청소년 스마트 기기 중독 예방을 위한 학습 환경 조성방안에 관한 연구

STEAM R&E 결과보고서

청소년 스마트 기기 중독 예방을 위한 학습 환경 조성방안에 관한 연구

연 구 기 간 : 2014. 4 ～ 2014. 12.

책임 지도교사 : 임종우(시흥매화고 교사)

공동 지도교사 : 연광흠(시흥매화고 교사)

참여 학생 : 박민홍(시흥매화고 3학년)

정규현(시흥매화고 2학년)

한경주(시흥매화고 2학년)

박진영(시흥매화고 1학년)

선지혜(시흥매화고 1학년)

손영신(시흥매화고 1학년)

1. 과제 개요

□ 연구 동기 및 목적

○ 연구동기

스마트폰의 보급이 늘어나면서 학생들이 스마트폰에 지나치게 의존하는 경향을 보여 중독에 이르게 되는 결과를 초래하게 되었다. 우리학교의 경우에도 지나친 스마트 폰 사용으로 인해 학습 능력이 저하 되고 스마트폰 사용 시간을 스스로 조절할 수 없게 된 학생들이 대다수이다. 이를 보고 우리는 학생들이 학습 시 학습과 관련이 없는 스마트 기기를 사용 할 때, 그 행동을 억제하기 위한 방법을 찾기 위하여 이 연구를 하게 되었다.

○ 연구목적

Ÿ 자기 주도 학습 시 집중할 수 있는 학습 환경을 조성할 수 있다.

Ÿ 자기 주도 학습시 스마트폰의 사용시간을 경감시킬 수 있다.

Ÿ 자기 주도 학습시 스스로의 의지로 스마트 기기의 사용 시간을 조절할 수 있는 능력을 배양시킬 수 있다.

□ 연구범위

○ 스마트폰 사용 실태 조사는 매화고 재학생에 한하여 진행한다.

(단, 전국 범위는 통계자료에 근거할 것.)

○스마트 기기 사용조절을 위한 아이디어와 효과 검증은 자체개발한 독서등을 통하여 실시한다.

2. 연구수행내용

□ 이론적 배경

○ 스마트폰 장시간 이용의 문제점

스마트폰을 내성적 차원에서 이용하며, 병리적으로 의존하는 동시에, 일상생활

2) 스마트 폰 사용으로 인한 질병 및 증상

스마트폰으로 인한 질병으로는 팝콘브레인, 손가락관절염, 거북목 증후군, 손목 터널 증후군, 안구 건조증 등이 있으며 최근 거북목환자가 증가 하는 추세이다.

또한 스마트폰 사용으로 인한 증상은 시력저하, 목 디스크, 전두엽 기능 저하, 우울증 증가, 주의력 결핍, 과잉 행동 장애증가, 삶의 만족도 저하 등이 있다.

²⁾

3) 학습능률

학습능률이란 어떠한 것을 배우는데 있어 일정한 시간동안 수행할 수 있는 학 습의 효율성을 말한다. 보통 학습자의 의지나 노력 등의 개인적 요인과 학습 환 경과 같은 환경적인 요인에 의해 학습능률에 차이가 난다.

○ 스마트폰 사용 실태

방송통신위원회의 조사 결과에 따르면 연령별 스마트폰 이용 빈도(주 5일 이상)는 30대 이하의 이용 비율이 높음. 스마트폰을 이용하는 4,303명의 응답자 중 20～40대의 비율이 71.2%로 높은 반면, 스마트폰을 이용하고 있지 않은 1,937명은 50대 이상의 연령층 비중이 77.7%로 높게 나타났다.

³⁾

그림 1. 연령별 스마트폰 이용 빈도

전체 스마트폰 이용자 스마트폰 비이용자 사례 수 (6.240) (4.303) (1.937)

10대 11.2 14.0 4.9

20대 15.8 21.9 2.0

30대 18.9 25.9 3.2

40대 19.9 23.4 12.1

50대 15.9 11.8 25.1

60대 이상 18.4 3.0 52.6

계 100.0 100.0 100.0

스마트폰 중독률은 전체 조사대상자의 8.4%로, 인터넷 중독률 7.7%보다 높게 나타났 다. 스마트폰 중독률을 연령대별로 보면, 상대적으로 디지털기기에 친숙한 10대가 11.4%로 가장 높았으며 20대 10.4%, 30대 7.2%, 40대 3.2% 순이었다.

