개인의 아이디어 구현이나 문제해결에 SW를 중심적으로 활용하는 SW중심사회로의 진입으로 SW교육이 강조되고 있다. 일반적으로 스토리텔링은 학습자의 흥미를 끌며 맥락적 환경을 제공하는 것으로 알려져 있다. 본 연구는 이솝우화를 활용한 SW교육프로그램이 Computational Thinking에 미치는 효과를 알아보기 위해 실험연구를 실시하였다. 총 6주 동안 토요 SW교육 캠프에 참여한 학생 중 실험집단은 이솝우화를 통해 스크래치 프로그래밍의 기초개념을 배운 후 이야기, 게임, 예술, 시뮬레이션 등의 다양한 SW표현활동을 경험하였다. 프로그램 적용 후 실험 및 비교집단을 대상으로 SW개념, SW구현 그리고 SW교육에 대한 태도를 비교 검증하였다. 연구결과 실험집단에 참여한 학생들의 SW개념과 SW구현 결과가 더 높게 나타났다. 그리고 SW교육에 대한 태도에서도 더 긍정적인 결과를 확인하였다.
개인의 아이디어 구현이나 문제해결에 SW를 중심적으로 활용하는 SW중심사회로의 진입으로 SW교육이 강조되고 있다. 일반적으로 스토리텔링은 학습자의 흥미를 끌며 맥락적 환경을 제공하는 것으로 알려져 있다. 본 연구는 이솝우화를 활용한 SW교육프로그램이 Computational Thinking에 미치는 효과를 알아보기 위해 실험연구를 실시하였다. 총 6주 동안 토요 SW교육 캠프에 참여한 학생 중 실험집단은 이솝우화를 통해 스크래치 프로그래밍의 기초개념을 배운 후 이야기, 게임, 예술, 시뮬레이션 등의 다양한 SW표현활동을 경험하였다. 프로그램 적용 후 실험 및 비교집단을 대상으로 SW개념, SW구현 그리고 SW교육에 대한 태도를 비교 검증하였다. 연구결과 실험집단에 참여한 학생들의 SW개념과 SW구현 결과가 더 높게 나타났다. 그리고 SW교육에 대한 태도에서도 더 긍정적인 결과를 확인하였다.
Since the entering SW-centered society in which people make the best use of SW in order to express their own personal ideas or to solve problems, the significance of SW education has been emphasized. It is generally known that storytelling provides motivational and contextual environments. This stud...
Since the entering SW-centered society in which people make the best use of SW in order to express their own personal ideas or to solve problems, the significance of SW education has been emphasized. It is generally known that storytelling provides motivational and contextual environments. This study conducted an experimental research to find out how Aesop's fables-applied SW educational program would influence computational thinking. Of these students who had participated in an SW educational camp on every Saturday for a total of 6 weeks, the experimental group learned on basic concepts of Scratch programming as working on Aesop's fables and they were led to diverse SW activities such as stories, games, simulations arts, and others. After that, the study carried out a comparison research in relation to the groups' SW concepts, SW implementation and attitudes toward SW education. The result shows that the experimental group came up with higher levels of SW concepts, implementation and positive attitude toward SW education.
Since the entering SW-centered society in which people make the best use of SW in order to express their own personal ideas or to solve problems, the significance of SW education has been emphasized. It is generally known that storytelling provides motivational and contextual environments. This study conducted an experimental research to find out how Aesop's fables-applied SW educational program would influence computational thinking. Of these students who had participated in an SW educational camp on every Saturday for a total of 6 weeks, the experimental group learned on basic concepts of Scratch programming as working on Aesop's fables and they were led to diverse SW activities such as stories, games, simulations arts, and others. After that, the study carried out a comparison research in relation to the groups' SW concepts, SW implementation and attitudes toward SW education. The result shows that the experimental group came up with higher levels of SW concepts, implementation and positive attitude toward SW education.
* AI 자동 식별 결과로 적합하지 않은 문장이 있을 수 있으니, 이용에 유의하시기 바랍니다.
