본 연구에서는 엔트리 프로그래밍 언어를 활용한 협력적 이야기 생성하기 활동의 교육적 효과를 분석하기 위해 교육대학교 1학년을 대상으로 약 3주간 강의를 실시하고, 학생들의 SW교육 역량과 이야기 생성 능력의 변화를 분석하였다. 그 결과, 정보 소양 능력이나 컴퓨팅 사고력, 학습자 역량 등 학생들의 SW 교육 역량에는 큰 변화가 없었지만, 이야기 생성 능력은 통계적으로 유의미하게 향상되었다. 학생들은 글쓰기와 함께 엔트리 프로그래밍 언어를 동시에 배워야 한다는 부담감을 느꼈지만, 점차 이야기 생성하기 활동에 대한 흥미가 생겼으며, 융합 활동 과제가 여러 측면에서 유용했음이 파악되었다. 향후 학생의 교과 역량뿐만 아니라 SW교육 역량을 동시에 향상시키기 위해서는 학습 시간을 충분히 확보하여, 엔트리 교육 활동과 함께 다양한 교과 연계 활동이 필요하다.
대학 교육은 컴퓨팅 사고력 기반의 융합 인재 양성을 강조하고 있으며, 문제 해결력을 향상시키기 위해 소프트웨어 교육을 강조하고 있다. 본 연구에서는 문제해결학습 기반의 파이선 프로그래밍을 통한 소프트웨어 교육을 실시하고, 이에 대한 만족도와 학업 성적간의 상관관계를 분석한다. 문제해결학습 기반의 소프트웨어 교육을 받는 대학생 143명을 대상으로 설문조사를 실시한 결과, 실제 학업 성적과의 상관관계 분석과 다중회귀분석을 통해 문제해결학습의 만족도와 학업 성적 간에 관련성이 있고, 학업 성적에도 영향을 주는 것으로 나타났다. 다양한 문제상황을 파악하고 컴퓨팅 사고력을 활용하여 문제를 해결하는 능력은 점점 더 중요해질 것이므로, 대학 소프트웨어 교육은 문제해결학습 기반으로 실시하는 것이 바람직한 방향이 될 것이다.
최근 소프트웨어 교육 강화 정책 및 2015 개정 교육과정을 통해 피지컬 컴퓨팅 교육이 활발히 추진되고 있다. 피지컬 컴퓨팅 교육은 컴퓨팅 사고력, 창의성, 협력적 문제해결력 향상 등을 위해 유의미한 학습 활동임에도 불구하고 매우 복잡하고 융합적 학습 활동이라는 측면에서 실제 학교 현장의 수업 적용 시 많은 어려움이 따른다. 이를 지원하기 위한 다양한 연구들의 추진되어 왔으며, 본 연구에서는 그 간 추진되어 온 초 중등학교 피지컬 컴퓨팅 교육 연구들을 종합적으로 분석하고 학교 현장에서의 어려움을 해결하기 위한 향후 연구 추진 방향에 관해 논의하고자 하였다. 본 연구에서는 우리나라 초 중등학교에서의 피지컬 컴퓨팅 교육의 추진 현황, 방법, 효과성 등에 관한 양적, 질적 연구들을 종합적으로 분석하기 위해 메타 종합 분석 연구를 사용하였으며, 연구 결과, 피지컬 컴퓨팅 교육의 목적, 교수 학습 방법, 도구들의 활용 현황을 파악하고 이에 따른 교육 효과들을 확인하였다.
