아두이노의 여러 센서를 이용한 ‘중력 가속도 측정장치’ 만들기 발명 교육 프로그램이 초등과학영재 학생들의 창의적 문제해결력 및 과학 태도에 미치는 영향

The Effect of Gravitational Acceleration Measuring Device Inventing Education Program using Arduino s Various Sensors, on Science-gifted Elementary School Students Creative Problem Solving and Attitude towards Science

이 연구는 아두이노의 여러 센서를 이용한 ‘중력 가속도 측정장치’ 만들기 발명 교육 프로그램을 개발하고 초등과학영재 학생들에게 적용하여 창의적 문제해결력 및 과학 태도에 미치는 영향을 알아보는 데 목적이 있다. 이를 위하여 아두이노의 조작능력 및 중력 가속도에 대한 이론과 여러 가지 발명 기법에 관한 내용이 포함된 10 차시의 발명 교육 프로그램을 초등과학영재 학생 40명에게 적용하였다. 적용 결과, 학생들은 발명 교육 프로그램의 투입 전과 투입 후를 비교하였을 때, 창의적 문제해결력의 하위영역 모두에서 유의미한 향상을 보였다. 또한, 학생들은 아두이노의 여러 가지 센서를 자기주도적으로 활용하고 있었으며, 낙하 물체를 다양화하고, 아두이노의 컨트롤을 다양화 하였다. 과학 태도에서도 역시 프로그램 적용 전과 비교하여 하위영역인 ‘인식’, ‘능력’, ‘가치’, ‘흥미지속성’ 모두에서 유의미한 향상을 보였다. 이 연구의 결과는 4차 산업 혁명을 통해 중요해지고 있는 코딩과 피지컬 컴퓨팅에 관한 새로운 교육 방법을 제시해줄 수 있을 것이며, 아울러 발명 교육 프로그램에도 새로운 모델을 제공해줄 수 있을 것으로 기대된다.

The purpose of this study is to develop gravitational acceleration measuring device inventing educational program that uses Arduino s various sensors and apply it to science-gifted elementary school students, to examine its effects on creative problem solving and attitude towards science. For this purpose, ten invention educational programs which include Arduino s theories on manipulatory abilities and gravitational acceleration, as well as various invention techniques, were developed then applied to forty science-gifted elementary school students. When comparing the before and after results of applying the invention education program, significant improvements were shown in all sub-domains of creative problem solving. Also, the students utilized Arduino s various sensors, diversified falling objects and Arduino s controls in a self-directed manner. As for the attitude towards science, all sub-domains of recognition , ability , value and continued interests showed significant improvements after applying the program. Findings of this study will be able to suggest new educational methods in regard to coding and physical computing, which are becoming important due to the fourth industrial evolution, and also provide a new model in regard to invention education programs.