	2019년도 「대한민국 발명교육대상」 발명교육 사례서
	주 제 : 발명교육을 통한 창의적 메이커 인재 양성
	소 속 : 경기도 탑동초등학교 직․성명 : 교사 장 성 민

주 제 : 발명교육을 통한 창의적 메이커 인재 양성

1. 동기 및 목적

발명교육을 하며 본 교사는‘빠르게 변화하는 시대에 발명을 지도하는 교사에게 필요한 자질은 무엇일까?’ 라는 고민을 항상 지니고 있다. 이러한 고민은 본 교사를 이 학생들이 어른이 된, 미래에는 그들은 어떤 일을 하고 어떤 역량을 길러야 그 사회에 훌륭한 인재로 자랄 수 있을지에 대한 생각으로 이끌었고,‘발명교육을 통한 창의적 메이커 인재 양성’이라는 영역으로 인도하였다.

본 교사는‘발명교육을 통한 창의적 메이커 인재 양성’을 모토로 학생들과 함께 발명 교육을 실시하고 있다. 학생 스스로 문제를 인식하고 이를 개선하기 위한 발명 아이디어 제시 (창의성), 아이디어를 3D 프린팅 기술 및 아두이노 등의 SW 교육 도구를 활용하여 여러번의 시행착오를 거쳐 발명품으로 제작 (문제 해결능력) 하는 과정은 미래 사회에서 필요로 하는 인재에게 요구하는 역량이라는 생각을 갖고 학교 현장에서 발명교육을 학생들과 함께 하고 있다.

2. 추진 내용

2011년부터 시작한 본 교사의 발명 교육은 지금의 ‘발명교육을 통한 메이커 인재 양성’까지 이어지게 되었다. 2010~2013년까지 근무한 양주시 칠봉초등하교에서 발명 동아리를 운영하며, 학생들과 발명품을 제작하며 많은 시간을 보냈다. 그 당시엔 3D 프린터와 같은 메이커 장비가 없었고, 직접 수작업으로 발명품을 하나씩 학생과 함께 제작하였다. 학생들의 창의성 및 문제 해결력 향상을 위한 발명 교육의 경험을 이곳에서 할 수 있었다.

그러던 중, 2014년 발명교육 관계자 회의에서 3D 프린터와 SW 교육 도구들을 접할 수 있는 기회가 생겼다. 이러한 도구들은 학생들이 발명품을 제작하는데 활용한다면 정말 훌륭한 발명품 제작 경험을 할 수 있을 것이라는 생각이 들었다. 그래서 2014년부터 동두천 이담초 발명교육센터 담당교사로 부임하게 되어, 3D 프린터와 SW 교육 도구를 활용한 발명 교육에 꿈을 펼칠 수 있는 기회의 장이 열렸고, 발명 교육센터 교육 프로그램을 4차 산업시대의 창의적 인재 육성을 위한 ‘발명교육을 통한 메이커 인재 양성’을 중심으로 한 발명 교육센터 교육 프로그램을 구성하여 운영하게 되었다.

처음에는 ‘발명교육을 통한 메이커 인재 양성’에 대한 관심과 약간의 기능적 측면에서의 지도 능력만 있었을 뿐이었다. 하지만, 본 교사는 이에 만족하지 않고 다양한 연수 수강 및 자기 연찬을 실시하였다. 특히, 4차 산업시대와 관련된 교육 연수들을 집중적으로 이수하였고, 발명 교육센터에 늦은 밤까지 센터 연구실을 지키며 첨단 과학 기자재의 활용 방안을 연구하고 이를 수업에 적용하기 위해 노력하였다.

그리고 발명 교육센터 교육 프로그램의 개선을 도모 하였는데, 2014년 이담초 발명교육센터 부임 이전의 교육 프로그램들은 대부분 공작 기계를 활용한 목공 활동과 공작 키드를 이용한 조립 활동이 주를 이루고 있었다. 이러한 프로그램 구성은 4차 산업 시대가 주를 이루는 미래 사회를 살아가는 우리 학생들에게 적합하지 않다는 생각을 갖게 되었고, 3D 프린터 및 SW 교육 도구를 활용한 발명교육센터 정규 프로그램이 운영 될 수 있도록 발명 교육센터 강사 선생님들과 연구하고 이를 수업에 적용하는 과정을 거쳐 발명 교육센터 정규 교육 프로그램에 완벽히 융화되어 학생 교육에 활용할 수 있었다.

