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문제 정의
- 이러한 결과를 종합해볼 때 프로그래밍을 활용한 CL 문제해결 과정은 문제를 정보단위로 쪼개고, 이를 해석하고 이해하여 재구성하며, 구성한 것을 점검, 수정하여 완성된 의미를 부여하는 과정으로 구성된다. 따라서 본 연구에서는 초보 프로그래밍 학습자들의 이러한 학습단계에서 어떤 행동과 사고활동을 보이는지 분석하였다.
- 본 연구의 결과로써 초보학습자들의 프로그래밍 과정에 대한 분석을 위한 코딩조직이 개발되었으며, 이는 향후 모든 학생들에게 프로그래밍 교육을 실시할 때, 교육 방법과 평가 방법에 대한 기초자료로 활용될 수 있다. 또한 프로그래밍 과정에서 사용된 사고력 분석과 사용언어 및 과제 제시 내용은 CL교육에서의 프로그래밍 교육에 대한 방향을 제시해준다. 향후 연구로는 본 연구에서 개발된 코딩조직을 토대로 사고력의 과정과 논리추론에서 발생하는 사고력 과정을 분석하는 연구가 필요하다.
제안 방법
- 사고발성법의 사용을 위해 학습자들에게 사전 설명을 실시했으며, 연습 시간을 제공하였다. 2차 본 실험에서 사고발성법을 잘 사용하는 학생들을 선별하여 7명의 학생의 샘플을 녹음하고 분석하였다.
- 프로그래밍 과정에서 보이는 사고력을 분석하기 위해 <표 5>와 같이 사고력의 범주를 구분하고, 분석, 추론, 종합, 대안, 비판적 사고를 각 코딩조직과 연결하였다. 각 코딩조직과의 연결을 위해서 컴퓨터교육 전문가 5명에게 각 코딩조직과 연결되는 사고력을 연결하도록 하였다. 전문가 3명 이상이 동의하는 사고력의 경우 각 코딩조직과 연결되는 것으로 판단하였다.
- 0을 이용하여 코딩분석을 실시하였다. 결국 본 연구에서는 프로그래밍 문제해결 과정에서 나타나는 코딩조직과 이에 대한 분석을 통하여 프로그래밍에서의 사고과정을 규명하였다.
- 본 연구에서는 사고발성법을 통한 초보 프로그래밍 학습자의 사고과정을 분석하는 것이 목적이므로 연구의 절차는 크게 3단계로 이루어졌다. 먼저 2009년도에 1학기에 프로그래밍을 처음 배우는 수도권 소재 A대학교에서 스크래치[13]을 통한 CL 과제를 해결하게 하고 초기 코딩조직을 개발하였다. 2009년도 2학기와 2010년도 1학기에 걸쳐서 B대학교 학생 60여명을 대상으로 스크래치를 통한 프로그래밍 교육을 실시하면서 사고과정을 추출하였다.
- 먼저 문헌연구를 통하여 프로그래밍에서 사용되는 코딩조직을 추출하고 이를 재조직하여 프로그래밍 과정에서 나타나는 코딩조직으로 구성하였다. 프로그래밍 학습과정에서 사고발성한 전사 스크립트를, 구성한 코딩조직을 가지고 분석함으로써 프로그래밍에서 사고과정을 분석하였다.
- 코딩조직은 크게 3단계에 걸쳐서 개발되었다. 먼저 위에서 밝힌바와 같이 문헌 연구를 통해 프로그래밍 과정에서 나타날 수 있는 코딩조직 44개를 전부 나열한 후 의미가 같은 것을 재분류한후 실제 프로그래밍 과정에서 나타나는지 기초실험을 통해 확인하였다. 기초실험을 통해 개발된 코드는 총 33개였다.
- 본 연구에서는 CL교육을 위한 모든 학생들에게 자신의 아이디어를 정보적으로 표현할 수 있는 방법으로 프로그래밍을 가르치고 이 과정에서 나타나는 문제해결과정과 사고력의 발현 과정을 분석하였다.
