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문제 정의
- 본 논문에서는 정보영재교육프로그램의 다른 접근 방법으로 언플러그드 컴퓨팅 수업을 적용한 새로운 교육내용과 방법을 제안하였다. 기존 정보영재교육프로그램의 정보과학적 지식의 교육내용을 보다 쉽고 효과적으로 지도하기 위한 본 연구의 결론은 다음과 같다.
- 본 연구는 정보과학의 기초 지식과 원리를 제공하는 언플러그드 컴퓨팅 방법과 EPL을 정보영재교육 프로그램에 적용하여 교육 내용을 개발하고 지도하기 위한 수업 방법을 개발하여 적용함으로서 정보영재들에게 고도의 사고력과 문제해결력을 신장시키기 위한 새로운 시도이다. 연구의 제한점으로 초등학생용으로 범위를 좁히고 교육 영역도 기존 정보영재 교육에서 실시되는 프로그래밍이나 창의력 등은 제외하고 정보과학의 지식영역을 중심으로 하였지만 앞서 기술한 정보영재교육의 문제를 해결하기 위한 대안으로 새로운 접근 방법을 제안하고자 한다.
- 컴퓨팅의 요소를 만족시키기 위해 프로그래밍이 필요하며 선행 경험이 없는 초등학생의 경우 그 대안이 EPL을 사용하는 것으로 대체할 수 있다. 정보영재들의 고도 사고력을 신장시키기 위해 언플러그드의 알고리즘적 내용을 프로그래밍화하도록 전문가들이 모여 개발한다.
가설 설정
- 4. 언플러그드 문제를 풀고 싶고 더 어려운 문제도 해결하고 싶다.
제안 방법
- 사전검사를 마치고 실험집단은 언플러그드 컴퓨팅을 적용한 정보과학 수업과 EPL 프로그래밍 학습을 실시하였고 비교집단은 실험반과 동일한 교육과정의 영역에 속하는 수업 내용을 직접교수법과 강의법을 이용하여 정보과학 수업을 진행하고 EPL 프로그래밍 학습을 실시하였다. 10일간의 교육과정을 마치고 사후 검사지를 실험반과 비교반에 투입하였다. 검사 결과는 <표 5>의 하단의 내용과 같다.
- 개발된 언플러그드 컴퓨팅 교육 프로그램을 2010년 8월 하계 방학 중 G-대학에서 10일간 실시한 정보영재교육 프로그램에 적용하였다. 교육과정은 10일간 60시간 실시하였으며 언플러그드 컴퓨팅(UP) 수업 전략을 사용한 정보과학 이론 및 지식 영역을 36시간 실시하였고 교육용 프로그래밍(EPL) 수업을 적용한 문제해결 프로그래밍 24시간 실시하였다.
- 표본의 동질성 검사와 개발된 프로그램의 효과를 확인하기 위해 정보과학과 관련된 사전 · 사후 동형 검사지를 작성하였다. 검사 도구는 정보과학 내용 중 기존 정보올림피아드 문제와 정보처리기사 자격 문항 중 언플러그드 교육내용과 비교하여 관련 있는 문제로 30문항을 선정하였다. 문항의 총점에 대한 평균과 표준편차를 이용하여 사전 동질성 검사와 사후 효과 비교를 분석하였다.
- 개발된 언플러그드 컴퓨팅 교육 프로그램을 2010년 8월 하계 방학 중 G-대학에서 10일간 실시한 정보영재교육 프로그램에 적용하였다. 교육과정은 10일간 60시간 실시하였으며 언플러그드 컴퓨팅(UP) 수업 전략을 사용한 정보과학 이론 및 지식 영역을 36시간 실시하였고 교육용 프로그래밍(EPL) 수업을 적용한 문제해결 프로그래밍 24시간 실시하였다.
- (그림 3)은 초등학교 정보영재 학생들을 대상으로 언플러그드 수업을 실시한 장면이다. 네트워크의 구조를 발견하기 위해 성냥개비를 이용하여 위상 (topology)에 대한 수업 장면과 팀벨 교수가 선행 개발한 정렬망의 수업에 대한 사진을 보여준다.
