교육용 프로그래밍 도구 활용의 정보과학교육을 통한 초등학생의 정보과학에 대한 인식 분석 Analysis of difference in elementary-school students' recognition on CS education according to CS education with application of Education Programing Tool원문보기
초등 정보교육은 2000년의 정보통신기술 교육운영지침이 근간을 이루고 있다. 2005년 이후 개정을 통해 활용중심의 교육에서 정보과학 중심으로 교육의 초점이 바뀌었음에도 불구하고 교과의 방향에 대한 인식이 명확하지 않은 실정이다. 대학생들을 대상으로는 교육용 프로그래밍 도구 활용에 대한 효과 검증이 진행되었으나 초등학생들을 대상으로는 연구가 진행되지 않았다. 이에 본 연구는 초등학생들의 정보과학에 대한 인식을 검증하고자, 12차시에 걸쳐 정보과학 내용인 언플러그드 학습, 스크래치, 로봇 프로그래밍을 교육하였다. 교육 후, 실험집단 31명, 통제집단 45명을 대상으로 정보과학에 대한 인식 비교 결과, 실험집단이 통제집단에 비해 정보과학에 대한 태도, 정보과학 교육에 대한 흥미 및 만족도, 자신감 그리고 정보과학 교육의 가치 변인 모두에서 유의미하게 높음을 알 수 있었다. 이상을 토대로 할 때, 활용 중심의 정보 교육보다는 사고력 향상 중심의 교육을 통해 정보과학 교육의 기본 가치를 높일 필요가 있을 것으로 보인다.
초등 정보교육은 2000년의 정보통신기술 교육운영지침이 근간을 이루고 있다. 2005년 이후 개정을 통해 활용중심의 교육에서 정보과학 중심으로 교육의 초점이 바뀌었음에도 불구하고 교과의 방향에 대한 인식이 명확하지 않은 실정이다. 대학생들을 대상으로는 교육용 프로그래밍 도구 활용에 대한 효과 검증이 진행되었으나 초등학생들을 대상으로는 연구가 진행되지 않았다. 이에 본 연구는 초등학생들의 정보과학에 대한 인식을 검증하고자, 12차시에 걸쳐 정보과학 내용인 언플러그드 학습, 스크래치, 로봇 프로그래밍을 교육하였다. 교육 후, 실험집단 31명, 통제집단 45명을 대상으로 정보과학에 대한 인식 비교 결과, 실험집단이 통제집단에 비해 정보과학에 대한 태도, 정보과학 교육에 대한 흥미 및 만족도, 자신감 그리고 정보과학 교육의 가치 변인 모두에서 유의미하게 높음을 알 수 있었다. 이상을 토대로 할 때, 활용 중심의 정보 교육보다는 사고력 향상 중심의 교육을 통해 정보과학 교육의 기본 가치를 높일 필요가 있을 것으로 보인다.
Elementary information education is currently provided in accordance with the 2000 ICT educational guidelines. Although the focus of education has shifted from practical use to computer science since 2005, in which way academic education should be led isn't yet clear. The purpose of this study was t...
Elementary information education is currently provided in accordance with the 2000 ICT educational guidelines. Although the focus of education has shifted from practical use to computer science since 2005, in which way academic education should be led isn't yet clear. The purpose of this study was to examine the impacts of computer science education(CS education) by an education programming tool on school children's awareness of that education. The selected students received education about unplugged, scratch and robot programming, part of the computer science curriculum, in 12 sessions. As a result, there were significant differences between the experimental and control groups in all the variables that included attitude to computer science, interest in that, satisfaction level, self-efficacy and perception of the value of CS education. The findings of the study suggested that in CS education, the improvement of thinking faculty should take precedence over practical use of what's learned, which is expected to heighten the value of that education.
