최근 프로그래밍 교육에 대한 요구가 그 어느때보다 높아지고 있다. 특히 프로그래밍교육이 초등학교때부터 의무화되는 2018년을 맞이하여, 수많은 프로그래밍 교육을 위한 연구가 진행되고 있다. 본 논문에서 제안하는 트라이코딩은 게임을 사용하여 학생 스스로가 프로그래밍 및 알고리즘을 학습할 수 있다. 트라이코딩은 기존의 블록기반 및 그림 기반의 프로그래밍 교육을 거친 학생 또는 처음 접하는 학생도 쉽게 게임을 통하여 프로그래밍에 대한 지식을 습득할 수 있게 설계를 하였다. 프로그래밍 언어는 기본적으로 영어를 기반으로 하고 있기 때문에 기초 영어에 대한 이해도가 없이는 이 게임을 진행하기는 힘들어, 추후 게임내에서 사용되는 기초영어 정도는 이 게임에서 학습할 수 있게 하는 시스템이 필요하다.
창의성이 강조되는 시대에 영재 교육의 중요성은 점차 높아지고 있다. 그러나 정보 영재를 위한 연구는 수학이나 과학 영재에 비해 미미한 수준이며, 특히 초등 정보영재를 위한 프로그래밍 교육은 창의적 알고리즘을 개발하는 능력을 기르는 것보다 학습자의 수준에 맞지 않는 특정 프로그래밍 언어의 사용법이나 문법 위주의 교육에 치중하고 있다는 우려의 목소리가 높았다. 이에 본 논문에서는 초등 정보영재의 알고리즘적 사고력을 향상시키기 위한 실생활 중심의 컨텐츠를 제안하고자 한다. 초등학생의 생활과 밀접하게 연관된 주제를 선정하여 학습 동기를 유발하고, Polya의 문제해결모형을 토대로 스스로 이야기를 만들고 그 안에서 알고리즘을 찾아가는 과정을 통해 알고리즘적 사고력을 향상시킬 수 있도록 컨텐츠를 설계하였다.
컴퓨터 기반 산업이 활성화되고 이에 따라 학생들을 위한 IT 교육이 급성장하였다. 국가적으로 정보화에 부합되는 인간을 양성하기 위해 다양한 IT 관련 교육이 실시되고 있다. 특히 정보과학영재에 대한 관심이 높아지면서 정보 과학 영재를 위한 다양한 프로그래밍 언어교육이 활성화되어 일선 교육청과 각 대학에서 영재를 위한 프로그래밍 교육이 실시되고 있다. 하지만 대부분의 학생들이 딱딱한 알고리즘 교육과 일부 특정 언어에 치중한 교육에 싫증을 느끼고 있으며 프로그래밍 교육이 시험위주로 이루어지고 있다. 본 논문에서는 다른 프로그래밍 언어보다 배우기 쉽고 다루기 쉬우며 초보자도 쉽게 사용할 수 있는 비주얼 베이식을 이용한 프로그래밍 교육과정을 개발 적용하였다. 이를 통해 학생들은 실제로 다양한 방식으로 자신이 배운 프로그래밍 지식을 홈페이지를 통해 적용하게 하면서도 프로그래밍 언어에 대한 기초를 쌓을 수 있다.
컴퓨팅 사고력은 분석적 사고 능력으로, 누구에게나 또 어디에서나 필요한 능력이다. 실과 교과서에 제공되어 있는 기존의 컴퓨팅 사고력 개발 교육은 절차적 사고 능력 신장을 위한 언플러그드 활동에서 블록형 프로그래밍 언어로 이어진다. 다수의 언플러그드 활동은 놀이를 통한 순차적 사고 과정 연습에 초점을 두어 프로그래밍 언어에 필수적인 추상화나 자동화 과정에 대한 학습이 부족할 수 있다. 또 블록형 프로그래밍 언어에는 초등 교육과정에 소개되지 않는 좌표 평면 등의 개념이 등장하여 학생들이 블록형 프로그래밍 언어 자체에 부담감을 느끼게 만들기도 한다. 본 연구에서는 게임에 기반한 프로그래밍 언어 교육을 통해 초등학생의 컴퓨팅 사고력 개발을 위한 수업을 설계하였다. 수업 결과와 그 효과성은 비버챌린지를 통해 분석하였다. 분석 결과, 학생들의 컴퓨팅 사고력이 수업 전보다 향상되었음을 확인할 수 있었다.
