초등학생을 대상으로 하는 소프트웨어 교육의 도구는 블록형 교육용 프로그래밍 언어(EPL)가 주로 사용되고 있다. 블록형 EPL은 SW 교육의 입문 도구로써 장점이 많지만 확장성에서는 한계를 가지고 있다. 본 연구에서는 실제 산업 현장에서도 활발하게 사용하고 있는 텍스트 기반의 프로그래밍 언어인 파이썬을 활용한 SW 교육의 접근 방안을 모색하였다. 파이썬을 활용한 학습 프로그램과 모형을 개발하고 초등학교 6학년 학생을 대상으로 10차시를 적용하였다. 그 결과 로봇 활용 파이썬 학습 모형을 적용한 학생들의 컴퓨팅 사고력 향상에 유의미한 효과가 있었으며 초등학생을 대상으로 텍스트 기반 프로그래밍 언어의 적용 가능성을 확인할 수 있었다.
초중등 소프트웨어교육을 운영할 수 있는 예비교사 교육과정의 중요성이 제기되고 있다. 하지만 국내에서 예비교사를 위한 소프트웨어교과교육과정에 대해서 어떤 기준에 의해 강화되어야 하는지에 대한 연구는 미흡한 실정이다. 이에 본 연구에서는 교수내용지식 4가지를 기준으로 국내외 사례를 분석하였다. 국내 사례는 교육내용과 교수법에 집중적으로 구성되어 있는 것으로 나타났다. 그리고 국내외 사례 분석을 통하여 예비교사를 위한 교수내용지식을 기준으로 하여 소프트웨어 교육내용을 제시하여 보았다. 주요한 내용은 4개 영역을 모두 삽입하였고 교육내용과 교수법을 가장 강조하여 구성하고 소프트웨어교과교육 전문가에게 타당성 검토를 의뢰하였다. 전문가 설문 조사 결과 대부분 타당도와 합의도가 기준치를 넘었지만 학생관리 분야에 대해서 CVR값이 기준값을 하회한 것으로 나타났다.
2015년도에 개정한 정보 교육과정은 창의 융합형 인재의 성장을 주요 목표로 제시하고 있는데, 창의 융합형 인재의 성장에서 반드시 필요한 것이 컴퓨팅 사고력(CT)이다. 본 논문에서는 창의융합형 인재 성장의 목표에 맞추어 IoT 기술과 문이과 통합과정을 정보교과 내용에 접목하였고 교수-학습 프로그램을 개발하였다. 개발한 교수-학습 프로그램의 효과를 검증하기 위하여 실험연구를 진행하였으며, 연구결과 실험집단의 평균(Mean)이 통제집단보다 10점 이상 높게 나오는 결과를 얻었다. 따라서 본 연구에서 제안한 교수-학습 프로그램이 효과가 있음을 알 수 있었다. 본 연구에서 제안한 교수-학습 프로그램은 프로그래밍 언어뿐만 아니라 IoT 기반의 CT 교육을 통해 실생활의 다양한 분야에 응용되는 SW 기술을 직접 구현하여 SW 교육에 대한 학습 동기와 흥미를 유발시킬 수 있으며 문·이과 통합형 교육을 통해 많은 교과와 융합되는 문제를 해결하고 창의적으로 설계하는 경험을 통해 융합과학적 사고력을 향상시킬 것으로 기대된다.
