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 연구에서는 고등학교 지구과학 I 고체지구 영역에서 컴퓨팅 사고력 기반의 교수학습활동을 개발하고, 그 효과와 시사점을 살펴보았다. 이를 위해 총 8차시에 해당하는 문제해결 중심 언플러그드 활동을 개발하고, 이를 A 고등학교 학생 65명을 대상으로 적용하였다. 교수학습활동을 실시한 결과 학생들의 컴퓨팅 사고력과, 컴퓨팅 사고력에 대한 인식 측면에서 유의미한 변화를 확인하였다. 활동 이후 학생들의 자기보고서의 응답과 면담자료를 토대로 지구과학 문제해결과정에서 컴퓨팅 사고력과 컴퓨팅 사고력에 대한 인식에 영향을 준 요인을 살펴보았다. 또한 컴퓨팅 사고력 기반의 교수학습설계와 진행의 측면에서 고려해야 하는 요소에 대한 시사점을 도출하였다. 연구 결과를 토대로 지구과학을 포함한 다양한 교과목을 통한 컴퓨팅 사고력 개발을 위한 교수학습활동의 필요성과 운영방안을 제안하였다.
This study aimed to investigate the effects of an unplugged robot education system capable of computerless coding education. Specifically, this study compared this education system with PicoCricket, an educational robot that can also be used with elementary students in lower grades, using assessment tools on perceived usefulness and ease. Using random sampling and randomized assignment for more objective validation, 30 participants were assigned to the unplugged robot education system group (experimental group) and 30 participants were assigned to the PicoCricket group (control group), for a total of 60 study participants. The research procedure included verification of the equivalence of the two groups by conducting a pretest after a 2-hour basic training session on algorithms and programming. The experimental and control groups learned the same content using different educational tools in accordance with software training guidelines for a total of 12 hours. Then, the difference in perceived usefulness and ease between the two groups was examined using a post-treatment test. The study results showed that scores on both dependent variables, perceived usefulness and perceived ease, were significantly higher in the experimental group than the control group. Moreover, scores on all sub-variables of the dependent variables were significantly higher in the experimental group than the control group. These results suggest that learners using the unplugged robot education system found it more useful and easier to use than learners using the existing educational robot, PicoCricket. This study's findings are significant, as according to the technology acceptance model, the perceived usefulness and ease of an educational tool are important variables that determine the acceptance of the tool (i.e., persistence of learning).
최근 소프트웨어 활용교육 중심에서 프로그래밍을 비롯한 컴퓨터과학을 기반으로 한 사고력 향상 중심의 컴퓨터 교육이 강조되고 있다. 시각화 자료를 이용하거나 활동 중심의 언플러그드 활동 중심의 알고리즘 교육을 기반으로 초등 알고리즘 교육에 대한 여러 연구가 이루어지고 있다. 그러나 아직 초등학생의 특성을 살린 학습자료나 수업 방법이 부족하여 실제 학교 현장에 도입하기에 여러 가지 어려움이 있다. 이에 본 연구에서 관련 선행 연구를 분석하여, 초등학생들의 발달단계에 적합한 활동중심의 검색 알고리즘 수업을 설계하였다. 본 연구에서 개발한 수업 설계를 통하여 학생들의 사고력을 향상시킬 수 있는 알고리즘 관련 수업이 더욱 확대되기를 기대한다.
컴퓨터과학의 원리를 교육하기 위한 도구로서 언플러그드 교육은 널리 사용되고 있다. 본 연구에서는 초등학교에서 이진법에 대한 사전학습이 이루어져 있지 않은 학생들을 대상으로 자연수를 이진체계로 표현하는 교육자료 개발에 대해 제시하였다. 사전학습 수준은 수를 세기, 수와 카드를 연결하기, 수를 배열하기가 요구된다. 학습방법은 활동중심학습으로 구성하였으며, 학습내용은 생활 속의 수를 컴퓨터에서 사용하는 방법을 이해하도록 자연수를 이진체계로 표현하기, 생활 속의 이진체계 찾아보기 등이다. 개발된 자료의 적합성 평가를 위하여 교육내용 구성과 평가의 방법에 대하여 현장적용을 하였으며, 자연수의 이진체계 표현에 대한 지식과 태도, 일반화에 효과적인 것으로 평가되었다.
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.
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.
언플러그드 컴퓨팅은 컴퓨터 과학에 대한 원리나 개념을 놀이를 통해 쉽게 배울 수 있도록 개발된 교수학습방법으로 초등학생도 쉽게 이해할 수 있는 장점을 가지고 있다. 우리나라 탈북청소년 대안학교의 대부분은 검정고시 합격과 대학진학을 목표로 교육과정이 편성되어 있어 정보 수업은 단순히 타자연습과 사무용 프로그램을 배움에 그치고 있다. 본 연구에서는 탈북청소년을 대상으로 언플러그드 학습지도안을 구안하고 전문가 검증을 통하여 수업의 효과를 평가하였다. 설문 응답을 분석한 결과 대부분의 응답자가 본 연구에서 제시한 수업지도안이 탈북청소년 대안학교 학생에게 적합하다고 응답하였고, 정보 과목의 흥미와 만족도를 높일 수 있다는 긍정적인 응답을 보였다.
2015 개정교육과정에서는 초등학교 실과교과에서 17시간의 정보 수업을 필수로 진행하도록 하고, 교수-학습방법으로 언플러그드를 권장하고 있다. 언플러그드를 활용하기 위해서는 교사의 정보교과 교수내용지식 수준이 높아야 할 것이다. 본 연구는 초등학교 교사들의 정보교과 교수내용지식에 대한 인식과 교수 가능성과의 관계를 밝히기 위한 목적으로 진행되었다. 목적 달성을 위해 초등교사 172명을 대상으로 설문을 진행하였다. 연구 결과, 첫째, 현직 초등학교 교사들은 정보교과 교수내용지식 수준이 낮은 것을 확인하였다. 둘째, 교수내용지식과 교수 가능성과의 상관이 높은 것을 확인하였다. 본 연구는 초등교사들의 정보교과 교수내용지식 수준을 높이기 위한 방안을 제시하였다는 것에 의의가 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.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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