중독자들의 하루 평균 스마트폰 사용시간은 8.2시간(일반 사용자는 3.0시간). 스마트 폰 중독자의 경우 상대적으로 뉴스 검색(31.7%) 이용 비율이 낮고 채팅(77.7%), 음악 감상(41.3%), 게임(36.3%) 등의 비율이 높았다. 또한 스마트폰 사용자의 하루 평균 SNS 이용시간은 59.7분으로, 스마트폰과 SNS가 밀접한 관련성을 지닌다는 사실을 보여줬다.

⁴⁾

그림 2. 2011년도 인터넷 중독과 스마트 폰 중독의 비교

□ 연구주제의 선정

○ 문제의 착안점

스마트폰 기기의 보급은 급격히 증가하고 있으며 보급이 확산됨에 따라 스마트폰 중독자의 수도 함께 증가하는 추세이다. 스마트폰 중독은 특히 자라나는 아이들에게 정서적, 신체적으로 많은 악영향을 끼치므로 중독을 예방할 수 있는 방안을 마련하는 것이 시급하다. 따라서 우리는 연구를 통해 학습 시 아이들이 스마트폰 사용을 자제할 수 있는 실질적인 방안을 마련하기로 했다.

○ 주제의 선정

청소년 스마트 기기 중독 예방을 위한 학습 환경 조성방안에 관한 연구

□ 연구 방법

○ 스마트폰 사용을 억제할 수 있는 아이디어 발상

○ 지재권 확보 및 아이디어의 구체화

○ 실험 전후의 설문을 통한 발명품의 효과 검증

□ 가설 설정 및 실험 설계

○ 가설 설정

Ÿ 설문을 통해 매화고학생들의 스마트 폰 중독정도를 측정할 수 있을 것이다.

Ÿ 스마트폰 사용을 자제할 수 있는 스마트 독서대를 제작할 수 있을 것이다.

Ÿ 스마트 독서대를 제작해 스마트폰 자제 능력을 배양할 수 있을 것이다.

○ 실험 설계

과정 내용 방법 기간

연구계획 ▸연구의 필요성 제시

▸활용성 계획

- 연구주제 선정 및 활용계획 구성

- 연구 계획서 작성

2014. 4

문헌연구

▸스마트폰 중독 실태 분석

▸스마트폰 중독에 대 한 이해

- 스마트폰 중독 관련 논문 조 사

- 스마트폰 중독실태확인을 위 한 설문의 개발과 설문조사 실 시

2014. 5 - 2014. 8

실험

▸스마트 독서 대 제작

▸독서 대를 이용한 실 험진행

▸실험대상자 대상 설 문 진행

- 회로도 설계 및 스마트 독서 대 제작

- 스마트 독서대를 이용해 자습 실시

- 실험대상자를 대상으로 실험 후 설문조사를 실행

2014. 7 - 2014. 11

결과보고

▸연구내용 정리

▸보고서 작성 및 최종 수정

- 연구결과 정리

- 최종 보고서 작성 2014. 12

□ 실험과정

○ 스마트폰 중독실태 확인을 위한 설문조사

스마트 폰 중독에 관한 자료를 참고하여

⁵⁾

중독 정도는 고 위험 사용자군, 잠재적 위험 사용자군, 일반 사용자군 3가지로 분류된다.

2) 중독 실태조사 설문시작

설문조사는 매화고 재학생 291명과 교직원 23명을 대상으로 이루어졌다.

연령으로는 1학년 110명, 2학년 90명, 3학년91명, 교직원 23명으로 나뉘며 성별로는 남자 153명, 여자 161명으로 나뉜다.

그림 4 중독 실태 조사 설문지 그래프 1 설문 대상

3) 설문결과 분석

위 설문지는 3가지 영역에 따라 사용자 군을 분리한다. 그 결과 전체적인 결과는 고위험 사용자 군은 3명, 잠재적 위험 사용자군은 154명, 일반 사용자군은 157명으로 집계되었다.

남자와 여자의 설문결과를 비교해 보았을 때, 고위험 사용자군은 비슷한 수치로 집계되었으나 잠재적 위험사용자군의 수치가 남자 쪽에서 더 많은 것을 볼 수 있다.

그래프 2 남자 설문결과 그래프 3 여자 설문결과 그래프 4 전체 설문결과

그리고 7번 문항을 참고하면 남학생의 44%, 여학생의 52%가 스마트폰 때문에 학업 에 지장을 받은 적이 있음을 알 수 있다.

그래프 5 스마트폰 때문에 학업에 지장을 받는다.(설문 7번 문항, 좌측 남자 우측 여자)

고위험 사용자군의 수치는 미미하나 잠재적 위험사용자군의 수치는 높게 나타났다.

