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영어

The purpose of this study is to develop STEAM education program using LEGO automata for elementary school students. The goals of this research are to improve understanding about basic principle of mechanical motion and to induce interest and curiosity about automata. In order to conduct this study, automata mechanisms were classified and four automata which are based on the mechanisms were developed using LEGO parts. Furthermore, instructions for making LEGO automata were developed using LDD(LEGO Digital Designer) and teaching materials for easy use in STEAM classes were also developed for teachers and students. The developed materials were evaluated by expert group on the basis of evaluation criteria and finally modified through applying lessons. The conclusion of the research could be summarized as follows. To begin with, LEGO automata have several advantages such as durability, completeness and the potential for change rather than conventional automata based on paper. Secondly, students easily understood the operation principle of the automata and designed new automata using the mechanisms through the lessons. It says that making LEGO　automata is helpful for them to understand basic principle of mechanical motion. Thirdly, an educational Satisfaction of the Students under making LEGO automata program had very positive response from students and it also showed that their interest and curiosity about automata had increased after the classes. Lastly, The validity of the program was evaluated by expert group and the result showed the STEAM education program based on making LEGO automata has high validity. Next studies regarding definition of learner level and phased curriculum of making LEGO automata will be necessary.

한국어

본 연구의 목적은 초등학교 학생들에게 기초기계동작원리 이해도를 향상시키고 움직이는 인형에 대한 흥미와 호기심을 유발하기에 적합한 STEAM 교육 프로그램의 일환으로, 레고를 활용한 오토마타 만들기 교육 프로그램을 개발하는 것이다. 위의 연구문제를 해결하기 위하여 오토마타의 주요 공학적 원리를 구분하고, 그 종류별로 초등학생에게 적합한 레고 오토마타 4종을 디자인하였으며 각 디자인 별 설명서를 LDD(LEGO Digital Designer)를 활용하여 개발하였다. 또한 디자인한 레고 오토마타를 교육 현장에서 교사와 학생이 쉽게 활용할 수 있도록 STEAM 교수․학습 자료를 개발하였다. 개발된 프로그램은 전문가 타당도 검사를 거치고 학생들에게 적용하여 최종적으로 수정·보완하였다. 상기 과정을 통하여 얻어진 결론은 다음과 같다. 첫째, 수업 적용 결과 레고 오토마타가 기존의 종이를 재료로 한 오토마타보다 내구성, 완성도, 변화 가능성에서 장점을 가지고 있음을 확인하였다. 둘째, 수업을 통해 학생들은 오토마타의 동작 원리에 대해 쉽게 이해하고 동작 원리를 적용하여 새로운 오토마타를 디자인하는 모습을 보였다. 이는 레고를 활용한 오토마타 만들기 프로그램을 통하여 초등학생들의 기초 기계 동작 원리 이해를 향상 시킬 수 있음을 말해준다. 셋째, 만족도 검사 결과 학생들이 레고 오토마타 만들기 프로그램에 대해 매우 만족하며 움직이는 인형에 대한 흥미와 호기심이 높아졌음을 알 수 있었다. 넷째, 전문가 집단을 대상으로 실시한 타당도 검사는 레고 오토마타 프로그램이 초등학생을 대상으로 한 프로그램으로서 타당도가 높음을 보여주었다.