문제 정의
특히 초등학생에게 친숙한 이솝우화의 활용은 긍정적 결과를 기대할 수 있을 것이다. 이에 본 논문은 이솝우화를 활용한 SW교육이 CT에 미치는 효과를 알아보기 위해 다음의 연구를 실시하였다.
가설 설정
1. 나는 SW를 잘 배울 수 있다고 확신한다.
2. 나는 SW활동에서 더 많은 자신감을 갖고 있다.
3. 내가 열심히 노력하더라도 SW는 나에게 어려운 일이다(*).
6. 나는 내 전 생애를 통해 많은 방식으로 SW를 사용할 것이다.
8. 내가 SW문제를 즉시 해결할 수 없을 때 나는 해결할 때까지 꾸준히 노력한다.
9. 나는 바로 이해할 수 없는 SW문제에 도전감을 느낀다.
제안 방법
SW교육 후 집단 간 CT능력 차이를 비교하기 위해 SW개념평가와 SW구현능력 평가를 실시하였다. 또한 SW교육에 대한 태도 측정을 위해 즐거움과 참여도를 평가하였다.
검사 문항은 5단계의 리커르트 척도로 구성되었으며 결과 분석을 위해 ‘매우 동의’를 5점, ‘동의’를 4점, ‘보통’을 3점, ‘동의 않음’을 2점 그리고 ‘전혀 동의 않음’을 1점으로 하는 등간 척도로 변환하였으며 부정적인 문항인 3번 문항은 채점을 역으로 계산하였다.
이후 컴퓨터교육석사 소지자이면서 스크래치 프로그래밍 지도 경험이 있는 현장교사 3인의 문항 검토를 받아 수정 및 보완하였다. 내용타당도 검증 절차는 3명의 의견을 바탕으로 매우 그렇다 5, 그렇다 4, 보통이다 3, 그렇지 않다 2, 전혀 그렇지 않다 1로 하는 Likert 5단계 척도로 평가했으며, 평가 결과 평균이 3.0 미만인 경우 문항을 배제하였다. 또한 문항의 영역 및 난이도에 대한 의견이 다를 경우 합의를 통해 수정하였다.
둘째, CT 측정을 위해 SW개념과 SW구현능력을 평가하였는데, SW개념은 알고리즘, 문제분해, 논리의 세 영역으로만 제한하였다. 향후 추상화, 패턴, 자동화, 일반화가 포함된 검사를 실시할 필요가 있다.
둘째, SW교육 프로그램을 개발한 후 실험연구를 실시하였다.
그리고 검사지가 본래 대학생을 대상으로 개발되었기 때문에 초등학생에게 그대로 적용하기에는 무리가 있었다. 따라서 프로그래밍과 관련한 초등학생들의 수준과 감정을 반영한 수정보완 작업을 거쳤으며 다음과 같이 자신감, 유용성, 동기영역의 총 9문항으로 선정하였다.
SW교육 후 집단 간 CT능력 차이를 비교하기 위해 SW개념평가와 SW구현능력 평가를 실시하였다. 또한 SW교육에 대한 태도 측정을 위해 즐거움과 참여도를 평가하였다.
0 미만인 경우 문항을 배제하였다. 또한 문항의 영역 및 난이도에 대한 의견이 다를 경우 합의를 통해 수정하였다. 최종적으로 다음 [Table 2]와 같이 알고리즘(10), 논리(6), 문제분해(4)의 총 20개 문항으로 구성되었다.
알고리즘은 순서, 반복, 조건, 변수, 이벤트, 연산의 SW기초개념 및 응용한 문제로 구성되었으며 논리는 프로그램의 실행 결과 예측, 논리적 오류를 찾고 교정 및 알고리즘 동작의 표현을 묻는 문항으로 측정하였다. 문제분해는 디버깅이 필요한 복잡한 코드 모음을 주고 작은 부분으로 쪼개어 해결할 수 있는지를 평가하였다. 문항은 <부록 1>에 첨부되었다.
본 연구는 2014년 11월 8일부터 12월 13일까지 6주 동안 주당 3시간씩 토요 스크래치 캠프를 통해 수행되었다. 연구대상은 경기도 D초등학교 5, 6학년 248명을 모집단으로 연구대상은 식별번호를 부여받고 무선으로 실험 및 비교집단에 20명씩 배치되었다.
