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초록

한국어

이 연구는 초등학생을 대상으로 한 창의적 문제 해결 중심 발명교육 프로그램과 라즈베리파이 기반 교구를 개발하고 그 효과를 분석하였다. 발명교육 프로그램은 아이디어 창출 기법, 퍼즐 활동, 피지컬 컴퓨팅 활동으로 구성하였으며, 라즈베리파이와 터치스크린을 결합한 휴대용 교구를 개발하여 학교 방 문형 발명교육의 환경적 제약을 극복하고자 하였다. 연구 결과, 학생들은 프로그램에 높은 만족도(평균 4.32/5점)를 보였으며, 특히 문제를 다양하게 생각하는 능력과 융합적 지식 적용 측면에서 긍정적인 반 응을 나타냈다. 학습 경험 분석을 통해 인지적, 정의적, 실천적 측면에서의 다양한 교육적 효과가 확인 되었다. 아이디어 창출 기법을 통해 문제 인식의 관점이 확장되고, 퍼즐 활동을 통해 성취감과 협력의 가치를 경험하며, 피지컬 컴퓨팅 활동을 통해 추상적 개념을 구체적 산출물로 구현하는 경험을 제공하 였다. 라즈베리파이 기반 교구는 학생들의 독립적인 작업 환경을 제공함으로써 학교 현장의 컴퓨터 환 경 제약을 극복하는 데 기여하였으며, 직관적인 인터페이스를 통해 프로그래밍에 대한 접근성을 높였다. 개발된 워크북과 교구는 발명교육이 단순 조작 활동에 그치지 않고 체계적인 과정을 통해 창의적 문제 해결력을 향상시킬 수 있는 가능성을 보여주었다. 본 연구의 한계점으로는 짧은 프로그램 운영 기간, 소규모 연구 대상, 표준화된 검사 도구 미활용, 교구의 기술적 개선 필요성 등이 있으며, 향후 연 구에서는 이러한 한계점을 보완하여 더욱 체계적이고 효과적인 발명교육 프로그램 개발이 필요하다.

영어

This study developed and evaluated the effectiveness of a creative problem-solving-centered invention education program and Raspberry Pi-based teaching aids for elementary school students. The invention education program comprised idea generation techniques, puzzle activities, and physical computing activities. Additionally, a portable teaching aid combining Raspberry Pi and touchscreen was developed to overcome the environmental constraints of school-visit invention education. The results indicated that students showed high satisfaction with the program (averaging 4.32/5 points), particularly reporting positive responses regarding their ability to approach problems from various perspectives and apply interdisciplinary knowledge. Analysis of learning experiences confirmed diverse educational effects in cognitive, affective, and practical aspects. Notably , students expanded their perspectives on problem recognition through the idea generation techniques, they experienced a sense of achievement and the value of collaboration through the puzzle activities, and they implemented abstract concepts into concrete outputs through the physical computing activities. Furthermore, the Raspberry Pi-based teaching aid contributed to overcoming computer environment constraints in schools by providing students with an independent working environment and enhancing programming accessibility via an intuitive interface. The developed teaching materials and equipment demonstrated the potential for invention education to enhance creative problem-solving abilities through a systematic process rather than simple manipulation activities. This study’s limitations include the short program operation period, small research sample, non-utilization of standardized testing tools, and need for technical improvements to the teaching aids. Therefore, future research should develop more systematic and effective invention education programs.

목차

요약
Ⅰ. 서론
1. 연구의 필요성 및 목적
2. 연구 목적 및 연구 문제
Ⅱ. 이론적 배경
1. 창의적 문제 해결력과 발명교육
2. 피지컬 컴퓨팅을 활용한 발명교육
Ⅲ. 연구 방법
1. 연구 대상
2. 연구 설계
3. 프로그램 및 교구 개발
4. 프로그램 운영
5. 자료 수집 및 분석
Ⅳ. 연구 결과
1. 창의적 문제 해결 중심 발명교육 프로그램 워크북 개발
2. 라즈베리파이 기반 피지컬 컴퓨팅 교구 개발
3. 프로그램 적용 결과 및 만족도 분석
Ⅴ. 논의
Ⅵ. 결론 및 제언
참고문헌

저자

• 이은상 [ Eunsang Lee | 공주대학교 ] 제1저자/교신저자

참고문헌