교육용 로봇을 활용한 STEM 통합교육이 학업성취, 교과태도에 미치는 효과

국문 초록 (Abstract)

이 연구는 교육용 로봇을 활용한 STEM 통합교육이 학업성취, 교과 태도에 미치는 효과를 알아보기 위해 수행되었다. 연구대상은 초등학교 6학년 2개반 73명을 선정하였으며, 실험집단은 교육용 로봇을 활용한 STEM 통합교육을, 통제집단은 교과서 중심의 분과형 수업을 12차시 동안 처치하였다. 연구의 결과로 첫째, 인지적 영역인 수학․과학 학업성취에 있어서 교육용 로봇을 활용한 STEM 통합교육은 교과서 중심의 분과형 수업보다 더 효과적이었다. 특히, 학업성취 하위요인인 지식, 이해, 적용 영역으로 사후 검증한 결과 지식 영역에서는 두 집단 간 통계적으로 유의한 차이가 없었으나, 이해와 적용 영역에서는 실험집단이 통계적으로 유의하게 향상됨을 확인할 수 있었다. 둘째, 정의적 영역인 교과 태도 수준에 있어서 실험집단이 통제집단에 비해 긍정적인 영향이 있음을 확인할 수 있었다. 교육용 로봇을 활용한 STEM 통합교육은 현행 수학․과학 교과의 정의적 영역인 흥미를 보완할 수 있는 하나의 방법이 될 수 있으리라 기대한다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

The purpose of the research is examine the effect of STEM integration education using educatinal robot on academic achievement and subject Attitude of mathematics and science. The participants were 73 students of two classes, sampled from 6th graders of an elementary school. They were divided into a control group who learned a traditional mathematics and sciences education based textbooks and an experimental group who learned STEM integration education using educational robot during 12 sessions. The results are summarized as follows : First, there is a significant difference in academic achievement between two groups. STEM integration education using educational robot based group accomplished higher achievement than textbook based instruction group. Especially, post test analyzes results on the three factors of academic achievement, knowledge, understanding and adaptation, indicate statistically meaningful difference between two groups in understanding and adaptation area except knowledge area. Second, it shows that it greatly affected a positive influence on experimental group's attitude toward subjects in affective area. So we can expect STEM integration education using educational robot to be an alternative for stimulating children's higher learning interest on mathematics and science subject.

목차 (Table of Contents)

• 요약
• ABSTRACT
• 1. 서론
• 2. 이론적 배경
• 2.1 STEM 통합교육 연구 동향
• 2.2 교과 학습과 교육용 로봇의 활용
• 3. STEM 통합교육 기반 로봇교육 모형 및 프로그램 개발
• 3.1 교육용 로봇 피코크리켓(PicoCricket)
• 3.2 설계 및 개발 방법
• 3.3 STEM 통합교육 기반 로봇교육 모형 개발
• 3.4 교수ㆍ학습 과정안의 개발
• 4. 연구 방법
• 4.1 연구 가설
• 4.2 연구 대상
• 4.3 연구 설계
• 4.4 연구 절차
• 4.5 검사 도구
• 5. 연구 결과
• 5.1 수학ㆍ과학 학업성취도 검사 결과 분석
• 5.2 수학ㆍ과학과 태도 검사 결과 분석
• 6. 결론 및 향후 연구 계획
• 참고문헌

참고문헌 (Reference)

• 1 송정범, "피코 크리켓(Pico Cricket)을 활용한 프로그래밍 교육이 문제해결력에 미치는 효과" 한국실과교육연구학회 14 (14): 243-258, 2008
• 2 강종표, "초등학교에서의 로봇 교육에 관한 연구" 한국실과교육학회 16 (16): 97-113, 2003
• 3 박광렬, "초등 실과교과의 기술영역 교육을 위한 예비교사 대상의 로봇 활용 교육 과정안 개발" 한국실과교육학회 21 (21): 273-296, 2008
• 4 한국직업능력개발원, "이공계 위기의 진 단과 정책대응" 서울: 한국직업능력개발원 2008
• 5 배영권, "성별의 차이를 고려한 로봇프로그래밍 교수전략에 관한 연구" 한국컴퓨터교육학회 10 (10): 27-38, 2007
• 6 이은경, "로봇 프로그래밍 학습이 문제해결력에 미치는 영향" 한국컴퓨터교육학회 10 (10): 19-28, 2007
• 7 김진수, "기술교육의 새로운 통합교육 방법인 STEM 교육의 탐색" 한국기술교육학회 7 (7): 1-29, 2007
• 8 한국교육개발원, "교육의 본질 추구를 위한 수학교육 평가체제 연구(Ⅱ)-수학과 평가 도구 개발"
• 9 조혜경, "교육+로봇: 비전과 액션 플랜" 26 (26): 55-64, 2008
• 10 한국과학창의재단, "과학기술에 대한 국 민이해도 조사 결과 보고서" 조사 보고-한국창의과학재단 2008
• 11 안진영, "과학과 단원정리유형에 따른 학 업성취도와 과학 관련 태도의 변화" 청주교육대학교 2007
• 12 배선아, "공업계열 전문계 고등학교 전 기․전자․통신 분야의 활동 중심 STEM 교육 프로그램 개발" 한국교원대학교 2009
• 13 Elizabeth Mauch, "Using technological innovation to improve the problem solving skills of middle school students" 75 (75): 211-213, 2001
• 14 Randall D. Beer, "Using autonomous robots to teach science and engineering" 1999
• 15 Elsa Fernandes, "Using Robots to Learn Functions in MathClass" Vietnam 3-8, 2006
• 16 Steve Richards, "The robotic autonomy mobile robots and engineering" 42 (42): 85-92, 2005
• 17 문대영, "STEM 통합 접근의 사전 공학교육 프로그램 모형 개발" 한국공학교육학회 11 (11): 90-101, 2008
• 18 최유현, "STEM 기반 발명영재교육 프로그램 개발과 적용 효과" 한국기술교육학회 8 (8): 143-164, 2008
• 19 Michael Robinson, "Robotics-driven activities: Can they improve middle Robots" 25 (25): 73-84, 2005
• 20 Bradley s. Barker, "Robotics as means to increase achievement scores in an informal learning environment" 39 (39): 229-243, 2007
• 21 한국교육과정평가원, "PISA 2003 결과 분석 연구:수학적 소양| 읽기 소양| 과학적 소 양 수준 및 배경변인 분석 -2004년도 OECD 학업성취도 국제 비교 연구 - PISA 2003 평 가 결과 분석 연구" 2004
• 22 Abhijit Nagchaudhuri, "Middle School Students get Introduced to Fundamentals of Engineering at the UMES-NOAA Summer Camp" 79-80, 2003
• 23 Bradley S. Barker, "Examining 4-H Robotics and Geospatial Technologies in the Learning of Science, Technology, Engineering, and Mathematics Topics" 46 (46): 2008
• 24 Yuxin Ma, "Acquistion of Physics Content Knowledge and Scientific Inquiry Skills in a Robotics Summer Camp" 40 (40): 201-216, 2007
• 25 Maja J Matari´, "AAAI Spring Symposium on Robots and Robot Venues: Resources for AI Education" Hands-on AI and Robotics Education 2007