로봇전자키트를 활용한 영재교육프로그램 개발 및 적용 : 중학생의 창의인성 및 과학적 태도 변화를 중심으로

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

The purpose of this study is to look into what influence of activity of the educational program for brilliant children using robot electronic kit has on general middle school students' latent giftedness. For this purpose, this study developed the robot electronic kit for educational use, which makes it possible to teach the education ranging from basic electronic component to simple robot making by analyzing the contents of subjects for secondary education of the 2009 Educational Curriculum Revision. In addition, this study developed teaching-learning program for education for brilliant children using this educational tool, and applied this program to 30 general middle school students for a total of 4 weeks starting from September 28, 2013 until October 19, 2013. Then, this study conducted t-test of the two dependent samples with the pre-test. post-test design of single population for comparison of the change between pre-activity of program and post-activity of program with focus on the change in creative personality and scientific attitude among the sub-elements of giftedness. Further, this study supplemented the research design by drawing meaningful statements through the analysis of the research participants' records, etc. based on the observation log, and open questionnaire survey.
As this research object, this study screened a total of 30 students of the middle schools in Seoul by making an announcement of recruitment for the educational program activity for brilliant children using robot electronic kit in September, 2013. This study collected the information of participation objects based on applications for participation, and screened samples through stratified sampling as a sampling method in the light of the component ratio of the homogeneous group. This study asked for prior consent on the phone in advance from teachers of each school, and got applicants to have approval from their teachers or parents in their applications for participation. The study amended and supplemented the already developed program by diagnosing the problems in the program through mock application of the program to the primary pilot test, and then conducted the secondary field application of the program.
As a methodology of confirming the latent giftedness, this study dealt with the measurement variable, and conducted the test with emphasis on the scientific attitude and creative personality among some sub-components which have been discussed all this while. For the test of measuring creative personality, this study used the creative personality test developed by the Korea Education Development Institute(2004)'s research work by amending and supplementing it in line with this research. In addition, as a measurement tool of scientific attitude, this study chose and used 3 areas suited for the 'Scientific Attitude' test among 7 areas of TOSRA( Test of Science Related Attitudes).
The result of this study is summed up as follows:
First, this study developed robot electronic kit for educational use in the light of a middle school student's developmental level, number of class sessions, price of the kit, and easiness in field application and enhanced its accessibility for a wider range of users by putting a lower price on the kit than other robot kits. In addition, this study composed the kit components with the electronic parts included in the 2009 Educational Curriculum Revision. This robot electronic kit is available for phased assembly and also makes it possible to take level-based class according to a student's ability and needs. This kit is finally designed to make it possible for a student to make a design and apply by combining one's own robot tied up with creative technology and cultural artistry with real life materials. Robot electronic kit application in this research work elicited interest from students and could promote their concentration.
Second, this educational program for brilliant children developed 8-time-hours volume of teaching-learning guidance plan and learning materials around the previously developed robot electronic kit. The development of the educational program for brilliant children is composed on the basis of Renzulli's Enrichment Triad Model which was designed to be applicable to not only gifted children but also wider range of students. This program puts emphasis on students' ability to adapt themselves to general classes and link with general education by expanding the scope of gifted children. The content validity of the final program has been already verified by 3 specialists and 2 teachers in charge of program progression. In addition, this study made a final supplementation of the teaching-learning guidance plan so that the guidance plan can be properly used in more educational fields by putting together and collecting the program result and students' responses.
Third, as a result of the test of creative personality and scientific attitude among the sub-components of giftedness which was examined with much focus in this study, almost all participants were found to be improved greatly. The effect on creative personality showed statistically high significance value(p<.001). Particularly, participants showed the biggest change in 'Patience. Obsession' and 'Self-Conviction" elements among the sub-components of creative personality.
Along with this, the result of 'scientific attitude' test revealed a significant difference in the same way as creative personality(p<.001). In addition, The change in scientific attitude is showing a big change in all sub-areas. For this reason, it might be safely said that the educational program for brilliant children should be distributed to a lot broader range of students by getting out of the limited scope of brilliant children.
On the basis of this research result, this study is going to make a suggestion as follows: First, the educational program for brilliant children should be definitely introduced on a wider scale. Additionally, it's necessary to have a paradigm shift from the educational prejudice that the same program should be addressed to gifted children only, together with reorganization of thinking. Second, it's necessary to establish an educational environment for more intensified practice activities in and out of school and to have a continuous interest lest various educational benefits should be lopsided. Third, it's necessary to introduce several educational tools and to do research on their application plan for basic inquiry ability improvement through continued application and supplementation process of the educational program for brilliant children.

국문 초록 (Abstract)