본 연구에서 독립변인은 교수학습방법이고 종속변인은 학습자의 SW개념, SW구현능력 그리고 SW교육에 대한 태도였다. 두 집단은 같은 SW교육내용을 받았지만 유일한 차이점은 실험집단은 이야기를 활용한 반면 통제집단은 전통적인 방법의 교육을 받았다.
셋째, SW개념 평가, SW구현능력 평가 그리고 SW교육에 대한 태도에 관한 효과성 검증을 실시하였다.
스크래치 프로그래밍을 기초로 ‘알고리즘’, ‘논리사고’, ‘문제분해’의 세 영역의 문항을 연구자와 토요캠프 지도교사가 각자 15문항씩 개발한 후 협의를 거쳐 25문항을 1차로 선정하였다.
실험집단은 [Table 1]과 같이 이솝우화를 활용한 SW교육을 실시하였다.
알고리즘은 순서, 반복, 조건, 변수, 이벤트, 연산의 SW기초개념 및 응용한 문제로 구성되었으며 논리는 프로그램의 실행 결과 예측, 논리적 오류를 찾고 교정 및 알고리즘 동작의 표현을 묻는 문항으로 측정하였다. 문제분해는 디버깅이 필요한 복잡한 코드 모음을 주고 작은 부분으로 쪼개어 해결할 수 있는지를 평가하였다.
상 : 복잡한 솔루션 구현. 이야기 과제가 요구하는 모델링, 추상화에 대한 것을 이해하고 있다는 것을 보여주는 알고리즘 프로그램 구현. 제약 조건을 준수하고 프로그램의 실행에서 오류 없음
초반부는 각 차시별로 지도교사가 5～10분 동안 순서, 반복, 조건, 이벤트, 연산, 병렬처리, 변수 등의 프로그래밍의 기본 개념을 안내한 후 스크래치 시범을 보이면 학생들은 각자 컴퓨터에서 따라 해보고 응용 발표해보는 활동을 하였다. 이후 게임, 시뮬레이션, 디지털아트, 애니메이션의 각 장르를 동일한 방법으로 실습하고 전자보드를 연결한 문제해결 활동을 경험하였다.
스크래치 프로그래밍을 기초로 ‘알고리즘’, ‘논리사고’, ‘문제분해’의 세 영역의 문항을 연구자와 토요캠프 지도교사가 각자 15문항씩 개발한 후 협의를 거쳐 25문항을 1차로 선정하였다. 이후 컴퓨터교육석사 소지자이면서 스크래치 프로그래밍 지도 경험이 있는 현장교사 3인의 문항 검토를 받아 수정 및 보완하였다. 내용타당도 검증 절차는 3명의 의견을 바탕으로 매우 그렇다 5, 그렇다 4, 보통이다 3, 그렇지 않다 2, 전혀 그렇지 않다 1로 하는 Likert 5단계 척도로 평가했으며, 평가 결과 평균이 3.
첫째, 문헌연구를 통해 CT, SW교육, 이솝우화를 고찰하였다.
초기에 SW교육이 교육현장에 정착하지 못한 이유로는 응용프로그램의 대중화로 프로그래밍 교육의 필요성이 쇠퇴한 외부 요인과 함께 몇 가지 내부적인 한계를 갖고 있었다. 첫째, 프로그래밍을 다양한 창작표현의 도구가 아닌 프로그래밍 그 자체로 인식하였다. 예로 어린이들의 흥미나 경험과는 거리가 먼 선, 도형 그리기와 같은 활동이 대부분이었다.
초등학생의 SW교육에 대한 태도를 측정하기 위해 Wiebe(2003)의 컴퓨터과학태도 검사 도구를 수정 번안하였다[20]. 원래 총 57개의 문항으로 구성되었으나 일부는 프로그래밍보다는 일반적인 컴퓨터 과학과 관련되어 있거나 성별 차에 관한 문항으로 구성되었다.
