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문제 정의
- 본 연구는 2006년 8월부터 10월까지 3개월간 경남 A 초등학교 6학년생(13명)을 대상으로 방과 후 로봇 전문강사와 현장교사에 의해 30차 시 분량으로 수업을 실시케 하고 차시별로 수업을 담당한 교사가 미리 만든 평가기준 및 채점표에 의해 직접 결과를 평가하도록 하였다.
- 또한, 직접 프로그래밍을 하여 로봇에 입력하고 자신이 요구하는 대로 동작시킴으로서 반 성적사고력과 의사결정력 등의 고등사고 능력을 키울 수 있어 알고리즘 교육이 극대화될 수 있다. 본 연구에서는 총체적인 과학이라 할 수 있는 로봇을 이용하여 창의적 알고리즘 및 프로그래밍 학습을 할 수 있는 교육과정 모형을 개발 제안하고, 6학년 학생들에게 직접 적용하고, 학습 결과로 나타나는 산출물을 근거로 모델을 평가하였다. 평가 결과로 초등학교에서 로봇의 교육적 가치 및 활용 가능성을 확인하였으며, 제안한 로봇 프로그래밍 교육과정이 초등학생고학년에게 알고리즘 교육에 최적도구임을 알 수 있었다.
제안 방법
- 로봇 동작을 위한 프로그래밍 언어의 대부분은명령어 자체가 아이콘으로 이루어져 있어 복잡한문법이나 언어 자체를 학습할 필요 없이 간단한 아이콘 기능 및 구조 이해만으로 원하는 알고리즘을쉽게 구성할 수 있다. 본 연구에서는 초등학생 고학년(5, 6학년)。〕재량 및 특별활동시간 또는 방과 후특기적성시간에 창의성 교육을 위하여 학습모형(교육과정과 교재)을 개발하였다.교육과정과 교재 사용의 적합성을 검증해보는 방법으로 LEGO사의 로봇도구인 마인드 스톰으로 개발된 30차 시 분량의 교육과정과 교재로 수업(경남 통영의 A초등학생 6학년 전체를 대상)을 실시하고 평가하였다.
- 본 연구에서는 초등학생 고학년(5, 6학년)。〕재량 및 특별활동시간 또는 방과 후특기적성시간에 창의성 교육을 위하여 학습모형(교육과정과 교재)을 개발하였다.교육과정과 교재 사용의 적합성을 검증해보는 방법으로 LEGO사의 로봇도구인 마인드 스톰으로 개발된 30차 시 분량의 교육과정과 교재로 수업(경남 통영의 A초등학생 6학년 전체를 대상)을 실시하고 평가하였다. 평가대상의 학생들은 사교육이 전혀 투입되지 않은 오지의섬마을 학생들로서 결과는 대단히 만족할 만한 수준(평균 평가 값 8.
- 교육과정은 처럼 모두 4단계의 대 영역 (이해단계, 제작 단계, 프로그래밍단계, 평가단계)으로 나누고 각 단계별로 세부 주제와 학습할 내용을 기술하였다.
- 두어 총점 7점으로 하였다. 이 기준에 의해 각팀의 성취도 파악 및 평가를 하였다.
- 적용 결과를 분석해 보는 방법으로 교육과정을 기초로 하여 각 차시마다 미리 만든 평가기준(평가요소 및 채점)표에 의해 모든 차시에서 얻은 학습자들의 산출물을 평가하고 분석하였다.
- 또한, 전체 교육과정에서 문제 해결 능력과 사고력 향상을 위한 프로그래밍 영역을 60% 이상 차지하도록 구성하였다. 제안한 교육과정을 충실히 교수 , 학습 할 수 있도록 그리고 단계별 학습이 가능한 교재(학습용, 교수용)를 함께 개발하였다. 따라서, 교육과정과 교재를 활용하면 전문적인 로봇 교육을 받지 못한 교사들도 쉽게 로봇 프로그래밍 교육에 접근할 수 있다.
- 개발하였다. 최초 만든 교육과정안을 5명의전문 검토자에게 의뢰하여 재량, 특기적성 시간에충분히 적용 및 활용 가능한지를 확인하고 피드백을 통해 세 차례 수정을 거쳐 최종적으로 만들어진학습모형 이다. 차시는 학습자 능력을 충분히 반영해교수자가 1 ~ 2시간을 1차 시로 가변적으로 지정하여 교수, 학습할 수 있다.