이 결과는 스마트폰 중독이 될 잠재적 가능성을 지닌 이가 설문대상자의 절반을 차지 함을 나타낸다. 우리는 이 설문결과를 토대로 스마트폰 중독이 될 잠재적 가능성을 가진 이들을 대상으로 스마트폰 중독을 사전에 예방할 수 있도록 개발범위를 정하였 다. 이를 위해 스마트폰을 사용하게 되는 학습자의 행동특성을 먼저 파악하고자 했다.

4) 스마트폰 잠재적 중독가능성이 높은 학습자의 학습행동특성 분석

이들 학습자의 경우 학습상황에서 무의식적으로 스마트폰에 손이 가는 특성이 있었고 학습시작시 스마트폰은 책상위에 올려두고 독서대 조명등이나 스탠드를 사용한다는 공통점이 있었다.

○스마트 스탠드 제작

1) 스마트폰 사용을 억제할 수 있는 기기제작

학생들이 학습 시에 많이 이용하는 기기로는 스탠드와 독서대가 있다. 우리는 이를 이용하여 학습 시 스마트폰 사용을 자제할 수 있는 방안을 마련하기로 했다. 또한 자신이 학습 도중에 스마트폰을 사용하고 있다는 것을 자각하기 위해서는 스탠드의 불빛을 활용하여 스마트폰 사용 유무에 따라 불빛이 켜지고 꺼짐을 조절하는 시각적인 변화를 주는 것이 좋을 것이라 생각해 그 방식으로 기기를 제작하기로 했다.

2) 회로 구상

그림 3 기존회로도 그림 4 최종회로도

기존회로도는 포토커플러를 이용한 회로도이다. 하지만 기존회로도는 스탠드 전원인 220V와 용량이 맞지 않아 포토커플러 대신 릴레이를 이용한 회로도로 교체하였고, 수정된 최종회로도를 토대로 스마트 독서대를 제작하였다.

3) 스마트 독서대 제작

사진 1. 스마트 독서대 제작과정 및 완성본

[그림 3]과 [그림 4]의 회로도를 바탕으로 제작한 스마트 독서대는 연결된 단자에 스마트폰을 연결하면 불이 켜지고, 연결된 단자에서 스마트폰이 분리되면 불이 꺼지는 방식으로 작동된다. 또한 실험과정을 캠코더로 촬영하면 결과를 분석하 는데 용이할 것이라 생각되어 독서대의 상단에 캠코더를 설치하였다.

○ 스마트폰 사용실태 파악을 위한 카메라 설치실험

실험 후에 실험 대상자를 대상으로 설문조사를 진행하였으며, 설문조사를 바탕으로 스마트 스탠드가 학습 시 스마트폰 사용을 자제할 수 있는 능력을 배양시키는지에 대해 효율성을 분석하였다.

또한 설문조사뿐만 아니라 실험 시 촬영한 동영상을 분석하여 객관적인 평가도 실시하였다.

2) 실험 방법

· 제작한 스마트 스탠드에 캠코더를 연결한다. 이때 캠코더는 컴퓨터와 연결하여 실험과정을 녹화하도록 한다.

· 스탠드에 연결된 단자에 스마트폰을 연결한다.

· 실험자가 공부를 시작하면 일정시간동안 그 모습을 녹화한다.

· 녹화된 영상을 보고 결과를 분석한다.

사진2 스마트폰 사용 유무에 따른 스마트 독서대의 변화(좌: 사용 무 우:사용 유)

3) 실험 분석

실험 참가자는 총 3명으로 7일간 60분씩 실험을 진행하였다. 실험 분석은 촬영된 동영상을 통해 진행하며 결과는 총 불이 꺼지지 않은 시간/실험시간으로 기록하도록 하였다. 분석한 실험결과를 토대로 실험초기와 후기에서의 스마트폰 이용정도를 비교 한다. 또한 스마트폰을 한번 만지고 나서 다시 스마트폰을 만지는 주기를 기록하여, 스마트 독서대가 스마트폰 사용 정도를 자제시키는 효과를 분석하였다.

