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문제 중심 학습을 적용한 스크래치 프로그래밍 교수 학습 모형
A Problem Based Teaching and Learning Model for Scratch Programming Education 원문보기

컴퓨터교육학회논문지 = The Journal of Korean Association of Computer Education, v.12 no.3, 2009년, pp.11 - 22  

배학진 (서울묵현초등학교) ,  이은경 (청운중학교) ,  이영준 (한국교원대학교 컴퓨터교육과)

초록
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스크래치교육용 프로그래밍 언어 중 하나로 풍부한 멀티미디어 프로그래밍 환경과 쉽고 흥미로운 사용자 인터페이스를 제공한다. 또한 한국어를 지원하고 있어 초 중등학교 학습자들의 프로그래밍 교육에 유용하게 활용되고 있다. 그러나 프로그래밍 과정은 복잡한 문제해결과정으로 논리적 사고 및 추상적 사고와 같은 고차원적인 인지 능력을 요구하기 때문에 여전히 어린 학습자들에게 인지적 부담을 유발할 수 있다. 따라서 본 연구에서는 프로그래밍 학습에 관한 학습자의 흥미와 내적 동기를 유발하고 교육용 프로그래밍 언어인 스크래치 활용의 효과를 최대화하기 위한 교수 학습 방법으로 문제 중심 스크래치 프로그래밍 교수 학습 모형을 개발하였다. 해당 모형은 기존 문제 중심 학습을 기반으로 프로그래밍 활동에서 다루어지는 문제와 문제해결의 특성을 반영하고, 초등학교 학습자라는 학습자 특성을 반영하였다. 개발한 프로그램을 실제 초등학교 5학년 학습자들에게 적용한 결과, 해당 모형을 적용한 집단이 일반적인 스크래치 프로그래밍 교수 학습을 진행한 집단에 비해 논리적 사고력 및 문제해결력이 유의하게 높게 나타났다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

Scratch, one of the educational programming languages, provides a media-rich programming environment and easy interface to users. It supports Korean language and is utilized usefully in programming classes in elementary and middle schools. However, programming causes cognitive loads to young student...

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

  • 본 연구에서는 프로그래밍 학습에 대한 초등학교 학습자들의 외적 인지 부하를 감소시키기 위한 전략으로 교육용 프로그래밍 언어 중 하나인 스크래치를 활용하되 해당 도구 활용 효과를 최대화하고 프로그래밍 학습 과정을 효과적으로 지원할 수 있는 교수 학습 모형을 개발하고자 하였다. 따라서 본 연구에서는 초등학생을 위한 문제 중심 스크래치 프로그래밍 교수 학습 모형을 개발하고 해당 모형을 적용한 교수 학습 과정을 개발한 뒤, 실제 초등학교 현장에 적용하여 그 교육적 효과를 검증하였다.
  • 본 연구에서는 문제 중심 학습에 기반한 프로그래밍 교수 학습 모형을 개발하였다. 실생활과 관련된 실제적 과제의 제시는 학습자가 학습 활동에 몰입하게 하고 흥미를 유발할 수 있다.
  • 본 연구에서는 초등학교 학습자들의 프로그래밍 교육을 위해 교육용 프로그래밍 언어를 활용할 경우, 해당 도구의 효과성을 최대화하고 프로 그래밍 학습에 대한 내적 동기를 유발하기 위한 교수 학습 모형을 제시하고자 하였다.
  • 본 연구에서는 프로그래밍 학습에 대한 초등학교 학습자들의 외적 인지 부하를 감소시키기 위한 전략으로 교육용 프로그래밍 언어 중 하나인 스크래치를 활용하되 해당 도구 활용 효과를 최대화하고 프로그래밍 학습 과정을 효과적으로 지원할 수 있는 교수 학습 모형을 개발하고자 하였다. 따라서 본 연구에서는 초등학생을 위한 문제 중심 스크래치 프로그래밍 교수 학습 모형을 개발하고 해당 모형을 적용한 교수 학습 과정을 개발한 뒤, 실제 초등학교 현장에 적용하여 그 교육적 효과를 검증하였다.
  • 본 연구의 목적은 초등학생을 위한 문제 중심스크래치 프로그래밍 교수 학습 모형을 개발하고 해당 모형이 학습자의 논리적 사고력 및 문제해결성향에 미치는 영향을 분석하고자 하는 것이다. 이러한 연구 목적 달성을 위해 설정한 가설은 다음과 같다.

