본 연구의 목적은 초등 교육현장에서 활용되는 로봇수업에서 학생들이 배양할 수 있는 역량으로 컴퓨팅 사고(Computational Thinking) 능력에 초점을 맞추고 이를 평가할 수 있는 평가 방안을 제안하는 것이다. 또한 지금까지 로봇수업의 평가로 개인 역량에만 치중하였던 것을 사회문화적 관점에서 조명하여 대인관계적 역량 및 협력의 경험을 평가할 수 있는 방안을 제안하였다. 이를 위해 초등학교 5학년 로봇수업에서 한 학기 동안 운영할 수 있는 프로그램을 고안하고 컴퓨팅 사고 능력 평가 설문 및 학습과정 모니터링 루브릭을 개발하여 평가를 실시하였다. 본 연구의 결과는 최근 이론적으로 주목받고 있고 컴퓨팅 사고 개념을 로봇교육과 연계한 평가 방안을 고안하고 사회문화적 관점인 대인간의 관계를 평가에 포함시킴으로써 그 범위를 확장하였다는 점에서 의의가 있다.
4차 산업혁명이라는 시대적 배경에 따라 컴퓨팅 사고력을 가진 인재를 양성하기 위해 각 대학에서 비전공자 컴퓨팅 교육을 진행하고 있다. 현장에서 여러 교육이 실행되고 있지만, 그 교육이 비전공자의 컴퓨팅 사고력 관점에서 효과가 있는지를 살펴보는 연구는 매우 제한적이다. 본 연구는 비전공자 대상 컴퓨팅 수업이 컴퓨팅 사고력 관점에서 효과가 있는지 살펴보는 것을 목표로 진행되었다. 고등교육 수준의 AP Computer Science Principle을 기반으로 컴퓨팅 사고력 관점의 평가 프레임워크와 그에 따른 문항을 개발하여 수업 참가자들에게 적용하였다. 그 결과, 수업 이후 역량이 수업 전 보다 유의미하게 향상되었다. 수업 전 역량은 전공 영역별로 유의미하게 차이가 있었지만 수업 이후에는 차이가 없어졌다. 즉, 본 수업은 학생의 컴퓨팅 사고력 측면의 역량 향상에 효과가 있으며, 특히 비전공자 그룹에서 더 큰 효과를 보이는 것으로 나타났다.
4차 산업혁명으로 인한 사회 변화에 따라 2015 개정교육과정부터 SW교육이 정규 교육과정에 편입되었고, SW교육의 궁극적 목표는 컴퓨팅 사고력의 계발이다. 현장에서 SW교육이 성공적으로 정착하기 위해서는 교육 수혜자인 학생들의 수준을 정확히 진단하고 이에 맞는 교육과정과 교수학습 방법을 적용해야한다. 현재까지 일반학생이나 영재학생을 대상으로 한 컴퓨팅 사고력 관련 연구는 진행되었으나, 교육 소외 계층 학생을 대상으로 한 연구는 미비한 실정이다. 본 연구에서는 교육 소외계층 학생 135명과 일반학생 201명을 대상으로 컴퓨팅 사고력을 측정하고 비교 분석하는 연구를 진행하였다. 교육 소외계층 학생은 남양주 지역아동센터 15곳을 방문해 모집하였고, 비교집단인 일반학생은 남양주 소재 B 초등학교 학생을 모집하였다. 두 집단 간 컴퓨팅 사고력을 다각도로 비교 분석한 결과 교육 소외계층 학생의 컴퓨팅 사고력이 일반학생에 비해 저조한 것으로 나타났고 이를 통해 몇 가지 시사점을 제언하였다.