인공지능이 점차 직무에 확대됨에 따라 비전공자에게 요구되는 AI 리터러시 역량을 갖춘 인재 육성이 필요하다. 이에 본 연구에서는 AI 교육의 필요성 및 현황을 기반으로 향후 전공과 관련하여 AI 학습이 지속 가능하도록 비전공자에 맞는 AI 리터러시 역량 향상 교육을 실시하였다. D 대학의 비전공자를 대상으로 프로젝트 기반 데이터 분석과 시각화를 통한 문제 해결방안 도출을 15주에 걸쳐 적용하고, 학습자들의 교육 전후에 대한 AI 능력 향상 및 효과성을 분석하여 검증하였다. 그 결과, 학습자들의 데이터 분석 및 활용 능력, AI 리터러시 능력, AI 자기효능감 부분에서 통계적으로 유의미한 수준의 긍정적 변화를 확인할 수 있었다. 특히, 학습자들에게 공공데이터를 직접 활용하여 분석하고 시각화하는 능력뿐만 아니라 이를 AI 활용과 연결하여 문제를 해결할 수 있는 자기효능감까지 향상시켰다. 이는 비전공자의 AI 교육에 매우 유용하고 효과성이 있음을 확인할 수 있다. 향후 본 연구를 바탕으로 AI 활용을 확장하여 데이터와 AI 기술을 일상 속에서 자유롭게 활용 가능하도록 다양한 계열의 비전공자에 맞는 확장된 AI 교육 과정 연구를 진행할 예정이다.
The purpose of this study is to design and develop of digital contents to improve computational thinking in the online education environment. First, we planned the design and development of contents with 19 experts of Software education. Digital content was designed from the point of view of improving the educational quality and the quality of contents for the improve of computing thinking. The content type is classified into the SW education area; computer science, programming, physical computing, convergent computing, computing thinking, and software education that improves the computing thinking. And we designed 45 learning programs for each SW education area. Designed learning contents were developed in 464 lessons to suit the online education environment. The content validity of the proposed content was verified by the expert group and the average CVI value was over .83. Through this, we could analyze that the developed contents will help learners to expand their computing thinking.
비전공 학부생을 대상으로 Java 프로그래밍 교육을 실시하는 데 있어, 피지컬 컴퓨팅 교육 방법을 적용한 사례는 전무하다고 할 수 있다. 피지컬 컴퓨팅 교육의 장점은 디지털 및 아날로그 센서의 입력 값에 따른SW 처리 출력 결과를 직접 확인할 수 있어, 프로그래밍 오류를 빠르게 수정하고 학습자의 학습 관심과 만족도를 향상시킬 수 있다. 본 논문에서는 마이크로비트를 사용하여, 기초적인 Java 프로그래밍 교육에 피지컬 컴퓨팅 교육을 접목하였다. 그리고, 컴퓨팅적 사고과정에 따라, 마이크로비트를 사용하여 Java 프로그램을 창작해보는 교육 방법을 제안하였다. 마이크로비트를 제어하는 블록 프로그래밍을 통해, 알고리즘을 설계하고, 이에 따라, Java 프로그램으로 변환하는 교육 방법을 적용하였다. 그리고, 본 교육방법을 적용한 강좌에서 학생들의 평가 결과를 분석하여, 마이크로비트를 활용한 교육방법의 유효성을 분석하였다.
Design-Thinking 5 Step 기반 메이커 활동은 사용자의 상황에 공감하여 필요와 요구를 분석한 뒤, 이를 디자인에 적용시켜 사용자들에게 더 필요한 경험을 제공하기 위한 사용자중심의 디자인 접근 방식이다. 본 논문은 학습자의 의도에 따라 다양한 도구를 활용하여 만든 결과물을 다른 사람들과 공유하고 개방하는 것을 강조하는 메이커 교육의 가치와, 인간에 대한 관찰과 공감 그리고 사용자 중심의 결과물 도출이라는 Design-Thinking의 기본 마인드를 SW코딩 교육과정에 적용한 교수학습 방법을 제안한다. 이를 위하여 중등 교육과정에서 다루어지는 정보 교과교육 내용 중에서 코딩교육이 필요한 단원을 중심으로 Design-Thinking 기반의 교수학습 방법을 연구하였다. Design-Thinking 기반 교수학습 지도안으로 교육 전문가 집단을 대상으로 수업을 시연하고, 전문가들의 평가와 의견을 수집하고, 수집된 평가내용을 반영하여 교수학습 지도안을 수정하였다. Design-Thinking 5 step 기반의 SW코딩 교수학습은 학생들로 하여금 무한한 발상을 가능하게 하는 확산적 사고와 확산된 사고로부터 최적의 결정을 이끌어내야 하는 수렴적인 사고를 체득하기에 적합한 학습 기회가 될 것이라고 기대한다.