Elementary information education is currently provided in accordance with the 2000 ICT educational guidelines. Although the focus of education has shifted from practical use to computer science since 2005, in which way academic education should be led isn't yet clear. The purpose of this study was to examine the impacts of computer science education(CS education) by an education programming tool on school children's awareness of that education. The selected students received education about unplugged, scratch and robot programming, part of the computer science curriculum, in 12 sessions. As a result, there were significant differences between the experimental and control groups in all the variables that included attitude to computer science, interest in that, satisfaction level, self-efficacy and perception of the value of CS education. The findings of the study suggested that in CS education, the improvement of thinking faculty should take precedence over practical use of what's learned, which is expected to heighten the value of that education.
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문제 정의
학생이 학습을 진행하면서 수행에서 요구되는 행위를 실행하고 조직하며, 스스로의 능력을 판단할 수 있는 자신감을 확인하는 것은 학습 내용에 대한 가치 인식과 더불어 매우 의미 있는 일이기 때문이다[15]. 따라서 본 연구는 초등학생을 대상으로 교육용 프로그래밍 도구를 활용한 정보과학 교육 여부에 따라 학생들이 인식하는 정보 교육에 대한 태도, 자신감, 흥미 및 만족도, 가치 등에서 차이를 나타내는지 알아보고자 하는 목적을 가지고 있다.
본 연구는 정보과학 교육을 진행하고, 정보과학교육 여부에 따라 정보과학에 대한 태도, 정보과학 교육에 대한 흥미 및 만족도, 자신감 그리고 정보과학 교육의 가치 등에 대한 인식에서 어떤 차이를 보이는지 알아보기 위한 목적을 가지고 설문을 분석하였다.
본 연구는 초등학생들을 대상으로 개정된 중등 정보교과에서 정보과학에 해당하는 교육용 프로그래밍 도구를 활용한 수업에 적용해보고 정보과학교육 여부에 따라 집단 간 어떤 인식의 차이가 있는지를 검증하고자 하였다. 분석 결과, 실험집단은 통제집단에 비해 정보과학 및 정보과학 교육에 대해 긍정적인 인식을 가지고 있는 것으로 나타났다.
이에 본 연구는 교육용 프로그래밍 도구를 활용한 정보과학 교육 여부에 따라 정보과학에 대한 태도, 정보과학 교육에 대한 흥미 및 만족도, 자신감 그리고 정보과학 교육의 가치에 대한 인식이 어떻게 다른지를 알아보고자 하였다. 정보과학 교육의 효과성과 관련해서는 여러 변인들이 제시될 수 있다.
가설 설정
셋째, 교육 후 설문을 통해 정보교육에 대한 태도, 자신감, 흥미 및 만족도, 가치에 대해서 조사하였다. 넷째, 통제집단에게 실험집단과 동일한 설문을 진행하였다.
제안 방법
첫째, Unplugged 학습은 컴퓨터를 이용하지 않고 컴퓨터의 원리를 가르칠 수 있는 방법이다[5]. Unplugged 학습은 이진수를 사용하는 정보표현, 정렬ㆍ탐색 알고리즘, 오토마타, 그리고 그래프 문제를 중심으로 정보과학적 사고를 증진시킬 수 있는 내용으로 구성하였다. 학생들은 컴퓨터를 사용하지 않고 신체적인 활동이나 다른 학생들과 게임을 통해 학습하였으며 (그림 1)과 같다.
Level Ⅲ는 문제 해결의 단계와 추상화의 기초 (K-10or11), Level Ⅳ는 예제를 통해서 실제로 프로 그래밍(K-11or12) 할 수 있는 주제로 구성되어 있다. 더불어 알고리즘과 프로그래밍을 효과적으로 학습하기 위해서 스크래치[31], 스퀵이토이[29], 두리틀[30]과 같은 초ㆍ중등 학생을 대상으로 하는 교육용 프로그래밍 도구와 더불어 언플러그드[32]와 같은 컴퓨터를 사용하지 않고 정보과학의 원리와 내용을 학습할 수 있는 방법의 사용을 제시하였다.
첫째, 2009년 정보창의력 겨울캠프를 통해 임의로 학생을 모집하였다. 둘째, 실험집단에게 12차시 동안 정보 과학적인 사고를 증진시킬 수 있는 Unplugged 학습, Scratch 프로그래밍, 로봇 프로그래밍 학습을 제공하였다. 셋째, 교육 후 설문을 통해 정보교육에 대한 태도, 자신감, 흥미 및 만족도, 가치에 대해서 조사하였다.
