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문제 정의
- 하지만 에듀테인먼트는 온라인 환경이나 컴퓨터 게임의 한계를 벗어나서 오프라인 놀이, 퍼즐 활동 등의 아날로그적 요소까지 모두 포함하고 있는 개념이다. 그리고 에듀테인먼트는 오락적 성격을 추구하기보다 궁극적으로 사고력과 협동심 그리고 도전감 등의 교육적 효과를 꾀하는데 그 목표가 있다.
- 따라서 이 연구에서는 컴퓨터과학 교육을 위한 새로운 교육 전략으로 컴퓨터과학 언플러그드 기반의 에듀테인먼트 프로그램을 설계 및 개발하고 수업에 적용함으로써 보다 긍정적이고 효과적인 컴퓨터교육의 접근 방법을 제시하고자 한다.
- 컴퓨터 교육에 대한 시대적 필요성에도 불구하고 교육 정책적인 지원의 부족으로 컴퓨터 교육에 대한 일부 부정적인 인식이 지속되고 있다. 이를 제고하기 위해 본 연구에서는 컴퓨터 과학 교육에 대한 새로운 접근 방법으로 컴퓨터과학 언플러그드를 활용한 에듀테인먼트 수업 전략에 대해 소개하고 구체적인 수업 내용과 함께 강좌의 적용 방법에 대해 제안하였다.
제안 방법
- 실험집단은 컴퓨터과학 언플러그드활용 에듀테인먼트 수업을 진행하였고, 비교집단은 실험집단과 동일한 교육과정이지만 강의 법과 실기 수업 위주로 강좌를 진행하였다. 1학기 15주간의 강좌를 마치고 관련 강좌의 평가 20문항을 2시간 동안 해결하도록 하였다. 평가 문항은 객관식 문항과 주관식 문항으로 구성되었다.
- 강좌의 학업 성취도를 분석하기 위하여 실험집단과 비교집단으로 구분하여 컴퓨터과학 지식과 관련 알고리즘 문제로 구성된 검사지를 통해 독립표준 t검사를 실시하였다. 검사지는 4개의 강좌와 관련된 40개의 평가문항을 사용하였다. 실험집단은 컴퓨터과학 언플러그드활용 에듀테인먼트 수업을 진행하였고, 비교집단은 실험집단과 동일한 교육과정이지만 강의 법과 실기 수업 위주로 강좌를 진행하였다.
- 먼저 컴퓨팅 교육과정에서 제시하는 자료구조와 알고리즘, 컴퓨터구조와 운영체제와 관련된 학습 영역을 분석하고 구체적인 수업 주제와 콘텐츠 그리고 수업 전략을 제시하였다. 그리고 2가지 강좌의 4가지 영역과 관련된 수업 내용을 개발하고 컴퓨터교육과 학부생을 대상으로 실제 적용하여 그 효과를 분석하였다.
- 학습 특성 변화에 대한 학습 주도성 검사는 학습 동기와 인지 변화 그리고 행동특성의 변화로 나누어 검사된다. 동기 조절은 강좌에 대한 자신감, 학습의 흥미, 학습의 목표 인식 검사를 하며 인지 변화는 학습 기억과 예습 복습을 통한 심화 문제 해결 능력을 검사하고 마지막으로 행동특성 변화는 학습 계획과 학습에 대한 노력의 변화를 검사하였다. 이러한 학습주도성 검사의 결과는 컴퓨터 교육의 필요성과 그 가치에 대한 학습자들의 인식을 확인할 수 있다.
- 수업 콘텐츠의 개발은 학습 주제만 교수진이 직접 설계하여 학생들에게 제시하였고 수업 전략과 수업 전개 아이디어 그리고 수업 콘텐츠는 학생들이 직접 개발하였다. 또한 수업 절차와 방법도 기본적인 3가지 모형을 바탕으로 학부생들이 설계하여 수업을 실시하였다.
