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영어

This study examined the effects of a 5E-based SW-convergence smart farm education program on elementary students’ convergence problem-solving skills. The program employed guided inquiry using Arduino-based smart farm kits, enabling students to independently select and manipulate variables during experimentation. It was implemented over eight sessions with 4th–6th grade students at a science museum in B Metropolitan city. Data were collected through pre- and post-tests using a convergence problem-solving skills instrument and open-ended survey responses gathered during and after the program. Quantitative and qualitative analyses were conducted to examine changes in students’ competencies. The results showed overall improvement in convergence problem-solving skills, with significant gains in personal traits, problem-solving and critical thinking, and creative thinking, while social traits and convergence literacy showed slight but statistically insignificant increases. Qualitative findings further indicated that students exhibited strong interest and engagement in inquiry-based activities involving software, Arduino, experimental design, and AI-enhanced exploration. These results suggest that a 5E-based SW-convergence program effectively enhances convergence thinking and self-directed inquiry among elementary learners, emphasizing the value of integrating SW tools into science education.

한국어

이 연구는 초등학생을 대상으로 한 5E 수업모형 기 반의 SW 융합 스마트팜 교육 프로그램이 학습자의 융 합적 문제해결력에 미치는 영향을 양적·질적으로 분석 한 것이다. 해당 프로그램은 아두이노 기반 스마트팜 교구를 활용한 안내된 탐구(guided inquiry) 활동으로 학습자가 스스로 변인을 선택하고 조절하도록 설계되 었으며. B광역시 소재 과학관에서 4~6학년 학생을 대 상으로 8차시 수업으로 적용되었다. 연구의 주요 데이 터로 수업 전과 후에 학생들의 융합적 문제해결력 검사가 수집되었으며, 수업진행 중과 후에 수업에 대한 서술형 설문지가 수집되었다. 수집된 데이터는 양적, 질적 방법을 통해 분석되었다. 연구 결과, 학생들의 전 체 융합적 문제해결력이 수업 후 전반적으로 향상되었 으며, 하위 영역 중 개인적 성향, 문제 해결 및 비판적 사고력, 창의적 사고력에서 긍정적인 변화가 나타났 다. 반면 사회적 성향과 융합적 소양은 소폭 향상되었 으나 통계적으로 유의미한 차이는 없었다. 또한 서술 형 설문 분석 결과 학생들은 SW, 아두이노, 실험 설계, 인공지능을 활용한 탐구 중심 활동을 통해 높은 흥미 와 문제해결력을 보였다. 이러한 결과는 5E 수업모형 을 기반으로 한 SW 융합 교육 프로그램이 초등학생의 융합적 사고력과 자기주도적 탐구 역량을 신장시키는 데 효과적임을 시사하며, 과학 수업에서 학습자 주도 적인 탐구 지원 및 확장을 위한 SW 도구 활용한 융합 교육의 필요성을 제안한다.