컴퓨터 프로그래밍 교육에서는 추상적 개념을 이해하고 주어진 문제를 스스로 해결하도록 한다. 기존의 프로그래밍 교육에서 BASIC, C와 같은 절차적 프로그래밍 언어에 대한 연구는 많이 있지만 JAVA와 같은 객체지향 프로그래밍 언어를 통한 교육콘텐츠는 찾아보기 힘들다. 본 논문에서는 구조 중립적이며, 분산 인터넷 환경에 적합한 특성을 가지고 있는 객체지향 프로그래밍(OOP)/JAVA 학습 시스템을 개발하여, 초등학교 학생들로 하여금 활용하도록 하였다. OOP/JAVA 학습 시스템을 통한 객체지향 프로그래밍 교육은 초등학생들의 논리적 사고력을 향상시키고, 수학, 과학 과목의 학습 성취도에 긍정적인 영향을 주는 동시에 컴퓨터에 대한 흥미도가 상승함을 실험을 통해 확인할 수 있었다.
최근 SW교육 방법의 일환으로 초등학교 모든 실과교과서에서 엔트리 사이트를 활용하고 있다. 하지만 모두 블록형 프로그래밍 언어를 학습하고 있어 일상생활에서 활용할 수 있는 프로그램을 제작하는데 어려움이 있다. 본 연구는 엔트리 파이썬으로 프로그래밍을 학습하는 것이 초등학생의 논리적 사고력과 프로그래밍 흥미도에 미치는 영향에 관한 연구이다. 총 8차시의 수업 전과 후 논리적 사고력 검사와 프로그래밍 흥미도 검사를 진행하였다. 수업 전, 후 논리적 사고력 점수가 평균 6.6점에서 9.4점으로 상승하였으며 프로그래밍 흥미도 또한 평균 46.7점에서 59.1점으로 상승하였다. 이를 통해 엔트리 파이썬을 활용한 프로그래밍 학습이 초등학생의 논리적 사고력 및 프로그래밍 흥미도 증진에 유의미하다는 결과를 얻었다.
본 논문의 목적은 초등학교 프로그래밍 교육에서 디지털 스토리텔링의 효과를 알아보는 것이다. 초등 프로그래밍 교육의 어려움을 극복하고 효과적으로 학습자의 흥미를 유발할 수 있는 프로그래밍 교수 학습 방법을 모색하기 위해서 디지털 스토리텔링을 학습에 활용하였다. 에듀테인먼트의 중요한 요소로서 디지털 스토리텔링은 학습자와의 상호작용을 통해 재미를 제공한다. 또한 이야기는 학습 내용의 기억 및 언어 학습에 효과적이며 동기유발의 요소가 강해 프로그래밍 학습 소재로 적극 활용하였다. 그 결과 프로그래밍 코딩이나 문법적 지식 습득에 치우지는 일반적 프로그래밍 학습은 초등 학습자의 흥미를 떨어뜨리고, 인지 부하를 가중시키는 경향이 있었으나 디지털 스토리텔링의 엔터테인먼트적 요소를 통해 장면별, 상황별 스토리 보드 작성 및 구체적 행동 요소를 구성 해 봄으로써 학습자 동기와 학습 내용 이해에 긍정적 효과가 있었다. 디지털 스토리텔링의 효과적 활용은 현 초등 프로그래밍 교육이 가진 문제 해결을 위한 대안이 될 수 있다.