- 강의 내용은 한 학기 15주를 기본으로 첫 주 강의 오리엔테이션과 마지막 주 정리와 평가를 제외하고 10주 분량의 수업내용을 개발하고 나머지 3주간은 프로젝트 개발 및 시연 시간으로 할애하였다. 매주 3시간의 수업 시간을 고려하여 1주당 1-2개 수업 주제를 배치하고 10주간 수업을 진행할 수 있도록 12개와 16개 유형의 수업 내용을 개발하였다.
- 먼저 컴퓨팅 교육과정에서 제시하는 자료구조와 알고리즘, 컴퓨터구조와 운영체제와 관련된 학습 영역을 분석하고 구체적인 수업 주제와 콘텐츠 그리고 수업 전략을 제시하였다. 그리고 2가지 강좌의 4가지 영역과 관련된 수업 내용을 개발하고 컴퓨터교육과 학부생을 대상으로 실제 적용하여 그 효과를 분석하였다.
- 본 연구에 사용된 3가지 모형의 특징과 차이점은 문제해결모형과 발견학습모형 그리고 탐구학습 모형이 갖는 일반적인 특징과 차이점을 토대로 분류가 되었으며 수업내용의 성격에 따라 적절한 모형을 선택하여 적용하였다.
- 본 연구에서 에듀테인먼트 수업 설계를 위한 컴퓨터 과학의 영역은 이산구조와 알고리즘, 컴퓨터구조와 운영체제의 4가지 영역을 선정하여 컴퓨터과학 언플러그드 기반 에듀테인먼트 교육 프로그램을 개발하였다.
- 본 연구에서 제안한 컴퓨터과학 언플러그드 방법을 적용한 에듀테인먼트 수업의 효과성을 분석하기 위해 학습 주도성 검사와 학업성취도 검사 도구를 설계하였다. 참여한 연구대상은 실험집단과 비교집단으로 구분하였으며 자료구조와 알고리즘 강좌를 진행한 2학년의 실험집단은 29명, 비교집단은 27명이 참여하였다.
- 수업 콘텐츠의 개발은 학습 주제만 교수진이 직접 설계하여 학생들에게 제시하였고 수업 전략과 수업 전개 아이디어 그리고 수업 콘텐츠는 학생들이 직접 개발하였다. 또한 수업 절차와 방법도 기본적인 3가지 모형을 바탕으로 학부생들이 설계하여 수업을 실시하였다.
- 검사지는 4개의 강좌와 관련된 40개의 평가문항을 사용하였다. 실험집단은 컴퓨터과학 언플러그드활용 에듀테인먼트 수업을 진행하였고, 비교집단은 실험집단과 동일한 교육과정이지만 강의 법과 실기 수업 위주로 강좌를 진행하였다. 1학기 15주간의 강좌를 마치고 관련 강좌의 평가 20문항을 2시간 동안 해결하도록 하였다.
대상 데이터
- 참여한 연구대상은 실험집단과 비교집단으로 구분하였으며 자료구조와 알고리즘 강좌를 진행한 2학년의 실험집단은 29명, 비교집단은 27명이 참여하였다. 또한 3학년의 컴퓨터 구조와 운영체제 강좌의 실험집단은 31명, 비교집단은 30명이 참여하였다.
- 본 연구에 참여한 대상은 교육대학교 컴퓨터교육과 2,3학년이 참여하였으며, 2학년 강좌에서 자료구조와 알고리즘, 3학년 강좌에서 컴퓨터 구조와 운영체제와 관련 강좌를 적용하여 실시하였다.
- 설계된 컴퓨터과학 언플러그드 활용 에듀테인먼트 수업 내용과 전략을 A-교육대학교에서 2010년 1학기와 2학기 강좌에 적용하였다. 참여한 학생은 컴퓨터교육과 2-3학년 3개 반이었다.