SW구현 능력 평가의 목적은 구현과정에서 지필평가에서 파악하지 못한 CT의 다른 요소를 종합적으로 평가하기 위함이다. 평가는 Malyn-Smith 외(2010)의 CT평가 방식을 참조로 짧은 이야기 형식의 수행 과제를 제공한 후 SW구현 결과를 다음 조건에 따라 상, 중, 하의 3단계 수준으로 분류하였다[15]. 또한 과제에는 조건, 변수, 이벤트, 병렬화, 연산, 추가블록 등의 의무 사용에 관한 제약 조건이 추가되었다.
대상 데이터
본 연구는 2014년 11월 8일부터 12월 13일까지 6주 동안 주당 3시간씩 토요 스크래치 캠프를 통해 수행되었다. 연구대상은 경기도 D초등학교 5, 6학년 248명을 모집단으로 연구대상은 식별번호를 부여받고 무선으로 실험 및 비교집단에 20명씩 배치되었다. 무선할당은 모든 실험대상자 혹은 피험자가 모든 처치를 받을 확률이 동일함을 전제하기 때문에, 실험 집단들에 있어 피험자들의 특성이 서로 상쇄되어 동질성을 가정할 수 있게 된다[16].
데이터처리
집단 간 SW구현 능력에서 유의미한 차이가 있는지를 검증하기 위해 평가 결과를 기초로 카이제곱(χ²) 검증을 실시하였으며 다음 [Table 4]와 같다.
이론/모형
이런 측면에서 본 연구는 학생들에게 친숙한 이솝우화를 SW교육에 활용하였다. 연구결과 스토리텔링을 활용한 실험집단은 전통적 교육방식을 택한 비교집단과 비교하여 SW개념, SW구현능력 그리고 SW교육태도에서 긍정적인 결과를 보였다.
성능/효과
예로 어린이들의 흥미나 경험과는 거리가 먼 선, 도형 그리기와 같은 활동이 대부분이었다. 둘째, 아동들의 프로그래밍 학습을 돕는 환경이 미약하였다. 예를 들어, 오류가 발견되었을 때 조언이나 성공하였을 때 확장된 탐구과제를 제공할 수 있는 지원체제가 부족한 환경이었다.
05) 중 주로 낮은 난이도 문항으로 구성된 문제분해 영역에서는 유의미한 차이가 나타나지 않았다. 실험 및 비교집단의 학습자들이 높은 오답을 보인 문항으로는 난이도가 중 또는 상 수준인 알고리즘의 A2, A4, A7, A8, A9, A10와 문제분해의 D1, D3 그리고 논리의 L2, L5문항이었다. 즉, 학습자는 스크립트의 단순 변환과 프로그램의 수행 결과를 묻는 비교적 간단한 사고를 묻는 문항에서는 높은 정답률을 보였으나 변수, 리스트, 좌표, 난수의 개념이 포함된 문항이나 두 가지 이상의 조건이 결합된 문항은 반대로 낮은 정답률을 나타냈다.
실험집단은 78.50, 비교집단은 65.50로 13점의 평균 차이와 함께 95%의 유의수준에서 통계상 유의미한 차이를 보였다(p<.05).
실험집단은 평균 M=37.85, 표준편차 SD=3.18로 나타났으며, 비교집단은 평균 M=32.70, 표준편차 SD=4.61, 통계적 분석 결과 p=.000으로 α=.05 수준에서 유의미한 차이가 있는 것으로 나타났다.
이런 측면에서 본 연구는 학생들에게 친숙한 이솝우화를 SW교육에 활용하였다. 연구결과 스토리텔링을 활용한 실험집단은 전통적 교육방식을 택한 비교집단과 비교하여 SW개념, SW구현능력 그리고 SW교육태도에서 긍정적인 결과를 보였다. 이러한 결과는 프로그래밍에 대한 학생들의 태도와 성취결과에는 긍정적인 상관관계가 존재한다는 기존 연구결과와도 일치하는 것으로[3] 향후 CT를 함양하기 위해서는 SW교육에 대한 좋은 교수-학습환경이 선결되어져야 함을 시사한다.
