3D 프린팅 기술을 활용한 증기기관 주제 교사교육 체험활동과제 개발

Development of a Hands-on Activity Task for Teacher Education: Making a Steam Engine Model using 3D Printing Technology

이 연구의 목적은 교사교육을 위한 실습 위주의 모형 증기기관 만들기 체험활동과제를 개발하여 교사의 관련 분야 지식 배양 및 수업 적용 능력을 향상시키고자 하는 것이다. 이를 위해 4차 산업혁명의 핵심 기술인 3D 프린팅 기술을 활용하여 모형 증기기관을 설계․제작하고, 교사교육을 위한 체험활동과제를 개발하였다. 구체적인 연구 내용으로 기존의 모형 증기기관을 분석하여 쉽게 제작할 수 있는 모형 증기기관을 고안하고, 3D 프린팅 기술을 이용하여 모형 증기기관을 제작하였다. 또한 기술교육과 수업에 활용할 수 있도록 증기기관 만들기 및 3D 프린팅 기술에 관한 체험활동과제를 개발하였다. 기술교육 전문가 11명이 이 체험활동과제를 검증했으며, 예비 기술교사 24명을 대상으로 수업을 진행한 후에 수업에 대한 흥미, 이해도와 함께 시간, 수준, 도구 사용에 대한 만족도를 조사하였다. 그 결과는 다음과 같다. 모형 증기기관을 제작해봄으로써 증기기관의 작동원리 및 관련 지식에 대한 이해와 흥미를 유발하는 데 도움이 되었으며, 3D 프린팅 기술을 이용하여 모형 증기기관을 제작함으로써 자칫 어려울 수 있는 제작과정의 단순화와 함께, 3D 프린팅 기술을 경험하게 하고 그것에 대한 흥미 및 이해도 향상을 기대할 수 있게 되었다.

This study has the aim to improve the knowledge and teaching ability by developing a steam engine and a hands-on activity task and applying to teacher education. For this purpose, a model for steam engines was designed and made by utilizing 3D printing technology, one of key technologies in fourth industrial revolution. A hands-on activity task on this steam engines and 3D printing technology was also organized for the instruction of technology education department. Details of specific researches are to devise a model of steam engines which is easily made from exploring existing models for steam engines and to make the steam engine model using 3D printing technology. In addition, a hands-on activity task on making steam engine and 3D printing technology was developed to apply this task to the class of technology education department. Eleven experts in technology education evaluated this hands-on activity and the instruction with this task and satisfaction rate survey was carried out with twenty-four pre-service technology teachers. The survey examines the levels of understanding and interest on the class, and the appropriateness of given time, content level, equipments. The results of this survey are as follows. By making a model of steam engines, understanding and interest on the operating principle of the engine and relevant knowledge are provoked. By utilizing 3D printing technology in this steam engine manufacturing process, structural simplification coping with difficulties in manufacturing and improvement of the levels of understanding and interest on the 3D printing technology are expected and the experience on 3D printing process is an addition.