- 언플러그드 컴퓨팅 수업 방법은 뉴질랜드의 팀벨에 의해 개발되었다[15]. 단어가 의미하듯 컴퓨터를 사용하지 않고 그 대안적 활동으로 놀이와 게임 그리고 사고력 프로그램으로 구성되었다. 구체적인 사례는 홈페이지 http://csunplugged.
- 사전검사를 마치고 실험집단은 언플러그드 컴퓨팅을 적용한 정보과학 수업과 EPL 프로그래밍 학습을 실시하였고 비교집단은 실험반과 동일한 교육과정의 영역에 속하는 수업 내용을 직접교수법과 강의법을 이용하여 정보과학 수업을 진행하고 EPL 프로그래밍 학습을 실시하였다. 10일간의 교육과정을 마치고 사후 검사지를 실험반과 비교반에 투입하였다.
- 언플러그드 컴퓨팅 수업 전략에 대한 영재 학생들의 반응에 대하여 5가지로 구성된 설문을 하였고 그 내용은 와 같다.
- 연구 결과의 타당도를 보다 크게 하기 위하여 인터뷰를 통한 설문에 대한 내용도 분석하였다. 언플러그드 컴퓨팅 수업 전략에 대한 영재 학생들의 반응에 대하여 5가지로 구성된 설문을 하였고 그 내용은 <표 5>와 같다.
- 13가지 대영역 중 프로그래밍 기초 영역은 EPL을 이용한 프로 그래밍 수업이 더 효과적이기 때문에 제외하였고 소프트웨어 공학은 언플러그드 요소는 존재하나 컴퓨팅적인 요소가 부족하기 때문에 적합하지 않았다. 이 2가지 영역(*표시)을 제외하고 11가지 영역에서 언플러그드적인 요소와 컴퓨팅 요소가 가능한 주제로 선정하여 선행 개발된 20가지 언플러그드 수업과 새롭게 개발된 30가지 교육 내용으로 총 50개의주제를 개발하였다.
- 언플러그드 컴퓨팅 수업의 절차는 우선 주제를 파악하며 문제를 이해하고 구체물 조작 또는 게임과 같은 놀이 활동을 통해 언플러그드 과정을 거친다. 컴퓨팅 과정에서 절차적 사고와 알고리즘의 이해를 통해 EPL 프로그래밍을 작성하고 핵심 개념과 원리를 발견한다. 정보영재들의 사고과정을 발전 시키기 위해 응용발전 과정에서는 응용문제와 심화 문제를 언플러그드 컴퓨팅 소재를 확대하여 제시하고 문제를 해결한다.
- 표본의 동질성 검사와 개발된 프로그램의 효과를 확인하기 위해 정보과학과 관련된 사전 · 사후 동형 검사지를 작성하였다.
대상 데이터
- 단어가 의미하듯 컴퓨터를 사용하지 않고 그 대안적 활동으로 놀이와 게임 그리고 사고력 프로그램으로 구성되었다. 구체적인 사례는 홈페이지 http://csunplugged.org에서 찾아볼 수 있다. 이진수의 이해를 통한 비트와 디지털의 원리를 파악하도록 하는 Counting the Dots이라는 제목의 프로그램을 시작으로 인공지능과 보안 영역까지 현재 20가지의 교육 프로그램이 개발되어 있다.
- 참여 학생은 정보영재 학급을 다니는 초등학교 4,5,6학년이며 30명이 참여하였다. 비교 학생은 다른 지역의 정보영재 지정학급 학생을 대상으로 31명이 참여하였다.
- 이 연구에서 개발된 정보영재용 언플러그드 컴퓨팅 교육프로그램이 정보영재교육에 효과가 있는지 참여한 정보영재학생들을 대상으로 t-검증을 실시하였다. 참여 학생은 정보영재 학급을 다니는 초등학교 4,5,6학년이며 30명이 참여하였다. 비교 학생은 다른 지역의 정보영재 지정학급 학생을 대상으로 31명이 참여하였다.
