교육 현장에서 프로그래밍 교육은 고등 사고력 향상을 위한 학습보다는 프로그래밍의 개념이나 기초 문법의 주입 및 단순 반복으로 진행되고 있다. 따라서 학습자들이 프로그래밍 교육에 대해 긍정적인 흥미를 가지고 적극 참여하여 교육적인 효과를 거둘 수 있는 새로운 프로그래밍 교육 방안에 대한 모색이 필요하다. 스크래치 EPL(Educational Programming Languages)은 블록 쌓기를 통해 프로그래밍이 가능한 직관적인 언어로 초등학생들도 보다 쉽게 프로그래밍을 이해할 수 있다. 스크래치의 이런 특징은 프로그래밍 교육에 대한 학습자의 학습 몰입(Flow)에 긍정적인 영향을 미칠 수 있다. 따라서 본 연구에서는 프로그래밍 교육의 새로운 방안으로 스크래치 프로그래밍 교육을 진행하고 초등학생의 학습 몰입과 프로그래밍 능력에 미치는 영향에 대해 검증하고자 한다. 본 연구의 결과 스크래치 프로그래밍 교육이 학습자의 전반적인 학습 몰입 수준 향상에 긍정적인 효과가 있음을 알 수 있다.
지식 기반 사회를 맞이하여 컴퓨터 교육에 대한 관심이 점점 높아가고 있다. 컴퓨터 교육에서 프로그래밍 교육은 매우 중요하다. 그러나, 기존의 프로그래밍 교육은 프로그래밍 언어의 문법에 대한 기계적 암기나 사용법을 익히는 것에 치중해 왔다. 그래서 그 프로그램이 갖는 의미와 어떻게 다른 방법으로 구현될 수 있는지 등의 논리적인 사고를 키우는데 적합하지 못했다. 이런 프로그래밍 교육의 현실을 개선하여 정보 소양을 기르고 문제 해결 능력의 함양이라는 프로그래밍 교육의 목표를 달성하기 위해서는 프로그래밍 교육의 접근 방법에 대한 개선이 필수적이다. 따라서 본 논문에서는 프로그래밍 학습에 대한 새로운 접근법으로 프로그래밍 언어의 기초가 되는 C언어를 통해 프로그래밍에 대한 기본적인 통찰력과 테크닉을 기를 수 있도록 수학 프로그래밍 소스들을 구현하고자 한다. 이는 프로그래밍 학습에 대한 흥미와 관심이 증대되며 프로그래밍에 대한 경험을 쌓는 과정에서 문제 해결력 및 논리적 사고력의 향상과 프로그래밍에 대한 감각을 키워주는 좋은 경험이 될 것이다.
초등학교 학습자를 대상으로 컴퓨터 과학의 원리를 가르치기 위하여 EPL, 로봇프로그래밍, Unplugged Project 등 다양한 시도가 이루어지고 있다. 또한 로봇을 활용한 경진대회, 창의 대회 등 교육과정 외적인 부분에서도 활성화되고 있는 추세이다. 하지만 대부분의 로봇, 공학 경진대회는 특정 로봇의 기능 및 사용법, 흥미 위주의 획일적인 내용을 벗어나고 있지 못한 실정이며, 통합적 접근을 했던 기존의 프로그램들은 창의적 문제해결을 목적으로 여러 학문의 융합, 통합을 주장하고 있다. 본 연구에서의 통합은 초등 학습자의 학습으로의 보다 본질적인 접근이 필요하며, 교육과정 전반에 걸친 폭넓은 학습 활동 측면에서 프로그래밍(로봇)의 통합의 필요성을 주장하고 있다. 이제는 프로그래밍(로봇) 학습이 왜 통합 학습으로 교육과정 상에 녹아 들어가야 하는지에 관한 본질적인 논의가 이루어져야 할 시점으로 생각된다. 이 논문의 본문은 크게 두 부분으로 이루어져 있는데 첫째, 초등학교 로봇프로그래밍 교육을 통합적 관점으로 접근했던 기존의 프로그램의 사례를 살펴볼 것이며, 둘째, 초등학교 학습자에게 통합이 어떠한 의미인지를 고찰해 볼 것이다.
본 논문에서는 SW교육의 심화교육으로 가상현실 프로그래밍 교육을 초·중등학교 수준에 맞추어 적용할 수 있는 모듈을 개발하고 해당 모듈의 적용 가능성 및 효과성을 검증하였다. 연구 결과 본 논문에서 제시한 가상현실 프로그래밍 모듈은 문제해결과 학습몰입에서 모두 유의미한 향상을 나타났다. 따라서 본 연구를 통해 개발된 가상현실 프로그래밍 모듈은 일선 초·중학교에서 기초적인 코딩의 개념과 알고리즘 이해 교육을 벗어나 심화교육으로 적용될 가능성이 충분한 것으로 판단된다. 특히, 전국 2,920개의 영재교육기관에서 이루어지고 있는 정보영재교육에 활용 될 경우 정보영재교육의 수준을 높여줄 수 있을 것으로 기대된다. 또한, 가상현실 프로그래밍 교육은 과학, 예술, 건축 등 다양한 분야와 융합교육이 가능해 학생들에게 다양한 흥미를 제공해주고 종합적인 분석력과 창의력을 길러줄 것으로 기대된다.