또한, 발명에 재능 있는 학생들과 함께 발명 동아리를 운영하며 늦은 시간까지 학교에 남아 학생들과 연구 및 발명품 제작을 실시하였고, 이 과정에서 지도교사와 함께 발명품 제작에 빠져드는 아이들의 모습을 보며 발명교육을 하는 교사로서 보람을 느낄 수 있었다. 메이커 발명교육을 통해 제작한 발명품들은 다양한 발명대회에 출품하였고, 전국학생과학발명품경진대회 및 전국과학전람회 등 학생들이 참여하는 최고 권위의 발명대회에서 우수한 성적을 거두며 학생들의 발명 재능을 발휘할 수 있는 기회의 장도 마련할 수 있었다.

3. 추진 방법

본 교사는 발명교육센터 교육 프로그램을 운영하며 실시한 ‘메이커 발명교육’을 학부모와 경기도내 교원들과 공유하기 위해 노력하였다. 우선, 발명교육센터 주관 다양한 학부모 및 교원 발명 연수를 개최하여 3D 프린팅 기술 및 SW 교육 도구 활용 발명 및 과학 수업 방법 및 도구의 활용 방법을 지도하였다. 그 결과, 4차 산업 시대에 학교 교육이 어떻게 변해야 하고 학생들을 위해 어떤 교육을 해야 하는지에 대한 비전을 제시하고, 첨단 과학 기자재를 활용한 과학 및 발명 지도에 대한 새로운 시각을 열어주는 계기가 되었다.

또한, 경기도교육청 및 경기도융합과학교육원의 발명 및 첨단과학기자재 활용 관련 연수 강사로 활동하며, 학교에서 운영한 ‘메이커 발명교육’ 프로그램 소개하고 프로그램의 운영 방법 전반에 대해 소개하였다. 특히, 3D 프린터와 아두이노 등 새로운 메이커 도구에 대한 교원들의 관심이 많았고, 그들에게 도구의 사용방법 및 지도 노하우를 교육하여 교사의 미래 교육 환경에 맞는 교수학습 능력 개선에 기여하였다.

그리고 다양한 발명 교육 관련 교재 및 연구 활동에도 참여하였는데, 발명진흥회가 주관하는 발명 교재 개발 및 경기도융합과학교육원과 경기도교육청에서 주관하는 다양한 메이커 발명 교육 관련 교재를 개발하여 학생 및 교원들에게 발명 교육의 효과적인 지도와 프로그램 운영에 도움을 주었다.

또한 본 교사는 과학과 함께 하는 발명교육을 추구 하였다. 학생들과 발명품을 제작하는 과정에서 작동원리를 탐구 하는 과정에 과학적 탐구 과정을 필수로 생각하고 발명품 제작을 하였다. 이를 위해 3D 프린터는 아주 훌륭한 탐구 도구였다. 학생들과 발명품을 제작할 때, 아이디어의 구현을 위한 시제품 제작에서 가장 근본이 되는 발명품의 작동 원리를 탐구 하는 과정에 3D 프린터를 이용하여 모형 및 실험 도구를 제작하고, 이를 이용하여 실제 발명품으로 제작하면 바르게 작동할지 여부를 먼저 탐구하도록 지도하였다.

그 결과, 제8회 전국학생발명아이디어 경진대회에서 ‘전류를 눈에보이게 하는 실험장치’ 제작에 3D 프린터와 아두이노를 이용하여 전류의 원리를 탐구하며 발명품을 제작하였고 대상 (미래창조과학부장관상)을 수상하였고, 2014년 전국학생과학발명품경진대회에서는 안경이 부러지는 원리를 실험을 통해 알아보고, 3D 프린터로 시제품 제작을 거듭한 끝에 탐구한 원리가 반영된 발명품을 제작할 수 있었다.

