본 연구의 목적은 만5세 유아들에게 컴퓨팅 사고력 중심 소프트웨어 수업을 실행하고, 수업에 참여한 유아와 수업을 실행한 교사에게 각각 어떠한 교육적 의미가 있는지 분석하여 바람직한 유아기 소프트웨어 교육을 위한 시사점을 밝혀보기 위함이었다. 이를 위해 서울시에 소재한 유치원 두 곳에서, 만5세 유아 50명을 대상으로 총 10개의 수업을 진행하고 수집된 자료를 질적으로 분석하였다. 연구결과, 소프트웨어 수업에서 유아에게 나타난 교육적 의미는 선행 경험에서 문제를 발견하기, 스토리로 시뮬레이션 과정에 다가가기, 소프트웨어 기기를 통해 흥미와 성취감 느끼기였으며, 교사에게 나타난 교육적 의미는 절차적 사고과정을 지원하는 발문하기, 사고과정을 구체적 경험으로 이끌기, 집단 활동과 개별 활동 사이에서 적절하게 오고가기였다. 연구를 통해 발견된 교육적 의미는 바람직한 유아기 소프트웨어 교육을 위한 다양한 시사점을 주었으며, 향후에는 컴퓨팅 사고력 중심 유아 소프트웨어 교육의 효과성 연구가 이루어져야 할 것이다.
4차 산업혁명에 따라 빠르게 변화되는 사회에서 미래 인재는 지식의 양이 아닌 질적으로 수준 높은 지식을 활용하고 구성하는 능력이 요구되고 있다. 2015 개정 교육과정의 출범에 따라 역량 중심으로 교육과정이 개편되었으며 소프트웨어 교육에서는 '정보문화소양', '컴퓨팅 사고력', '협력적 문제 해결력'의 역량을 추구하고 있다. 본 연구에서는 미래인재의 역량인 협력적 문제해결력을 함양하기 위해서는 교육 현장에서 교사가 손쉽게 활용 가능한 협업도구와 이를 활용한 SW교육 프로그램을 개발한다. 이러한 협업도구를 활용한 SW교육프로그램은 프로그래밍 언어와 문법에 대한 지식, 프로그래밍 기법에 대해 배우는 것보다 짝프로그래밍을 통해 컴퓨팅 사고력과 협력적 문제해결력을 함양할 수 있다. 총 16차시로 구성된 수업에서 협업도구를 활용한 짝프로그래밍을 통해 수업이 참가한 학생들의 협력적 문제해결력과 코딩 이해도를 향상시킴을 보여준다.
본 연구에서는 창의적 문제 해결 프로세스로 주목받고 있는 디자인 씽킹 프로세스를 도입하여 초등학생 인공지능 교육 프로그램을 개발하고 적용하였다. 인공지능의 이해, 공감적 문제발견, 문제 정의, 아이디어 창출, 프로토타입 제작, 평가 및 공유 단계로 디자인 씽킹 기반 인공지능 교육 프로그램을 개발하였으며, 초등학교 4~6학년 학생을 대상으로 개발 프로그램을 적용하였다. 프로그램의 효과를 확인하기 위해 학생들의 컴퓨팅 사고력을 사전 사후 검사한 결과 학년별로 컴퓨팅 사고력이 상승했으며, 학생들은 공감적 문제발견에서 얻은 통찰을 바탕으로 창의적 문제 해결을 위해 협업하는 과정을 경험하였다. 또한 인공지능 기술을 활용하여 문제를 해결하려는 태도를 엿볼 수 있었고, 프로토타입 단계에서 아이디어를 생성하고 팀원 간 의사소통을 통해 아이디어를 발전시키는 모습을 확인하였다. 이를 통해 디자인 씽킹 기반 인공지능 교육 프로그램은 초등학생들을 위한 인공지능 교육 중 하나의 방안으로써 학습의 연속성을 보장하며, 창의적 문제 해결 과정의 경험을 제공할 수 있다는 가능성을 확인하였다.
