초등학생들은 매일 정보를 접하면서 생활하고 있다. 또한 초등학생들은 학교 교과 수업에서도 정보를 기반으로 다양한 학습을 하고 있다. 따라서 정보를 기반으로 초등학생들이 일상 생활과 학교 교과에서 계산 사고를 하는 것이 중요하다. 지금까지 계산사고에 대한 교육 자료들은 많이 개발되었지만 계산 사고를 위한 교육 모델들은 개발되어 있지 않다. 본 연구에서는 초등학생들을 위한 계산사고를 위한 교수 학습 모델을 개발한다. 본 연구에서 제안한 계산 사고 교육 모델은 3단계로 구성된다. 첫 번째 단계는 정보 수집단계이다. 두 번째 단계는 계산 수행 단계이다. 세 번째 단계는 의사 결정 단계이다. 의사 결정 단계에서 계산 수행 단계 또는 정보 수집 단계로 순환할 수 있다. 본 연구에서 제안한 모형은 초등 학교에서 계산 사고 교육을 위한 효과적인 교수 학습 방법으로 사용될 것이다.
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.
본 연구에서는 중학생의 컴퓨팅 사고력을 측정하기 위한 검사 도구를 개발하고, 개발한 검사도구를 활용하여 중학생의 컴퓨팅 사고력을 조사하였다. 검사 도구는 Korkmaz, Çakir, & Özden(2017)의 computational thinking scales를 탐색적 요인 분석을 실시하여 한국의 중학생에게 적합한 요인과 문항을 도출하였다. 개발한 검사 도구를 492명의 중학생에게 적용하여 성별, 학년, 프로그래밍 관련 경험, 경험한 프로그래밍 언어의 종류, 관심 정도에 따른 컴퓨팅 사고력의 차이를 분석하였다. 연구 결과, 한국의 중학생은 여성보다 남성의 컴퓨팅 사고력이 높았으며, 프로그래밍 관련 경험이 있거나 텍스트 기반 프로그래밍 언어를 경험하였을 때 컴퓨팅 사고력이 높은 것으로 나타났다. 반면에 학년에 따라 중학생의 컴퓨팅 사고력은 유의한 차이가 없으며, 인공지능에 대한 관심만 중학생의 컴퓨팅 사고력에 유의한 영향을 주었다.
세계적으로 교육 분야에서 컴퓨팅 사고력 증진을 위해 많은 노력을 기울이고 있다. 본 논문에서는 SW 역량과 컴퓨팅 사고력 관계를 정의한 후, 컴퓨팅 사고력 측정을 통해 예비교원 컴퓨팅 사고력 현황을 파악하고자 한다. 이를 위해 한 학기 동안 엔트리 프로그래밍 언어 수업을 받은 예비교원을 대상으로 SW교육에 대한 태도와 컴퓨팅 사고력에 대한 설문을 실시하였다. 설문 분석 결과 예비교원의 컴퓨팅 사고력 중 추상화, 자료 분석, 자동화에 대한 부분의 개선이 필요함을 보였다. 예비 교원을 교육할 때 SW 개발 도구인 엔트리를 벗어나, 분석과 설계 역량을 키울 수 있는 교육 방법이 필요함을 알 수 있었다.
본 연구는 디자인 사고를 적용한 피지컬 컴퓨팅 SW교육 프로그램을 개발하고 적용하고자 하였다. 제작한 SW교육 프로그램 제주시 소재 J, B 2개 초등학교 5, 6학년 22명의 학생을 대상으로 적용하였다. 창의성과 컴퓨팅 사고력 사전검사를 실시하고 총 5회기 20시간에 걸쳐 디자인 사고를 적용한 피지컬 컴퓨팅 SW교육을 진행한 후 창의성과 컴퓨팅 사고력 사후검사를 실시하였다. 검증 결과, 디자인 사고를 적용한 피지컬 컴퓨팅 SW교육 프로그램이 초등학생의 창의성과 컴퓨팅 사고력 향상에 효과적인 것으로 나타났다.