데이터처리
- 검증은 실험군과 비교군의 정보과학 지식에 대한 학습 성취도에 대한 전후좌우 t-검증을 실시하였으며 분석도구로는 SPSS를 사용하였다.
- 검사 도구는 정보과학 내용 중 기존 정보올림피아드 문제와 정보처리기사 자격 문항 중 언플러그드 교육내용과 비교하여 관련 있는 문제로 30문항을 선정하였다. 문항의 총점에 대한 평균과 표준편차를 이용하여 사전 동질성 검사와 사후 효과 비교를 분석하였다.
- 이 연구에서 개발된 정보영재용 언플러그드 컴퓨팅 교육프로그램이 정보영재교육에 효과가 있는지 참여한 정보영재학생들을 대상으로 t-검증을 실시하였다. 참여 학생은 정보영재 학급을 다니는 초등학교 4,5,6학년이며 30명이 참여하였다.
이론/모형
- 언플러그드 컴퓨팅 수업을 위한 정보과학의 영역은 ACM에서 개발된 K-12 Computer Science의 교육과정에서 대영역을 선정하였다[12]. 13가지 대영역 중 프로그래밍 기초 영역은 EPL을 이용한 프로 그래밍 수업이 더 효과적이기 때문에 제외하였고 소프트웨어 공학은 언플러그드 요소는 존재하나 컴퓨팅적인 요소가 부족하기 때문에 적합하지 않았다.
성능/효과
- 1. 언플러그드 컴퓨팅 수업이 일반 설명 수업보다 이해가 더 잘된다.
- 2. 언플러그드 컴퓨팅 수업은 일반 수업보다 더 관심을 갖게 만들고 스스로 문제를 해결하게 만든다.
- 3. 언플러그드 컴퓨팅 수업은 사고력을 이끌고 재미있고 신기하다.
- 5. 언플러그드 컴퓨팅 수업으로 해결한 문제들은 어려운 문제들이었다.
- 검사 결과는 <표 5>의 하단의 내용과 같다. 결과를 보면 집단별 학업성취도 점수에 대한 t검증 결과 영재교육용 언플러그드 컴퓨팅 학습을 적용한 실험반 학생들의 사후 검사 평균 점수는 72.48이었고, 직접교수법과 강의법을 적용한 비교반 학생들의 사후 검사 평균 점수는 68.72로 나타났다. t-검증 결과 유의도는 유의수준 5% 수준에서 p값이 0.
- 둘째, 정보영재학생들의 인식에도 많은 변화를 주었고 정보과학의 영역을 효과적으로 지도하는 전략을 제시하였다.
- 방형 문항에 대한 자유 의견도 설문지에서 분석된 것과 많은 부분 일치하며 언플러그드 컴퓨팅 수업이 쉽고 흥미 있으며 컴퓨터의 원리와 절차적 알고리즘을 이해하는데 많은 도움이 된다는 의견을 제시하였다. 특히 심화 문제에서 사고력을 많이 요구하고 있으며 근본적인 원리와 개념을 이해하는데 많은 도움을 준다는 의견이 많았다.
- 이상 분석 결과 대부분의 정보영재 교육 프로그램이 심화 프로그램보다는 속진프로그램을 위주로 진행되며 일부는 ICT 활용 중심의 교육내용으로 정보영재 교육을 위해 적합하지 않은 내용을 포함하고 있는 것으로 분석되었다.
- 첫째, ‘언플러그드’의 목표를 달성하기 위해 컴퓨터를 사용하지 않고 놀이 또는 게임, 구체적 조작물의 활용을 기반으로 하는 주제이어야 한다.
- 첫째, 본 연구에서 실험한 결과, 정규교과에서 정보교과의 부재와 선행학습이 부족한 초중등학교 정보영재학생들에게 언플러그드 컴퓨팅 수업 방법은 정보영재 교육 방법으로 효과적임을 알 수 있었다.