과학전람회와 같은 과학 탐구대회에서도 발명교육 요소를 도입하여 탐구를 진행하였는데, 3D 프린터로 제작한 모형 및 실험도구를 가지고 실험을 실시하고 SW 교육 도구에 실험 도구가 행해야 할 동작을 취할 수 있는 프로그램을 제작 및 입력하여 실험 도구로 활용한 결과, 61회 전국과학전람회에서 식물분야에서 가장 높은 평가를 받은 최우수상 (농림수산식품부장관상)을 수상할 수 있었다.

이처럼 본 교사는 발명품 제작 및 과학 실험 과정에 발명교육을 통한 메이커 요소를 도입하였고, 학생들과 진정한 탐구 과정을 거친 결과 다양한 발명 및 과학 대회에서 우수한 입상을 할 수 있었다. 또한, 학생들의 창의성, 탐구력 및 문제해결력 향상에도 많은 도움을 줄 수 있었다.

4. 세부 추진 내용

1. 발명교실(학급, 동아리) 운영실적

운영기간	구분	운영내용	참여 학생수
14.3~18.2	발명교육센터 담당교사	경기도 동두천양주 교육지원청부설 이담초 발명교육센터 담당교사	연간 80명 교육
14.3~18.2	발명동아리 담당교사	이담초 발명 동아리 담당교사	연간 20명 교육
19.3~현재	발명동아리 담당교사	탑동초 발명 동아리 담당교사	연간 11명 교육

□ 연3회 발명교육센터 주관 발명대회를 개최하여 교육장 및 학교장 상을 시상함.

□ 학부모 발명연수 : 3D 프린팅 기술, 발명의 기초 및 학생지도방법, 창의성 교육 등 발명교육 전반에 대한 학부모 이해를 높이기 위해 센터 담당이후 지속적인 학부모연수에 힘씀.

□ 발명교육센터 주최 발명교육 교원 연수 운영 : 동두천양주 관내 및 경기도내 발명(과학)담당교사들의 발명교육 기반조성 및 지도역량 강화를 위한 교사 및 센터 강사연수를 주최 및 운영함.

