본 연구는 로봇 활용 교육이 컴퓨팅사고력, 로봇에 대한 태도에 미치는 효과를 살펴보고, 좌, 우뇌 선호에 따른 차이를 알아보고자 하였다. 이를 위해 서울 소재 A 청소년수련관 방학 특강에 참여한 초등학생 17명을 대상으로 로봇 활용 교육을 실시하고, 대응 표본 t검정, 맨-휘트니 유 검정을 통해 평균의 차이를 분석하였다. 연구 결과, 로봇 활용 교육을 실시한 후 컴퓨팅사고력 점수의 차이는 통계적으로 유의하였으나, 로봇에 대한 태도 점수의 차이는 통계적으로 유의하지 않았다. 더불어, 좌우뇌선호에 따른 컴퓨팅사고력, 로봇에 대한 태도의 차이는 유의하지 않았다. 본 연구는 로봇 활용 교육의 효과를 검증하고, 좌우뇌선호에 따른 차이를 분석하여, 로봇 활용 교육에 대한 이해를 확장시켰다는 점에서 연구의 의의를 찾을 수 있다.
로봇 교육은 초등학생들의 논리적 사고와 문제해결력 향상을 위한 최적의 학습 도구이지만 교육과정이나 교재가 전통적 교과과정에 반영되어 개발되어 있지 않다. 그리고 현재 모든 초등학교에서 방과 후 교육이 아닌 정규 수업 시간에 값비싼 로봇교구들을 구입해서 모든 학생들에게 제공할 수 있는 재정적 여건은 마련되어 있지 않다. 따라서 본 연구는 제7차 교육과정의 로봇관련 교과 내용를 분석하여 관련내용을 교과 통합하여 로봇교육과정을 구성하고 정규교과 수업 시간에 초등학생들에게 로봇 교육을 하기 위한 방안을 제시하고자 한다.
세계 최정상의 IT기술과 산업용 로봇 시장을 바탕으로 지능형 로봇 기술(RT: Robot Technology)을 확보하기 위하여 국가적 노력이 경주되고 있고 이러한 지식 과학 기술 확보를 위해서는 무엇보다도 과학적 인재 양성이 시급하다. 이에 초등학생의 과학에 대한 동기 유발과 창의력 신장에 적합한 로봇 프로그래밍이 각광을 받고 있다. 하지만, 국가적으로 중등 대학교육에서는 과학 인재 양성을 위해 많은 노력을 기울이고 활성화 되어 있으나 초등학교에서는 교육 환경의 미비로 그 한계를 보이고 있다. 따라서, 본 연구는 초등학교에서의 로봇 프로젝트 학습을 구안하여 초등학생의 창의력을 신장하기 위한 로봇 프로그램 활용 교육에 대하여 연구하여 보았다. 이러한 연구를 통한 실험, 공작 중심의 로봇 탐구교육은 학생들의 컴퓨터 과학에 대한 흥미와 선호도를 높이며, 탐구 활동을 통해 논리적 사고력과 창의력을 함양하는데 많은 도움이 될 것이다.
최근 K-12교육에선 교수학습도구로 로봇을 활용하는 연구가 꾸준히 증가하고 있다. 핸즈온 특성을 기반으로 하는 로봇은 과학, 수학 교과학습 뿐만 아니라 STEAM 융합활동에서도 긍정적 교육효과를 제공하며 비판적 사고력, 창의성, 의사소통능력, 협동심 등의 21세기에 필요한 능력 신장에도 도움을 주는 것으로 알려져 있다. 하지만 많은 연구 성과에 비해 초중등 교육현장에서 로봇의 도구적 활용을 향상시키기 위한 로봇교육과정 연구는 아직 부족한 실정이다. 즉, 학교급/학년별로 도구적 활용을 제고하기 위한 체제적인 교육내용, 교육방법, 그리고 교육평가에 대한 연구는 부족한 실정이다. 이에 본 연구에서는 초등학교와 중학교에서 '로봇'과 관련된 교육과정을 개발하고 운영할 수 있도록 국내외의 로봇교육과정 및 관련 사례를 분석한 후 개정될 컴퓨터과학 교육과정의 하위 영역으로써 로봇영역의 성취 목표를 제시하고, 교수학습 방법과 평가 방법의 고려사항을 제시하였다.
