지진경보시스템 제작을 통한 지진대비 안전교육 STEAM 프로그램 개발 및 적용 효과 = Development and Application Effects of the STEAM Education Program through Activities to Make Disaster Warning System for Earthquake Preparedness

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

This study is to develop and implement safety-focused STEAM classes for teaching ‘volcanic and earthquake' unit of the curriculum science. The STEAM program includes fourth graders’ hands-on activities to make their earthquake warning system using Arduino vibration sensor.
The STEAM program was developed based on the STEAM education criteria consisting of situation presentation, creative design, and emotional experience so that the earthquake-related education can be learned in a convergent manner. The program was applied to 28 students in the fourth grade as an experimental group of elementary school in J city, Jeju province. A program of the same theme developed mainly from textbooks was applied to 28 students in the fourth grade of a comparison group. For the purpose of finding the effects of the intervention, pre and post-tests were performed for academic achievement, creative problem-solving ability, science process skills, and STEAM attitude. As a result of the application of the program, the experimental group showed significant improvement in creative problem-solving ability and academic achievement compared to the comparison group, and the class satisfaction with the STEAM program was also high. However, there was no significant difference in science process skills and STEAM attitude. Therefore, in the process of developing STEAM program, it is necessary to systematize and provide steps to integrate various subjects so that academic areas between subjects can be effectively fused. Furthermore, it is required of overcome the ambiguity of STEAM education and to secure realistic and clear guidelines so that it can be used to reconstruct STEAM classes. However, it should be recognized that various educational techniques and variables can affect students' learning.

국문 초록 (Abstract)

본 연구에서는 초등학교 4학년 과학 ‘화산과 지진’ 단원에서 아두이노 진동감지센서를 활용하여 지진경보시스템을 제작하는 활동으로 지진대비 안전교육 STEAM 프로그램을 개발하고 적용하여 그 효과를 알아보는데 있다.
지진경보시스템을 제작하는 활동을 통해 지진대비 안전교육을 융합적으로 학습할 수 있도록 상황 제시, 창의적 설계, 감성적 체험으로 구성된 STEAM 교육 준거를 기반으로 STEAM 프로그램을 구성하였다. 개발된 프로그램은 J도 J시 D초등학교 4학년 1개 반 28명의 실험 집단에 적용하였고, 같은 학교의 또 다른 4학년 1개 반 28명의 비교 집단에는 현행 국가수준 교육과정의 교과서 중심 수업을 하였다. STEAM 프로그램의 효과를 알아보기 위해 실험 집단과 비교 집단을 대상으로 사전, 사후에 학업성취도, 창의적 문제해결력, 과학 탐구 능력 및 STEAM 태도 검사를 실시하였다. 그리고 실험 집단에 한하여 만족도 검사를 실시하였다.
지진대비 STEAM 프로그램을 적용한 결과는 다음과 같다. 첫째, 본 STEAM 프로그램은 초등학교 4학년 학생들의 학업성취도와 창의력 문제해결력의 동기 영역 향상에 유의미한 효과가 있었다. 둘째, 개발된 STEAM 프로그램은 학생들의 과학 탐구 능력 및 STEAM 태도 향상에 긍정적인 영향을 주지 못하였다. 셋째, 본 STEAM 프로그램에 대한 수업 만족도 조사 결과는 비교적 만족도가 높게 나왔다. 그러므로 STEAM 프로그램을 개발하는 과정에서 교과 간 학문적 영역이 효과적으로 융합될 수 있도록 여러 교과를 통합하기 위한 단계가 체계화되어 제공될 필요가 있다. 또한 STEAM 교육의 모호성을 극복하고, 현실적이고 명료한 지침을 확보하여 STEAM 수업을 재구성 하는데 활용될 수 있도록 지원해야 한다. 그러나 다양한 교육 기법과 변인들이 학생의 학습에 영향을 줄 수 있음을 인식할 필요가 있다.

목차 (Table of Contents)

• Ⅰ. 서 론 1
• 1. 연구의 목적 및 필요성 1
• 2. 연구 문제 2
• 3. 연구의 제한점 2
• Ⅱ. 이론적 배경 3
• 1. 아두이노 3
• 2. STEAM 교육 5
• 3. 지진 7
• Ⅲ. 연구 절차 및 방법 11
• 1. 연구 절차 11
• 2. 연구 대상 12
• 3. STEAM 프로그램 개발 13
• 4. 실험 설계 13
• 5. 검사 도구 14
• 6. 자료 분석 16
• Ⅳ. 연구 결과 및 고찰 17
• 1. STEAM 프로그램 개발 내용 17
• 2. STEAM 프로그램 적용 결과 19
• Ⅴ. 결론 및 제언 29
• 참고문헌 31
• ABSTRACT 34
• 부 록 36