초록
본 연구의 목적은 피지컬 컴퓨팅 기술을 적용하여 초등학생이 개별적으로 탐구 활동을 수행하며 다양한 색을 관찰할 수 있는 '빛의 합성 실험 장치'를 개발하고, 이를 학생 교육에 적용하는 것이다. 이를 위해 본 연구에서는 기존 빛의 합성 실험 방법과 실험 장치를 분석하여, 장점을 통합하고 단점을 보완하여 실험 장치를 개발하였다. 빛의 합성 실험 장치는 마이크로비트, 센서 쉴드, 가변저항 모듈, RGB-LED 모듈, OLED display, 흰색 플라스틱 구를 이용하여 회로를 구성하였고, Makecode 프로그램을 이용하여 블록 코딩하였다. 빛의 합성 실험 장치를 만들고 탐구 활동을 진행하는 과정을 디지털 교재로 제작하였으며, 이를 6학년 창의융합동아리 학생 108명을 대상으로 교육 활동에 적용하였다. 본 연구의 결과 첫째, 학생들은 RGB 값을 입력한 후 즉시 합성된 빛의 색을 관찰함으로써, 실험 결과를 바로 확인하고 과학 개념을 이해하는 데 도움을 받을 수 있다. 둘째, 학생들은 마이크로비트와 간단한 부품으로 저렴하게 제작된 실험 장치를 활용하여 개별적으로 실험을 수행할 수 있었으며, 이는 기존의 실험 방법보다 더 많은 학생들에게 직접 조작하고 참여할 기회를 제공하였다. 셋째, 학생들은 RGB 값(0~255)을 조절하여 원하는 색상을 생성하고 관찰함으로써, 빛의 합성 원리를 실험하며 다양한 색상을 직접 만들어보는 창의적 탐구 활동을 수행할 수 있었다. 넷째, 학생들은 실험 장치를 직접 조작하며 새로운 색상을 만들어가는 과정에서 큰 흥미를 느끼고 과학 실험 활동에 적극적으로 참여할 수 있었다. 다섯째, 학생들은 빛의 합성 실험 장치를 제작하고 실험하는 과정을 통해 과학적 역량뿐만 아니라 디지털 역량도 함께 발전시킬 수 있었다.
This study aims to develop a light synthesis experiment device that applies physical computing technology, enabling elementary school students to conduct individual inquiry activities and observe various colors. The device was then implemented in student education. To achieve this, existing light experiment methods and devices were analyzed, integrating their advantages and addressing their limitations in order to develop an improved experimental device. The device was constructed using a micro:bit, a sensor shield, a variable resistor module, an RGB-LED module, an OLED display, and a white plastic sphere. The circuit was programmed using Makecode block coding. Digital teaching materials were also developed to guide students through the process of assembling the device and conducting the experiment. This educational activity was implemented with 108 sixth-grade students from a creative convergence club. The results of this study are as follows: First, students could immediately observe the synthesized light color after entering the RGB values, which allowed them to directly verify results and better grasp scientific concepts. Second, by using an affordable experimental device built with a micro:bit and simple components, students could conduct individual experiments, providing more opportunities for hands-on manipulation and participation compared to traditional methods. Third, students could adjust the RGB values to create and observe desired colors, allowing them to explore the principles of light synthesis and engage in creative inquiry through color generation. Fourth, direct manipulation of the device and the creation of new colors stimulated high engagement among students and encouraged active participation in scientific experimentation. Fifth, through assembling and experimenting with the light synthesis experiment device, students not only enhanced their scientific competencies but also developed their digital literacy.