가설 설정

  • 연구 가설 1: 문제 중심 스크래치 프로그래밍 교육은 초등학교 학습자의 논리적 사고력에 유의한 영향을 미친다.
  • 연구 가설 2: 문제 중심 스크래치 프로그래밍 교육은 초등학교 학습자의 문제해결성향에 유의한 영향을 미친다.
  • 첫째, 초등학생이라는 학습자의 발달 특성을 고려한다. 프로그래밍의 과정 및 문제 중심 학습의 참여는 어린 학습자들에게 과도한 인지적 부담을 일으킬 수 있다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
본 논문에서 대표적인 교육용 프로그래밍 언어로 언급한 것은 무엇이 있는가? 교육용 프로그래밍 언어는 컴퓨터 과학뿐만 아니라 수학이나 과학과 같은 다양한 교과에서 활용되고 있는 교수 학습 도구이다. 대표적인 교육용 프로그래밍 언어는 로고(Logo), 스퀵 이토이(Squeak Etoys), 앨리스(Alice), 스크래치(Scratch) 등이 있으며, 이러한 언어들을 활용한 연구 결과 들은 학습자들의 동기 유발 및 문제해결력 향상에 긍정적인 영향을 주었음을 보여주고 있다[9][10][11].
스크래치 활용 교육과 관련된 선행 연구 결과들을 종합하여 본 연구에서 제시한 프로그래밍 교육을 위한 스크래치 활용의 가치는 무엇인가? 첫째, 프로그래밍 교육에서 부가될 수 있는 학습 외적 인지 부하를 감소시킬 수 있다. 기존의 프로그래밍 교육의 가장 큰 문제점은 도구 사용법 자체의 어려움으로 인해 프로그래밍을 통한 추상적 개념의 습득 및 논리적 사고력의 향상보다 도구 사용법을 학습하는데 많은 시간과 노력을 투자함으로써 근본적인 학습 목표에 도달하지 못하고 있다는 점이다[9]. 스크래치의 경우 쉬운 사용자 인터페이스와 모국어 지원 등의 특성으로 인해 도구 자체의 어려움으로 인한 외적 인지부 하를 감소시킬 수 있다. 특히 블록들의 조합을 통한 프로그래밍 방식은 구문 오류를 사전에 예방함으로써 문법적 오류 디버깅에 대한 노력을 최소화할 수 있다는 점에서 다른 교육용 프로그래밍 언어와 차이를 지닌다[9]. 실제로 Malan 과 Leitner(2007)의 연구에서는 대학의 프로그래밍 코스에서 프로그래밍과 관련된 사전 지식이 전혀 없는 초보 학습자들이 스크래치를 통해 미리 프로그래밍과 관련된 기본 개념을 익힘으로써, 이후 진행된 자바 프로그래밍 학습에 긍정적인 영향을 끼쳤음을 보여주었다[12]. 둘째, 즉각적이고 구체적인 피드백을 제공함으로써 학습자의 흥미와 내적 동기를 유발할 수 있다. 이은경과 이영준(2008)의 연구에서는 중학생을 대상으로 한 프로그래밍 교육에 스크래치를 활용함으로써 학습에 대한 내적 동기를 설명하는 몰입수준과 프로그래밍 수행 능력 측면에서 유의한 영향을 주었음을 확인하였다[9]. 셋째, 스크래치 활용 프로그래밍 교육은 협력적 문제 해결의 기회를 제공하고 상호작용을 촉진할 수 있다. Papert의 구성주의 철학에 의하면 학습자들은 구체물이나 공유 가능한 생산품을 협력적으로 구성해나가는 과정을 통해 이해를 증진시킨다. 스크래치의 경우 학습자가 스스로 구성한 작품을 웹상에 쉽게 게시하고 공유할 수 있는 기능을 제공함으로써 협력적 문제 해결의 기회를 제공하기 위한 학습 환경을 제공한다. 그러나 단지 새로운 프로그래밍 도구의 투입이 완전한 학습효과를 보장할 수 없다. 따라서 새로운 도구 사용을 통한 신기효과를 넘어 프로그래밍 학습에서의 스크래치 활용의 효과를 최대화하고 도구가 아닌 프로그래밍 학습에 관한 내적 동기를 유발하기 위한 교수 학습 설계에 관한 노력이 요구된다.
문제 중심 학습이란? 문제 중심 학습은 구성주의에 기반한 교수 학습 모형으로 학습 전 과정에서 학습자들의 주도적 역할을 강조하며 학습을 위해 주어지는 구체적 상황에 기반한 ‘문제’ 혹은 ‘과제’를 해결하는 과정이다[7]. 문제 중심 학습에서 학습자들은 정보를 수집하고, 가설을 설정하고, 자료를 분석하고, 가설을 검증하고 해결책을 찾기 위해 과학적인 방법을 사용한다.
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