성공적인 학습 성과를 위해 동료 학습자간의 상호 협력 및 도움은 매우 중요한 요소이지만 학생들은 점점 혼자 해결하려는 경향이 나타나므로 학생들의 컴퓨터 문제해결 선호 방법 및 상호 관계성 등을 조사하여 이에 관한 학생들의 생각을 파악하고 학생들에게 알맞은 실습지도를 할 필요가 있다. 그러므로 본 논문에서는 K교육대학교 학생 231명을 대상으로 컴퓨터 사용 중 어려움을 겪을 때 선호하는 해결 방법 및 학생들 상호 관계성을 분석한 결과, 컴퓨터 사용 중 어려움 발생정도가 적을수록 컴퓨터 활용능력이 높을수록 학년이 올라갈수록 스스로 해결하는 방법을 선호하였다. 그리고 가족 및 친척 등 친밀도가 높은 혈연관계에게 직접 물어보는 방법과 인터넷을 활용하여 스스로 해결하는 방법에 만족도가 높았다. 또한, 학과동기생 사회연결망 분석을 통해 학과 안에서 컴퓨터 문제해결 관계망을 파악할 수 있어 동료 학습자 선정시 참고자료로 활용할 수 있으므로 개인별 맞춤형 컴퓨터 교육실습 운영에 도움을 줄 수 있을 것이다.
본 연구에서는 초등학생들을 대상으로 컴퓨터와 스마트기기를 활용하여 자기주도적 학습을 할 수 있도록 교과교육과정과 SW교육 내용요소를 융복합하여 플립 러닝 기반의 융합SW 교수-학습 모형을 개발하고 이를 초등 교육현장에 적용하여 EPL 흥미도와 교과 성취 수준에 미치는 영향을 분석 평가하는데 목적이 있다. 본 교수-학습 모형은 교과 내용 융 복합, 문제 상황 제시, 창의적 아이디어 설계, 산출물 공유의 4단계로 구성되었다. 본 연구의 플립 러닝기반 융합SW 교수-학습 모형을 수업에 적용하여 평가 분석한 결과 학습자들의 EPL 흥미도 및 교과 성취 수준 향상에 긍정적인 영향을 미치는 것으로 나타났다. 본 연구 결과에 대한 시사점 및 기대효과를 제시하였다.
4차 산업혁명 시대의 도래에 따라 전 세계의 많은 국가들은 새로운 미래를 준비하기 위한 노력을 기울이고 있다. 산업구조의 변화뿐만 아니라 전문 인재양성을 위한 교육시스템의 새로운 변화를 추구하고 있다. 변화의 중요한 부분 중 하나로 컴퓨터 중심의 지능정보사회로의 변화를 준비하고 이끌어나갈 수 있는 인재를 길러내기 위하여 소프트웨어교육을 교육과정의 핵심영역으로 반영하고 미래역량으로 도입하고 있다는 것이다. 본 연구에서는 예비교원들의 소프트웨어교육에 대한 인식을 조사하고 초등학교 정보교육에 대하여 갖고 있는 방향성과 생각을 분석하여 교과의 필요성과 추진방향 등을 살펴본다. 예비교원들의 응답을 토대로 SW교육이 학교현장에서 수행되는 방법에 대해 프로젝트기반 학습이 필요하다고 조사되었으며, 평가는 관찰평가를 통해 수행되어야 함을 알 수 있었다. 또한 예비교원들의 인식을 살펴본 결과 SW교육은 미래사회를 대비하기 위한 중요한 역량으로 인식하고 있었다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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