본 연구는 Computational Thinking 역량을 효과적으로 평가하기 위한 서술형 수행평가 방법에 관한 내용이다. 제안된 서술형 수행평가도구는 MIT에서 제시한 창의컴퓨팅 평가 문항들을 델파이 기법을 통해 조사한 후 문항을 선별 및 수정하였다. 이 서술형 수행평가 도구는 실험하기 및 반복하기, 테스팅과 디버깅, 재사용과 재구성, 추상화와 모듈화의 4가지 영역으로 구성되어 총 4문항으로 개발하여 예비교사를 대상으로 수업에 적용하였다. 적용결과 평가 도구는 $Cronbach-{\alpha}$값이 0.6 이상으로 신뢰도가 높았으며 전문가 대상의 델파이 검사 결과 타당도도 높게 나타나 제안된 평가 도구가 학생들의 CT 역량을 효과적으로 측정하는 유용한 평가 도구로 확인되었다.
세계적으로 교육 분야에서 컴퓨팅 사고력 증진을 위해 많은 노력을 기울이고 있다. 본 논문에서는 SW 역량과 컴퓨팅 사고력 관계를 정의한 후, 컴퓨팅 사고력 측정을 통해 예비교원 컴퓨팅 사고력 현황을 파악하고자 한다. 이를 위해 한 학기 동안 엔트리 프로그래밍 언어 수업을 받은 예비교원을 대상으로 SW교육에 대한 태도와 컴퓨팅 사고력에 대한 설문을 실시하였다. 설문 분석 결과 예비교원의 컴퓨팅 사고력 중 추상화, 자료 분석, 자동화에 대한 부분의 개선이 필요함을 보였다. 예비 교원을 교육할 때 SW 개발 도구인 엔트리를 벗어나, 분석과 설계 역량을 키울 수 있는 교육 방법이 필요함을 알 수 있었다.
최근 컴퓨팅 사고력 교육에 관한 중요성이 강조됨에 따라 전 세계 교육과정이 개편되고, 컴퓨팅 사고력 평가를 위한 국제 비교 연구가 추진되었다. 본 연구에서는 최근 개정된 한국과 미국의 교육과정에 나타난 컴퓨팅 사고력 관련 성취기준을 비교 분석하였다. 연구 결과, 컴퓨팅 사고력 요소와 관련성이 있다고 판단되는 성취기준의 수는 한국이 16개, 미국이 21개로 한국과 미국 교육과정 모두 높게 나타났으며, 포함된 개념 요소는 비슷하나, 기능 수준에서 차이를 보였다. 한국은 '문제 분석 및 정형화' 측면에서 보다 구체적인 성취기준을 다루는 반면, 미국은 '해결 방안 계획 및 평가' 측면에 중점을 둔 것으로 나타났다. '알고리즘, 프로그램, 인터페이스 개발' 측면에서는 한국과 미국 모두 구체적인 성취기준을 제시하고 있으나, 기능적 측면에서 볼 때 미국 성취기준이 한국에 비해 보다 다양하고 구체적인 진술을 포함하고 있으며, 모델링, 모듈 생성, 기술 평가 및 활용과 관련된 추가적으로 필요한 성취기준을 포함하고 있다. 이러한 분석결과는 향후 교육과정 개정 시 내용 요소와 함께 기능적 측면의 개선 사항을 제안하는데 활용될 수 있다.
2015 개정교육과정에 의해 2018년부터 SW 교육이 필수화되면서 SW 교육에 대한 연구가 활발하게 이루어지고 있다. 본 논문에서는 예비교사들의 컴퓨팅 사고력 수준을 파악하기 위해 2016년부터 2018년까지 3년 동안 K 교육대학교 1학년 학생 325명을 대상으로 스크래치 수업을 실시한 후 연도별로 산출된 스크래치 프로젝트를 Dr. Scratch 분석도구로 평가하여 연도별과 학점별로 CT요소 점수의 연관성을 분석하였다. 그 결과, 연도와 학점이 높을수록 CT요소, 점수, 등급도 높아짐을 알 수 있었다. 이를 통해, 학생들은 Dr. Scratch와 같은 자동화된 평가도구를 사용하여 평가해 본 후 스스로 수정 보완해보는 과정과 필요한 자료를 직접 제작하여 활용하는 ICT 능력이 필요하며, 복잡한 조건과 논리연산 활용 등 논리적 사고 요소를 이해하고 잘 활용될 수 있도록 교육될 필요가 있다.