스크래치는 교육용 프로그래밍 도구로 초등학교 소프트웨어교육에서 많이 활용되고 있으며 스크래치를 활용한 수업이 학생들의 컴퓨팅 사고력, 문제 해결력 등에 도움이 된다는 연구 결과가 많다. 그러나 스크래치 사용자의 연령 통계 자료를 분석해본 결과 초등학교 저학년 학생들의 스크래치 활용도가 낮았으며 블록 프로그래밍 경험이 있는 고학년 학생들도 프로그래밍의 기본 원리인 순차, 반복, 선택의 개념을 이해하는 것에 어려움이 있었다. 따라서 본 연구에서는 손으로 만지면서 프로그래밍을 학습할 수 있는 스크래치 전자 블록과 전자 블록 활용 프로그래밍 교육 커리큘럼을 개발하였으며 초등학교 2학년과 6학년 학생들을 대상으로 수업을 진행하였다. 수업 전·후 프로그래밍에 대한 흥미도 검사를 진행한 결과 2학년 학생들의 흥미도는 3.28에서 3.58로 향상되었으며 6학년 학생들의 흥미도는 3.41에서 4.09로 증가하였다. 프로그래밍 기본 원리 이해 평가 결과 2학년 학생들 중 84%의 학생들이 주어진 과제 9개 중 7개 이상을 해결하였으며 6학년 학생들 중 62%이상의 학생들의 주어진 과제 9개 중 7개 이상을 해결하였다.
컴퓨팅 사고력을 향상시키기 위해 초등학교에서는 블록형 프로그래밍 언어인 스크래치를 활용한 기초 프로그래밍 교육을 하고 있으나 컴퓨팅 사고력에 대한 평가 연구는 초기 단계이다. 따라서 본 연구에서는 스크래치 프로젝트의 코드를 분석하는 방법을 활용하여 초등학생들의 컴퓨팅 사고력의 개념 수준을 평가하였다. 이를 위해 스크래치 코드 분석 자동화 도구인 Dr. Scratch를 활용하여 초등학교 6학년 학생들이 제작한 179개의 스크래치 프로젝트를 분석하였다. 연구결과 초등학생의 컴퓨팅 사고력의 개념수준은 개발자 수준이 많았고, 성별과 작품유형에 따라 차이가 있었고, 논리와 추상화 요소에서 가장 낮은 수준을 보였으며, 프로그래밍 과정에서 컴퓨팅 사고력이 향상되는 것으로 나타났다. 본 연구는 초등학생의 프로그래밍 학습에서 교수방법의 개선과 자기주도적 컴퓨팅 사고력의 평가에 대한 시사점을 제공한다.
초등학생을 대상으로 하는 소프트웨어 교육에는 주로 교육용 프로그래밍 언어가 사용된다. 고학년 수준에서는 블록형 교육용 프로그래밍 언어를 기반으로 텍스트 기반 프로그래밍 언어로 전환하고, 경험하는 것이 중요하다. 그러나 대부분의 TPL은 어려운 영어 어휘와 문법으로 이루어져 있어 초등 수준에서 학습하기에 어려움이 있다. 대표적인 텍스트 기반 프로그래밍 언어로는 Python이 있다. 본 연구는 한국어가 익숙한 학생들이 Python을 용이하게 학습할 수 있는 교육 프로그램의 개발에 관한 것이다. 데이터 분석에 필요한 개념을 중심으로 Python 예약어를 추출하였다. 데이터 분석에 사용되는 영어 예약어들을 초등 수준에서 이해할 수 있는 한국어로 대체하였다. 대체한 예약어와 Python 예약어를 일대일 매핑하여 한국어를 사용하여 Python 데이터 분석 과정을 체험해 볼 수 있는 프로그램을 구상하였다. 본 연구가 TPL을 학습하기 위한 기초 자료로 유용하게 활용되길 기대한다.
