특성화고등학교 ‘공작 기계’ 과목의 ‘CAM시스템’ 단원을 위한 3D 프린팅 수업과정안 개발

국문 초록 (Abstract)

이 연구의 목적은 특성화고등학교 ‘공작 기계’ 과목의 ‘CAM 시스템’ 단원에 적용할 수 있는 3D 프린터를 활용한 3차원 형상 모형 만들기 수업과정안을 개발하는 것이다. 이 연구는 3D 모델링 및 3D 프린터 가공, 그리고 수업과정안 개발 모형 등에 관련된 문헌 고찰을 통하여 준비, 개발, 개선의 3단계를 거쳐 진행하였다. 준비 단계에서는 ① 특성화고등학교 기계과 학습자 분석, ② 분석 결과를 바탕으로 교수 학습 목표를 설정하였고, 개발 단계에서 ① 3D 프린팅에 대한 학습 내용을 선정, ② 3D 프린팅 세부수업목표 설정, ③ 3D 프린팅 이론 및 실습 수업 모형을 설계, ④ 3D 프린팅 수업과정안을 개발하였으며, 개선 단계에서는 ① 전문가에 의한 타당도 검증, ② 학습자 평가, ③ 평가 결과에 따라 최종 수정·보완하였다. 이에 따른 연구의 결과는 다음과 같다. 첫째, 수업과정안은 3D 프린팅 수업과정안 개요, 3D 프린팅 이론 수업과정안, 3D 프린팅 실습 수업과정안의 교사용 자료와 3D 프린팅 이론 학습자료, 3D 프린팅 실습 학습자료의 학생용 자료로 구성되었다. 둘째, 수업과정안은 ‘3D 형상 모델링 및 3D 프린팅 조작 방법’ 의 이론 영역 및 ‘3D 프린터를 이용하여 3D 형상 가공하기’ 의 실습 영역으로 나누어 개발하였다. 셋째, 학생들이 3D 프린팅을 함으로써 3D 모델링에 대한 기본 개념 및 산업 현장에서 요구하는 실무 능력 등을 모두 향상시킬 수 있는 수업 자료로서 수업과정안을 개발하였다. 넷째, 학교 현장에 적용이 가능한 3D 프린터를 활용한 3D 형상 모델링에 대한 수업과정안의 개발로 기계과 교사들의 첨단 기술 적응력 향상에 도움이 될 수 있도록 하였다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

The purpose of this study is to develop instructional process plan of ‘3D shape model manufacturing by using 3D printer’ for ‘CAM system’ unit in subject of ‘Machine Tools’ at specialized high school. This study is progressed through three stages - preparation, development, improvement - by reviewing references about 3D modeling, 3D printer manufacturing, and developing instructional process plan, etc. At the preparation stage, the objective of the lesson was set based on analyzing learners majoring machinery in specialized high school. At the development stage, ① learning contents about 3D printing was chosen, ② specific objectives of 3D printing was wet, ③ models of instruction about 3D printing theory and practice was designed, and ④ 3D printing instructional process plan was developed. At the improvement stage, the instructional process plan was finally edited and complemented based on the results of verifying validity from experts and evaluating from learners. The result of this study is followed. First, instructional process plan consists of material for teachers and material for learners. Material for teachers includes curriculum areas of the lesson, learning points if the lesson, the objective of the lesson, approaching method to the lesson, teaching method, main activity of each lesson process, specific instructional process plan, teaching material, evaluation method, etc. Material for learners includes questionnaire of student activity, learning materials, evaluation workwheet, assignment worksheet, and practice journal. Second, the instructional process plan was developed divided into two areas, ‘3D shape modeling and 3D printing operation method’ - theory area - and ‘3D shape manufacturing by using 3D printer’ - practice area. Third, instructional process plan was developed as a lesson material for students to improve both their basic concept of 3D modeling and practical ability required in industrial settings. Fourth, developing instructional process plan about 3D shape modeling by using 3D printer which is applicable at the school field is helpful for the teachers of machinery to improve their adaptability to cutting - edge technology.

목차 (Table of Contents)

• 요약
• Ⅰ. 서론
• 1. 연구의 필요성
• 2. 연구의 목적
• 3. 용어의 정의
• Ⅱ. 개발 방법 및 절차
• 1. 개발 방법
• 2. 개발 절차
• Ⅲ. 수업과정안 개발 결과
• 1. 개발된 수업과정안의 구성 및 내용 체계
• Ⅳ. 요약, 결론 및 제언
• 1. 요약 및 결론
• 2. 제언
• 참고문헌

참고문헌 (Reference)

1 이상갑, "주제 중심 통합적 접근에 의한 기술교과 교육프로그램 개발" 한국교원대학교 대학원 2001

2 이무근, "실기교육방법론" 교육과학사 2012

3 정성봉, "실과 수업 방법론" 교학사 2002

4 변영계, "수업설계" 학지사 2003

5 김주현, "고등학교 공작기계ⅠⅡ" 교육과학기술부 2013

6 김동남, "‘기술·가정’과 ‘제조 기술과 자동화’ 단원을 위한 문제의 구조화 수준에 따른 창의성 함양 수업과정안 개발" 한국기술교육학회 13 (13): 110-127, 2013

7 Mager, R. F., "Developing Vocational Instruction" Fearon․Pitman Publishers, Inc 1967

8 Lawshe, C. H., "A quantitative approach to content validity" 28 (28): 563-575, 1975

9 박장선, "3D 프린팅에 의한 제조기술의 혁신" 한국기계산업진흥회 2014

10 한국교육과정평가원, "2012학년도 성취평가제 운영 메뉴얼(특성화고, 마이스터고, 종합고, 전문교과용)" 2012