셋째, 로봇 프로그래밍은 로봇이 주어진 경로를 따라 정확한 목표에 도착하도록 하는 로봇 문제 해결 활동을 진행하였다. 로봇 문제를 정확하고 다양하게 해결하기 위해 교육용 프로그래밍 언어인 두 리틀과 텐저블 유저인터페이스(Tangible Use Interface : TUI)[25]환경에서 텐저블 블록(Tangible Block)을 조립하여 (그림 3)과 같이 프로그래밍 하였다.
본 연구의 도구는 기존의 학습관련 태도, 자신감 그리고 가치 등에 대한 내용을 본 연구의 특성에 적합하도록 수정하였다. 수정된 도구는 내용 전문가 7인에게 내용 타당도를 검증하였으며, 도구의 내용은 다음과 같다.
둘째, 실험집단에게 12차시 동안 정보 과학적인 사고를 증진시킬 수 있는 Unplugged 학습, Scratch 프로그래밍, 로봇 프로그래밍 학습을 제공하였다. 셋째, 교육 후 설문을 통해 정보교육에 대한 태도, 자신감, 흥미 및 만족도, 가치에 대해서 조사하였다. 넷째, 통제집단에게 실험집단과 동일한 설문을 진행하였다.
셋째, 로봇 프로그래밍은 로봇이 주어진 경로를 따라 정확한 목표에 도착하도록 하는 로봇 문제 해결 활동을 진행하였다. 로봇 문제를 정확하고 다양하게 해결하기 위해 교육용 프로그래밍 언어인 두 리틀과 텐저블 유저인터페이스(Tangible Use Interface : TUI)[25]환경에서 텐저블 블록(Tangible Block)을 조립하여 (그림 3)과 같이 프로그래밍 하였다.
수정된 도구는 내용 전문가 7인에게 내용 타당도를 검증하였으며, 도구의 내용은 다음과 같다. 정보과학에 대한 태도, 정보과학 교육에 대한 흥미 및 만족도, 자신감 그리고 정보과학 교육의 가치 등으로 구성하였다.
특히 문제를 해결하는 정보과학적인 사고와 관련된 내용으로 Level Ⅰ은 문제해결 활동과 간단한 알고리즘의 이해(K-3∼5), 문제의 논리적인 이해를(K-6∼8), Level Ⅱ는 기본적인 문제해결을 위한 알고리즘 단계의 학습(K-9or10)을 제시하였다.
대상 데이터
본 연구의 실험집단은 2009년 정보창의력 겨울캠프에 참석한 초등학교 4∼6학년 학생 31명이며, 통제집단은 경기도의 K시 4∼6학년 45명이다.
본 연구의 실험집단은 2009년 정보창의력 겨울캠프에 참석한 초등학교 4∼6학년 학생 31명이며, 통제집단은 경기도의 K시 4∼6학년 45명이다. 실험집단 중 이전에 정보창의력 캠프에 참여한 경험이 있는 학생은 10명, 참여 경험이 없는 학생은 21명이다.
교육용 프로그래밍 도구를 활용하여 정보과학 교육을 실시한 본 연구의 절차는 다음과 같다. 첫째, 2009년 정보창의력 겨울캠프를 통해 임의로 학생을 모집하였다. 둘째, 실험집단에게 12차시 동안 정보 과학적인 사고를 증진시킬 수 있는 Unplugged 학습, Scratch 프로그래밍, 로봇 프로그래밍 학습을 제공하였다.
데이터처리
도구의 신뢰도는 가장 보수적인 방법으로 계수를 추정하는 Cronbach α 계수를 산출하였다.
본 연구에 대한 최종 설문에 대한 분석은 SPSS/PC+ WIN 12.0을 활용하여 단순적률상관관계 분석(Correlation coefficient analysis)과 독립표본 t 검증(t-test)을 사용하였다.
