메이커 교육이 창의적 문제해결력 및 과학 관련 태도에 미치는 영향

국문 초록 (Abstract)

본 연구는 메이커 교육이 창의적 문제해결력 및 과학 관련 태도에 미치는 영향에 대해 알아보았다. 본 연구에서는 초등학교 6학년 수준에 맞는 메이커 교육 프로그램을 개발하였고, 개발 된 메이커 교육 프로그램을 학생들에게 적용해 본 뒤 창의적 문제해결력과 과학 관련 태도에 미치는 영향을 분석하였다. 적용 대상은 서울시 소재의 공립 초등학교 6학년 학생 22명이며, 총 3주의 시간동안 12차시의 수업을 진행하였다. 메이커 교육 프로그램은 세 가지 주제로 구성하였다. 첫 번째 주제는 나만의 저울 만들기, 두 번째 주제는 위생적인 양치 컵 만들기, 세 번째 주제는 강아지 집 만들기였다. 메이커 교육 프로그램은 학생이 초등과학에서 배운 내용을 적용할 수 있으며, 자기 주도적인 메이킹을 하며, 개방적이고 허용적인 분위기에서 상호 협력하여 결과물을 만들어 낼 수 있도록 계획하였다. 본 프로그램은 메이커 모형 중 TMSI 모형을 사용했으며, 1차시는 Tinkering 단계, 2~4차시는 Making, Sharing, Improving 단계가 구분되지 않고 진행되도록 하였다.
Tinkering 단계에서 교사는 학생에게 메이커의 가치와 주제를 제시하였다. 학생은 주제와 관련 된 과학 지식을 알아보며, 활용할 재료와 도구를 탐색하였다. 학생은 메이킹을 위해 가능한 많은 아이디어를 생성하였다. 여러 아이디어 중 문제를 해결하기에 가장 적합하고 실현 가능한 아이디어를 선택하였다. Making 단계에서는 Tinkering에서 계획한 아이디어를 구체화시키기 위해 실제 만들기 활동을 하였다. 학생은 메이킹을 할 때 실패를 경험하기도 하는데 이때 허용적인 분위기를 조성하여 학생이 실패하더라도 새로운 방법을 시도해볼 수 있도록 도왔다. 메이킹 과정에서 어려움을 느끼는 학생이 있다면 교사는 적절한 조언을 통해 문제를 해결하도록 하였다. Sharing 단계에서는 학생이 서로 아이디어를 공유하고 다른 메이커에게 피드백을 받기도 하였다. 이 단계를 통해 학생은 자신의 결과물에 대해 성찰하는 시간을 가졌다. Improving 단계에서는 Sharing에서 받은 피드백을 바탕으로 결과물을 수정 및 보완하면서 Tinkering, Making, Sharing, Improving의 과정을 반복적으로 거쳤다. 반복적인 TMSI 순환 과정을 통해 결과물의 질을 향상시켰다.
메이커 교육의 효과를 검증하기 위해 간편 창의적 문제해결력 검사 도구를 재구성한 검사지와 과학 관련 태도 검사지(TOSRA)의 결과를 t검정으로 분석하였다. 창의적 문제해결력은 확산적·독창적 사고, 비판적·논리적 사고 영역, 학습 동기 영역으로 나누어 검사하였다. 검사 결과 메이커 교육이 창의적 문제해결력에 긍정적인 영향을 미친다는 것을 알 수 있다. 학생들은 문제를 해결하는 과정에서 자유롭게 사고하며 결과물을 만들기 위해 다양한 도구를 활용하여 해결방법을 탐구하면서 확산적·독창적 사고를 발달시켰다. 또한 여러 조건을 충족하기 위해 다양한 기준에 따라 메이킹 방법을 비교한 뒤 가장 합리적인 방법을 선택하면서 비판적·논리적 사고를 발달시켰다.
과학 관련 태도는 과학의 사회적 의미, 과학자의 평범성, 과학 탐구에 대한 태도, 과학적 태도의 수용, 과학 수업에 대한 즐거움, 과학에 대한 취미적 관심, 과학에 대한 직업적 관심으로 나누어 분석하였다. 검사 결과 메이커 교육이 과학 관련 태도에 긍정적인 영향을 미친다는 것을 알 수 있다. 학생은 메이커 활동을 할 때, 문제해결의 의지를 갖고 스스로 학습 문제를 설정하고 자기 주도적으로 과학 지식을 활용하여 문제를 해결하면서 긍정적인 과학 탐구 태도를 갖게 되었으며, 이는 곧 과학 수업이 즐겁다는 인식으로 이어졌다. 또한 문제를 발견하고 해결하는 과정에서 과학자가 경험하는 것을 직·간접적으로 체험하면서, 과학자가 하는 일이 우리 생활과 밀접한 관련이 있다는 것을 알게 되었으며, 과학자라는 직업에 대한 인식도 긍정적으로 변했다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