05). 즉 이솝우화를 활용한 SW교육 방식이 전통적 교육방식보다 SW개념 습득에 더 효과적인 것으로 나타났다.
실험 및 비교집단의 학습자들이 높은 오답을 보인 문항으로는 난이도가 중 또는 상 수준인 알고리즘의 A2, A4, A7, A8, A9, A10와 문제분해의 D1, D3 그리고 논리의 L2, L5문항이었다. 즉, 학습자는 스크립트의 단순 변환과 프로그램의 수행 결과를 묻는 비교적 간단한 사고를 묻는 문항에서는 높은 정답률을 보였으나 변수, 리스트, 좌표, 난수의 개념이 포함된 문항이나 두 가지 이상의 조건이 결합된 문항은 반대로 낮은 정답률을 나타냈다.
후속연구
향후 추상화, 패턴, 자동화, 일반화가 포함된 검사를 실시할 필요가 있다. 또한 SW구현능력을 5단계로 세분화하여 평가가 이루어진다면 구현능력을 보다 객관적으로 검증할 수 있을 것으로 사료된다.
셋째, 프로그래밍 교육에서 성별 차이 분석은 중요한 과제로 SW개념 및 구현능력에서 스토리텔링이 어떠한 결과를 제공하는지 연구할 필요가 있다.
첫째, 스토리텔링의 교육적 효과에 관한 연구를 양적으로만 비교했다는 점에서 한계를 갖는다. 향후 연구에서는 이야기 주제를 주면 학생들이 어떻게 SW교육활동을 하는지 수업관찰, 분석, 인터뷰 등을 통해 CT를 구체적으로 어떻게 적용하고 발전시켜 나가는지에 관한 질적 연구가 후속될 필요가 있다.
첫째, 스토리텔링의 교육적 효과에 관한 연구를 양적으로만 비교했다는 점에서 한계를 갖는다. 향후 연구에서는 이야기 주제를 주면 학생들이 어떻게 SW교육활동을 하는지 수업관찰, 분석, 인터뷰 등을 통해 CT를 구체적으로 어떻게 적용하고 발전시켜 나가는지에 관한 질적 연구가 후속될 필요가 있다.
둘째, CT 측정을 위해 SW개념과 SW구현능력을 평가하였는데, SW개념은 알고리즘, 문제분해, 논리의 세 영역으로만 제한하였다. 향후 추상화, 패턴, 자동화, 일반화가 포함된 검사를 실시할 필요가 있다. 또한 SW구현능력을 5단계로 세분화하여 평가가 이루어진다면 구현능력을 보다 객관적으로 검증할 수 있을 것으로 사료된다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
정보교육에서 CT는 무엇으로 주목을 받아오고 있는가?
Wing(2006)이 21세기를 살아가야 하는 모든 사람이 갖추어야 할 필수 사고로 CT를 발표한 후 정보교육에서 CT의 역할과 의미가 큰 주목을 받아오고 있다[21].
CT의 기본 개념은 무엇으로 정의되는가?
CT의 기본 개념은 추상화, 알고리즘, 평가, 문제분해, 일반화라 정의되기도 하였으며[8], Cuny 외(2010)는 정보기기에 의해 솔루션을 효과적으로 실행될 수 있는 형태로 표현하기 위해 문제를 공식화하고 솔루션을 만드는 것을 CT로 정의하였다[7].
SW교육에서도 스토리텔링과 관련한 연구가 수행되고 있는데, 이 예로는 무엇을 들 수 있는가?
SW교육에서도 스토리텔링과 관련한 연구가 수행되고 있다. 예로 디지털 스토리텔링이 제공하는 프로그래밍 활동에서도 학습의 ‘즐거움’을 증가시키고[17], 학습동기와 성취도를 향상시킨다는 연구들이 수행되었다[13]. 또한 스토리텔링을 기반으로 한 로봇 교육과정을 설계하고 이를 지원할 수 있는 시스템 개발에 관한 연구도 수행되었다[14]. 하지만 선행연구들은 스토리텔링을 학습흥미를 끄는 매개체로 활용하였지만 직접적으로 SW개념, 즉 학습 내용과 관련이 있는 것은 아니었다.