□ 연구결과

○ 스마트 독서대 이용 결과 비교

학생A

0 625 1250 1875 2500

시 간

⒮

1차 2차 3차 4차 5차 6차 7차

학습차시

첫 번째

두 번째

세 번째

네 번째

다섯 번째

학생B

0 200 400 600 800 1000 1200 1400

시 간

⒮

1차 2차 3차 4차 5차 6차 7차

학습차시

첫 번째 두 번째 세 번째 네 번째 다섯 번째

학생C

0 200 400 600 800 1000 1200 1400

시 간

⒮

1차 2차 3차 4차 5차 6차 7차

학습차시

첫 번째 두 번째 세 번째 네 번째 다섯 번째

표 2 스마트폰 사용시간

Ÿ 학생 A는 전체적으로 학습 시 스마트폰을 사용하는 시간의 변화폭이 심하다. 또한

Ÿ 학생 B는 첫 번째로 스마트폰을 사용하는 시간을 제외하고 차시가 지날수록 전체 적으로 사용시간이 줄어들며 사용횟수도 적어짐을 알 수 있다.

Ÿ 학생 C는 전체적으로 차시를 거듭할수록 사용횟수와 사용시간이 줄어듦을 알 수 있다.

Ÿ 따라서 전체적으로 스마트 폰을 사용하는 시간의 변화폭은 차이가 있지만, 사용횟 수에 있어서는 횟수를 거듭할수록 점점 줄어드는 경향을 보임을 알 수 있다.

2) 학습 시 스마트 폰 사용 간격 분석

학생A

0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600

시 간

⒮

1차 2차 3차 4차 5차 6차 7차

학습차시

첫 번째 두 번째 세 번째 네 번째 다섯 번째

학생B

0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500

시 간

⒮

1차 2차 3차 4차 5차 6차 7차

학습차시

첫 번째 두 번째 세 번째 네 번째 다섯 번째

학생C

0 500 1000 1500 2000 2500 3000

시 간

⒮

1차 2차 3차 4차 5차 6차 7차

학습차시

첫 번째 두 번째 세 번째 네 번째 다섯 번째

Ÿ 학생 A는 실험초기에는 스마트폰 사용횟수가 빈번하고 사용주기도 짧다.

하지만 차시를 거듭할수록 대체로 사용주기가 길어졌음을 알 수 있다.

Ÿ 학생 B는 6차시에서 스마트 폰 사용이 자제됐음을 확인 할 수 있다. 전체적으로는 차시를 거듭할수록 사용주기가 길어졌음을 확인 할 수 있다.

Ÿ 학생 C는 스마트폰 사용주기가 학습차시가 지남에 따라 길어졌음을 확연히 알 수 있다.

Ÿ

○ 실험 후 학습자 변화 비교 1) 실험 후 설문지 분석

그림 5 실험대상자 대상 설문지

2) 학습능률비교

전체적으로 집중력이 높아지고 성적이 향상된다는 의견이 많았고, 학습능률을 측정하는 식은 다음과 같다.

전체 학습시간

전체 학습시간  휴대전화 사용시간  기타 휴식시간 

× 

그래프 6 학습능률

Ÿ 학생 A는 처음에는 학습능률이 저조했으나 시험차시가 지남에 따라 학습능률이 크게 증가하는 것을 알 수 있다.

Ÿ 학생 B는 변화폭이 크지는 않지만 점차적으로 학습능률이 증가함을 알 수 있다.

Ÿ 학생 C는 전체적으로 학습능률이 높음을 알 수 있다.

Ÿ 따라서 스마트 스탠드를 이용하면 학습 시 스마트폰 사용을 스스로 자제하게 되어 학습능률이 높아짐을 알 수 있다.

□ 결론 및 제언

○ 연구 결론

1) 설문을 통한 스마트 폰 중독정도의 측정

직접 제작한 설문지로 설문을 진행하였다. 그 결과 매화고 재학생을 대상으로 스마트 폰 중독정도를 측정하여 스마트폰 사용 실태를 파악할 수 있게 되었다.

2) 스마트 독서대의 제작

우리는 여러 가지 시행착오를 겪은 후, 스마트 폰에 의해 작동을 제어할 수 있는 기기를 완성하게 되었다.

3) 학습 시 스마트폰 사용의 자제

위의 연구결과를 참고하면 학습 시 스마트 스탠드를 사용했을 때, 실험 회 차를 거듭할수록 스마트폰을 사용하는 시간이 경감하며 스마트폰을 다시 만지는 주기는 길어졌음을 알 수 있다. 또한 실험 후 설문조사로 인해 스마트 스탠드로 인해 학습 시 스마트폰을 사용할 때 자신이 자각을 할 수 있게 되어 사용 자제 능력을 배양할 수 있었음을 확인 할 수 있다.