대상 데이터
- 2, 3장의 연구에서 조사, 분석된 자료와 현장교 4, 교수자, 로봇교육 전문가들의 요구도 등과 아래의 장점을 고려하여 교육용 로봇을 레고 사의 마인드스톰으로 선택하여 본 연구를 위해 선정하였다 [4][11]1이. 첫째, 마인드 스톰은 다른 로봇에 비해 가격이 비싸다는 단점이 있으나 일반적인 교육용 로봇은 재조립이 힘들어 한 종류만의 조립으로 교육이 가능하며 조립 시 납땜 등으로 인해 초등학생들이 하기에는 다소 어렵고, 또한 화상을 당할 위험한 측면이 있다.
- 본 연구에서는 프로그래밍에 관련된 차시인 7-27 차시 까지 의 결과에 한정하여 평가하고 분석하였다.
데이터처리
- 교수자가 객관적 평가를 가능하도록 하기 위해미리 작성된 채점 기준으로 채점한 결과로 평가결과는 상단계로 평가되었다. 따라서, 로봇 프로그래밍학습을 위해 제안한 교육과정은 전반적으로 적절하다고 판단된다.
성능/효과
- 8>과 같다. 결과를 보면 프로그래밍 초기 단계에서는 높은 프로그래밍 완성도를 보였으나 시간이 지날수록 프로그래밍 완성도가 떨어지는 것으로 분석되었다. 이는 차시가 거듭할수록 교육과정에서 제시된 프로그래밍 작성난이도가 어려워 문제분석과 프로그래밍 하는데 다소 많은 시간이 필요하다.
- 둘째, 마인드 스톰은 초등학생들이 어릴 때부터 친숙하게 사용한 레고 불럭과 비슷하여 로봇 조립이 다른 로봇에 비해 친근하며 과학적이고 다루기가 훨씬 쉽다. 셋째, 로봇을 동작시키는 프로그래밍 언어인 LabView가 다른 로봇 프로그래밍 언어에 비해단순한 문법 및 간단한 명령어, 시각적인 아이콘 객체로 구성되어 있어 초등학생들이 쉽게 배울 수 있고 프로그래밍할 수 있다.
- 둘째, 프로그래밍 언어 자체의 어려움 즉, 다소 이해하기 힘든 문법, 복잡한 코딩 내용, 프로그래밍언어 사용방법(컴파일과 디버깅 및 실행)의 어려움이 있어 학습자들에게 부담을 안겨주게 되어 결국 흥미도와 성취도가 떨어지게 되므로 소기의 성과(창의적이고 논리적 문제 해결 능력 향상)를 거두기가 힘들어 가장 큰 걸림돌이라 된다고 판단된다.
- 교수자가 객관적 평가를 가능하도록 하기 위해미리 작성된 채점 기준으로 채점한 결과로 평가결과는 상단계로 평가되었다. 따라서, 로봇 프로그래밍학습을 위해 제안한 교육과정은 전반적으로 적절하다고 판단된다.
- 따라서, 점차 학습차시가 늘어남에 따라 프로그래밍을 작성하기 위한 반성적 사고가 증가됨을 알 수 있다. 또한, 학습자들이 프로그래밍과정에서 오류가 발생한 프로그램을 수정할 수 없는 빈도가 약 18%로 나타났다. 이러한 부류의 오류를 발생시키는 팀의 대부분이 지정한 학습시간의 부족함을 호소하고 있어 학습시간을 2시간에서 3, 4시간으로 가변적으로 늘려서 학습자들이 오류를 찾아 수정하는 데 충분한 시간을 주는 것이 필요하다.
- 로봇 프로그래밍 학습의 중심 차시인 7차시부터 27차시까지 평균 성취 수준의 평가값은 10점 만점에약 8점(교육과정 내용을 대부분이해한 수준)으로 나타났다. 교수자가 객관적 평가를 가능하도록 하기 위해미리 작성된 채점 기준으로 채점한 결과로 평가결과는 상단계로 평가되었다.
- 배울 수 있다. 셋째, 단순한 활용위주의교육에서 탈피하고 미래지향적인 IT 기술교육을초등학교에서부터 시작할 수 있는 계기를 마련하고정보과학의 영재성을 조기에 발굴할 수 있어 국가수준의 컴퓨터 교육의 새로운 패러다임으로 재정립할 수 있다.
- 쉽다. 셋째, 로봇을 동작시키는 프로그래밍 언어인 LabView가 다른 로봇 프로그래밍 언어에 비해단순한 문법 및 간단한 명령어, 시각적인 아이콘 객체로 구성되어 있어 초등학생들이 쉽게 배울 수 있고 프로그래밍할 수 있다.