후속연구
- 향후 연구로는 본 연구의 제한사항으로 초등정보 영재 교육프로그램만을 개발하여 적용하였지만 중등 정보영재의 정보과학 지식 수업을 위해 언플러그드 컴퓨팅 수업 내용과 전략이 개발되어야 할 것이다. 그리고 향후 정보영재 판별을 위한 도구로 사용되기 위해서는 본 연구의 내용을 더욱 심화하고 확대하여 구체적인 두고를 개발해야 할 것이다. 또한 개발된 언플러그드 컴퓨팅 교육 내용의 영역을 고르게 편재하여 전 영역의 정보과학적 지식을 균형 있게 지도할 수 있는 후속 연구가 요구된다.
- 그리고 향후 정보영재 판별을 위한 도구로 사용되기 위해서는 본 연구의 내용을 더욱 심화하고 확대하여 구체적인 두고를 개발해야 할 것이다. 또한 개발된 언플러그드 컴퓨팅 교육 내용의 영역을 고르게 편재하여 전 영역의 정보과학적 지식을 균형 있게 지도할 수 있는 후속 연구가 요구된다.
- 일반화 과정에서는 언플러그드 컴퓨팅 수업과 관련된 정보과학 또는 컴퓨터의 원리를 이해하고 실제 사례에서의 적용 방안이나 추상화된 핵심 개념을 생성한다. 또한 심화 프로그래밍을 EPL을 이용하여 개발하고 개념과 지식을 확대한다. 이러한 언플러그드 컴퓨팅 수업 전략은 문제해결학습 모형과 유사하나 언플러그드적인 요소와 컴퓨팅 요소를 분리하고 통합하는 과정을 통해 사고력을 신장시키는 점에서 많은 부분이 다르다고 할 수 있다.
- 셋째, 개발된 언플러그드 컴퓨팅 방법의 정보영재교육 프로그램은 정보과학의 지식과 알고리즘의 개념을 이해하는데 많은 도움을 줄 수 있을 것이다. 본 연구에서 제시한 연구 결과를 토대로 영재교육의 분야 중 수학영재와 과학영재의 하위 영역에서 일부 운영되는 정보영재 교육 프로그램을 독자적으로 운영할 수 있을 것이다.
- 셋째, 개발된 언플러그드 컴퓨팅 방법의 정보영재교육 프로그램은 정보과학의 지식과 알고리즘의 개념을 이해하는데 많은 도움을 줄 수 있을 것이다. 본 연구에서 제시한 연구 결과를 토대로 영재교육의 분야 중 수학영재와 과학영재의 하위 영역에서 일부 운영되는 정보영재 교육 프로그램을 독자적으로 운영할 수 있을 것이다.
- 본 연구는 정보과학의 기초 지식과 원리를 제공하는 언플러그드 컴퓨팅 방법과 EPL을 정보영재교육 프로그램에 적용하여 교육 내용을 개발하고 지도하기 위한 수업 방법을 개발하여 적용함으로서 정보영재들에게 고도의 사고력과 문제해결력을 신장시키기 위한 새로운 시도이다. 연구의 제한점으로 초등학생용으로 범위를 좁히고 교육 영역도 기존 정보영재 교육에서 실시되는 프로그래밍이나 창의력 등은 제외하고 정보과학의 지식영역을 중심으로 하였지만 앞서 기술한 정보영재교육의 문제를 해결하기 위한 대안으로 새로운 접근 방법을 제안하고자 한다.
- 이상으로 정보영재 교육 프로그램과 관련하여 정보과학의 지식과 원리를 이해하기 위한 교육 프로그램에 관한 연구는 부족한 실정이며 보다 새롭고 구체적인 개발 방법과 그 효과에 대한 연구가 필요한 것으로 분석되었다.
- 향후 연구로는 본 연구의 제한사항으로 초등정보 영재 교육프로그램만을 개발하여 적용하였지만 중등 정보영재의 정보과학 지식 수업을 위해 언플러그드 컴퓨팅 수업 내용과 전략이 개발되어야 할 것이다. 그리고 향후 정보영재 판별을 위한 도구로 사용되기 위해서는 본 연구의 내용을 더욱 심화하고 확대하여 구체적인 두고를 개발해야 할 것이다.
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