- 본 연구에서 제안한 컴퓨터과학 언플러그드 방법을 적용한 에듀테인먼트 수업의 효과성을 분석하기 위해 학습 주도성 검사와 학업성취도 검사 도구를 설계하였다. 참여한 연구대상은 실험집단과 비교집단으로 구분하였으며 자료구조와 알고리즘 강좌를 진행한 2학년의 실험집단은 29명, 비교집단은 27명이 참여하였다. 또한 3학년의 컴퓨터 구조와 운영체제 강좌의 실험집단은 31명, 비교집단은 30명이 참여하였다.
데이터처리
- 강좌의 학업 성취도를 분석하기 위하여 실험집단과 비교집단으로 구분하여 컴퓨터과학 지식과 관련 알고리즘 문제로 구성된 검사지를 통해 독립표준 t검사를 실시하였다. 검사지는 4개의 강좌와 관련된 40개의 평가문항을 사용하였다.
이론/모형
- 수업의 전략은 컴퓨터 과학의 특성과 절차적이고 문제해결력과 고도의 사고력을 신장시키기 위해 문제 해결 모형과 발견학습 그리고 탐구학습 모형을 사용하였다. 컴퓨터과학 언플러그드활용 에듀테인먼트 수업 모형의 단계는 (그림 1)과 같다.
성능/효과
- 2,3학년의 학습 주도성 검사 결과에서 학습동기, 인지변화, 행동특성의 변화에서 모든 강좌의 사전검사보다 사후 검사 결과가 높게 나온 것을 볼 수 있다. 특히 2학년 자료구조(DS)와 알고리즘(AL) 강좌의 사후 검사의 결과는 모두 75점을 초과하여 우수한 결과를 보였고, 3학년 컴퓨터구조(CS)와 운영체제(OS)의 경우는 학습기억과 시간조절 부분만 제외하고 대부분 75점을 넘어 학습 주도성이 매우 높아진 것을 알 수 있었다.
- <표 3>과 같이 독립표준 t-검증 방법을 사용하여 나타난 검사 결과를 보면 평균점수는 모든 실험반 학생들이 높았으며 등분산이 가정되었을 때에 유의차에서 2학년의 자료구조와 알고리즘 강좌는 유의수준 5% 수준에서 차이를 보였으며, 3학년의 컴퓨터구조와 OS 강좌는 1%의 수준에서 차이를 보였다. 이러한 결과는 컴퓨터과학 언플러그드 수업 전략이 정보과학지식과 알고리즘 사고력과 능력의 향상에도 많은 도움을 준다는 것을 보여준다.
- 따라서 본 연구에서 제안하는 컴퓨터과학 언플러그드 활용 에듀테인먼트 교육 프로그램이 초등학교 예비교사를 대상으로 하는 컴퓨터 과학 강좌에 매우 효과적으로 활용될 것으로 분석되었고, 초중등 현장에서도 그 적용 가능성을 확인할 수 있었다. 또한 정보영재를 위한 언플러그드 컴퓨팅과 EPL 활용 수업의 연구[9]의 긍정적 결과에서 보인 것과 같이 정보영재아 뿐만 아니라 예비교사들을 위한 교육 프로그램 그리고 현장 교사들을 위한 교육 프로그램으로 매우 효과적으로 활용될 것으로 기대된다.
- 또한 강좌 내용의 지식과 알고리즘과 관련된 문제해결을 묻는 검사 결과에서도 본 연구에서 제안한 방법으로 강의가 진행된 실험집단이 일반 강의를 실시한 비교집단보다 평균점수가 높은 것으로 나타났다. 이러한 연구 결과는 한선관(2010)이 지능형시스템에 관련된 컴퓨터 과학내용을 컴퓨터과학 언플러그드 방법의 접근으로 실시한 연구 결과의 긍정적 효과와 유사하게 나타나 본 연구의 타당성을 더욱 의미 있게 해주었다[8].
- 수업에 적용하여 그 효과를 분석한 결과 학습 주도성의 경우 동일 실험 참가자들의 사전검사 결과보다 수업 적용 후 사후검사 결과가 대부분 매우 높아져 학습의 효과가 긍정적임을 알 수 있었다.