세계적인 기상이변과 재해로 환경교육에 대한 관심은 높아지고 있지만 아직까지 초등과정에서는 독립 교과가 아니고 여러 교과에서 관련 주제를 다루고 있지만 시간과 내용이 부족한 것이 현실이다. 본 연구에서는 초등학교에서 환경교육과 소프트웨어교육을 융합하는 방법을 개발하였다. 환경교육에서는 분리배출에 대한 주제를 중심으로 인공지능 프로그래밍을 활용하여 학습하고 개발된 인공지능의 도움으로 분리배출을 실천하는 내용을 포함한다. 학습과정에서는 새롭게 개발한 문제인식→기계학습↔인공지능활용→협력활동의 교수-학습 모형을 적용하였으며 학습 후 학생들은 융합학습의 흥미도, 환경교육에의 이해도, 인공지능에 대한 이해도와 향후 인공지능 프로그래밍의 학습 희망에 약 80%이상 긍정적인 답변을 하였다.
컴퓨팅 사고력의 함양을 위해서는 알고리즘을 설계하는 단계가 선행되어야 한다. 그러나 알고리즘 설계와 프로그래밍 구현 활동으로 이루어지는 소프트웨어 교육에서 구체적 조작기에 해당하는 초등학생들에게 추상적인 개념을 필요로 하는 알고리즘은 어려울 수밖에 없다. 학습자들의 흥미를 유도하기 위한 전략 중 하나로 게임 프로그래밍을 활용할 수 있다. 게임 프로그래밍은 또한 문제해결력, 학업성취도, 자기효능감을 향상시킨다. 따라서 본 연구에서는 엔트리와 자연어 알고리즘을 활용하여 초등학생의 컴퓨팅 사고력 향상을 위한 게임 프로그래밍 수업을 설계하고자 한다.
본 연구에서는 성찰저널과 피드백을 적용한 PBL 기반의 피지컬 컴퓨팅 프로그래밍을 적용한 교수 학습 전략을 개발하고 효과성을 검증하였다. 분석을 위해 초등학교 5학년 학생 91명을 대상으로 실험집단과 통제집단으로 구분하여 18차시 학습 내용을 6주간 적용하였다. 그 결과 논리적 사고력에서 유의한 차이를 보여 PBL을 적용한 피지컬 컴퓨팅 기반의 프로그래밍 학습이 논리적 사고력 향상에 효과가 있음이 증명되었다. 본 연구 결과를 바탕으로 피지컬 컴퓨팅 기반의 프로그래밍 학습 효과를 높일 수 있는 정교한 교수 학습 전략을 개발하고 이에 대한 적용 가능성을 확인할 수 있었다.
매우 빠르게 발달하는 정보 통신 기술은 이 시대에 살고 있다면 누구나 누리는 기술이다. 이러한 시점에서 현장에서 행해지는 정보 통신 기술의 핵심이 되는 컴퓨터 원리 교육이 얼마나 잘 이루어지고 있는가에 대해 검증할 필요가 있다. 본 논문에서는 컴퓨터 원리 교육에서 가장 중요하게 다루어지는 프로그래밍 학습에서 기존의 문제점을 분석하고 로봇을 이용한 프로그래밍 교육을 설계하였다. 그렇게 하여 궁극적으로는 기존의 프로그래밍 교육을 대체하고 학생들의 창의력, 사고력, 문제해결력을 높이는데 기여하고자 한다.
본 연구는 초등학교 현장에서 선행조직자를 적용한 프로그래밍 학습이 초등학생의 논리적 사고력과 자기효능감에 미치는 영향을 분석하여 그 효과성을 검증하는 데 목적이 있다. 이에 본 연구에서는 논리적 사고력과 자기효능감을 향상시킬 수 있는 선행조직자를 개발하고 이를 초등 현장에 적용하여 그 효과성을 분석하였다. 본 연구의 검증을 위해 초등학교 4학년 두 학급을 전통적인 프로그래밍 학습을 하는 통제집단과 선행조직자를 적용한 프로그래밍 학습을 하는 실험집단으로 나누어 수업을 실시하였다. 효과성을 검증하기 위해 사전 사후 t-검증을 하였고, 그 결과 두 집단 간의 논리적 사고력과 자기효능감에서 유의미한 차이를 나타내었다.
초등학생을 위한 소프트웨어교육에서 파이썬과 같은 텍스트 기반 프로그래밍언어를 사용해 코딩을 교육하려는 연구가 활발히 이루어지고 있다. 일반적으로 블록 기반의 프로그래밍언어에 비하여 이러한 고급언어는 피지컬 컴퓨팅용 키트 또는 다양한 프로그래밍언어와 결합해 수행하는 학습 활동을 지원하고 있다. 본 연구는 텍스트 기반 언어의 어려움을 극복하기 위해 ARCS 모형을 적용한 컴퓨팅사고력 기반의 코딩 프로젝트를 수행하였다. 실험 결과에서 학생들은 전반적으로 동기유발 측면에서 프로그래밍에 대한 자신감 및 흥미를 나타나고 있으며, 특히 컴퓨팅사고력의 변화에서 반복, 함수, 객체에 대한 이해가 높게 나타났는데, 이러한 경향은 텍스트 기반 언어 사용과 파이썬 모듈의 효과로 여겨진다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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