로봇 프로그래밍은 학생들의 논리적 사고와 문제 해결력, 창의력 등의 고등 사고능력 함양에 적합한 학습 도구이다. 본 연구는 초등학교 교육과정 중 고학년 과학의 에너지 단원에서의 학습 도구로서 로봇을 활용한 프로그래밍 교육방법을 제안하는데 목적이 있다. 초등학교에서 로봇 프로그래밍을 활용하여 통합교육 프로그램을 개발하였다. 차후, 개발된 프로그램을 적용하여 학교에서 교육적 활용 및 일반화 가능성과 학생들의 고등 사고 능력 증진과의 관계를 알아볼 계획이다.
본 연구는 프로그래밍 학습에서 교육용 로봇인 피코크리켓을 활용하여 동료지도학습을 실시하고 학업성취와 교우관계에 미치는 영향에 대해서 효과를 검증하는 실험연구이다. 프로그래밍 학습은 다양한 학습효과에도 불구하고 문법의 어려움과 학습내용의 어려움 때문에 그 효과를 제대로 발휘하지 못하고 있다. 그러나 교육용 로봇에서 사용하는 프로그래밍 언어는 입문자를 배려한 프로그래밍 방법을 사용하여 학습자가 쉽게 다가갈 수 있는 요소가 있다. 한편 프로그래밍 교육은 타 학습내용에 비해 수준별 학습이 더욱 요구되는 학습내용으로서 일제식 수업방법으로는 지도의 어려움이 많다. 따라서 본 연구에서는 교육용 로봇을 활용하여 프로그래밍 교육을 동료지도학습법으로 실시하고 이의 학업성취와 교우관계에 미치는 영향을 탐색해 보는 연구를 설계하였다.
인공지능(AI) 기술의 발전에 따라 많은 분야에서 인공지능 활용 방안에 대한 논의가 활발하게 일어나고 있으며 교육 분야에서도 인공지능 인재 양성을 위한 각종 정책이 추진되고 있다. 본 연구에서는 인공지능 기술을 활용한 로봇 프로그래밍 프레임워크를 제안하고 이를 기반으로 머신러닝(Machine Learning) 분야에서 높은 빈도로 활용되는 파이썬(Python)과 교육 현장의 활용도가 높은 교육용 로봇을 활용하여 인공지능(AI) 교육 프로그램을 제안하였다. 국제자동차공학회(SAE)에서 제시하는 자율주행자동차 수준(0~5단계)을 4단계로 단순화하고 이를 기반으로 로봇에 부착된 카메라가 선(객체)을 인지(Perception)하고 검출(Object detection)하여 스스로 움직일 수 있는 라인 디텍터(Line Detector)를 만드는 것을 목표로 하였다. 개발된 프로그램은 단순히 특정 프로그래밍 언어를 활용하여 주어진 문제를 해결하는 정형화된 형태가 아니라 생활 속의 복잡하고 비구조화된 문제를 자기주도적으로 정의하고 인공지능(AI) 기술을 기반으로 해결하는 경험을 가지는데 그 의의가 있다.
본 연구는 초등교사들을 대상으로 로봇활용교육의 테크놀로지내용교수지식(TPACK)에 영향을 미치는 요인들을 알아보고자 하였다. 이를 위해 교사들의 개인적 배경(성별, 교직경력, 테크놀로지 활용교육 연수)과 심리·철학적 배경(테크놀로지 활용교육에 대한 태도 및 신념) 및 학교 배경(테크놀로지 활용교육과 관련된 학교의 분위기, 지원, 시설) 및 에 대해서 살펴보고, 이 중 중요한 요인이 어떤 것인지 살펴보았다. 설문조사는 온라인 도구을 통해서 이루어졌으며, 총 121명의 초등학교 교사들이 참여하였다. 연구결과, 개인적 배경요인에서 테크놀로지 활용교육 연수와 학교의 분위기 및 지원이 유의미한 영향을 미치는 것으로 나타났다. 또한, 개인의 심리철학적 배경인 테크놀로지 활용교육에 대한 태도와 교육적 신념 모두 유의한 영향을 미치는 것으로 나타났다. 마지막으로 본 연구에서 고려한 요인 중 어떠한 요인이 가장 큰 영향을 미치는지 살펴본 결과, 테크놀로지 활용교육에 대한 학교의 분위기와 교사들의 연수가 교사들의 TPACK 수준에 가장 큰 영향을 미치는 것으로 나타났다. 본 연구를 통해 현직 교사들의 로봇활용교육에 대한 TPACK수준을 알아볼 수 있었으며, 추후 로봇활용교육을 효과적으로 진행하기 위해서 교사들로 하여금 어떠한 준비를 해야 하는지와 어떻게 지원할 수 있는지에 대한 근거를 제시할 수 있을 것으로 기대한다.
본 논문에서는 지식융합시대에 발맞춰 피코크리켓을 활용한 STEAM 기반 학습 프로그램을 개발하고자 한다. STEAM 교육은 Science, Technology, Engineering, Arts, Mathematics 다섯 가지의 학문을 융합적으로 가르치는 교육을 의미한다. 이는 빠르게 변화하고 있는 사회에 적응하고 실생활 문제해결 및 창의적인 사고력을 배양하기 위해서 여러 교과를 같이 융합하여 가르쳐야 한다. 이를 위해 다양한 교육용 로봇을 활용해 STEAM 교육이 진행되고 있으며 이번 연구에서는 피코크리켓을 활용한 학습프로그램을 개발하고자 한다. 피코크리켓은 통합적인 문제상황을 해결하는 과제를 제시하고 해결하는데 유용한 교육용로봇이며 학습프로그램에 효과적으로 활용될 것이다.