□ 발명교육센터 현장체험학습 및 여름 인벤션캠프 운영

□ 이담초 발명동아리를 2014~2017년까지 운영하며 3D 프린팅 및 SW 교육 도구 활용 방법에 대한 교육 프로그램을 운영

□ 2015~2018년 매년 4월에 ‘이담 과학 발명 한마당 축제’를 발명교육센터 주관으로 운영

□ 2015~2017년 매년 발명교육센터 주관으로 이담초 ‘사이버 발명교실’을 운영

□ 2018년 경기도교육청 지정 사물인터넷 특별 과정 프로그램을 운영

2. 각종 경진대회 주요 입상실적

일 자	수상행사명	본인수상/지도교사상	주최/주관
2018.11.09	42회 전국 초중학생 발명글짓기 만화 공모전	학생: 만화부분 후원기관상 1명 수상	한국발명진흥회
2016.12.08.	40회 전국 초중학생 발명글짓기 만화 공모전	지도교사상 (학생: 글짓기 부분 대상 산업통상자원부장관상 1명)	한국발명진흥회
2016.06.10	38회 경기도학생과학 발명품경진대회 본선대회	지도교사상 (학생: 우수상 1명, 장려상 1명)	경기도교육청
2015.06.12.	37회 경기도학생과학 발명품경진대회 본선대회	지도교사상 (학생: 특상 1명, 장려상 1명)	경기도교육청
2015.08.21.	제8회 전국학생발명 아이디어경진대회	지도교사상 (학생: 대상 1명)	국민일보, 인덕대학교 /삼일공업 고등학교
2015.09.16.	61회 전국과학전람회	학생: 최우수상 농림수산식품부장관상 1명 수상	미래창조과학부 /국립중앙과학관
2014.07.04	2014년 대한민국 학생창의력챔피언대회 경기도 예선	학생: 발명인재상 5명 수상	경기도과학교육원
2014.08.13.	제36회 전국학생과학 발명품경진대회	지도교사상 (학생: 장려상 미래창조과학부장관상 1명)	미래창조과학부 /국립중앙과학관
2014.11.14.	제2회 대한민국 초등학생 무한상상 기상천외 창의경진대회	학생: 무한상상상 산업통상자원부장관상 1명, 창의으뜸상 한국발명진흥회장상 1명 수상	단국대학교
2013.12.26.	제37회 전국 초중학생 발명글짓기 만화 공모전	학생: 만화부분 동상 한국과학창의재단 이사장상 3명 수상	한국발명진흥회
2013.09.26.	59회 전국과학전람회	학생: 국무총리상 1팀 수상	미래창조과학부 /국립중앙과학관
2013.07.13.	2013 한국학생골드버그 창작대회	학생: 동상 한국창의력교육협회장상 1팀 수상	한국창의력교육협회
2013.04.22	제35회 경기도학생과학 발명품경진대회 지역예선	지도교사상 (학생: 우수상 1명, 장려상 1명)	동두천양주 교육지원청

3. 발명문화 확산 주요 실적

제목	주요내용	기간
경기도융합과학교육원 부설 영재교육원	초등 및 중등 로봇반 강사 (오픈소스 기반 메이커 발명 로봇 교육)	17.3~19.현재
경기도융합과학교육원 소외계층 영재학급 프로그램 강사	학생대상 소외계층 영재학급 학생 대상 3D 디자인 및 메이커 발명 교육 프로그램 강사	19.3~19.9 18.3~18.9
경기도융합과학교육원 미래교육실천 메이커발명교육 직무연수	3D 프린팅 기술과 메이커 관련 교사 연수 강사	19.6
경기도학생과학발명품 경진대회 도출품 작품 지도위원	관내 경기도학생과학발명품 경진대회 도대회 출품작품 지도위원	18.04 19.04
과학전람회 및 학생과학발명품경진대회 설명회 강사	경기도과학교육원 위촉 발명 및 전람회 지도 방법 설명회 강사	14.11~18.11
동두천청소년별자리과학축제 부스 운영 및 강의	관내 과학 축제에 발명 부스 운영 및 학생 활동 강의	14.10 16.10 18.10
경기도융합과학교육원 창의과학체험교실 강사	학생대상 창의과학체험교실 3D 프린팅 메이커 체험 활동 강사	18.4~18.10
발명진흥회 진로탐색 연계 발명교육 직무연수 강사	미래의 발명 CEO 탐색 IV 교재 관련 진로탐색과 연계한 발명교육 직무연수 강의	18.10
경기도융합과학교육원 학생을 위한 미래과학탐구 직무연수	교원대상 미래과학탐구 직무연수 3D 프린팅 메이커 강사	18.7~18.8
경기도융합과학교육원부설 영재교육원 주제별 탐구활동 강사	영재교육원 로봇영재(메이커 발명 교육 기반) 주제별 탐구활동 강사	18.08
경기도융합과학교육원 영재교육원 교육과정 편성 T/F 위원	영재교육원 로봇영재(메이커 발명 기반) 과정 교육과정 편성을 위한 T/F 협의 위원	18.07
용인 발명교육센터 전문적학습공동체 강사	발명교육센터 공작 기자재 및 다양한 발명 프로그램 활용 방안 교원 연수 강사	18.4
관내 학생 과학동아리 심사	동두천양주 학생과학 동아리 운영 지원 및 심사	18.3
발명진흥회 발명교육센터 신규 담당교사 직무연수 강사	발명교육센터 담당교사 대상 발명교육센터 우수사례 공유Ⅱ 강의	18.3
경기도 발명교육지원단	2018 발명교육센터 담당자 및 지도강사 워크숍 강사	18.2
	2017 발명교육 업무편람 자료개발 위원	17.1~17.4 18.1~18.4 17.4~18.2
	2018 발명교육 업무편람 자료개발 위원
	2017 발명교육센터 운영 지원단 위원
경기도융합과학 교육원 강사	2017 최신 수업도구 활용 직무연수 강사 (3D 프린터, 아두이노 등 오픈소스 기반 메이커 발명교육 분야)	17.08 18.01
경기도융합과학 교육원 자문위원	2017학년도 융합 메이커 발명교육 자문위원	17.5~17.12
경기도교육청 강사	2017 찾아가는 학생 주도의 미래형 과학수업 만들기 강의 (3D 프린터 활용 메이커 발명교육 분야)	17.9~17.11
동두천양주교육지원청 강사	2017 과학 및 소프트웨어 테마연수 강사 (SW 교육 도구 활용 메이커 발명교육)	17.11
경기도융합과학 교육원 강사	2017 교육지원청부설영재교육원 영재교육 전담교사 직무연수 강사 (3D 프린터 활용 메이커 과학수업)	17.11
경기도융합과학 교육원 강사	2017 학생중심 과학수학 수업리더과정 직무연수 (과학 교과 연계 3D 프린터 활용 메이커 교육)	17.6