앞으로 우리의 삶에서 로봇은 빼 놓을 수 없는 존재이기에 미래를 지향하는 우리의 교육은 이에 걸 맞는 교육을 설계하고 시행해야 하지만 로봇을 구입해야 하는 재정적 여건으로 실시되지 못 하는 학교가 많다. 그래서 본 논문은 로봇교육 내용 중 높은 사고력과 문제 해결력을 요구하는 미로탐색 알고리즘 내용을 분석하여 초등학생의 수준에 맞는 교육내용을 설계하고자 한다.
로봇은 스스로 조작하고 스스로 확인하는 경험을 통해 흥미와 관심을 가지게 할 수 있어 여러 분야에서 학습의 도구로 이용되고 있다. 특히 대학에서는 로봇을 이용한 게임을 제공하여 높은 효과를 보여주었다. 이러한 로봇 활용한 교육은 대학뿐 아니라 초중등 교육에서도 많이 수행되고 있으며 높은 효과를 보여주고 있다. 그러나 초중등에서는 로봇을 조립하고 단순히 조작 해보는 수준의 내용만을 다루고 있어 로봇의 활용도가 많이 떨어진다. 이러한 이유는 대부분의 로봇 활용이 초중등에 적용하기에는 로봇 및 프로그래밍 환경이 전문적인 지식을 요구하기 때문이다. 따라서 본 논문에서는 초중등에서 학생들과 교사들이 로봇과 프로그래밍에 대한 전문적인 지식 없이도 쉽게 교육용 로봇 게임을 할 수 있는 로봇 게임 프레임워크를 제공하고자 한다. 본 논문에서 제안하는 로봇 게임 프레임워크는 로봇, 로봇 API, 로봇 경기장 세 가지로 구성되었다 첫째, 로봇은 로봇 구조를 쉽게 이해할 수 있는 라인트레이서 형태로 개발 되었으며 둘째, 로봇 API는 다양한 프로그래밍 언어에서 로봇 프로그램을 작성할 수 있도록 바이트 코드 형태로 제공하며 셋째, 로봇 경기장은 타일을 기반으로 조합하여 다양한 로봇게임을 쉽게 생성할 수 있도록 개발하였다.
미래사회의 삶의 주역이 될 유아들은 첨단기술 로봇시대에 적응하기 위해서 로봇교육이 필요하다. 유아들이 로봇을 학습하기 위해서는 적극적인 관심과 학습의 필요성 및 정보기반사회에서 정보기술을 활용한 창의적인 학습이 필요하다. 교육과학기술부에서도 유아 로봇교육의 필요성에 따른 정부의 스마트교육 추진과 영유아기 교육 보육에 대한 국가차원의 수학적 과학적 문제해결능력을 기르고 창의적 문제해결력을 신장하는 유아로봇교육콘텐츠의 개발이 절실히 필요하다. 본 논문은 태블릿PC에서 창의적인 문제해결력 신장을 위한 유아로봇교육콘텐츠를 연구한다. 유아로봇교육콘텐츠 요구사항을 분석하고, 로봇교육콘텐츠 아이디어와 콘텐츠 설계 및 구축을 한다. 그리고 유아로봇교육콘텐츠 수업모형설계와 창의력 효과측정 방안과 창의력 문제해결 검토, 실행 전략 및 창의력 문제해결 비교를 한다. 본 논문의 목표는 누리교육과정을 이용한 과학기술기반의 융합과학기술 유아인재 양성을 위한 기초를 마련하고자 한다.