본 연구의 목적은 모듈형 데이터 분석 도구를 활용하여 구성주의 기반의 교수학습방법을 구체화하는데 있다. 인공지능교육을 위한 내용기준에서 제시하는 인공지능이 적용된 도구로서 모듈형 데이터 분석도구가 갖는 가치와 의미를 살펴보고 컴퓨팅사고력을 기반으로 문제해결력을 기르는 단계와 과정을 살펴보고자 하였다. 모듈형 데이터분석 도구는 구성주의적 관점에서 동화와 조절을 통해 평형화를 이루는 과정에서 스키마를 형성하는 인지적 사고절차를 시각적으로 표현함으로서 인공지능에서 데이터의 구조를 형상화하는 특징을 갖고 있는 도구라는 장점을 갖는다. AI교육은 문제해결의 절차를 알고리즘으로 구현된 블랙박스로서의 표상화된 스키마를 적용한다는 점에서 데이터 분석의 모듈을 구조화하고 추상적 지식의 구조를 구체화하는 특징을 갖는다고 할 수 있다. 따라서 개념적 스키마와 내재적 스키마를 연결하는 도구로서의 장점을 갖는다는 점에서 모듈형 데이터 분석 도구의 활용가치를 살펴볼 수 있다.
정보 혁명 시대를 맞이하여 전 세계적인 변화의 흐름 속에서 인공지능 융합 교육의 필요성이 더욱 대두되고 있다. 이에 본 논문에서는 인공지능을 융합한 피지컬 컴퓨팅 프로그래밍 교육 방법을 개발 및 적용하였다. 통제집단에는 인공지능을 융합하지 않은 피지컬 컴퓨팅 프로그래밍 교육을 실시하였으며, 실험집단에는 인공지능을 융합한 피지컬 컴퓨팅 프로그래밍 교육 방법을 개발하여 적용한 후 초등학생의 컴퓨팅 사고력에 미치는 영향을 분석하였다. 그 결과, 인공지능을 융합한 피지컬 컴퓨팅 프로그래밍 교육이 인공지능을 융합하지 않은 피지컬 컴퓨팅 프로그래밍 교육과 비교하여 초등학생의 컴퓨팅 사고력 신장에 더욱 긍정적인 효과를 나타내었음에 대한 통계적으로 유의미한 결과를 확인할 수 있었다.
최근 들어 각국에서는 21세기 핵심역량을 규명하고, 이러한 핵심역량을 학교 교육을 통해 배양하게 하는 것이 교육 정책의 한 축을 이루고 있다. 이는 교과 중심의 전통적인 학교 교육으로는 급격하게 변화하고 있는 21세기 사회에서 성공적인 삶을 살아가는데 필요한 것들을 교육시키는 데 한계가 있다는 반성에서 기인한다. 이러한 노력에도 최근의 연구와 설문조사에 따르면 가장 부족한 핵심역량이 의사소통 및 협업 능력이라고 나타났다. 이에 본 연구에서는 의사소통 및 협업 능력 신장을 위해 최근 정보 교육이 이러한 핵심역량을 키우기 위해 초점을 맞추고 있는 컴퓨팅 사고력 교육 수업에 어떻게 적용할 수 있을지 사례를 제시하고자 한다.
DIY(Do It Yourself)와 메이커 운동의 영향으로 미디어, 의류, 공연 등의 다양한 분야에서 피지컬 컴퓨팅이 활용됨에 따라 학생에게 피지컬 컴퓨팅을 교육하거나 정보교육에서 피지컬 컴퓨팅을 활용하고자 하는 요구가 증가하고 있다. 피지컬 컴퓨팅 교육은 정보교육에서 프로그래밍 활동을 통해 컴퓨팅 사고력을 학습하기 위한 목적으로 활용의 폭을 넓혀가고 있다. 하지만 피지컬 컴퓨팅 교육은 최근에 등장하여 연구기간이 짧을 뿐 아니라 교육적인 효과에 대한 연구도 부족한 상황이다. 본 연구는 성별에 따라 피지컬 컴퓨팅 교육을 통해 인식하는 프로그래밍에 대한 태도와 알고리즘 설계능력의 향상의 정도를 분석하고자 하는 목적으로 중학생과 고등학생에게 피지컬 컴퓨팅 교육을 한 학기 동안 제공한 후 태도와 성취도의 결과를 분석하였다.
