이 연구에서 제안한 교육프로그램은 예비교사들을 대상으로 인지심리학의 개념습득 이론 중 원형이론과 본보기 이론의 상호보완을 통하여 정보교육의 필요성과 개념을 습득하도록 하였다. 또한 언플러그드형 수업사례 시연활동을 통하여 컴퓨터과학에 관한 지식이 부족한 학습자들에게 교수-학습 설계능력을 향상시키고, 컴퓨터과학의 개념과 원리를 습득할 수 있도록 하였다. 예비교사들에게 적용해본 결과 효과성이 높은 유의미한 결과를 얻을 수 있었다.
컴퓨터과학은 정보처리의 연구, 자동화될 수 있는 것에 대한 연구, 컴퓨터계산의 연구, 자연적 인공적 모두의 정보처리의 연구로 발전하고 있다. 컴퓨터과학의 발전에 따라 정보교육의 모습도 변해 왔고, 최근에는 계산적사고 교육을 강조하고 있다. 본 논문은 정보교육의 발전과정을 살펴보고, 계산적사고의 교육방법으로 언플러그드 컴퓨팅을 적용하는 것에 대해 탐색해 본다. 연구자는 또한 언플러그드 컴퓨팅 방법을 적용하는데 있어서의 고려사항을 교사준비, 교육내용, 교수자원의 측면으로 나눠 살펴본다. 교사준비 측면에서는 교사의 인식전환, 컴퓨터과학 내용의 이해, 학생의 사고 촉진방법에 대한 이해가 필요하고, 내용 측면에서는 추상화 수준 설정, 내용 난이도 조절, 내용 심화 및 통합이 필요하다. 그리고 교수자원의 측면에서는 시간관리 및 자료준비 방법에 대한 고려도 필요하다.
현재 초등학생에게 인터넷을 가르칠 수 있는 여러 언플러그드 활동들이 개발되어 있다. 그러나 이 활동들은 인터넷의 작동 원리를 가르치는 것이 주목적이기 때문에, 초등학생들에게 웹(Web)의 개념을 알려주기에는 충분하지 않다. 웹은 인터넷처럼 제3차 산업혁명의 핵심 기술일 뿐만 아니라 학생들이 매일 접하는 기술이기 때문에 기본 상식으로 알아둘 필요가 있다. 본 논문에서는 초등학생에게 웹을 이해시키기 위해, PageRank 알고리즘의 원리를 이해하는 언플러그드 활동을 개발하였다. 개발된 언플러그드 활동은 실제 PageRank 알고리즘을 상당히 높은 정확도로 모사한다는 것을 실험적으로 나타내었다.
2015 개정 교육과정이 도입됨에 따라 초등학교에서도 소프트웨어 교육이 의무화되었다. 실과 교과의 한 단원으로 구성되는 소프트웨어 교육의 내용은, 정보 윤리, 알고리즘과 프로그래밍, 컴퓨터과학의 원리로 이루어져 있는데 교수 학습 방법으로 놀이 중심의 언플러그드 활동을 권장하고 있다. 하지만 현장 교사들은 적합한 언플러그드 활동 자료의 부재를 가장 큰 어려움으로 생각하고 있었으며, 기존 자료가 성취기준 달성에 적합하지 않다는 점, 단순한 놀이 교육이 많아 컴퓨팅 활동과 연계되지 않는 점 등을 해결해야 할 문제로 지적하였다. 이에 본 연구에서는 초등 소프트웨어 교육의 성취기준으로 제시된 기본 제어구조는 물론 센서를 활용한 다양한 활동을 통해 창의적 문제해결력을 키울 수 있는 언플러그드 활동 중심의 로봇을 개발하였고 이를 활용한 소프트웨어 수업을 통해 효과성을 검증하였다.
최근 2015개정 교육과정의 적용으로 소프트웨어 교육이 학교 현장에서 이루어지고 있다. 소프트웨어 교육의 목적은 컴퓨팅 사고력 신장에 있으며, 이를 위해 언플러그드 활동, 교육용 프로그래밍언어, 피지컬 컴퓨팅 등의 방법을 활용하고 있다. 이 중 언플러그드 활동과 관련된 국내 73편, 해외 85편의 연구물들을 시맨틱 네트워크 분석 기법을 활용하여 비교 분석하였다. 주제어 분석 결과 해외에서는 1998년부터, 국내에서는 2006년부터 연구가 시작되었으나, 4차 산업 혁명의 이슈와 맞물려 전 세계적으로 컴퓨팅 사고력이 미래 사회를 위한 핵심역량으로 인식되면서 국내외 모두 2016년 이후 연구가 급증하고 있음을 알 수 있었다. 국내 연구에서 소프트웨어 교육에서 활용되는 '언플러그드 활동', '로봇 활용', '교육용 프로그래밍 언어' 등의 수단적 요소에 관한 주제어가 많이 나타난 것으로 분석되었다. 언플러그드 활동이 컴퓨팅 사고력을 함양시키기 위한 방법으로 활용되어야할 것이며 이를 위해 컴퓨터 과학의 목적인 '컴퓨팅 사고력' 에 대한 고찰을 바탕으로 연구가 진행될 필요가 있다.
