표제지
목차
논문 요약 9
I. 서론 11
1. 연구의 필요성 11
2. 연구의 목적 13
3. 연구 내용 14
4. 용어의 정의 14
가. 중학교 기술교육 14
II. 이론적 배경 15
1. 문제해결능력 15
가. 문제와 문제해결 15
나. 기술적 문제해결능력 16
다. 중학교 기술교육과 문제해결능력 21
2. STEAM 융합 교육 24
가. STEAM 융합 교육의 개념 24
나. 문제해결능력과 융합 교육 30
다. STEAM 융합 교육 교수 설계 절차 31
3. 아두이노 33
가. 아두이노 33
나. 아두이노와 STEAM 융합 교육 34
4. 관련 선행 연구 37
III. 연구 방법 40
1. 연구 절차 40
2. 프로그램 개발 방법 41
가. 준비 단계(P) 41
나. 개발 단계(D) 43
다. 실행 단계(I) 45
라. 평가 단계(E) 47
IV. 연구 결과 49
1. 준비 단계의 결과 49
가. 요구분석 49
나. 프로그램의 주제, 내용, 목표 선정 51
2. 개발 단계의 결과 59
가. 활동 과정 및 내용 구성 59
나. 프로그램 개발 64
3. 실행 단계의 결과 72
가. 연구의 설계 72
4. 평가 단계 결과 76
가. 실험 결과 76
나. 프로그램 개선 및 완성 78
V 결론 및 제언 80
1. 결론 80
2. 제언 81
참고문헌 82
ABSTRACT 87
부록 90
〈부록 1〉 아두이노-STEAM 프로그램 전문가 타당도 설문지 91
〈부록 2〉 기술적 문제해결능력 평가 기준표 93
〈부록 3〉 아두이노 STEAM 프로그램 - 학생용 95
〈부록 4〉 아두이노 STEAM 프로그램 - 교사용 자료 112
〈표 II-1〉 연구자별 문제해결 과정 18
〈표 II-2〉 송현순·정성봉의 문제해결 발생 관찰 틀 19
〈표 II-3〉 이한규의 기술적 문제해결력 평가 틀 20
〈표 II-4〉 연구자별 문제해결능력 평가의 기준과 내용 21
〈표 II-5〉 중학교 기술·가정 교과의 교육과정 성격 요약 23
〈표 II-6〉 중학교 기술·가정 교과의 교육과정 세부 목표 요약 23
〈표 II-7〉 창의적 체험활동 동아리 활동의 교육 중점 활동별 목표와 내용 24
〈표 II-8〉 STEM, STEAM, 4C-STEAM의 특징 28
〈표 II-9〉 중학교 SW연구학교의 교육용 도구별 사용 학교 수와 특징 36
〈표 II-10〉 STEAM 프로그램의 선행연구 고찰 38
〈표 III-1〉 연구 대상의 구성 46
〈표 IV-1〉 2015 문·이과 통합형 교육과정의 개정 방향과 프로그램에 반영될 요소 50
〈표 IV-2〉 STEAM 프로그램 차시별 주제 선정 기준 및 요소 52
〈표 IV-3〉 1차 선정의 주제의 설문결과의 점수와 순위 52
〈표 IV-4〉 학습 주제와 학습 내용, 산출물 53
〈표 IV-5〉 STEAM 프로그램의 학습주제와 학습목표 54
〈표 IV-6〉 선정된 기술 영역의 단원과 학습 내용 55
〈표 IV-7〉 제조기술과 자동화 단원의 문제해결 활동 분석 결과 56
〈표 IV-8〉 STEAM 프로그램 차시별 주제 선정 기준 및 설명 56
〈표 IV-9〉 STEAM 연계 교과 전문가의 의견 결과 57
〈표 IV-10〉 STEAM 관련 교과의 연계 내용 58
〈표 IV-11〉 문제해결 과정과 하위요소 59
〈표 IV-12〉 분석한 문제해결 활동 과제의 내용 구성 60
〈표 IV-13〉 문제해결 과정 및 활동 과제의 내용 구성 61
〈표 IV-14〉 개발된 프로그램의 차시별 주제, 산출물, 재료 63
〈표 IV-15〉 개발된 STEAM 프로그램의 구성 64
〈표 IV-16〉 주제별 생각열기 내용 65
〈표 IV-17〉 '핵심 Input, Output 장치'의 내용과 연계 교과 및 내용 66
〈표 IV-18〉 개발된 STEAM 프로그램의 각 차시별 실습 과제 67
〈표 IV-19〉 개발된 STEAM 프로그램의 문제해결 과정과 주제 68
〈표 IV-20〉 교사용 자료의 구성 요소별 내용 69
〈표 IV-21〉 설문조사의 영역 및 해당 문항 71
〈표 IV-22〉 전문가 집단에 의한 프로그램 평가 결과 71
〈표 IV-23〉 기술적 문제해결 성향 검사지의 구성 73
〈표 IV-24〉 개발된 기술적 문제해결능력 평가표 74
〈표 IV-25〉 실시 수업과 독립 변인, 종속 변인 74
〈표 IV-26〉 집단별 문제해결 성향 동질성 검사 결과 75
〈표 IV-27〉 집단별 문제해결능력 수행 평가 총점의 t 검정 결과 76
〈표 IV-28〉 집단별 문제해결능력 검사 하위 요소별 t 검정 결과 77
〈표 IV-29〉 실험 집단의 사전, 사후 문제해결 성향 검사 t 검정 결과 78
〈표 IV-30〉 학생과 수업을 진행한 교사의 수업 후기와 개선 내용 79
[그림 II-1] STEAM 피라미드 모형 25
[그림 II-2] STEAM 융합 교육 수업의 구성 원리 29
[그림 II-3] STEM 통합 접근의 기술 수업 설계 모형 32
[그림 II-4] PDIE 모형 33
[그림 II-5] 아두이노와 통합개발환경(IDE) 34
[그림 III-1] 아두이노 STEAM 프로그램 연구 절차 40
[그림 III-2] 아두이노 STEAM 프로그램 개발의 '준비(P)'단계 41
[그림 III-3] 아두이노 STEAM 프로그램 개발의 '개발(D)'단계 44
[그림 III-4] 아두이노 STEAM 프로그램 개발의 '실행(I)'단계 45
[그림 III-5] 실험 설계 46
[그림 III-6] 아두이노 STEAM 프로그램 개발의 '평가(E)'단계 47
[그림 IV-1] 수업목표와 문제해결 과정에 따른 차시별 학습목표 62
[그림 IV-2] STEAM 학습 준거에 따른 차시의 구성 64
[그림 IV-3] 개발된 프로그램의 '생각열기'초안 예시 65
[그림 IV-4] 개발된 '핵심 Input output 장치'초안 예시 66
[그림 IV-5] '실습 과제'초안 예시 67
[그림 IV-6] '도전 과제'초안 예시 69
[그림 IV-7] '수업 과정안' 초안 예시 70
[그림 IV-8] 개선 전(좌)과 개선 후(우) 예시 72
[그림 IV-9] 개발된 STEAM 프로그램으로 수업을 진행한 모습 76