- 첫째, 문법과 표현이 간단하고 코드 작성과 오류수정이 용이해야 한다. 둘째, 프로그램 작성과 결과를쉽게 나타낼 수 있는 비주얼 작업 환경이어야 한다.
- 첫째, 프로그래밍 과정을 통해 반복하여 발생하는 오류의 유형을 쉽게 분석하여 스스로 思考하고, 문제를 해결할 수 있는 자기 反省적이고 논리적인 능력을 키울 수 있다. 따라서, 전통적 교과 학습을 자기주도적으로 이끌어나갈 수 있는 능력을 배양하는 유용한 교육적 도구가 될 수 있다.
- 있다. 첫째, 프로그래밍 교육을 위해서는 다소 많이 소요되는 시수 확보가 어렵고 프로그래밍 강의를위한 전문적인 교, 강사 확보가 어렵다. 또한, 표준화된 교육과정과 교재가 없다.
- 본 연구에서는 총체적인 과학이라 할 수 있는 로봇을 이용하여 창의적 알고리즘 및 프로그래밍 학습을 할 수 있는 교육과정 모형을 개발 제안하고, 6학년 학생들에게 직접 적용하고, 학습 결과로 나타나는 산출물을 근거로 모델을 평가하였다. 평가 결과로 초등학교에서 로봇의 교육적 가치 및 활용 가능성을 확인하였으며, 제안한 로봇 프로그래밍 교육과정이 초등학생고학년에게 알고리즘 교육에 최적도구임을 알 수 있었다.
- 나타내었다. 평가결과로 기본 개념 이해와 준비 단계 전 학습과정에서 높은 수준의 평가 결과가 나타냈다. 이것은학습자가 새로운 도구인 로봇에 대한 관심과 학습집중도가 다른 교과 학습에 비해 월등히 뛰어나기때문인 것으로 판단되며, 또한 교육과정 역시 적절하다고 판단된다.
- 교육과정과 교재 사용의 적합성을 검증해보는 방법으로 LEGO사의 로봇도구인 마인드 스톰으로 개발된 30차 시 분량의 교육과정과 교재로 수업(경남 통영의 A초등학생 6학년 전체를 대상)을 실시하고 평가하였다. 평가대상의 학생들은 사교육이 전혀 투입되지 않은 오지의섬마을 학생들로서 결과는 대단히 만족할 만한 수준(평균 평가 값 8.2 :상 단계 수준)으로 나타났다. 따라서, 제안한 교육과정과 교재를 이용하여 로봇프로그래밍 학습을 교육현장에서 활용하면 반성적사고와 문제 해결 능력에 적합한 창의성도구가 될수 있다고 판단된다.
- 학습자들이 자신이 생각한 알고리즘 대로 로봇을 움직이게 하는 프로그래밍과정을 보면 초기의 7~ 9차시에는 작성한 프로그램 대부분이 오류 없이 실행됨을 알 수 있으나 차시가 거듭될수록 프로그래밍의 오류를 발견하고 수정하여 결국에는 실행시키는 프로그램 수정 작업 빈도(전체 프로그래밍 작업의 54%)가 늘어났다. 이는 교육과정이 단순한 프로그래밍 과정에서 점차 사고력을 요구하는 프로그래밍 과정으로 발전되고 있기 때문으로 분석된다.
후속연구
- 2 :상 단계 수준)으로 나타났다. 따라서, 제안한 교육과정과 교재를 이용하여 로봇프로그래밍 학습을 교육현장에서 활용하면 반성적사고와 문제 해결 능력에 적합한 창의성도구가 될수 있다고 판단된다. 향후 확산연구과제로 전 차시에 걸쳐서 교수, 학습한 결과 인 산출물을 피드백하여 개발한 교육과정과 워크북을 전통적인 교육과정과 연계하여 재구성할 필요가 있다.
- 4%, 기타로봇이 23%로 나타났다[7]. 향후 초등학생 교육용 로봇 선정에 있어 참조할 필요가 있다.
- 따라서, 제안한 교육과정과 교재를 이용하여 로봇프로그래밍 학습을 교육현장에서 활용하면 반성적사고와 문제 해결 능력에 적합한 창의성도구가 될수 있다고 판단된다. 향후 확산연구과제로 전 차시에 걸쳐서 교수, 학습한 결과 인 산출물을 피드백하여 개발한 교육과정과 워크북을 전통적인 교육과정과 연계하여 재구성할 필요가 있다. 또한, 창의성신장이 수리적으로 확인될 수 있는 보다 개선된 평가도구 개발이 필요하다.
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