현재 중학교에서 실시되고 있는 컴퓨터교육은 정보통신기술지침, 교육과정 그리고 관련문헌들을 분석한 결과 교육과정의 계열, 중복 그라고 일관된 체계 부족 등의 문제점이 발견되었고, 학습내용의 대부분이 소프트웨어 기능습득 위주로 편성되어 있어 논리적 사고와 문제해결력을 걸러내기가 매우 어렵다. 이에 본 연구는 중학교 컴퓨터교육과정을 개선하기 위해 컴퓨터과학 요소의 도입이 시급하다고 판단하고 미국의 ACM 컴퓨터과학 교육과정 모델, 플로리다 주 컴퓨터과학 교육과정 그리고 Unplugged Project 등 컴퓨터과학 지도 사례를 근거로 기존의 교육과정을 수정 보완하여 컴퓨터원리, 알고리즘 및 프로그래밍이 도입되고 정보윤리영역이 강화된 개선된 컴퓨터교육과정을 제안하였다.
최근 컴퓨터 과학의 내용을 학습자들에게 쉽게 전달하기 위한 방법으로 언플러그드 수업이 활발하게 전개되고 있다. 그러나 어떤 학습자들에게 언플러그드 수업이 적합한지에 관한 연구는 부족한 실정이다. 따라서 본 연구에서는 언플러그드 컴퓨터 수업 후 성취도 검사 결과를 통해 각 점수 분포별 학습자의 특성을 파악하였다. 학습자의 특성은 사전 조사된 컴퓨터 환경과 기질로 나눠진다. 각 성취 수준별 학습자의 컴퓨터 환경과 기질의 관계는 연관분석을 통하여 확인하였으며, 실제 초등학교 수업 현장에 적용할 수 있는 유의미한 규칙들을 발견하였다. 본 연구를 통하여 초등학교 교사들의 언플러그드 교수 학습 계획에 실제적인 도움을 줄 수 있을 것이다.
소프트웨어 교육의 중요성이 부각되는 가운데, 다양한 교육 방법 중 언플러그드 활동이 주목받고 있다. 컴퓨터를 통하지 않고 컴퓨터과학의 원리를 학습하는 측면에서 교육의 효과성이나 용이성 등에서 좋은 평가를 받고 있다. 이러한 장점을 높이고 접근성을 증대하기 위하여 언플러그드 학습 콘텐츠를 HTML5 기반의 웹 환경에서 구현될 수 있는 도구를 제안한다. 제안된 도구는 별도의 응용프로그램이나 플러그인 없이 웹브라우저 수준에서 운영되어 도입에 대한 진입장벽이 낮고 웹 환경에서 상호작용성을 높이기 위한 학습자 중심의 콘텐츠로 학교 수업환경에 사용하기 용이하게 구성되었다.
본 연구에서는 언플러그드를 활용한 컴퓨터 과학 교육의 연구 동향을 파악하고, 앞으로의 연구 방향을 제시하고자 한다. 이를 위해 2012년 5월까지 발행된 석사학위논문과 학술지 논문, 총 33편을 대상으로 연도별 논문 발행 수, 연구 대상, 연구 영역에 따라 분석을 실시하고, 연구주제에 따라 구체적인 연구 사례를 살펴보았다. 그 결과, 연도별 논문 발행 수는 증가 추세에 있으며, 초등학생을 대상으로 한 연구가 집중적으로 이루어졌다. 연구 영역에서 알고리즘에 대한 연구가 많았으며, 연구 주제로는 언플러그드 학습의 교육적 효과, 언플러그드 수업 설계 등이 있었다. 지금까지 연구 결과를 바탕으로, 향후 다양한 학교급과 학생유형을 대상으로 컴퓨터 과학의 여러 영역에서 그 교육적 목적을 효과적으로 반영할 수 있는 연구가 이루어져야 할 것이다.
언플러그드 활동의 교육적 효과 및 향후 방향에 대하여 고찰하기 위해 2007년부터 2016년까지 국내 학술지 및 학위논문을 대상으로 체계적 문헌고찰을 실시하였다. 체계적 문헌고찰을 위한 데이터베이스는 RISS, KISS, E-article의 세 종류를 활용하였으며 '언플러그드', '놀이중심' 등의 옵션으로 검색을 실시하였다. 체계적 문헌고찰 연구방법에서 선정한 프로토콜에 따라 모니터링하고 추출한 결과 최종 선정된 논문은 37편이었으며 연구현황, 연구 대상, 연구 방법, 연구 주제어, 학습 유형, 교육 방법, 연구 효과의 측면에서 분석을 실시하였다. 언플러그드 활동은 초등학생을 대상으로 한 연구가 가장 많으며 교육적 효과로는 학업성취도 및 문제해결력, 논리적 사고력이 가장 많이 나타났다. 정의적 영역에서는 흥미, 호기심, 동기 부여 측면이 가장 많았다. 문헌분석 결과를 기초로 언플러그드 활동이 지닌 특성 및 시사점을 논의하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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