로봇 교육은 학생들의 논리적 사고와 문제 해결력 향상에 적합한 학습 도구이나, 초등학교에서 효율적인 로봇 교육을 위해서 개발된 교육과정이나 교재 그리고 전문교사를 위한 연구 자료가 거의 없다. 본 연구에서는 초등학생의 논리 및 문제 해결 능력을 신장하기 위한 도구로서 로봇의 교육적 활용에 대하여 조사 연구하였다. 초등학교에서 로봇과 관련된 내용을 교육과정에 도입하기 위하여 논의되어야 할 것이 무엇인지 조사 분석하고, 현재 개발되어 있는 교육용 로봇의 종류와 특성 등에 대하여 조사하였다. 그리고 재량활동 시간 등을 통해 로봇 교육을 실제로 담당하게 될 교사들을 대상으로 초등학교 학생들에게 효율적 로봇 교육을 위한 설문을 통하여 견해를 분석하였다. 분석된 내용을 바탕으로 초등학교 교육과정에 도입하기에 적당한 로봇의 조건, 적절한 내용, 로봇의 형태, 교수 학습 방법 등을 제시하였다.
로봇의 중요성이 강조됨에 따라 2019년부터 초등 실과 교과에 로봇 교육이 포함된다. 그러나 일부 초등학교에서 현행되고 있는 로봇 교육은 학습자가 완성된 형태의 로봇을 조작하는 데 그친다는 점에서 구성주의 학습원리에 어긋난다. 구성주의 학습원리에 따르면 학습자는 각자에게 의미 있는 독창적인 모델을 중심으로 자신만의 세계를 만들고 그 속에서 지식을 구성해 나가야만 진정한 학습이 일어난다고 할 수 있다. 본 연구에서는 구성주의 학습원리에 기반한 초등 로봇 교육의 도구로서 WeDo 2.0을 소개하고 로봇 교육 도구로서 WeDo 2.0이 갖는 활용가능성을 탐색하였다. WeDo 2.0은 학습자에게 첫째, 자발적 학습환경, 둘째, 창의적 학습환경, 셋째, 체계적 학습환경, 넷째, 통합적 학습환경, 다섯째, 구성주의 학습환경을 제공한다. 이에 따라 향후 초등 로봇 교육에서 WeDo 2.0을 활용한 구체적인 교육 프로그램의 개발 및 적용이 필요하다.
교육과학기술부는 2011년 융합형인재교육의 일환으로 STEAM교육을 발표하였다. 가장 중요한 문제는 "어떻게 STEAM교육의 목표를 달성하는가?"이다. 그래서 본 논문에서는 상황제시를 위한 초등학교 5학년 과학의 광합성 단원의 내용과 "심해탐사로봇"이라는 창의적 주제를 가지고 로봇을 활용한 STEAM교육을 실시하였다. 학생들은 13차시의 로봇 기초교육과정을 이수한 후, 10차시의 주제중심 로봇활용교육을 실시하였다. 로봇기초교육과정에서는 로봇을 제어할 때, 정규 수학 또는 과학과목에서 배운 내용을 적용할 수 있도록 구성되었으며, 로봇활용교육과정에서는 산소센서를 이용한 광합성 이해, 브레인스토밍, 아이디어 도출, 로봇 설계, 로봇 제작, 시연 및 발표의 과정으로 구성되었다. 이 두 개의 과정에는 STEAM의 모든 요소가 포함되었다. 모든 수업이 끝난 후, 학부모와 학생들의 교사면담을 통해서 창의성, 학습태도, 학교생활의 많은 부분에서 긍정적인 답변을 얻을 수 있었다. 특히 학교생활과 학습태도가 좋지 않은 학생들이 로봇경연 대회에서 우수한 성적을 거둠으로써, 학습의 자신감과 성취감을 가질 수 있었다. 통계적인 수치를 기술하지는 않았지만 이 수업으로 인하여 STEAM교육을 위한 로봇활용교육이 창의 인성, 직업탐색등에 매우 큰 효과가 있음을 알 수 있었다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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