- 본 연구에서는 사고발성법을 통한 초보 프로그래밍 학습자의 사고과정을 분석하는 것이 목적이므로 연구의 절차는 크게 3단계로 이루어졌다. 먼저 2009년도에 1학기에 프로그래밍을 처음 배우는 수도권 소재 A대학교에서 스크래치[13]을 통한 CL 과제를 해결하게 하고 초기 코딩조직을 개발하였다.
- 0[7]을 사용하여 분석하였다. 사고발성법을 통하여 프로그래밍 과정에서 학습자들이 어떤 사고과정을 통해 문제를 해결하는지, 어떤 사고력을 사용하여 문제를 해결하는지에 대한 분석을 실시하였다.
- 초보 프로그래밍 학습자들의 프로그래밍 과정을 분석하기 위해 학습자들로부터 추출한 프로토콜을 대상으로 본 연구자가 만든 코딩조직(coding system)을 이용하여 피실험자가 프로그래밍 과정에서 나타낸 사고과정을 프로토콜에 나타난 순서대로 코딩화 하였다. 코딩의 신뢰성과 타당성을 높이기 위해 프로토콜 3부를 작성하여 컴퓨터교육 전문가 3명의 분석과정을 거쳐 코드가 일치하는 것은 완성된 코드로 선택하였다.
- 코딩조직을 개발하기 위해 에서와 같이 먼저 프로그래밍 학습 과정에서 일어나는 학습자들의 반응, 행동에 대한 문헌을 분석하였다.
- 프로그래밍 과정에서 보이는 사고력을 분석하기 위해 와 같이 사고력의 범주를 구분하고, 분석, 추론, 종합, 대안, 비판적 사고를 각 코딩조직과 연결하였다.
- 먼저 문헌연구를 통하여 프로그래밍에서 사용되는 코딩조직을 추출하고 이를 재조직하여 프로그래밍 과정에서 나타나는 코딩조직으로 구성하였다. 프로그래밍 학습과정에서 사고발성한 전사 스크립트를, 구성한 코딩조직을 가지고 분석함으로써 프로그래밍에서 사고과정을 분석하였다. 사고과정 분석에는 Nvivo 8.
- 프로그래밍의 과정의 경우 사용하는 언어의 특성과 문제의 유형에 따라 달라질 수 있으므로, 본연구에서는 CL의 목적에 적합한 스크래치를 개발 언어로 선택하였다. 스크래치는 초보자들이 자신의 아이디어를 다양한 멀티미디어 프로그램으로 쉽게 작성할 수 있는 언어로써, Object-based, Event-based 언어이고[14], 명령어를 블록형식으로 조립 가능한 Visual Programming Language의 특성을 가지며 SmallTalk를 기반으로 하고 있다.
- ’를 사용하여 기록하였다. 학습자들이 사고발성하는 과정은 컴퓨터 녹음 프로그램을 통하여 기록하고, 학생들이 어떤 활동과 사고를 하는지 주목하여 분석하였다.
- Bennedsen[17]의 경우 초보 학습자들이 프로그래밍 과정에서 필요한 요소를 제시하여 참조하였 다. 학자에 따라 구분방법이 다르나 결국 프로그래밍의 과정은 이옥화[8]의 4단계를 재구성한 것이므로 본 연구에서는 프로그래밍 단계를 목표 인식, 계획세우기, 코딩, 에러수정으로 구분하고 개발된 코딩조직을 각 단계별로 구분하여 제시하였다. 각 코드별 관계는 <표 3>에서 제시한 바와 같이 단계별로 분류하였으며, ‘에러수정’과 같이 코딩과 에러수정 단계에 동시에 포함되는 경우도 있다.
대상 데이터
- 먼저 2009년도에 1학기에 프로그래밍을 처음 배우는 수도권 소재 A대학교에서 스크래치[13]을 통한 CL 과제를 해결하게 하고 초기 코딩조직을 개발하였다. 2009년도 2학기와 2010년도 1학기에 걸쳐서 B대학교 학생 60여명을 대상으로 스크래치를 통한 프로그래밍 교육을 실시하면서 사고과정을 추출하였다. 사고발성법의 사용을 위해 학습자들에게 사전 설명을 실시했으며, 연습 시간을 제공하였다.