참고문헌 (21)
Allan, W., Coulter, B., Denner, J., Erickson, J., Lee, I., Malyn-Smith, J., Martin, F. (2010). Computational thinking for youth. White Paper for the ITEST Small Working Group on Computational Thinking(CT).
Barr, V., & Stephenson, C. (2011). Bringing computational thinking to K-12: What is involved and what is the role of the computer science education community?. ACM Inroads, 2(1), 48-54.
Baser, M. (2013). Attitude, Gender and Achievement in Computer Programming. Online Submission, 14(2), 248-255.
Brennan, K., & Resnick, M. (2012). New frameworks for studying and assessing the development of computational thinking. In Proceedings of the 2012 annual meeting of the American Educational Research Association, Vancouver, Canada.
Bundy, A. (2007). Computational thinking is pervasive. Journal of Scientific and Practical Computing, 1(2), 67-69.
Cuny, J., Snyder, L., & Wing, J. M. (2010). Demystif ying computational thinking for non-computer scien tists. Unpublished manuscript in progress, referenced in http://www.cs.cmu.edu/-CompThink/resources/TheLinkWing.pdf
Curzon, P., Dorling, M., Ng, T., Selby, C., & Woollard, J. (2014). Developing computational thinking in the classroom: a framework.
Department for Education (2014). The national curriculum in England, Retrieved from https://www.gov.uk/government/publications/national-curriculum-in-england-primary-curriculum
Fields, D. A., Searle, K. A., Kafai, Y. B., & Min, H. S. (2012). Debuggems to assess student learning in e-textiles. In Proceedings of the 43rd SIGCSE Technical Symposium on Computer Science Education. New York, NY: ACM Press.
Kazakoff, E. R., Sullivan, A., & Bers, M. U. (2013). The effect of a classroom-based intensive robotics and programming workshop on sequencing ability in early childhood. Early Childhood Education Journal, 41(4), 245-255.
Kelleher, C., & Pausch, R. (2005). Lowering the barriers to programming: A taxonomy of programming environments and languages for novice programmers. ACM Computing Surveys(CSUR), 37(2), 83-137.
Kim, K. Y., Song, J. B. & Lee, T. W. (2009). Effect of Digital Storytelling based Programming Education on Motivation and Achievement of Students in Elementary school. Journal of Korea Society of Computer and Information, 14(1), 47-55.
Lee, J. I, Sung, Y. H (2011). Development of Robot Programming Education System for Children based on Storytelling. Journal of Korean Information Education, 15(2), 295-305.
Malyn-Smith, J., Coulter, B., Denner, J., Lee, I., Stiles, J. & Werner, L. (2010). Computational Thinking in K-12: Defining the Space. In D. Gibson & B. Dodge (Eds.), Proceedings of Society for Information Technology & Teacher Education International Conference 2010(pp.3479-3484). Chesapeake, VA: Association for the Advancement of Computing in Education (AACE).
Michael, K. Y. (2001). The Effect of a Computer Simulation Activity Versus a Hands-on Activity on Product Creativity. Journal of Technology Education, 13, 31-43.
Park, J. H. (2014). A Study on Digital Storytelling Based Programming Education. Journal of the Korea Society of Computer and Information, 19(5), 119-128.
SPRI (2014). Software Centered Society: The Meaning and Direction of Reaction, SPRi Issue Report 2014-003.
Werner, L., Denner, J., Campe, S., & Kawamoto, D. C. (2012, February). The fairy performance assessment: Measuring computational thinking in middle school. In Proceedings of the 43rd ACM technical symposium on Computer Science Education (pp. 215-220). ACM.
Wiebe, E. N., Williams, L., Yang, K., & Miller, C. (2003). Computer Science Attitude Survey, (Report No.: NCSU CSC TR-2003-1) Dept. of Computer Science, NC State University, Raleigh, NC.
Wing, J. M. (2006). Computational thinking. Communications of the ACM, 49(3), 33-35.
※ AI-Helper는 부적절한 답변을 할 수 있습니다.