컴퓨팅 사고력이 세계적으로 중요한 역량으로 주목받으면서 2015 개정 교육과정에서 SW 교육이 도입되었으며, 2018년부터 교육과정에 SW 교육이 적용되었다. 하지만 열악한 교육 환경에 있는 교육 소외계층은 SW 교육의 사각지대에 있으며, 체계적인 SW 교육을 받지 못하는 실정이다. 이에 본 연구는 코로나-19 집단 감염병을 통해 비대면 온라인 교육이 진행되고 있는 시점에서, 267명의 교육 소외계층 초등학생을 대상으로 비대면 SW 온라인 교육 프로그램을 시행하여 그 효과를 분석하였다. 추상화, 문제분해, 알고리즘, 자동화, 데이터 처리의 요소로 구성된 컴퓨팅 사고력 검사를 교육 전과 후에 실시한 결과 컴퓨팅 사고력 전체 점수와 다섯가지 모든 요소의 점수가 통계적으로 유의미하게 높아졌다(p<0.001). 다섯 가지 요소 중에서는 데이터 처리 점수에서 가장 높은 점수의 향상이 있었다. 이러한 결과는 비대면 SW 온라인 교육 프로그램이 교육 소외계층 초등학생들의 컴퓨팅 사고력 향상에 효과가 있음을 시사한다.
Recently, it has been activated the software education or coding education for the improvement of the Computational Thinking (CT) ability at home and abroad. Also the CT has influence on courses of Computer Science in the college levels. It has been introduced and the number of cases of using it to general K12 education has increased. However, the research on the software education's influence on the CT was still lacking. So In this paper, we proposed this study has been conducted on how Scratch education in the elementary school level influenced the ability of the CT. And we proposed software education can improve the ability of CT. First, we provided the theoretical base of the software education and evaluation process through analysis of computational thinking ability. A core analysis content of the CT is broader than algorithmic thinking and can be achieved without using computer. It includes abstract, algorithmic, logical, and measurable thinking. Second, we made efforts to improve the characteristics of the software education with categorization. Finally, we have managed the software education using Picoboard with Scratch and flowchart within 15 weeks based on these theocratical research. An examination of the effectiveness was committed to understand, analyze, and develop strategies of problem solving. It is designed as a strategy of problem solving before and after the software lesson. The result of the software education has improved authentically in all areas without the need to design a strategy for problem solving.
사회 전체가 소프트웨어 중심으로 운영되고, 사물인터넷을 통한 새로운 디지털 시대가 시작되면서 서로 융복합적으로 연계가 이루어지고 있다. 이러한 사회변화와 함께 실생활의 문제들이 복잡해지고 의사소통 능력과 문제해결능력이 점차 강조됨에 따라 이를 교육과정에 반영하기 시작하였다. 이러한 변화는 이미 해외에서 먼저 시작되었고, 국내에서는 2015년도 교육과정 개정을 통해 초중등에서도 SW교육을 교육과정에 포함하게 되었다. 반면 대학생들을 위한 SW교육에 대한 필요성은 최근에서야 그 움직임이 서서히 시작되었다. 현재 SW교육은 단순 프로그래밍교육이 아닌 컴퓨팅 사고력(Computational Thinking) 증진을 목표로 진행되고 있다. 따라서 최근 주목받고 있는 컴퓨팅 사고력에 대한 동향분석과 함께 대학SW교육에서 컴퓨팅 사고력 증진을 위해서 국내외 대학들이 관련 코스들을 어떻게 운영하고 있는지 분석하고, 컴퓨팅 사고력을 효과적으로 함양할 수 있는 교수학습모형을 제안하였다.
In this paper, we propose a Science subject program based on programming learning to improve computational thinking ability in middle school. As the necessity of software education rises recently, the subject of information was designated as the mandatory subject in elementary, middle and high schools. In order to cultivate the ability that enables the leaners to search the knowledge in need by themselves and raise troubleshooting method, not the existing indoctrination, his thesis was willing to improve Computational Thinking ability and improve the ability of considering and thinking the matters by using scratch language. For that, this thesis developed and suggested science subject program that utilizes the programming learning.
본 논문의 목적은 Computational Thinking(CT) 교육에서의 학습자 평가를 위한 방안으로 학습자가 제작한 프로젝트의 코드를 분석하는 방법을 제안한다. 최근 초중등 SW교육에서는 블록형 프로그래밍 도구를 활용한 교육이 이루지고 있으므로, 학생들의 산출물인 스크래치 프로젝트의 코드를 분석하여 CT 개념 습득과 학습자의 수준을 평가하는 방안을 모색하였다. 초보학습자 45명의 프로젝트를 분석한 결과 초보학습자들의 잘못된 습관에 대한 패턴이 나타났으며 CT 개념 학습을 코드의 패턴에 의해 평가할 수 있다는 것을 검증하였다. 학습자의 수준이 높을수록 논리적 사고, 동기화, 플로우 제어, 데이터 표현의 요소 점수가 높게 나타났다. 본 연구의 결과는 초중등 SW 교육에서 CT 개념 학습에 대한 평가를 위해 활용할 수 있다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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