본 논문에서는 통섭적 교육활동의 도구서로 로봇의 가치에 중점을 두고 교실 수업에서 로봇을 활용하는 방안을 다룬다. 통섭적 교육활동은 학생들이 여려 교과 주제의 관계 안에서 직관적으로 원리와 필요성을 받아들이고 이해하는 기회를 제공하며, 특정 교과 영역에 관심이 편향된 학생들에게는 부속한 영역을 자연스럽게 보완하는 활동을 유도하여 균형을 회복시킬 수 있다. 본 논문에서는 몇 가지 교육활동 예시를 통해 정규 수업에서 교육용 로봇의 새로운 활용방안을 제안한다.
본 논문에서는 초등학생의 창의 인성 발달을 위한 교육용 로봇 활용방안을 제안한다. 미래사회는 '집어넣는 교육'이 아니라 '끄집어 내는 교육'이 중심이 되어야 하며, 그 핵심에 '창의성'과 '인성'이 존재한다. 그래서 창의 인성을 기르기 위해 교육용 로봇을 활용하여 지도하는 방법을 모색하고자 한다. 구체물을 사용하여 조작하는 것은 초등학생의 인지발달단계와도 맞물려 있으므로 흥미있게 주제에 접근하는 좋은 방법이 될 것이다. 하지만 이에 대한 관련 연구가 부족하여 앞으로 관련 교육과정 개발 및 교재 연구가 절실히 필요하다.
본 연구는 공업계 고등학교에서 효율적인 로봇교육을 위하여 로봇에 관심과 흥미가 있는 학생들을 대상으로 로봇 동아리를 조직하고, 경진대회용 배틀 로봇을 제작하는 데 필요한 교육과정을 개발하였다. 이를 위해 첫째로 국내외 경진 대회와 문헌 고찰을 통해 다소 모호한 용어인 배틀 로봇을 정의하고, 에듀테인먼트 로봇으로 구분하였으며, 공업계 고등학교에서 배틀 로봇 제작이 갖는 교육적 활용가치를 탐색하였다. 둘째, '2007년 개정' 교육과정 중에서 '로봇 기초'와 '로봇 제작' 교육과정의 성격과 목표를 분석하였고, 셋째, 배틀 로봇 제작 교육과정을 개발하기 위해 로봇 동아리를 실험대상으로3라운드에 걸친 실험연구를 통해 공업계 고등학교 로봇 동아리 프로그램 적용에 의한 배틀 로봇 제작에 적합한 교육과정을 개발하였다. 로봇이 미래의 기술로 주목받게 됨에 따라 우리나라에서도 로봇 교육이 활성화되고 있는 지금, 배틀 로봇 제작이 학생들에게 체험 교육의 도구가 될 뿐 만 아니라, 공업계 고등학교에서 다루는 로봇 교과목 및 이와 관련된 전문 교과목의 교육효과를 극대화할 수 있는 도구가 될 수 있을 것으로 기대된다.
본 연구는 초등학교 미술수업에서 로봇활용이 창의성에 미치는 영향에 대해 조사하였다. 로봇과 창의성 관련한 선행연구 및 초등학교 미술교육과정 분석을 통하여 로봇활용 창의적 미술수업 프로그램을 개발하였으며 현장에 16차시를 투입하였다. 연구대상은 초등학교 4학년으로 총 57명이 실험에 참여하였으며 사전 사후 창의성 검사결과를 기초로 공변량 검사를 실시하였다. 연구 결과 로봇활용 미술수업에 참여한 학생은 전통적인 미술수업에 참여한 통제집단의 학생보다 유의미한 수준의 향상된 창의성 점수 결과를 얻었다. 이와 같은 결과는 초등학교 미술 수업에서 로봇이 창의성 신장에 효과적인 도구라는 것을 입증한다고 볼 수 있다.
본 논문에서는 교육용 로봇을 활용한 음운인식 게임 활동이 만 5세 유아들의 읽기 능력과 읽기 흥미에 미치는 영향을 살펴본다. 이를 위해 먼저 만 5세 유아를 대상으로 하는 음운인식 게임 16종을 설계한 후, 로봇이 참여하는 실험집단용 활동과 교사가 주도하는 비교집단용 활동으로 미세하게 조정하였다. 두 가지 활동은 각각 S시 소재 어린이집 2개에 재원하는 만 5세 유아 각 15명을 대상으로 6주간 16회기에 걸쳐 진행되었다. 활동 전후 각 그룹 유아들의 읽기 능력 및 읽기 흥미를 비교한 결과는 다음과 같다. 첫째, 교육용 로봇을 활용하여 음운인식 게임 활동을 진행한 실험집단이 비교집단보다 읽기 능력 특히, 총점, 단어의미, 탈락, 대치에서 보다 긍정적인 효과를 나타냈다. 둘째, 교육용 로봇을 활용하여 음운인식 게임 활동을 진행한 실험집단이 비교집단보다 읽기 흥미에서 긍정적인 효과를 나타냈다. 향후 연구에서는 교육용 로봇을 활용한 음운인식 게임 활동이 유아의 문식성과 즐거움의 동기에 긍정적 역할을 하는지를 연령별 모형을 수립하고 검증하여 발달적 추이를 살펴볼 계획이다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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