본 연구의 목적은 로봇전자키트를 활용한 영재교육프로그램 활동이 일반 중학생들의 잠재된 능력에 어떤 영향을 미치는지 알아보기 위한 것이다. 이를 위해 2009 개정 교육과정의 중등 관련교과 내용을 분석하여 기초 전자부품에 대한 교육부터 간단한 로봇 제작까지 교수할 수 있는 교육용 로봇전자키트를 개발하였다. 또한 이 교육도구를 활용한 영재교육프로그램을 개발하여 일반 중학생 30명에게 2013년 9월 28일부터 10월 19일까지 총 4주에 걸쳐 8차시를 적용하였다. 창의인성과 과학적 태도변화를 중심으로 활동 전과 후의 변화를 비교하는 단일집단 사전·사후 검사를 설계하여 두 종속표본 t검정을 실시하였다. 또한 연구 진행 중 관찰일지, 개방형 설문을 통해 연구 참여자 기록물 등의 분석을 통해 의미 있는 진술을 도출하여 연구 설계에 보완하였다.
본 연구는 서울지역 중학교를 대상으로 2013년 9월 로봇전자키트를 활용한 영재교육프로그램 모집공고를 내어 총 30명을 선발하였다. 표집 방법은 참가 신청서를 바탕으로 참여 대상자의 정보를 수집하였고 동질집단의 구성 비율을 고려하여 유층표집방법으로 선발하였다. 각 학교의 교사들에게 미리 전화로 사전 동의를 구하였으며 참가 신청서에 교사 또는 학부모의 동의를 받도록 하였다. 개발된 프로그램은 1차 Pilot Test를 통하여 프로그램을 모의 적용하고 프로그램의 문제점을 진단하여 수정 및 보완되었으며 2차 현장적용을 실시하였다.
잠재된 영재성을 확인하는 방법론으로써 측정 변인을 다루는데 그동안 논의되어 온 몇 가지 하위 구성 요인들이 있다. 본 연구에서는 그 중 과학적 태도와 창의적 인성에 중점을 두고 검사하였다. 창의인성을 측정하는 검사는 한국교육개발원(2004)에서 개발한 창의인성 검사를 본 연구에 맞게 수정 및 보완하여 사용하였다. 또한 과학적 태도 측정도구는 TOSRA(Test of Science Related Attitudes)의 7개의 영역 중 과학적 태도 검사에 적합한 3개의 영역을 추출하여 사용하였다.
본 연구의 결과를 요약하면 다음과 같다.
첫째, 중학생의 발달 수준, 수업 시수, 키트의 가격, 현장 적용의 용이성을 고려하여 교육용 로봇전자키트를 개발하였으며, 다른 로봇 키트들에 비해 저렴한 가격으로 구성하여 더욱 폭넓은 대상이 사용할 수 있도록 접근성을 높였다. 또한 키트의 구성품은 2009 개정 교육과정에 수록된 전자 부품으로 구성하였다. 본 로봇전자키트는 단계별 조립 제작이 가능하며, 학생의 실력과 요구에 따라 수준별 수업 역시 가능하게 제작되었다. 최종적으로 과학적 기술성과 창의적 예술성이 결합된 자신만의 로봇을 생활소재와 결합하여 디자인하고 응용할 수 있게 설계되었다. 본 연구에서 이 로봇전자키트의 활용은 학생들의 관심과 흥미를 이끌어내었으며 학습과정에서의 집중력을 향상시킬 수 있었다.
둘째, 본 영재교육프로그램은 앞서 개발한 로봇전자키트를 중심으로 8차시 분량의 교수·학습 지도안과 학습 자료로 구성되었다. 또한 영재교육프로그램은 영재뿐만 아니라 더욱 폭 넓은 학생들을 대상으로 적용 가능하게 설계 된 Renzulli의 3부 심화학습 모형(Enrichment Triad Model)을 토대로 구성하였다. 이는 영재의 범위를 확대하여 일반 수업에 적응력이 높으며 일반교육과의 연계를 강조한다. 최종 프로그램은 3인의 전문가와 2인의 진행교사에게 내용타당도를 검증 받았다. 또한 그 결과와 학생들의 반응을 종합하고 수렴하여, 더욱 많은 교육현장에서 올바르게 활용될 수 있도록 교수·학습 지도안을 최종 보완하였다.
셋째, 이 연구에서 중점을 두고 살펴본 창의적 인성 검사 및 과학적 태도 검사 결과 모두 전체적으로 크게 향상되었다. 창의인성에 미치는 효과는 통계적으로 높은 유의미수치를 보였다(p<.001). 특히 창의인성의 하위요소 중 ‘인내·집착’과 ‘자기 확신’의 요소가 가장 큰 변화를 보였다. 이와 더불어 과학적 태도 검사의 결과를 살펴보면 창의인성과 마찬가지로 유의미한 차이를 나타냈다(p<.001). 또한 과학적 태도의 변화는 모든 하위 영역, 탐구에 대한 태도, 과학적 태도의 수용, 취미적 관심에서 큰 변화를 나타내고 있다. 이와 같은 이유로 영재교육프로그램은 영재의 한정된 범위를 벗어나 일반 학생들에게도 보급되어야 함을 알 수 있다.
본 연구의 결과를 토대로 다음과 같이 제언한다. 첫째, 영재교육프로그램은 보다 널리 도입 되어야한다. 더불어 영재교육프로그램은 영재들에게만 교수해야 한다는 교육적 편견에 새로운 생각의 전환과 재구성이 필요하다. 둘째, 학교 내외로 심화된 실습활동을 위한 교육 환경을 구축하고 국가적으로 여러 교육 혜택이 편사되지 않도록 지속적인 관심이 필요하다. 셋째, 영재교육프로그램의 지속적인 적용과 보완 과정을 통하여 기초탐구 능력 향상을 위한 여러 교육도구의 도입과 활용방안에 대한 연구가 진행되기를 기대한다.

목차 (Table of Contents)

• Ⅰ. 서론 1
• A. 연구의 필요성 및 목적 1
• B. 연구 문제 4
• C. 용어의 정의 4
• D. 연구의 제한점 6
• Ⅱ. 이론적 배경 7
• A. 영재에 관한 연구 7
• B. 영재교육 교수학습 모형 13
• C. 로봇활용교육 26
• Ⅲ. 연구방법 30
• A. 연구 대상 30
• B. 연구 절차 31
• C. 연구 설계 35
• D. 검사 도구 36
• E. 자료의 처리 40
• Ⅳ. 연구결과 41
• A. 로봇전자키트 개발 결과 41
• B. 영재교육프로그램 개발 결과 50
• C. 프로그램의 검증 및 결과 분석 71
• Ⅵ. 결론 및 제언 81
• A. 결론 81
• B. 제언 83
• 참고문헌 85
• 부록 89
• ABSTRACT 141