성능/효과
723로 다른 변인에 비해 낮은 계수를 보이고 있다. 그러나 모든 변인이 .70이상의 신뢰도를 보임으로서 본 연구 도구는 신뢰할 만한 것으로 나타났다.
분석 결과, 실험집단은 통제집단에 비해 정보과학 및 정보과학 교육에 대해 긍정적인 인식을 가지고 있는 것으로 나타났다. 그리고 정보과학 및 정보과학 교육에 대한 인식 변인들 간에 상관관계를 통해 흥미 및 만족도가 높은 학생들은 정보과학 교육에 대한 자신감도 상승할수 있으며, 정보과학 전반에 대한 가치를 높일 수 있음을 확인하였다. 즉 정보과학 교과와 관련된 내용을 초등학생들의 수준에 맞추어 교육을 진행한다면, 초등학생들에게 정보과학에 대한 긍정적 태도및 가치를 향상시킬 수 있을 것이며, 정보과학 교육 내용에 대한 자신감과 흥미 및 만족도를 함께 높일 수 있을 것으로 보인다.
셋째, 다른 과목에서 문제 해결 활동을 할때 정보과학 기능을 이용할 수 있어야 한다. 넷째, 자질과 관심이 있는 학생들에게는 심화 교육을 제공할 수 있어야 한다. ACM에서 개발한 교육과정은 K-2에서 K-12까지 학습해야 하는 주제와 내용으로 컴퓨터의 도구적인 사용법에서부터 알고리즘의 개념과 문제를 해결하기 위한 전략까지를 모두 포함하고 있다.
이상의 결과를 토대로 할 때, 정보과학 교육내용에 대한 흥미가 우선될 수 있다면, 교육내용 전반에 대한 자신감 또한 상승할 수 있을 것으로 보인다. 더불어 정보과학 교육에 대한 가치나 태도들도 긍정적으로 향상될 가능성을 확인할 수 있었다.
본 연구는 초등학생들을 대상으로 개정된 중등 정보교과에서 정보과학에 해당하는 교육용 프로그래밍 도구를 활용한 수업에 적용해보고 정보과학교육 여부에 따라 집단 간 어떤 인식의 차이가 있는지를 검증하고자 하였다. 분석 결과, 실험집단은 통제집단에 비해 정보과학 및 정보과학 교육에 대해 긍정적인 인식을 가지고 있는 것으로 나타났다. 그리고 정보과학 및 정보과학 교육에 대한 인식 변인들 간에 상관관계를 통해 흥미 및 만족도가 높은 학생들은 정보과학 교육에 대한 자신감도 상승할수 있으며, 정보과학 전반에 대한 가치를 높일 수 있음을 확인하였다.
분석결과, 실험집단은 “놀이도구로 사용”이 43.3%로 가장 높은 비율을 나타내었고 “학습에 이용”이 26.7%로 나타났다.
둘째, 정보과학의 원리와 기능을 함께 이해하게 한다. 셋째, 다른 과목에서 문제 해결 활동을 할때 정보과학 기능을 이용할 수 있어야 한다. 넷째, 자질과 관심이 있는 학생들에게는 심화 교육을 제공할 수 있어야 한다.
4%로 나타났다. 실험집단에 비해 통제집단이 컴퓨터의 사용에 대한 장점을 문제해결에 두고 있음을 알 수 있었다.
컴퓨터를 사용함으로써 얻을 수 있는 장점에 대한 분석결과는 과 같이, 실험집단은 “다양한 자료검색 가능”이 38.7%로 가장 높은 비율을 나타내었고 “개인적 관심사나 궁금증 해결 가능”이 22.6% 순이었다.
후속연구
그리고 초등학생들이 변화하는 시대에 대처하고, 문제해결력을 높이며 초등학생들의 정보 과학적 사고를 확장시킬 수 있도록 정보교과의 방향성을 보다 명확히 설정할 필요가 있다. 그리고 정보과학에 초점을 맞추어 진행된 초등 정보교육에 대한 다양한 효과성 연구들을 통하여 초등학생들에게 적합한 교육과정과 교육 내용 개발이 진행되어야 할 것이다.