With the advent of 4th industry revolution, our society has been changing fastly. In this new society, education should change to cultivate creative talented person.
Maker education enables student to foster creative problem solving ability and science related attitude. So in this study I developed 3 Maker programs and verified its effects on creativity problem solving ability and science related attitude.
The Maker program consists of 3 themes. The themes of Maker program are ‘Making my scale’, ‘Keeping clean tooth cleaning cup’ and ‘Making pet house’. There are 4 criteria to make successful Maker program. First, Maker program level is appropriate to students. Students can immerse in Maker program when they get confidence with making. Second, Maker program must contain making stage. Third, Teacher should make acceptable atmosphere. Students can overcome their fault when they feel comport with failure. Fourth, All making works are collaborative. Sharing and collaboration are important in maker movement.
I applied TMSI model to make Maker program based on constructivism theory. TMSI model includes Tinkering-Making–Sharing-Improving stage. In Tinkering stage, teacher presented theme to students. Students explored materials and tools to use. Students created many ideas to solve the problem. Out of many ideas, students chose the most appropriate idea and specified the idea to make object in making stage. When students experienced failure in making stage, teacher created an acceptable atmosphere that helped them to try new ways, and gave appropriate advice. In Sharing stage, students shared ideas with other students. Through this stage, students took time to reflect on their making. Students changed or supplemented their idea. In Improving stage, the results were modified and supplemented based on the feedback received from sharing stage. Students applied the ideas that came from sharing stage. And the process of Sharing and Improving were repeated. The quality of the results was improved through repeated TMSI cycle.
To verify the effectiveness of the Maker education, the result of creative problem solving ability and science related attitude was examined by simple creative test and TOSRA.
After this study, I found that the activities of the Maker have positive effects on creative solving ability and science related attitude. Maker can cultivate creative solving ability when students incorporate their knowledge. In the course of solving problem, students think freely. Creating many ideas makes students to develop creative problem solving ability. Critical and logical thinking is developed while students try to satisfy various conditions. Students feel interested in science through successful outcomes. In addition, As students set and achieve goals, science related attitude has improved.
After this study, I found 3 characteristics of Maker program. First, Maker program can be applied with simple supplies. The materials easily available in classroom allow maker to engage in Maker activities. Some people think that Maker program needs expert supplies like 3D pen or computer. But students can engaged in Maker program with only simple supplies. Second, we need Maker preparation room where students can use tools and materials freely for making. When students engage in making process, they continuously need more supplies. So they need room where filled with enough supplies. Third, As students get more maker education experience, the effects of maker education get higher. At the first time, Students have difficulty with exchanging their ideas or making something freely. But as students experience more Maker program, they feel more comfortable and get immersed. Fourth, Maker education enables students to develop their social skills. Students communicate with the other students in the entire process of making. Through the sharing process, the spirit of sharing and cooperation can be nurtured.

목차 (Table of Contents)

• 논문요약
• Ⅰ. 서론 1
• 1. 연구의 필요성 1
• 2. 연구 목적 5
• 3. 연구 문제 6
• Ⅱ. 이론적 배경 7
• 1. 메이커 교육 7
• 가. 메이커 운동 7
• 나. 메이커 교육 9
• 다. 메이커 활동 및 메이킹 12
• 라. 메이커 교육 교사의 역할 12
• 마. 메이커 교육과 구성주의 12
• 2. 메이커 교육 모형 14
• 가. TMI 모형 14
• 나. TMSI 모형 15
• 3. 창의성 18
• 가. 창의성 18
• 나. 창의적 문제해결력 19
• 4. 과학 관련 태도 23
• Ⅲ. 연구 방법 및 절차 24
• 1. 연구 대상 24
• 2. 연구 절차 24
• 3. 메이커 교육 프로그램 개발 절차 26
• 가. 프로그램 1차 시안 구성 27
• 나. 전문가 회의 28
• 다. 프로그램 2차 시안 구성 28
• 4. 자료 수집 및 분석 30
• Ⅳ. 연구 결과 및 논의 32
• 1. 메이커 교육 프로그램 개발 32
• 가. 나만의 저울 만들기 32
• 나. 위생적인 양치컵 만들기 36
• 다. 강아지 집 만들기 40
• 2. 메이커 교육이 창의적 문제 해결력에 미치는 영향 분석 45
• 3. 메이커 교육이 과학 관련 태도에 미치는 영향 분석 47
• Ⅴ. 결론 및 제언 50
• 참고문헌 54
• Abstract 59
• 부록 62