본 논문은 다문화 아동들을 대상으로 로봇을 활용한 STEAM 수업을 통해 한국어 학습 효과를 분석한다. 이를 위해 학생들이 한국어에 대하여 느끼는 난이도와 흥미도를 측정하였다. 이 학습자들이 한글 명령어 입력 기반 프로그래밍 도구를 이용하여 변수, 데이터타입, 분기문, 반복문 등의 프로그래밍 명령어를 한국어로 학습하게 한 후 그들의 한국어 학습효과를 측정하였다. 학습 효과 측정을 위해 한 학년 수업 가운데 2학기 수업 개강 전과 수업 종강 후 각각 인터뷰를 실시하였다. 연연구결과, 우리나라와 언어적인 특징이나 문화권이 근접한 나라 출신의 다문화 아동이 로봇 활용 교육을 통한 한국어 이해도가 높았고 다문화 아동이 한국어를 배울 때 로봇을 활용한 수업이 효과가 있음을 알 수 있었다.
현대사회에서 발생하는 복합적인 문제들은 정보 논리적 사고를 통해 효율적으로 해결할 수 있으며, 정보 논리적 사고력은 정보 교과의 프로그래밍 교육을 통해 효과적으로 신장시킬 수 있다. 본 연구는 학습자의 흥미를 유발하고 집중도를 높일 수 있는 정보 교과 STEAM 커리큘럼을 설계하였고 이를 적용 및 평가하였다. 커리큘럼은 자기 주도적 학습과 조별 학습을 통하여 학습자 간에 상호작용이 이루어질 수 있도록 하였으며 하나의 주제를 가지고 과학, 음악, 정보 교과의 관련 지식을 이해할 수 있도록 구성하였다. 실험은 초등학교 4~6학년에 재학 중인 정보 영재 학생들을 대상으로 아두이노 보드를 활용하여 진행하였다. 연구 결과, 아두이노를 활용한 수업 후에 컴퓨터 과목에 대한 관심도와 프로그래밍에 대한 흥미도가 증가하였다. 75%의 학생들이 컴퓨터에 대한 흥미가 늘어났고 93%의 학생들이 아두이노를 활용한 수업에 긍정적인 응답을 하였다. 연구 결과의 유효성은 t-test를 통해 입증하였다.
스크래치는 교육용 프로그래밍 언어 중 하나로 풍부한 멀티미디어 프로그래밍 환경과 쉽고 흥미로운 사용자 인터페이스를 제공한다. 또한 한국어를 지원하고 있어 초 중등학교 학습자들의 프로그래밍 교육에 유용하게 활용되고 있다. 그러나 프로그래밍 과정은 복잡한 문제해결과정으로 논리적 사고 및 추상적 사고와 같은 고차원적인 인지 능력을 요구하기 때문에 여전히 어린 학습자들에게 인지적 부담을 유발할 수 있다. 따라서 본 연구에서는 프로그래밍 학습에 관한 학습자의 흥미와 내적 동기를 유발하고 교육용 프로그래밍 언어인 스크래치 활용의 효과를 최대화하기 위한 교수 학습 방법으로 문제 중심 스크래치 프로그래밍 교수 학습 모형을 개발하였다. 해당 모형은 기존 문제 중심 학습을 기반으로 프로그래밍 활동에서 다루어지는 문제와 문제해결의 특성을 반영하고, 초등학교 학습자라는 학습자 특성을 반영하였다. 개발한 프로그램을 실제 초등학교 5학년 학습자들에게 적용한 결과, 해당 모형을 적용한 집단이 일반적인 스크래치 프로그래밍 교수 학습을 진행한 집단에 비해 논리적 사고력 및 문제해결력이 유의하게 높게 나타났다.
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.
과거 프로그래밍은 컴퓨팅 관련 전공자들을 대상으로 일부의 학생들이 배우는 과목이었으나, 오늘날 소프트웨어 중심 산업이 도래함에 따라 컴퓨팅사고 교육과 함께 컴퓨팅 문제 해결의 도구로서 모든 전공 분야의 학생들에게 교육이 이루어지고 있다. 그러나 컴퓨팅 입문 과목을 필수로 이수해야 하는 학습자들은 익숙하지 않은 컴퓨팅 문제 해결 방식과 프로그래밍 언어라는 새로운 내용에 학습에 큰 어려움을 겪으며 학습 효과, 자신감, 흥미 저하와 같은 부정적인 현상으로 이어질 수 있다. 본 논문에서는 비전공자들이 프로그래밍 언어 과목을 학습하면서 겪는 어려움의 원인을 설문 조사, 일지 및 성취도를 질적 및 양적 연구로 분석하여 파악하고, 이를 최소화할 수 있도록 방안을 제시하여 향후 어려움을 최소화하는 교육 방안의 설계에 도움이 되고자 한다.
현대사회는 지식정보의 사회로서 이러한 사회에서는 지식을 단순히 암기하는 것보다 주어진 지식과 정보를 이용하여 새로운 지적 가치를 창출할 수 있는 자율적이고 창의적인 인재가 필요하다. 창의성 신장의 측면에서 볼 때, 수학은 문제 해결의 다양성, 사고의 유연성을 길러주므로 매우 중요한 과목이다. 하지만 많은 학생들이 수학의 가치와 필요성을 인식하지 못하고 흥미를 잃어가고 있다. 이에 자발적인 학습을 유도할 수 있는 PBL학습을 도입하고자 한다. 그리고 컴퓨터 프로그래밍은 수학 학습에서 학습자의 알고리즘적 사고력을 향상시킨다. 따라서 본 연구자는 수학 흥미도를 향상시키기 위해 스크래치를 활용한 PBL기반의 수학 학습 컨텐츠 개발을 제안한다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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