비전공 학부생을 대상으로 다양한 방식의 SW 교육이 대학별로 운영되고 있다. 그리고 대부분 컴퓨팅적 사고를 교육하는 데 초점을 맞추고 있다. 이러한 컴퓨팅 교육에 이어서 학생들마다 창의적인 컴퓨팅 산출물을 구현하고 평가하는 교육 방식이 필요하다. 본 논문에서는 창의적 컴퓨팅 산출물 기반 SW교육을 실현하는 한 가지 방안을 제안한다. 이를 위해 학생들이 디지털논리회로 장치를 창의적으로 구현하고, 이 장치의 기능을 구현하는 SW알고리즘을 디자인하는 교육방법을 제안한다. 제안한 교육 방법에서는 아두이노 보드를 사용한 간단한 LED 논리회로를 예로 들어 교육한다. 학생들은 2변수 논리회로 출력장치 두 쌍을 창의적으로 설계 및 구현하고, 구현한 장치의 패턴을 나타내는 알고리즘을 다양한 형태로 설계한다. 그리고 입력장치를 이용한 기능 확장 및 확장된 알고리즘을 설계한다. 제안한 교육방법을 적용하면, 비전공 학생들이 창의적 컴퓨팅 산출물 제작을 통해 알고리즘 설계의 개념과 필요성을 습득하는 성과를 얻을 수 있다.
인공지능(AI)이 발달하면서 누구나 손쉽게 접속하여 인공지능에 대한 내용을 학습하거나, 인공지능 모델을 만드는 등 인공지능 관련 다양한 활동을 할 수 있는 플랫폼들이 많이 생겨났다. 이에 본 연구에서는 다양한 인공지능 교육 플랫폼을 분석하여 인공지능 기반 SW교육 활성화를 위한 프레임워크기반 인공지능 교육 플랫폼을 활용한 SW교육 수업안을 개발하여 제안하였다. 인공지능 기반 SW교육 프레임워크는 컴퓨팅 사고력(Computational Thinking)의 기반 위에서 인공지능 리터러시(literacy)를 함양하는 것을 목표로 학습자 중심의 프로젝트 수업을 구성하여 실생활의 맥락이나 다른 교과와 융합 가능한 요소를 포함하였다. 이를 활용하여 분리수거 도우미 인공지능 만들기라는 주제로 6차시 분량의 프로젝트 기반 수업으로 실과, 사회, 창의적 체험활동을 활용한 SW교육 수업안을 개발하여 제시하였다. 이 프로젝트 수업은 AI Oceans, 엔트리와 같이 어렵지 않은 플랫폼을 활용하여 수업을 구성하였다.
AI(Artificial intelligence)는 4차 산업혁명을 살고 있는 우리에게 많은 변화를 가져왔다. 무인카메라, 무인택배함 등 AI를 활용한 무인 자동시스템은 우리 삶에서 손쉽게 접할 수 있다. 따라서 미래를 살아가는 아이들에게 AI 교육은 중요한 부분을 차지하게 되었다. 그러나 현재 국내 교육은 유치원과 초등학교 저학년과 같은 어린 학생들을 위한 AI 교육 사례가 미비하다. 따라서 본 연구는 기 연구된 유치원 및 초등학교 1-2학년 SW 교육과정을 토대로 AI 기반 교수학습 활동 사례와 주제별로 AI 기반 컴퓨팅 사고력을 제시하였다. 다만, 본 교수학습 활동이 공교육에 적용되려면 충분한 수업 시간을 확보하고, 교육 환경을 개선하고, 수업활동을 적극적으로 지원해야 한다.
세계 각국은 급변하는 시대의 발전 및 개혁 요구에 대응하기 위해 미래에 필요한 핵심역량을 기준으로 정보교과과정을 설계하고 시행하고 있다. 본 논문에서는 핵심역량을 비교 분석하여 초등 정보교육 핵심역량 프레임워크를 개발하였으며, 초등 정보교과 구성 방향성을 제시하였다. 각 국가 및 기관에서 제시한 역량 중 사회적-감정적 역량, 의사소통, 창의력, 책임감, 문화와 윤리, 문제 해결 능력, 협력, 추상 역량이 중첩되었으며, 국내 중·고등학교 정보 교과에서는 컴퓨팅 사고력과 정보기술 활용 능력을 중시함을 알 수 있었다. 이에 향후 초등 정보교과에서 제안된 핵심역량 프레임워크를 교과 구성에 반영하며, 사회적 책임감을 강화하고 융복합적 소양을 함양하여 문제해결력을 제고하는 방향으로 편성할 것을 제안하였다. 본 논문을 통하여 2022년 개정 교육과정에 핵심역량을 반영한 초등 정보교과 편성의 필요성이 확대되기를 바란다.
