms of realities by linking physical computing and coding activities using electronic components capable of simple sensing and operation with the areas of creative product making. A 5-week theory and practice program proposed in this paper was applied to college students. The results obtained through this study are as follows. First, the 10-hour convergence education program, including 3D printing activities of physical computing tools, was developed, focusing on the subject areas of practical subjects. Second, as a result of the application of the developed 10-hour program, it was found to have a significant effect on the improvement of problem-solving ability, creative disposition, and information technology ability of elementary school preservice teachers. Also, as a result of the qualitative analysis, it was confirmed that the proposed convergence education program was difficult to apply as a class in one subject area, but it confirmed that it would be appropriate for subject convergence or non-subject class. This study is a case of the development and application of curriculum convergence and non-curricular education programs, including physical computing or 3D printing activities, and it is necessary to expand the development of various project-based programs in the future. In addition, research on the application of AI-based components and activities should be continued by expanding the training programs for pre-service teachers and teachers.