4. 각종 교보재 개발 및 연구발표 실적

연구 제목	연구 내용	연구기간 (제출기간)	주최/주관
이종분야 특허정보 분석을 통한 문제해결 방법론 교재 개발	문제 상황의 근본 원인을 분석하고, 트리즈 기법을 활용하여 아이디어 도출 및 발명 특허 검색을 통한 문제 해결 아이디어 도출 과정 연구	2019.03~현재 (2019.7)	발명진흥회
선택형 영재 교육 프로그램 개발	로봇을 주제로 4차 산업 시대 3D 프린팅 기술 활용 로봇 제작 영재교육원 선택형 영재 프로그램 개발	2018.10~2018.12 (2018.12)	경기도융합 과학교육원
발명영재 선발도구 개발	발명영재 선발을 위한 선발 도구 문항 개발 및 검토	2018.07~2018.09 (2018.08)	발명진흥회
영재교육 대상자 심층면접 선발도구 개발	초등 로봇 영재 학생 선발을 위한 로봇 메이커 개념에 중점을 둔 심층 면접 선발 도구 문항 개발	2017.07~2017.12 (2017.10)	경기도융합 과학교육원
		2018.07~2018.12 (2018.10)
		2019.07~2019.12 (2019.10)
소외계층 영재교육 프로그램 개발	소외계층 영재 학생 대상 3D 프린팅 기술 및 메이커 관련 프로그램 개발하여 학생 수업 활동에 적용	2018.7~2018.10 (2018.10)	경기도융합 과학교육원
과학탐구 교수 학습 자료 개발	학생 주도형 과학 수업을 위한 과학과 발명을 주제로 메이커 발명 교육 기반 과학 탐구 교수 학습 자료 개발	2018.04~2019.02 (2018.12)	경기도융합 과학교육원
		2019.04~2020.02 (2019.12)
미래의 발명 CEO 탐색 IV	특허, 아이디어 도출 및 특허 검색을 통한 명세서 작성을 통한 발명품 제작을 도모하는 미래의 발명 CEO 프로그램 및 교재 개발	2018.03~2018.09 (2018.8)	발명진흥회
발명교육센터 정규교과 표준 커리큘럼 개발	초등 리더쉽 영역의 발명교육센터 정규교과 표준 커리큘럼 개발	2017.09~2017.12 (2017.12)	발명진흥회
2017 찾아가는 학생 주도의 미래형 과학수업 만들기 연수교재 개발	경기도내 발명교육센터 및 초등학교 배부용 3D 프린터 활용 메이커 발명교육 분야 학생 주도의 미래형 과학수업 만들기 교재 개발	2017.06~2017.07 (2017.07)	경기도교육청
전국과학전람회 학생작품 지도논문	제61회 전국과학전람회 수상 연구지도논문 출품 및 전국대회 2등급 부총리겸 교육부장관상 수상 (3D 프린팅 기술과 SW 피지컬 도구 활용 메이커 기반 학생 과학 탐구 과정 지도과정 작성)	2015.01~2015.08 (2015.08)	교육부
초등 발명교육에서 활용 가능한 3D 프린팅 기술 교육프로그램 개발 및 적용	발명교육센터 및 동아리에서 활용이 가능한 3D 프린팅 기술 활용 발명 교육 프로그램을 개발하여 2014전국교원발명교육연구대회 출품	2014.03~2014.09 (2014.09)	특허청
전국학생과학발명품경진대회 학생작품 지도논문	3D 프린팅 기술을 활용하여 힘을 분산시켜 부러짐을 방지하는 어린이 안전안경 학생 작품 제작 과정을 작성한 제36회 전국학생과학발명품경진대회 수상 연구지도논문 출품	2014.02~2014.07 (2014.07)	미래창조 과학부