본 연구를 토대로 할 때, 현재 초등학교에서 진행하고 있는 정보교육의 방향을 중등학교의 정보교과 교육과정과 연계할 필요가 있다. 즉, 초ㆍ중등학교 정보통신기술교육운영지침에 근거하여 초등 정보교육을 진행하고 있지만, 중등과의 연계를 고려하기 위해서는 활용 중심의 교육 뿐 아니라, 정보과학적 사고를 확장시킬 수 있으며, 문제해결력을 높일수 있는 프로그래밍 교육으로의 확장 등을 고려할 필요가 있다.
이상의 결과를 토대로 할 때, 정보과학 교육내용에 대한 흥미가 우선될 수 있다면, 교육내용 전반에 대한 자신감 또한 상승할 수 있을 것으로 보인다. 더불어 정보과학 교육에 대한 가치나 태도들도 긍정적으로 향상될 가능성을 확인할 수 있었다.
그리고 정보과학 및 정보과학 교육에 대한 인식 변인들 간에 상관관계를 통해 흥미 및 만족도가 높은 학생들은 정보과학 교육에 대한 자신감도 상승할수 있으며, 정보과학 전반에 대한 가치를 높일 수 있음을 확인하였다. 즉 정보과학 교과와 관련된 내용을 초등학생들의 수준에 맞추어 교육을 진행한다면, 초등학생들에게 정보과학에 대한 긍정적 태도및 가치를 향상시킬 수 있을 것이며, 정보과학 교육 내용에 대한 자신감과 흥미 및 만족도를 함께 높일 수 있을 것으로 보인다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
이스라엘의 정보교육은 어떻게 이루어지고있는가?
정보과학의 원리에 대한 교육을 진행하는 이스라엘은 전기 중등과 후기 고등학교 정보교과 과정에서 알고리즘과 정보시스템, 프로그래밍, 정보과학의 이론 등을 가르치고 있다[6][12]. 대만에서도 중등과고등교육에서 Computer Theory란 강좌를 통해 교육과정에 정보과학의 내용을 가르치고 있으며, 고등 교육에서는 알고리즘과 데이터 구조, 프로그래밍 등 정보과학 관련 주제를 교육과정에 직접적으로 제시하고 있다[17][19].
ACM에서는 정보교육과정의 목표로 무엇을 제시하고 있는가?
ACM에서 제시하는 정보교육과정의 목표는 다음과 같다. 첫째, 정보과학의 본질적 특성을 알고, 정보과학이 현대 사회에서 어떤 위치를 차지하고 있는지 이해할 수 있도록 한다. 둘째, 정보과학의 원리와 기능을 함께 이해하게 한다. 셋째, 다른 과목에서 문제 해결 활동을 할때 정보과학 기능을 이용할 수 있어야 한다. 넷째, 자질과 관심이 있는 학생들에게는 심화 교육을 제공할 수 있어야 한다. ACM에서 개발한 교육과정은 K-2에서 K-12까지 학습해야 하는 주제와 내용으로 컴퓨터의 도구적인 사용법에서부터 알고리즘의 개념과 문제를 해결하기 위한 전략까지를 모두 포함하고 있다.
Wing은 정보과학적인 사고를 무엇이라고 정의하였는가?
21세기는 지식과 정보가 개인 또는 국가의 경쟁력이 되는 지식사회로, 이전시대와는 다른 능력을 요구하고 있다. 21세기 필요 능력에 대해 Guzdial(2008)은 "읽기, 쓰기 말하기의 리터러시에 정보과학적인 사고가 포함 될 것" 이라 하였고, Wing(2005)은 "정보과학적인 사고는 컴퓨터 과학자 들만 배우거나 생각하는 것이 아니라 보편적으로 모든 사람들이 가져야 태도와 기술" 이라고 하였다[18][20][21]. 정보과학적인 사고는 어디에서나 볼수 있어 모든 사람들이 쉽게 접할 수 있는 아주 보편적인 사고이며, 분석적인 사고의 한 종류로 문제를 해결하는 방법, 구조의 설계, 사람의 행동을 이해하는 개념적인 기초를 제공하는 사고라 할 것이다[20].
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