창의적 사고와 융합이 중요시되는 4차 산업 혁명 시대를 성공적으로 맞이하기 위해 전 세계적으로 컴퓨팅 사고력(Computational Thinking: CT) 증진을 위한 코딩(coding) 교육이 대두되고 있다. 특히 MIT 미디어 연구소에서 개발한 스크래치(Scratch)를 활용한 코딩 교육은 기존의 전통적인 교육패러다임을 벗어나서, 학습자들이 능동적이고 협력적 활동에 참여하는 구성주의 교수법을 강조하고 있다. 하지만 이러한 교육 패러다임 변화에 대한 인식이 부족하기 때문에 실제 학교나 사교육 현장에서는 코딩 교육이라는 명목하에 프로그래밍 언어에 관련된 테크닉이 주로 강조 되는 경향이 있다. 이에 본 연구는 구성주의적 교수-학습에 입각한 CT 평가 도구를 개발하고 실행하는 것에 초점을 두었다. 그리고 CT 자기 평가 도구의 교육적 가치를 연구하기 위해 '컴퓨팅 사고력을 활용한 문제해결'이라는 과목을 수강한 초등예비교사들이 CT 역량 평가 루브릭을 활용한 결과를 분석하였다. 본 연구의 결과를 통해 협력이 강조되는 구성주의 교수법을 반영한 CT 자기 평가를 디자인하고 실현하는 과정을 매개로 하여, 초등예비교사들이 문제해결 과정을 체험하고 CT역량을 증진시키는 것을 확인 할 수 있었다. 본 연구의 결과를 통해 도출된 CT 교육 및 평가에 대한 개선점을 제언하였다.
본 연구는 2015 개정 교육과정에서 실시될 초등학생의 효율적인 소프트웨어 교육을 위해 활용될 수 있는 피지컬 컴퓨팅 교구의 선택 기준을 개발하는 데 목적을 두고 있다. 이를 위해 교육용 교구에 대한 이론, 연구사례와 전문가 집단의 델파이 설문을 통해 초등학교에서 소프트웨어 교육에 활용할 수 있는 피지컬 컴퓨팅 교구의 선택기준을 제안하였으며, 현재 상용화된 피지컬 컴퓨팅 교구들 중 제안한 교구 선택 기준을 가장 충족하는 교구를 선택하고, 관련 교수 학습내용을 구성하여 실험집단에 투입하였다. 연구 결과, 제안한 피지컬 컴퓨팅 교구 선택 기준을 반영한 교수 학습 활동이 학습자의 논리적 사고력을 유의미하게 향상시킨다는 것이 t검증을 통해 확인되었고, 효과크기 측면에서도 학습자의 논리적 사고력 향상에 긍정적인 영향을 미친 것으로 분석되었다. 또한 학습자 만족도 조사를 통해 제안된 교구 선택 기준이 초등학생의 소프트웨어 교육에 활용할 수 있는 피지컬 컴퓨팅 교구의 선택에 있어 효과적이며, 이를 활용한 교수 학습 활동이 초등학생의 수준에 적합함이 증명되었다.
소프트중심의 급속한 사회변화로 인해 모든 학문분야 인재상의 기본 조건으로 소프트웨어 역량의 중요성이 강조되고 있다. 본 연구는 현재 대학에서 신입생을 대상으로 실시되고 있는 기초소프트웨어교육의 계열별 학습자들의 소프트웨어교육 인식 차이를 조사하고자 한다. 연구결과 문제해결을 위한 컴퓨팅사고력(Computational Thinking)의 9가지 핵심요소 적용에 계열별 학습자들은 다음과 같은 차이를 보였다. 인문계열 학습자들은 자료수집, 문제분해, 자동화의 요소를 주로 문제해결과정에 적용하는 반면, 자연계열 학습자들은 자료분석, 알고리즘, 자동화의 요소를 주로 적용하였다. 또한, 예술계열 학습자들은 자료표현, 추상화, 자동화의 요소를 주로 적용하였다. 소프트웨어 개발에 컴퓨팅사고력(Computational Thinking)을 적용할 때 역시 인문계열 학습자들은 자료수집, 알고리즘, 자동화의 요소를 주로 적용하는 반면, 자연계열 학습자들은 자료분석, 알고리즘, 자동화의 요소를 주로 적용하였다. 또한, 예술계열 학습자들은 자료표현, 추상화, 시뮬레이션의 요소를 주로 적용하였다. 본 연구의 결과를 토대로 각 대학에서 실시하고 있는 기초소프트웨어교육 과정의 설계에 계열별 학습자 분석이 반드시 포함되어 학습자의 교육적 효용성이 극대화되기를 바란다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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