본 연구의 목적은 CS 언플러그드 교육이 초등학교 영재학급 학생의 컴퓨팅 사고력에 미치는 영향을 관찰하고 분석하는데 있다. 이를 위해 용인시 소재 D초등학교의 5학년 영재학급 학생 17명을 대상으로 10차시의 CS 언플러그드 수업을 진행하였고, 학생들의 사전·사후 설문, 수업일지 및 학생활동지, 학생 면담 기록을 수집하여 이를 바탕으로 질적 사례연구를 수행하였으며, 사전·사후 컴퓨팅 사고력 검사를 실시하여 보조 자료로 사용하였다. 연구 결과는 다음과 같다. 첫째, CS 언플러그드 교육은 초등학교 영재학급 학생들의 컴퓨팅 사고력을 향상 시키는데 효과적인 역할을 한다. 둘째, CS 언플러그드 교육이 컴퓨팅 사고력의 모든 하위 영역에서 통계적으로 유의미한 개선을 가져오지는 못했다. 셋째, CS 언플러그드 교육은 영재 SW 교육과정의 첫 단계로 제시하기 적합하다.
언플러그드 활동은 프로그래밍 프로그램 이외의 학습 도구를 통하여 컴퓨터 과학에 대하여 학습하는 활동들이다. 기존의 언플러그드 활동은 절차적인 사고 과정에 초점을 맞추고, 놀이를 통해 사고 과정을 지도하는 것에 초점을 두어, 최근 주목되는 머신 러닝에서 중요한 비중을 차지하는 비지도 학습에 대한 연구는 부족한 실정이다. 본 연구에서는 초등학생들에게 익숙한 영상 매체를 사용하여 데이터를 분석하는 비지도 학습을 위한 언플러그드 수업을 설계하고, 수업을 실시한 후에 비버챌린지를 활용하여 수업의 효과성에 대한 결과를 분석하였다. 사전 검사와 사후 검사의 점수를 분석한 결과 학생들의 computational thinking 과 문제 해결력이 향상되었음을 확인할 수 있었다.
소프트웨어 교육에 대한 관심이 늘어감에 따라 컴퓨터과학에 대한 관심도 높아지고 있다. 컴퓨터과학은 컴퓨터와 컴퓨터시스템의 이론과 원리를 학습하는 학문으로서 이러한 컴퓨터과학의 지식과 개념은 소프트웨어 교육의 근본이라고 할 수 있다. 최근에 컴퓨터를 사용하지 않고 컴퓨터 과학의 핵심 내용을 전달하는 방법으로 컴퓨터과학 언플러그드라는 학습 방법이 전 세계적으로 수업에 많이 활용되고 있다. CS 언플러그드는 다양한 놀이 활동을 중심으로 컴퓨터과학의 원리를 배우도록 하는 학습 방법이다. 그러나 문제는 이러한 CS 언플러그드 활동이 실제 컴퓨터과학에서 배우는 핵심교과와 얼마나 연관성이 있는지에 대한 분석 없이 단순한 놀이 수업으로만 이루어지는 것이다. 따라서 본 연구에서는 컴퓨터과학의 핵심 내용과 CS 언플러그드의 다양한 활동에 들어 있는 컴퓨터과학 핵심 내용을 분석하여 비교 연구를 하고자 한다.
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.
언플러그드교육은 초등학교에서 실시하려는 SW교육의 주된 요소로 제시되고 있다. 이 자료는 Timbell 외 2가 제작한 컴퓨터과학에 대한 여러 가지 주제별로 자료를 제시하고 있다. 이들 중에 유한상태 오토마타 교육은 우리의 실정에 적합한 교수법과 교육자료의 개발이 필요하다. 본 연구에서는 이 주제와 관련된 선행 연구를 바탕으로 초등 고학년의 발달단계에 적합한 자료를 개발하였다. 학습모형은 학습자의 자기주도적 활동중심학습으로 구성하였으며, 제시된 교육자료와 교수법은 전문가 집단의 검증과 실험집단의 분석을 통해 적절하다는 결론을 얻었다.