프로그래밍 교육은 문제분석 능력, 논리적 사고력, 절차적 문제 해결방식과 상상적 문제 해결방식을 종합적으로 습득하는 데 매우 효과적이다. 그러나 아직까지 우리나라에서는 초 중등학교에서 정규시간에 프로그래밍 수업을 하지 않고 있어, 미국 등 IT 강국 중심으로 코딩수업이 활발히 진행되고 있는 것에 비해 대조적이다. 다행히 정부에서도 이러한 현실을 파악하고 2017년부터 초등학교에서 프로그래밍 수업을 정규 교과에서 실시하기로 결정하였다. 이러한 상황에서 많은 연구자들이 초 중등학교에서 학습할 수 있는 프로그래밍 교육모형 연구가 절실히 필요하다. 본 연구에서는 초등학교 5, 6학년들이 프로그래밍 수업에 활용할 수 있도록 스크래치언어와 센서보드를 연계한 프로그래밍 교육모형을 17차시 개발하여 제안하였다. 초등 프로그래밍 교육에 적합한지를 검증하기 위해 제안한 교육과정을 기초로 방과 후 시간에 5, 6학년 협동수업을 실시한 결과 만족할 만한 성취도를 얻었다. 향후, 제안한 프로그래밍 교육모형을 추가로 개선하여 초등학생들의 지적 능력에 맞는 최적 모형으로 개발하고자 한다.
본 연구는 초등학생들을 대상으로 코두를 활용한 프로그래밍 수업이 문제해결력에 미치는 영향에 대해 조사한다. 어린 학생들이 컴퓨터 프로그래밍을 좀 더 쉽고 편하게 배울 수 있도록 다양한 도구들이 개발되었는데 그 중에서도 코두는 게임, 애니메이션과 음악 등과 같은 멀티미디어 응용을 개발하도록 만들어진 도구이다. 코두를 이용한 프로그래밍 수업을 통해 학생들이 자신들의 게임과 애니메이션 및 음악을 만들면서 문제해결력이 향상되는 것을 기대할 수 있다. 본 논문은 코두를 활용하여 초등학생들을 위한 프로그래밍 교육 프로그램을 개발하고 이를 서울시 소재 초등학교 5학년 학생 27명을 대상으로 수업을 적용하였다. 2014년 3월부터 5월까지 총 3개월간의 프로그래밍 수업을 통해 대부분의 학생들이 수업에 흥미를 가졌으며 수업 후에 문제해결력이 향상되는 결과를 보였다.
초등학생을 대상으로 하는 소프트웨어 교육의 도구는 블록형 교육용 프로그래밍 언어(EPL)가 주로 사용되고 있다. 블록형 EPL은 SW 교육의 입문 도구로써 장점이 많지만 확장성에서는 한계를 가지고 있다. 본 연구에서는 실제 산업 현장에서도 활발하게 사용하고 있는 텍스트 기반의 프로그래밍 언어인 파이썬을 활용한 SW 교육의 접근 방안을 모색하였다. 파이썬을 활용한 학습 프로그램과 모형을 개발하고 초등학교 6학년 학생을 대상으로 10차시를 적용하였다. 그 결과 로봇 활용 파이썬 학습 모형을 적용한 학생들의 컴퓨팅 사고력 향상에 유의미한 효과가 있었으며 초등학생을 대상으로 텍스트 기반 프로그래밍 언어의 적용 가능성을 확인할 수 있었다.
기존 프로그래밍 교육은 내용과 방법, 대상에 대한 고려가 부족하였다. 특히, 초등학생에 적합한 교육은 거의 이루어지지 않아 교육현장에서 중요성이 점점 감소하게 되었다. 이러한 문제를 해결하고자 본 연구에서는 초등학생들에게 적합한 프로그래밍 교육 도구로서 MINDSTORMS의 활용을 제안하고, 학습자의 창의력에 미치는 효과를 검증하였다. 학교에서 적용 결과 학생들의 창의력 신장에 많은 도움을 주는 것으로 나타났다. 프로그래밍 교육의 목적은 단지 프로그래밍 언어의 이해가 아니라 문제해결력, 논리적 사고력, 창의력 신장에 두어야 한다. 또한, 학생들이 스스로 그들의 학습활동을 통제하고 능동적으로 문제를 해결할 수 있는 환경을 조성해 주어야 하며, 이러한 프로그래밍 교육에 MINDSTORMS은 매우 유용하고 적절한 도구가 될 수 있다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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