소프트웨어 교육에 대한 관심이 늘어감에 따라 컴퓨터과학에 대한 관심도 높아지고 있다. 컴퓨터과학은 컴퓨터와 컴퓨터시스템의 이론과 원리를 학습하는 학문으로서 이러한 컴퓨터과학의 지식과 개념은 소프트웨어 교육의 근본이라고 할 수 있다. 최근에 컴퓨터를 사용하지 않고 컴퓨터 과학의 핵심 내용을 전달하는 방법으로 컴퓨터과학 언플러그드라는 학습 방법이 전 세계적으로 수업에 많이 활용되고 있다. CS 언플러그드는 다양한 놀이 활동을 중심으로 컴퓨터과학의 원리를 배우도록 하는 학습 방법이다. 그러나 문제는 이러한 CS 언플러그드 활동이 실제 컴퓨터과학에서 배우는 핵심교과와 얼마나 연관성이 있는지에 대한 분석 없이 단순한 놀이 수업으로만 이루어지는 것이다. 따라서 본 연구에서는 컴퓨터과학의 핵심 내용과 CS 언플러그드의 다양한 활동에 들어 있는 컴퓨터과학 핵심 내용을 분석하여 비교 연구를 하고자 한다.
컴퓨터과학은 정보처리의 연구, 자동화될 수 있는 것에 대한 연구, 컴퓨터계산의 연구, 자연적 인공적 모두의 정보처리의 연구로 발전하고 있다. 컴퓨터과학의 발전에 따라 정보교육의 모습도 변해 왔고, 최근에는 계산적사고 교육을 강조하고 있다. 본 논문은 정보교육의 발전과정을 살펴보고, 계산적사고의 교육방법으로 언플러그드 컴퓨팅을 적용하는 것에 대해 탐색해 본다. 연구자는 또한 언플러그드 컴퓨팅 방법을 적용하는데 있어서의 고려사항을 교사준비, 교육내용, 교수자원의 측면으로 나눠 살펴본다. 교사준비 측면에서는 교사의 인식전환, 컴퓨터과학 내용의 이해, 학생의 사고 촉진방법에 대한 이해가 필요하고, 내용 측면에서는 추상화 수준 설정, 내용 난이도 조절, 내용 심화 및 통합이 필요하다. 그리고 교수자원의 측면에서는 시간관리 및 자료준비 방법에 대한 고려도 필요하다.
언플러그드 활동의 교육적 효과 및 향후 방향에 대하여 고찰하기 위해 2007년부터 2016년까지 국내 학술지 및 학위논문을 대상으로 체계적 문헌고찰을 실시하였다. 체계적 문헌고찰을 위한 데이터베이스는 RISS, KISS, E-article의 세 종류를 활용하였으며 '언플러그드', '놀이중심' 등의 옵션으로 검색을 실시하였다. 체계적 문헌고찰 연구방법에서 선정한 프로토콜에 따라 모니터링하고 추출한 결과 최종 선정된 논문은 37편이었으며 연구현황, 연구 대상, 연구 방법, 연구 주제어, 학습 유형, 교육 방법, 연구 효과의 측면에서 분석을 실시하였다. 언플러그드 활동은 초등학생을 대상으로 한 연구가 가장 많으며 교육적 효과로는 학업성취도 및 문제해결력, 논리적 사고력이 가장 많이 나타났다. 정의적 영역에서는 흥미, 호기심, 동기 부여 측면이 가장 많았다. 문헌분석 결과를 기초로 언플러그드 활동이 지닌 특성 및 시사점을 논의하였다.
2015 개정 교육과정이 도입됨에 따라 초등학교에서도 소프트웨어 교육이 의무화되었다. 실과 교과의 한 단원으로 구성되는 소프트웨어 교육의 내용은, 정보 윤리, 알고리즘과 프로그래밍, 컴퓨터과학의 원리로 이루어져 있는데 교수 학습 방법으로 놀이 중심의 언플러그드 활동을 권장하고 있다. 하지만 현장 교사들은 적합한 언플러그드 활동 자료의 부재를 가장 큰 어려움으로 생각하고 있었으며, 기존 자료가 성취기준 달성에 적합하지 않다는 점, 단순한 놀이 교육이 많아 컴퓨팅 활동과 연계되지 않는 점 등을 해결해야 할 문제로 지적하였다. 이에 본 연구에서는 초등 소프트웨어 교육의 성취기준으로 제시된 기본 제어구조는 물론 센서를 활용한 다양한 활동을 통해 창의적 문제해결력을 키울 수 있는 언플러그드 활동 중심의 로봇을 개발하였고 이를 활용한 소프트웨어 수업을 통해 효과성을 검증하였다.