5. 기타 발명 운영 사항

□ 동두천양주지역 발명 체험 부스 운영

- 2014~2018 동두천별자리 축제 발명 부스 운영 및 지원

- 2015~2018 동두천 차 없는 거리 발명 부스 운영 및 지원

- 2017 동두천양주 매끼꿈 학생 문화예술 어울림 한마당 축제 부스 운영 및 지원

- 지역사회의 다양한 축제에 참가하여 발명교육센터 학생이 부스 운영 도우미가 되어 과학    발명 체험 부스 운영 및 지도 하는 과정을 계획함

□ 각종 발명 및 과학 관련 학교 표창

- 제1~2회 양주시 발명왕 대회 교육장 학교 표창

- 2012년 과학교육 우수학교 교육감 학교 표창

- 2013년 과학유공교 교육장 학교 표창

- 2014년 우수발명교육센터 운영교 교육감 표창

- 다양한 과학 및 발명 교육 활동에서 프로그램을 효과적으로 운영하여 관련 학교 표창을    다양하게 수상

□ 과학과 발명의 융합 교육

- 2016~2017년 교내 첨단과학 체험 행사 운영를 운영하여 3D 프린팅, SW 교육도구 활용    발명 교육 실시

- 2016년~2018년 경기도 교육청 지정 과학수업혁신 중심학교를 운영하며, 메이커 발명 교육    연계 과학 수업 프로그램 개발 및 적용

5. 기대 효과

2019년 현재 본 교사는 접경지역의 전교생이 110명에 불과한 작은 학교로 부임하게 되었다. 작은 학교는 적은 수의 교원으로 많은 학교 업무를 해야 하는 단점으로 발명 교육을 주 업무로 하지는 못했다. 하지만 본 교사의 발명 교육에 대한 열정은 이곳에서도 이어지고 있다. 교과 시간에 통합 교육 과정을 운영하며 메이커 발명 교육 과정을 도입하여 3D 프린팅 교육을 실시하고 있고, 적은 수의 학생이지만 발명에 관심을 갖기 시작하는 학생들과 함께 발명 동아리를 운영하고 있다.

본 교사는 지금까지 경험한 발명 교육을 바탕으로 더 많은 학생들에게 과학과 발명의 즐거움을 이야기해주고 싶다. 물론, 모두가 발명가 과학자가 되는 것을 어려운 일이다. 하지만 발명과 과학을 사랑하고 재능과 끼가 있는 학생들에게 발명교육을 통해 미래 사회에 필요한 인재로 자라는데 도움을 주고 싶다.

그리고 이러한 소망을 가져본다. 그것은 바로 함께 발명 교육을 경험한 제자 중에 훌륭한 발명가, 노벨상을 수상하는 과학자가 나오는 소망이다. 발명 교사로서 지금까지 걸어온 탐구가 함께하는 발명 교육을 통해 학생들에게 미래에 대한 비전과 희망을 심어주고 싶다. 그러기 위해선 발명을 지도하는 본 교사도 부단한 자기 연수와 노력을 해야 할 것이다. 고인 물이 아닌 항상 흐르는 물이 되어 학생들과 함께하는 발명교육을 할 것이다.