2015 개정 교육과정에 따른 초등학교 소프트웨어교육의 내용에서 큰 변화는 컴퓨터과학 언플러그드교육의 제시이다. 이 교육과정에서 담겨 있는 데이터에러 검출과 수정에 대한 교육자료와 교수법은 부족하여 우리나라 현장학교에 도입하기에 어려움이 있다. 본 연구에서는 이 주제와 관련된 선행 연구를 바탕으로 초등 고학년에 적합한 해밍코드를 활용한 교육자료를 개발하였다. 교육자료의 개발과정은 단계별 학습을 위해 도입부에 카드마술을 소개하고, 해밍코드의 원리를 바탕으로 '에러 검출 및 수정' 교육자료를 활동중심교육으로 구성하였다. 본 연구에서 제시한 교육자료의 현장적용에 대한 평가에서 학습자들은 컴퓨터과학에 대한 이해도를 향상시키는데 긍정적인 영향을 준 것으로 나타났다.
알고리즘 교육은 컴퓨터과학 교육의 기본 원리를 가르치는 도구로서 강조되고 한다. 그러나 초등학생에 적합한 알고리즘 교재자료는 매우 부족한 상태이다. 본 연구에서는 초등학생들이 알고리즘에 대해 쉽게 배울 수 있도록 컴퓨터과학 언플러그드의 내용을 기반으로 교육자료를 제시하였다. 학습자의 자발적 학습활동을 위한 문제 해결 탐구과정을 제시하고, 학생들은 개별 또는 조별 활동중심학습으로 구성하였다. 생활 속의 문제를 해결하는 알고리즘 학습을 위해 기본적인 검색과 정렬 알고리즘들을 바탕으로 해싱기법의 교수법 및 교육자료 개발하였다. 본 연구에서 제시한 교육자료는 전문가 집단의 설문 분석을 통해 적절하다는 결론을 얻었다.
초등 정보교육은 2000년의 정보통신기술 교육운영지침이 근간을 이루고 있다. 2005년 이후 개정을 통해 활용중심의 교육에서 정보과학 중심으로 교육의 초점이 바뀌었음에도 불구하고 교과의 방향에 대한 인식이 명확하지 않은 실정이다. 대학생들을 대상으로는 교육용 프로그래밍 도구 활용에 대한 효과 검증이 진행되었으나 초등학생들을 대상으로는 연구가 진행되지 않았다. 이에 본 연구는 초등학생들의 정보과학에 대한 인식을 검증하고자, 12차시에 걸쳐 정보과학 내용인 언플러그드 학습, 스크래치, 로봇 프로그래밍을 교육하였다. 교육 후, 실험집단 31명, 통제집단 45명을 대상으로 정보과학에 대한 인식 비교 결과, 실험집단이 통제집단에 비해 정보과학에 대한 태도, 정보과학 교육에 대한 흥미 및 만족도, 자신감 그리고 정보과학 교육의 가치 변인 모두에서 유의미하게 높음을 알 수 있었다. 이상을 토대로 할 때, 활용 중심의 정보 교육보다는 사고력 향상 중심의 교육을 통해 정보과학 교육의 기본 가치를 높일 필요가 있을 것으로 보인다.
초등학교 소프트웨어 교육에서는 간단한 문제해결 과정을 통하여 프로그래밍 과정을 경험하고 있다. 그리고 이러한 경험조차도 문제 해결 과정을 CS Unplugged 활동으로 하도록 강조하는 실정이다. 하지만 CS Unplugged는 컴퓨팅 원리의 습득에 그치고 학습자가 실제 문제 해결의 처리 경험을 하지 못한다는 단점이 존재한다. 본 연구에서는 초등학생들의 실제적 삶에서 부딪히는 문제들을 해결할 수 있는 역량을 기르는 것에 목표를 두고 로봇 활용 인공지능 교육 프로그램을 개발하였다. 프로그램을 적용한 결과, 학생들은 개발된 프로그램을 통하여 실생활의 복잡한 문제를 인공지능의 관점으로 해결하고, 로봇 제어를 통하여 인공지능 교육에 대한 흥미 및 이해도가 높아질 수 있었다.
본 웹사이트에 게시된 이메일 주소가 전자우편 수집 프로그램이나
그 밖의 기술적 장치를 이용하여 무단으로 수집되는 것을 거부하며,
이를 위반시 정보통신망법에 의해 형사 처벌됨을 유념하시기 바랍니다.
[게시일 2004년 10월 1일]
이용약관
제 1 장 총칙
제 1 조 (목적)
이 이용약관은 KoreaScience 홈페이지(이하 “당 사이트”)에서 제공하는 인터넷 서비스(이하 '서비스')의 가입조건 및 이용에 관한 제반 사항과 기타 필요한 사항을 구체적으로 규정함을 목적으로 합니다.