- 이것으로 본 연구에서 제안하는 컴퓨터과학 언플러그드 활용 에듀테인먼트 수업이 학생들의 정보교육에 대한 필요성과 그 중요성에 대한 인식을 높이고 사고력 향상 도구로서 매우 효과적임을 보여주고 있다. 또한 학생들이 자기주도적으로 수업을 준비하고 게임과 구체물을 적용한 에듀테인먼트 수업이 학습의 동기와 인지변화 그리고 행동 특성의 변화를 가져온 것으로 추측되며 학습의 흥미나 참여에 매우 긍정적인 영향을 준 것으로 분석된다.
- 2,3학년의 학습 주도성 검사 결과에서 학습동기, 인지변화, 행동특성의 변화에서 모든 강좌의 사전검사보다 사후 검사 결과가 높게 나온 것을 볼 수 있다. 특히 2학년 자료구조(DS)와 알고리즘(AL) 강좌의 사후 검사의 결과는 모두 75점을 초과하여 우수한 결과를 보였고, 3학년 컴퓨터구조(CS)와 운영체제(OS)의 경우는 학습기억과 시간조절 부분만 제외하고 대부분 75점을 넘어 학습 주도성이 매우 높아진 것을 알 수 있었다.
후속연구
- 따라서 컴퓨터과학교육에 에듀테인먼트적인 요소를 삽입하여 수업을 진행한다면 학습자들에게 자기주도력과 협동심 그리고 고도의 사고력을 신장시키고 컴퓨터교육에 대한 부정적 인식을 변화시키는데 큰 도움을 줄 수 있을 것으로 기대된다.
- 따라서 본 연구에서 제안하는 컴퓨터과학 언플러그드 활용 에듀테인먼트 교육 프로그램이 초등학교 예비교사를 대상으로 하는 컴퓨터 과학 강좌에 매우 효과적으로 활용될 것으로 분석되었고, 초중등 현장에서도 그 적용 가능성을 확인할 수 있었다. 또한 정보영재를 위한 언플러그드 컴퓨팅과 EPL 활용 수업의 연구[9]의 긍정적 결과에서 보인 것과 같이 정보영재아 뿐만 아니라 예비교사들을 위한 교육 프로그램 그리고 현장 교사들을 위한 교육 프로그램으로 매우 효과적으로 활용될 것으로 기대된다.
- 이러한 제언을 바탕으로 향후 연구는 교육대학교 컴퓨터교육과 학생 외에도 다른 심화 교육 전공 학생들에게도 적용하는 연구가 필요하며, 초중등 학생들을 위한 교육내용과 방법도 개발되어야 할 필요가 있다. 또한 현장 교사들에게 효과적으로 안내하기 위한 컴퓨터과학 언플러그드 기반 에듀테인먼트 교원 연수 프로그램도 마련되어야 할 것이다.
- 본 연구에서 제언하고자 하는 사항은 본 연구가 컴퓨터교육과 학생들을 대상으로 실시되었기 때문에 교육대학교 타과 학생들이나 사범대학교 학생들에게 적용하기에는 어려울 수 있다. 하지만 <표 2>의 교육과정을 보다 축소하여 접근할 경우 교육대학교와 사범대학의 컴퓨터교육과 및 초중등 정보교육에서도 적용이 가능할 것이다.
- 이러한 제언을 바탕으로 향후 연구는 교육대학교 컴퓨터교육과 학생 외에도 다른 심화 교육 전공 학생들에게도 적용하는 연구가 필요하며, 초중등 학생들을 위한 교육내용과 방법도 개발되어야 할 필요가 있다. 또한 현장 교사들에게 효과적으로 안내하기 위한 컴퓨터과학 언플러그드 기반 에듀테인먼트 교원 연수 프로그램도 마련되어야 할 것이다.
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