- 먼저 위에서 밝힌바와 같이 문헌 연구를 통해 프로그래밍 과정에서 나타날 수 있는 코딩조직 44개를 전부 나열한 후 의미가 같은 것을 재분류한후 실제 프로그래밍 과정에서 나타나는지 기초실험을 통해 확인하였다. 기초실험을 통해 개발된 코드는 총 33개였다. 이 때 개발된 코드는 명확하지 않고 중복되는 부분이 있어서, 컴퓨터교육 전문가 3명의 회의를 거쳐 <표 4>와 <그림 3>과 같이 최종 24개의 코딩조직으로 확정하였다.
- 이 때 개발된 코드는 명확하지 않고 중복되는 부분이 있어서, 컴퓨터교육 전문가 3명의 회의를 거쳐 와 과 같이 최종 24개의 코딩조직으로 확정하였다.
데이터처리
- 프로그래밍 학습과정에서 사고발성한 전사 스크립트를, 구성한 코딩조직을 가지고 분석함으로써 프로그래밍에서 사고과정을 분석하였다. 사고과정 분석에는 Nvivo 8.0을 이용하여 코딩분석을 실시하였다. 결국 본 연구에서는 프로그래밍 문제해결 과정에서 나타나는 코딩조직과 이에 대한 분석을 통하여 프로그래밍에서의 사고과정을 규명하였다.
이론/모형
- 국내연구에서는 국어 교육에서 주로 이루어지고 있으며, 수학, 과학 문제해결 과정에서의 연구도 이루어지고 있다[11][12]. 따라서 본 연구에 서도 학습자들의 사고과정을 추출하여 분석하기 위해 사고발성법을 적용하였다.
- 하지만, 뇌스캔 방법은 아직 실험 단계이고, 면담이나 관찰 또한 프로그래밍 과정 자체를 이해하고 규명하기에는 부족하다. 따라서 본 연구에서는 CL 교육에서 프로그래밍 초보학습자들의 사고과정을 이해하고, 규명하기 위해 사고 발성법(Thinking Aloud)기법[6]을 사용하여 학습자들이 프로그래밍 과정에서 일어나는 사고과정을 기록하고 Nvivo 8.0[7]을 사용하여 분석하였다. 사고발성법을 통하여 프로그래밍 과정에서 학습자들이 어떤 사고과정을 통해 문제를 해결하는지, 어떤 사고력을 사용하여 문제를 해결하는지에 대한 분석을 실시하였다.
- 사고력에 대한 구분은 에서와 같이 한국교육개발원에서 개발한 사고력측정도구에서 구분한 사고력의 정의를 이용하여 각 코딩조직별로 해당되는 사고력을 분석하여 제시하였다[18].
성능/효과
- 가장 많이 나타나는 사고력은 분석적 사고력으로 대부분의 코딩조직에 연결되는 사고력으로 나타났다. 특히 중요한 코딩조직으로 나타난 코드확인실행에는 분석적, 추론적, 비판적 사고력이 사용된다고 보았고, 코딩시도에는 대안적, 분석적, 추론적 사고력이 사용된다고 보았다.
- 넷째, 스크래치를 활용한 아이디어 구현 프로젝트 만들기 활동은 초보학습자들의 문제해결과정이 전문 프로그래머의 문제해결과정과 비슷한 양상을 나타낸다. Bennedsen과 Caspersen[17]가 밝힌 프로그래밍 과정에 따르면 문제를 작은 단위로 쪼개서 해결하는 패턴은 초보학습자들이 아닌 전문 프로그래머가 보여주는 양상인데, 이러한 양상이 초보학습자들에게 가능하다는 것은 언어의 특성과 더불어 산출결과물이 정해진 프로그래밍 문제가 아닌 아이디어 산출을 통한 과제를 해결하는 과정에서 나타난 결과이다.
- 둘째, 가장 빈번하게 나타나고 중요한 요소로 밝히진 코딩조직은 객체편집, 코드확인 실행, 해결방법 인식, 에러발견이다.