○

스마트폰의 보급률은 나날이 증가하고 있다. 스마트폰 중독은 스마트폰의 등장 전에 계속 문제시 되던 여러 가지 전자기기의 중독보다 더 심각한 문제를 초래할 수 있다.

그러한 스마트폰 중독을 예방하기 위해선 강제적인 방법이 동원되기보다는 중독자 스스로가 사용을 자제할 수 있는 능력을 배양시킴이 더 효율적일 것이다. 현재 시중에는 우리가 제작한 스마트 스탠드를 제외하고도 스마트폰 중독을 예방할 수 있는 여러 가지 기기가 나와 있다. 이를 이용하여 스마트폰 중독을 예방한다면 중독을 염려하지 않고 스마트폰을 사용할 수 있게 될 것이다.

□ 사후진행계획

○ 소규모인 실험 대상자를 대규모로 늘려 실험 진행

현재 실험은 총 3명을 대상으로 진행하여 결과를 객관화 시키는 데에 문제가 있다. 우리가 제작한 기기의 효율성을 입증해내기 위해서는 대규모의 인원으로 장기간동안 진행한 실험결과가 필요하다. 따라서 우리는 추후에 교내 도서실에 독서대를 설치하여 대규모의 인원을 대상으로 실험을 진행할 예정이다.

○ 스마트 폰 사용행동 양상조사

아이들이 평상시 스마트폰을 사용하는 양상을 조사하기 위하여 각 학급에 캠코더를 설치, 7주간 캠코더를 설치한 뒤 녹화한 영상을 분석하여 평상시에 스 마트폰을 사용하는 시간이나 행동양상을 조사할 계획이다.

○ 스마트폰 사용 절제능력 배양

실험을 위해 제작한 스마트 독서대는 학습 시 스마트폰 사용을 절제하는 능력을 배양하는 기기이다. 하지만 스마트폰 중독을 예방하기 위해서는 학습시가 아닌 평상시에도 스마트폰 사용을 자의에 의해 조절할 수 있어야한다.

따라서 추후에 위와 같은 능력을 배양할 수 있는 기기를 개발할 계획이다.

□ 시사점

○ 스마트폰 중독 예방 측면

우리는 스마트폰 중독 예방, 특히 학습 시에 스마트폰 사용을 자제할 수 있는 능력을 배양시키는 기기를 직접 개발함으로서 중독 예방에 관련된 실질적인 대책을 마련하였다.

이는 학생들이 중독 예방 방식에 관심을 가지고 그 방식을 도출해낼 수 있게 하는 기반이 될 것이다. 또한 실험대상자의 실험결과를 바탕으로 스마트폰 사용을 자제할 수 있는 능력을 배양할 수 있음을 확인했다.

○ STEAM학습 측면

Science 스마트 독서대의 제작 및 전체적인 연구과정속에 기초과학이 중심을 이 루고 있다.

Technology 기존 LED회로도를 개조하여 스마트 스탠드를 제작한 과정 자체가 기술 적인 요소에 해당한다.

Engineering 실험 후 기록된 영상을 분석 하는데 영상 공학적 기술이 사용되었고, 스탠드를 개조하는 데에는 기계공학적기술이 주를 이루고 있다.

Art 스마트 스탠드를 직접 설계·제작하며 미적 감각을 향상시켰다.

Mathematics

설문 후 결과를 분류하고 통계를 내는 과정, 실험결과를 분석하여 실험 전 후의 수치를 비교, 그리고 모든 실험 결과 데이터 값을 그래프를 이

○ 협동심, 자율적 탐구 역량 측면

기존 LED 회로도를 개조하여 새로운 스탠드를 제작하는 데에 자율적 탐구 역량은 필수적인 요소이다. 회로도를 개조하는 과정에서 시행착오를 겪고 여러 조언을 얻어 성공적인 제품을 만들어 냄으로서 자율적 탐구 역량이 크게 향상되었다. 또한 설문 자료를 수집하고 방식에 대해 논의하여 실험을 설계해나가는 과정 속에서 서로의 의견을 수렴하고 절충해나가며 협동심 기를 수 있었다.

□ 참고문헌

1) 정숙진(2011), 2013년도 인터넷 중독 실태조사, 행정안전부와 한국정보화진흥원.

2) 김은영(2013), 2013년 서울시 청소년 사이버불링 스마트폰 중독 실태 조사 보고서, 강북IWill센터.

3) 김은영(2013), 2013년 방송매체이용행태조사 보고서, 방송통신위원회.

4) 김은영(2013), 청소년 스마트폰 사용실태 및 중독현황 조사, 강북IWill센터.