사회 전체가 소프트웨어 중심으로 운영되고, 사물인터넷을 통한 새로운 디지털 시대가 시작되면서 서로 융복합적으로 연계가 이루어지고 있다. 이러한 사회변화와 함께 실생활의 문제들이 복잡해지고 의사소통 능력과 문제해결능력이 점차 강조됨에 따라 이를 교육과정에 반영하기 시작하였다. 이러한 변화는 이미 해외에서 먼저 시작되었고, 국내에서는 2015년도 교육과정 개정을 통해 초중등에서도 SW교육을 교육과정에 포함하게 되었다. 반면 대학생들을 위한 SW교육에 대한 필요성은 최근에서야 그 움직임이 서서히 시작되었다. 현재 SW교육은 단순 프로그래밍교육이 아닌 컴퓨팅 사고력(Computational Thinking) 증진을 목표로 진행되고 있다. 따라서 최근 주목받고 있는 컴퓨팅 사고력에 대한 동향분석과 함께 대학SW교육에서 컴퓨팅 사고력 증진을 위해서 국내외 대학들이 관련 코스들을 어떻게 운영하고 있는지 분석하고, 컴퓨팅 사고력을 효과적으로 함양할 수 있는 교수학습모형을 제안하였다.
여러 학문이 융합하는 현시대에 SW 교육이 중요시되고 있다. 이러한 추세에 맞추어 우리나라의 정규교육과정에 학습자의 CT 신장을 목적으로 하는 SW 교육이 포함되었다. 이에 따라 CT 관련 연구와 교육 도구에 관한 연구가 활성화되고 있다. 앱 인벤터는 간단한 앱 개발 도구로써 기존의 도구들보다 장점이 많다. 이에 본 연구에서는 초등학생을 대상으로 CT 개발을 목적으로 인벤터 활용 SW 교육 프로그램을 개발 적용하였다. 또한 SW 교육 프로그램 적용 후 CT를 계산적 인지력과 계산적 창의력 2개 요소로 나누어 검사하였고, 컴퓨터 관련 태도를 컴퓨터 불안, 컴퓨터 호감, 컴퓨터 자신감 3개 요소로 나누어 검사하였다. 검사 결과를 사전 사후 검사 대응표본 t검정해 본 결과, 프로그램 적용 대상 학습자들의 CT가 신장된 것을 확인할 수 있었고, 컴퓨터 관련 태도 또한 긍정적인 변화를 보인 것으로 나타났다.
고등교육의 비전공자 대상 정보과학 교육의 수요가 늘고 있지만, 컴퓨팅 사고력 관점에서 적절하게 학생들의 창의적 산출물을 평가하는 도구는 부족하다. 이에 본 연구는 고등교육의 비전공자를 위한 정보 과학 수업에서 학생들이 개발한 창의적 산출물을 컴퓨팅 사고력 관점에서 평가하는 루브릭을 개발하기 위한 목적으로 진행되었다. 루브릭 초안의 준거틀(framework)은 CT Practices Design Pattern이며, 개발된 루브릭의 구성 요소는 영역, 역량요소, 평가요소, 평가자료, 평가단계의 다섯 가지이다. 루브릭은 '추상화 모델의 설계', '창의적 산출물의 설계 및 적용', 그리고 '산출물의 자가 평가'의 세 영역으로 구분하여 개발되었다. 전문가 검토를 통해 내용 타당성을 확보하였으며, 신뢰도 측면의 일관성이 검증되었다. 본 연구에서 개발된 루브릭은 해당 목적에 맞게 수정하여 사용할 수 있다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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