제 2 조 (용어의 정의)
① "이용자"라 함은 당 사이트에 접속하여 이 약관에 따라 당 사이트가 제공하는 서비스를 받는 회원 및 비회원을
말합니다.
② "회원"이라 함은 서비스를 이용하기 위하여 당 사이트에 개인정보를 제공하여 아이디(ID)와 비밀번호를 부여
받은 자를 말합니다.
③ "회원 아이디(ID)"라 함은 회원의 식별 및 서비스 이용을 위하여 자신이 선정한 문자 및 숫자의 조합을
말합니다.
④ "비밀번호(패스워드)"라 함은 회원이 자신의 비밀보호를 위하여 선정한 문자 및 숫자의 조합을 말합니다.
제 3 조 (이용약관의 효력 및 변경)
① 이 약관은 당 사이트에 게시하거나 기타의 방법으로 회원에게 공지함으로써 효력이 발생합니다.
② 당 사이트는 이 약관을 개정할 경우에 적용일자 및 개정사유를 명시하여 현행 약관과 함께 당 사이트의
초기화면에 그 적용일자 7일 이전부터 적용일자 전일까지 공지합니다. 다만, 회원에게 불리하게 약관내용을
변경하는 경우에는 최소한 30일 이상의 사전 유예기간을 두고 공지합니다. 이 경우 당 사이트는 개정 전
내용과 개정 후 내용을 명확하게 비교하여 이용자가 알기 쉽도록 표시합니다.
제 4 조(약관 외 준칙)
① 이 약관은 당 사이트가 제공하는 서비스에 관한 이용안내와 함께 적용됩니다.
② 이 약관에 명시되지 아니한 사항은 관계법령의 규정이 적용됩니다.
제 2 장 이용계약의 체결
제 5 조 (이용계약의 성립 등)
① 이용계약은 이용고객이 당 사이트가 정한 약관에 「동의합니다」를 선택하고, 당 사이트가 정한
온라인신청양식을 작성하여 서비스 이용을 신청한 후, 당 사이트가 이를 승낙함으로써 성립합니다.
② 제1항의 승낙은 당 사이트가 제공하는 과학기술정보검색, 맞춤정보, 서지정보 등 다른 서비스의 이용승낙을
포함합니다.
제 6 조 (회원가입)
서비스를 이용하고자 하는 고객은 당 사이트에서 정한 회원가입양식에 개인정보를 기재하여 가입을 하여야 합니다.
제 7 조 (개인정보의 보호 및 사용)
당 사이트는 관계법령이 정하는 바에 따라 회원 등록정보를 포함한 회원의 개인정보를 보호하기 위해 노력합니다. 회원 개인정보의 보호 및 사용에 대해서는 관련법령 및 당 사이트의 개인정보 보호정책이 적용됩니다.
제 8 조 (이용 신청의 승낙과 제한)
① 당 사이트는 제6조의 규정에 의한 이용신청고객에 대하여 서비스 이용을 승낙합니다.
② 당 사이트는 아래사항에 해당하는 경우에 대해서 승낙하지 아니 합니다.
- 이용계약 신청서의 내용을 허위로 기재한 경우
- 기타 규정한 제반사항을 위반하며 신청하는 경우
제 9 조 (회원 ID 부여 및 변경 등)
① 당 사이트는 이용고객에 대하여 약관에 정하는 바에 따라 자신이 선정한 회원 ID를 부여합니다.
② 회원 ID는 원칙적으로 변경이 불가하며 부득이한 사유로 인하여 변경 하고자 하는 경우에는 해당 ID를
해지하고 재가입해야 합니다.
③ 기타 회원 개인정보 관리 및 변경 등에 관한 사항은 서비스별 안내에 정하는 바에 의합니다.
제 3 장 계약 당사자의 의무
제 10 조 (KISTI의 의무)
① 당 사이트는 이용고객이 희망한 서비스 제공 개시일에 특별한 사정이 없는 한 서비스를 이용할 수 있도록
하여야 합니다.
② 당 사이트는 개인정보 보호를 위해 보안시스템을 구축하며 개인정보 보호정책을 공시하고 준수합니다.
③ 당 사이트는 회원으로부터 제기되는 의견이나 불만이 정당하다고 객관적으로 인정될 경우에는 적절한 절차를
거쳐 즉시 처리하여야 합니다. 다만, 즉시 처리가 곤란한 경우는 회원에게 그 사유와 처리일정을 통보하여야
합니다.