본 연구에서는 비대면 교육 환경에서의 질적 개선을 위하여 교수-학습 활동 전반적인 과정을 데이터로 처리하면서 학생들과 소통할 수 있는 e-포트폴리오 시스템을 구성하고 활용하였다. e-포트폴리오는 교수자의 수업 계획부터 성찰의 전 과정을 지원하면서, 수업 운영 과정에서 학습자의 이해도를 정기적으로 확인하고, 온라인상에서 의사소통하며 학습자 중심의 교육 활동을 지원할 수 있도록 구성하였다. 비전공 학생들이 어려워할 수 있는 교양의 프로그래밍 수업에서 e-포트폴리오를 활용한 교수자와 학습자의 의사소통 기반의 학습 효과인 효용성을 분석한 결과, 문제해결력 기반의 과제와 중간고사와 기말고사에서 유의미한 상관이 나타났다. 또한, e-포트폴리오의 만족도를 나타내는 확대 적용성을 분석한 결과, 학생들의 컴퓨팅사고력 검사 결과와 함께 과제, 학업 성적 등과 유의미한 상관이 나타났고, 컴퓨팅사고력의 향상에 유의미한 영향을 주는 것으로 나타났다. 제안하는 e-포트폴리오 시스템 형태를 활용하여 비대면 교육을 실시한다면, 학생들과 효율적으로 소통하면서 비대면 교육의 품질을 향상시킬 수 있을 것이다.
우리나라는 초등학교부터 소프트웨어교육을 실시하고 있다. 초등학교의 대표적인 소프트웨어교육 도구로 서양 체스 게임의 규칙을 토대로 재구성한 다양한 체스 게임을 활용하고 있는 실정이다. 반면 우리 전통놀이 중 윷놀이에도 소프트웨어 교육의 내용 요소가 포함되어 있어, 이에 대한 연구가 필요한 실정이다. 따라서 이 연구에서는 교육용 프로그래밍 언어인 엔트리와 거북이 로봇을 활용한 컴퓨팅 사고력을 기반한 윷놀이 프로그램을 개발하고 타당성을 검증하였다. 타당성 검증 결과로는 교과 성취기준과의 일치도(3문항)와 학습자료의 적절성(4문항), 수업 적용 가능성(3문항)에서 모두 CVR값이 0.7보다 높게 나타났다. 따라서, 이 연구에서 개발한 학습 프로그램이 교과 성취기준과 일치도가 높고 학습자료가 적절하며 수업에 적용할 수 있는 가능성이 높다고 판단할 수 있었다. 향후 이 콘텐츠의 일반화를 위해서는 효과성 검증이 되어야 할 것이며, 이를 이해 실험적인 연구가 필요하겠다.
본 논문에서는 하이브리드 러닝의 목적 및 교수-학습 원리를 기반으로 AI 교육 시스템의 구성안에 대해 제안하였다. 이를 위해 하이브리드 러닝의 4가지 구성요소를 바탕으로 AI 교육을 효과적으로 운영하기 위한 온·오프라인 학습환경(메타버스 기반, 앱 기반, 면대면 기반) 등의 시스템 개념 구성도와 시스템에 필요한 DB 구성도를 설계하였다. 본 연구에서 제안한 AI 교육 시스템 모형은 학습자의 수준 및 요구에 따라 AI 교육의 효과성을 극대화하고 AI 교육을 통한 컴퓨팅 사고력 함양에 있어 더 효과적인 학습자 중심의 학습 환경을 구축하는 데 도움이 될 것으로 기대한다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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