2015 개정교육과정에서는 초등학생들에게 컴퓨터 과학의 개념과 원리를 쉽고 재미있게 배우며 컴퓨팅 사고력을 향상시키는 방법으로 언플러그드 컴퓨팅 교육을 제시하고 있다. 윷놀이는 우리나라만의 전통 보드게임으로서, 우리민족의 역사, 문화, 과학 등 다양한 내용을 담고 있어 학습자의 문화적 정체성을 기르는 데 도움이 되고, 구성원 간의 협동심과 소통능력을 증진시킬 수 있어서 효과적인 언플러그드 컴퓨팅 교구로 활용될 수 있다. 본 논문에서는 초등학교 소프트웨어교육과 융합교육에 윷놀이가 언플러그드 컴퓨팅 도구로서 활용될 수 있는 가능성을 살펴보았다. 우리나라의 전통 보드게임 윷놀이는 순차, 선택, 반복 알고리즘 요소와 더불어 태양과 천체운행을 놀이로 학습할 수 있는 요소를 지니고 있다. 우리나라 전통문화를 적용한 언플러그드 활동 윷놀이는 초등학생의 컴퓨팅 사고력 향상과 의사소통역량, 공동체역량을 함께 신장 시킬 수 있어서 창의융합인재를 양성하는데 도움이 될 것으로 기대된다.
소프트웨어 교육의 중요성이 부각되는 가운데, 다양한 교육 방법 중 언플러그드 활동이 주목받고 있다. 컴퓨터를 통하지 않고 컴퓨터과학의 원리를 학습하는 측면에서 교육의 효과성이나 용이성 등에서 좋은 평가를 받고 있다. 이러한 장점을 높이고 접근성을 증대하기 위하여 언플러그드 학습 콘텐츠를 HTML5 기반의 웹 환경에서 구현될 수 있는 도구를 제안한다. 제안된 도구는 별도의 응용프로그램이나 플러그인 없이 웹브라우저 수준에서 운영되어 도입에 대한 진입장벽이 낮고 웹 환경에서 상호작용성을 높이기 위한 학습자 중심의 콘텐츠로 학교 수업환경에 사용하기 용이하게 구성되었다.
이 연구에서 제안한 교육프로그램은 예비교사들을 대상으로 인지심리학의 개념습득 이론 중 원형이론과 본보기 이론의 상호보완을 통하여 정보교육의 필요성과 개념을 습득하도록 하였다. 또한 언플러그드형 수업사례 시연활동을 통하여 컴퓨터과학에 관한 지식이 부족한 학습자들에게 교수-학습 설계능력을 향상시키고, 컴퓨터과학의 개념과 원리를 습득할 수 있도록 하였다. 예비교사들에게 적용해본 결과 효과성이 높은 유의미한 결과를 얻을 수 있었다.
컴퓨터과학의 원리를 교육하기 위한 도구로서 언플러그드 교육은 널리 사용되고 있다. 본 연구에서는 초등학교에서 이진법에 대한 사전학습이 이루어져 있지 않은 학생들을 대상으로 자연수를 이진체계로 표현하는 교육자료 개발에 대해 제시하였다. 사전학습 수준은 수를 세기, 수와 카드를 연결하기, 수를 배열하기가 요구된다. 학습방법은 활동중심학습으로 구성하였으며, 학습내용은 생활 속의 수를 컴퓨터에서 사용하는 방법을 이해하도록 자연수를 이진체계로 표현하기, 생활 속의 이진체계 찾아보기 등이다. 개발된 자료의 적합성 평가를 위하여 교육내용 구성과 평가의 방법에 대하여 현장적용을 하였으며, 자연수의 이진체계 표현에 대한 지식과 태도, 일반화에 효과적인 것으로 평가되었다.
최근 소프트웨어 활용교육 중심에서 프로그래밍을 비롯한 컴퓨터과학을 기반으로 한 사고력 향상 중심의 컴퓨터 교육이 강조되고 있다. 시각화 자료를 이용하거나 활동 중심의 언플러그드 활동 중심의 알고리즘 교육을 기반으로 초등 알고리즘 교육에 대한 여러 연구가 이루어지고 있다. 그러나 아직 초등학생의 특성을 살린 학습자료나 수업 방법이 부족하여 실제 학교 현장에 도입하기에 여러 가지 어려움이 있다. 이에 본 연구에서 관련 선행 연구를 분석하여, 초등학생들의 발달단계에 적합한 활동중심의 검색 알고리즘 수업을 설계하였다. 본 연구에서 개발한 수업 설계를 통하여 학생들의 사고력을 향상시킬 수 있는 알고리즘 관련 수업이 더욱 확대되기를 기대한다.
컴퓨터과학의 원리를 교육하기 위한 도구로서 언플러그드 교육은 널리 사용되고 있다. 본 연구에서는 초등학교에서 자연수를 이진체계로 표현하는 사전 학습이 이루어진 학생들을 대상으로 문자를 이진체계로 표현하는 교육자료 개발에 대해 제시하였다. 학습방법은 활동중심학습으로 구성하였으며, 학습내용은 생활 속의 문자를 이진체계로 표현하는 원리를 학습하기 위하여 문자를 수와 대응시킨 문자표를 사용하여 이진체계로 표현하기이다. 개발된 자료의 적합성 평가를 위하여 교육자료를 현장에 적용하였으며, 그 결과는 문자의 이진체계 표현에 대한 지식과 적용 및 확장은 효과적인 것으로 평가되었다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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