3D 모델링 소프트웨어 활용 교육 프로그램 개발 및 적용 = Development and Application of Education Program using 3D Modeling Software

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

3D printing is one of the mega-trend technologies of the fourth industrial revolution era, and its importance is increasing. Many countries around the world are adopting 3D printing in school education as well, however, 3D printer supply is still not enough in the front line school, and 3D printing education is only after-school education or one-off education by external organization. Considering the current 3D printing education situation, 3D modeling education should be preceded. 3D modeling is a key step in 3D printing and a core competence in creating 3D data in a computer virtual space, so it must be done in preparation for the 3D printing era. In this study, an educational program that applied 3D modeling software to the contents of upper grade curriculum is developed, and is conducted it to 6th grade students.
Through the study on the existing 3D printing and 3D modeling, STEAM education, design education and invention education program were developed and applied to elementary school students, and it was found that they had a significant influence on students' creative problem solving ability. However, the application of 3D modeling education program developed in the general school centered on convergence education or specific subjects has some difficulties in the curriculum and class management. The purpose of this study is to investigate whether the subject of learning was extracted from the contents of the upper grade curriculum, developed as a 3D modeling software application program, and applied to the elementary school students and had a significant influence on creative problem solving ability.
First, after analyzing various 3D modeling software and selecting applicable software for school education, a creative problem solving model (CPS) was selected as an application model by studying a teaching model for developing creative problem solving ability. Then, a program that extracts subjects and learning subjects that can be taught using 3D modeling software was developed and applied a class model in the content of the upper grade.
The developed program was applied to 25 students in the 6th grade of elementary school over 14 times. After that, paired t-test and self-evaluation were used to see if the program had a significant effect on creative problem solving ability. The results showed that the 3D modeling software education program had a significant effect on the students' creative problem solving ability.

국문 초록 (Abstract)

3D 프린팅은 4차 산업 혁명 시대의 메가트렌드 기술 중 하나로서 그 중요성이 증대되고 있다. 세계 여러 나라들도 이러한 흐름에 맞추어 3D 프린팅을 학교 교육에 도입하고 있는 추세이나, 우리나라의 경우 아직 일선 학교에 3D 프린터 보급이 미흡한 상황이며 3D 프린팅 교육은 방과후학교 교육이나 외부 기관에 의한 일회성 교육에 그치고 있다. 이러한 현재의 3D 프린팅 교육 상황을 고려하였을 때 선행되어야 하는 교육은 3D 모델링 교육이다. 3D 모델링은 컴퓨터 가상공간에 3차원의 데이터를 만드는 과정으로서 3D 프린팅의 핵심 단계이자 핵심역량으로서 3D 프린팅 시대를 대비하여 반드시 이루어져야 한다. 본 연구에서는 3D 모델링 소프트웨어를 고학년 교과 내용에 적용한 교육 프로그램을 개발하여 6학년 학생들에게 실시하였다.
기존의 3D 프린팅 및 3D 모델링에 관한 연구를 통하여, STEAM교육, 디자인 교육, 발명 교육 프로그램 등을 개발하여 초등학생들에게 적용하였을 때 학생들의 창의적 문제해결력에 유의미한 영향을 주었음을 알 수 있었다. 하지만 일반 학교에서 융합 교육이나 특정 교과 중심으로 개발된 3D 모델링 교육 프로그램은 대부분 학교의 교육과정 및 수업 운영을 고려하였을 때 적용에 다소 어려움이 있다. 따라서 본 연구는 고학년 일반 교과 내용에서 추출한 학습 주제를 3D 모델링 소프트웨어 활용 교육 프로그램으로 개발하여 초등학교 학생들에게 적용한 후 창의적 문제해결력에 유의미한 영향을 주었는지를 확인하고자 하였다.
먼저 다양한 3D 모델링 소프트웨어를 분석하여 학교 교육에 적용 가능한 소프트웨어를 선정한 후, 창의적 문제해결력 신장을 위한 수업 모형을 연구하여 적용 모형으로 창의적 문제해결 모형(CPS)을 선정하였다. 이후 고학년 교과 내용에서 3D 모델링 소프트웨어 활용 교육이 가능한 과목 및 학습 주제를 추출하여 수업 모형을 적용한 프로그램을 개발하였다.
개발된 프로그램은 초등학교 6학년 25명의 학생들을 대상으로 14차시에 걸쳐 적용하였다. 이후 사전·사후 검사 비교 및 자기평가지 작성을 통하여 프로그램이 창의적 문제해결력에 유의미한 영향이 있는 지를 분석하였다. 검사 결과 3D 모델링 소프트웨어 활용 교육 프로그램은 학생들의 창의적 문제해결력 신장에 유의미한 효과가 있음을 확인하였다.

목차 (Table of Contents)

• Ⅰ. 서론 1
• 1. 연구의 필요성 1
• 2. 연구의 목적 4
• 3. 연구의 내용 및 방법 5
• 4. 용어의 정의 5
• 5. 연구의 제한점 7
• Ⅱ. 이론적 배경 8
• 1. 3D 모델링 8
• 가. 3D 프린팅 8
• 나. 3D 모델링 9
• 2. 3D 모델링 소프트웨어 10
• 가. 3D 모델링 소프트웨어 방식 10
• 나. 3D 모델링 소프트웨어 분석 11
• 3. 창의적 문제해결(CPS) 13
• 가. 창의적 문제해결력 13
• 나. 창의적 문제해결력의 구성 요소 15
• 다. 창의적 문제해결(CPS)모형 16
• 4. 선행연구 20
• Ⅲ. 3D 모델링 소프트웨어 활용 교육 프로그램 개발 22
• 1. 개발 방향 및 절차 22
• 가. 교육 프로그램 개발 방향 22
• 나. 교육 프로그램 개발 절차 24
• 2. 교육 프로그램 내용 27
• 가. 교육 프로그램 적용 교과 및 학습주제 선정 기준 27
• 나. 교육 프로그램 내용 29
• Ⅳ. 연구 실험 설계 및 결과 33
• 1. 연구 방법 및 절차 33
• 가. 연구가설 33
• 나. 연구 실험 대상 33
• 다. 연구 실험 설계 34
• 라. 연구 절차 34
• 2. 검사도구 및 적용 35
• 3. 연구 분석 결과 35
• 가. 창의적 문제해결력 분석 35
• 나. 학생 자기평가 분석 37
• Ⅴ. 결론 및 제언 41
• 1. 결론 41
• 2. 제언 42
• 참고문헌 44
• ABSTRACT 49
• 부록 52