- 셋째, 초보학습자들은 코딩과 더불어 객체 편집에 많은 시간을 할애하며, 이는 자신의 아이디어를 표현하는데 필요한 디자인적인 요소에 많은 시간을 사용함을 알 수 있다. 또한 스크래치의 특성상 실행결과를 바로 확인할 수 있는 언어의 경우, 코딩과 더불어 실행이 바로 확인 가능함으로 초보자일지라도 코딩을 하면서 바로 실행결과를 확인하고, 실행결과가 자신의 생각과 다르게 나타나면 바로 에러를 발견하고 이를 해결하기 위한 방안을 모색하는 패턴을 보였다.
- 셋째, 초보학습자들은 코딩과 더불어 객체 편집에 많은 시간을 할애하며, 이는 자신의 아이디어를 표현하는데 필요한 디자인적인 요소에 많은 시간을 사용함을 알 수 있다. 또한 스크래치의 특성상 실행결과를 바로 확인할 수 있는 언어의 경우, 코딩과 더불어 실행이 바로 확인 가능함으로 초보자일지라도 코딩을 하면서 바로 실행결과를 확인하고, 실행결과가 자신의 생각과 다르게 나타나면 바로 에러를 발견하고 이를 해결하기 위한 방안을 모색하는 패턴을 보였다.
- CL을 이용한 문제해결 과정 또한 문제를 작은 단위로 분해하고, 이를 재조합, 재구성하는 과정, 새로운 의미로 완성하는 과정을 거친다[2]. 이러한 결과를 종합해볼 때 프로그래밍을 활용한 CL 문제해결 과정은 문제를 정보단위로 쪼개고, 이를 해석하고 이해하여 재구성하며, 구성한 것을 점검, 수정하여 완성된 의미를 부여하는 과정으로 구성된다. 따라서 본 연구에서는 초보 프로그래밍 학습자들의 이러한 학습단계에서 어떤 행동과 사고활동을 보이는지 분석하였다.
- 첫째, 초보 프로그래밍 학습자들의 프로그래밍 과정에서 개발된 코딩조직은 25개 요소이다. 개발된 코딩조직은 초보학습자들의 프로그래밍 사고 과정의 추적을 가능하게하며, 이를 활용하여 프로그래밍의 효율적인 지도와 평가에 대한 기초자료로 활용할 수 있다.
- 특히 중요한 코딩조직으로 나타난 코드확인실행에는 분석적, 추론적, 비판적 사고력이 사용된다고 보았고, 코딩시도에는 대안적, 분석적, 추론적 사고력이 사용된다고 보았다. 특히 에러를 발견하고 이를 해결하는 패턴에서는 비판적, 분석적, 종합적, 대안적 사고력이 사용되는 것으로 나타났으며, 에러를 발견하는 데에는 비판적인 사고력이 사용된다고 5명 모두 일치된 의견을 보였고, 해결방법인식에서는 종합적 사고력에 5명 모두 일치된 의견을 보였다. 이는 에러를 발견하는 것이 흐름을 추론하고 평가하는 과정에서 일어나게 되면 또한 이를 해결할 때는 부분적인 것을 종합적으로 생각하는 종합적 사고가 중요한 사고력으로 사용됨을 볼 수 있다.
후속연구
- 첫째, 초보 프로그래밍 학습자들의 프로그래밍 과정에서 개발된 코딩조직은 25개 요소이다. 개발된 코딩조직은 초보학습자들의 프로그래밍 사고 과정의 추적을 가능하게하며, 이를 활용하여 프로그래밍의 효율적인 지도와 평가에 대한 기초자료로 활용할 수 있다.
- 본 연구의 결과로써 초보학습자들의 프로그래밍 과정에 대한 분석을 위한 코딩조직이 개발되었으며, 이는 향후 모든 학생들에게 프로그래밍 교육을 실시할 때, 교육 방법과 평가 방법에 대한 기초자료로 활용될 수 있다. 또한 프로그래밍 과정에서 사용된 사고력 분석과 사용언어 및 과제 제시 내용은 CL교육에서의 프로그래밍 교육에 대한 방향을 제시해준다.
- 또한 프로그래밍 과정에서 사용된 사고력 분석과 사용언어 및 과제 제시 내용은 CL교육에서의 프로그래밍 교육에 대한 방향을 제시해준다. 향후 연구로는 본 연구에서 개발된 코딩조직을 토대로 사고력의 과정과 논리추론에서 발생하는 사고력 과정을 분석하는 연구가 필요하다.
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