제 11 조 (회원의 의무)
① 이용자는 회원가입 신청 또는 회원정보 변경 시 실명으로 모든 사항을 사실에 근거하여 작성하여야 하며,
허위 또는 타인의 정보를 등록할 경우 일체의 권리를 주장할 수 없습니다.
② 당 사이트가 관계법령 및 개인정보 보호정책에 의거하여 그 책임을 지는 경우를 제외하고 회원에게 부여된
ID의 비밀번호 관리소홀, 부정사용에 의하여 발생하는 모든 결과에 대한 책임은 회원에게 있습니다.
③ 회원은 당 사이트 및 제 3자의 지적 재산권을 침해해서는 안 됩니다.
제 4 장 서비스의 이용
제 12 조 (서비스 이용 시간)
① 서비스 이용은 당 사이트의 업무상 또는 기술상 특별한 지장이 없는 한 연중무휴, 1일 24시간 운영을
원칙으로 합니다. 단, 당 사이트는 시스템 정기점검, 증설 및 교체를 위해 당 사이트가 정한 날이나 시간에
서비스를 일시 중단할 수 있으며, 예정되어 있는 작업으로 인한 서비스 일시중단은 당 사이트 홈페이지를
통해 사전에 공지합니다.
② 당 사이트는 서비스를 특정범위로 분할하여 각 범위별로 이용가능시간을 별도로 지정할 수 있습니다. 다만
이 경우 그 내용을 공지합니다.
제 13 조 (홈페이지 저작권)
① NDSL에서 제공하는 모든 저작물의 저작권은 원저작자에게 있으며, KISTI는 복제/배포/전송권을 확보하고
있습니다.
② NDSL에서 제공하는 콘텐츠를 상업적 및 기타 영리목적으로 복제/배포/전송할 경우 사전에 KISTI의 허락을
받아야 합니다.
③ NDSL에서 제공하는 콘텐츠를 보도, 비평, 교육, 연구 등을 위하여 정당한 범위 안에서 공정한 관행에
합치되게 인용할 수 있습니다.
④ NDSL에서 제공하는 콘텐츠를 무단 복제, 전송, 배포 기타 저작권법에 위반되는 방법으로 이용할 경우
저작권법 제136조에 따라 5년 이하의 징역 또는 5천만 원 이하의 벌금에 처해질 수 있습니다.
제 14 조 (유료서비스)
① 당 사이트 및 협력기관이 정한 유료서비스(원문복사 등)는 별도로 정해진 바에 따르며, 변경사항은 시행 전에
당 사이트 홈페이지를 통하여 회원에게 공지합니다.
② 유료서비스를 이용하려는 회원은 정해진 요금체계에 따라 요금을 납부해야 합니다.
제 5 장 계약 해지 및 이용 제한
제 15 조 (계약 해지)
회원이 이용계약을 해지하고자 하는 때에는 [가입해지] 메뉴를 이용해 직접 해지해야 합니다.
제 16 조 (서비스 이용제한)
① 당 사이트는 회원이 서비스 이용내용에 있어서 본 약관 제 11조 내용을 위반하거나, 다음 각 호에 해당하는
경우 서비스 이용을 제한할 수 있습니다.
- 2년 이상 서비스를 이용한 적이 없는 경우
- 기타 정상적인 서비스 운영에 방해가 될 경우
② 상기 이용제한 규정에 따라 서비스를 이용하는 회원에게 서비스 이용에 대하여 별도 공지 없이 서비스 이용의
일시정지, 이용계약 해지 할 수 있습니다.
제 17 조 (전자우편주소 수집 금지)
회원은 전자우편주소 추출기 등을 이용하여 전자우편주소를 수집 또는 제3자에게 제공할 수 없습니다.
제 6 장 손해배상 및 기타사항
제 18 조 (손해배상)
당 사이트는 무료로 제공되는 서비스와 관련하여 회원에게 어떠한 손해가 발생하더라도 당 사이트가 고의 또는 과실로 인한 손해발생을 제외하고는 이에 대하여 책임을 부담하지 아니합니다.
제 19 조 (관할 법원)
서비스 이용으로 발생한 분쟁에 대해 소송이 제기되는 경우 민사 소송법상의 관할 법원에 제기합니다.
[부 칙]
1. (시행일) 이 약관은 2016년 9월 5일부터 적용되며, 종전 약관은 본 약관으로 대체되며, 개정된 약관의 적용일 이전 가입자도 개정된 약관의 적용을 받습니다.