[논문]스크래치 프로그래밍이 예비교사에게 미치는 영향 : 컴퓨팅 사고 및 블룸의 텍사노미 활용 평가

최형신; 김기범

doi:10.14352/jkaie.2015.19.2.225

스크래치 프로그래밍이 예비교사에게 미치는 영향 : 컴퓨팅 사고 및 블룸의 텍사노미 활용 평가
The Effects of Scratch Programming on Preservice Teachers: Assessment Utilizing Computational Thinking and Bloom's Taxonomy 원문보기

정보교육학회논문지 = Journal of the Korean Association of Information Education, v.19 no.2, 2015년, pp.225 - 232

최형신 (춘천교육대학교 컴퓨터교육과) , 김기범 (춘천교육대학교 컴퓨터교육과)

초록
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본 연구에서는 스크래치 프로그래밍 수업이 초등예비교사에게 미치는 영향을 컴퓨팅 사고력과 블룸의 텍사노미를 활용한 인지적 평가를 통해 확인하고자 하였다. 이를 위해 한 학기 동안 스크래치 프로그래밍 수업을 진행하고 예비교사의 객관적인 프로그래밍 능력을 평가하기 위해 인지적 평가 문항을 블룸의 텍사노미를 기반하여 측정하였다. 또한 초등예비교사들의 컴퓨팅 사고(Computational Thinking) 개념, 수행, 관점에 초점을 둔 설문을 실시하는 한편 팀프로젝트를 가지고 산출물 기반 인터뷰(Artifact-based Interview)를 실시하고 팀프로그래밍 경험을 정성적으로 분석하였다. 본 연구는 프로그래밍 수업을 통한 예비교사의 컴퓨팅 사고를 양적 및 질적으로 보다 포괄적으로 평가하였다는 점에서 의미가 있다. 또한 프로그래밍 능력을 블룸의 텍사노미 체계에 의해 객관적으로 평가해 봄으로써 향후 예비교사 프로그래밍 수업 설계에 대한 평가 측면의 시사점을 제시하고 있다.

Abstract ▼ AI-Helper

The goal of this study is to assess the effects of Scratch programming classes on preservice teachers by using computational thinking and cognitive evaluations based on Bloom's taxonomy. To pursue this research goal we measured preservice teachers' programming skills using cognitive evaluation items based on Bloom's taxonomy after preservice teachers took one-semester Scratch programming course. In addition, a survey focused on computational thinking (CT) concepts, CT practices, and CT perspectives was conducted. We also conducted artifact-based interviews to unpack preservice teachers' experiences of working on team projects and analyzed their experiences qualitatively. The results of this study are meaningful because we assessed preservice teachers' experiences comprehensively with both quantitative and qualitative methods. In addition, this study provides us with implications for evaluation perspectives in designing programming courses for preservice teachers by adopting Bloom's taxonomy scheme.

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

또한 객관적인 형태의 평가인 지필 시험지를 블룸의 텍사노미 체제를 활용하여 유목화한 뒤 학생들의 역량을 평가하고자 하였다. 더 나아가 학생들의 팀프로젝트 프로그래밍 과정 경험을 정성적으로 분석해 보고자 하였다. 이를 위해 방법론적으로 산출물 기반 인터뷰(Artifact-based Interview)를 수행하여 인터뷰 내용을 분석하고 이를 통해 향후 예비교사 소프트웨어 교육의 방향 및 평가 방법에 대한 시사점을 도출하고자 하였다.
CT 평가 프레임워크를 기반으로 CT 개념, CT 수행, CT 관점 측면을 포괄하는 설문을 구성하고 실시하였다. 또한 객관적인 형태의 평가인 지필 시험지를 블룸의 텍사노미 체제를 활용하여 유목화한 뒤 학생들의 역량을 평가하고자 하였다. 더 나아가 학생들의 팀프로젝트 프로그래밍 과정 경험을 정성적으로 분석해 보고자 하였다.
본 연구에서는 예비교사를 대상으로 코딩 수업을 한 학기 동안 진행하고 학생들의 컴퓨팅 사고력(CT: Computational Thinking)[10][11]과 프로그래밍 능력을 확인해 보았다. CT 평가 프레임워크를 기반으로 CT 개념, CT 수행, CT 관점 측면을 포괄하는 설문을 구성하고 실시하였다.

가설 설정

B. (Fig. 1b)의 두 스크립트는 동일한가요?

제안 방법

본 연구에서는 예비교사를 대상으로 코딩 수업을 한 학기 동안 진행하고 학생들의 컴퓨팅 사고력(CT: Computational Thinking)[10][11]과 프로그래밍 능력을 확인해 보았다. CT 평가 프레임워크를 기반으로 CT 개념, CT 수행, CT 관점 측면을 포괄하는 설문을 구성하고 실시하였다. 또한 객관적인 형태의 평가인 지필 시험지를 블룸의 텍사노미 체제를 활용하여 유목화한 뒤 학생들의 역량을 평가하고자 하였다.
학생들의 컴퓨팅 사고 능력을 측정하기 위해 14개의 문항을 개발하였다. 개발된 문항은 컴퓨팅 사고 프레임워크[3]의 세 가지 차원에 기반을 두어 컴퓨팅 사고 개념 7문항, 수행 4문항, 관점 3문항을 개발하였다. 설문 문항은 4점 척도(전혀 그렇지 않다, 약간 그렇지 않다, 약간 그렇다, 매우 그렇다)로 구성되었다.
끝으로 ‘평가하기와 창안하기’ 영역에서는 초기 화면과 최종 화면을 제시하고 주어진 조건을 만족하면서 최종 화면의 결과를 나타내기 위해 주어진 코드블록으로 프로그램을 작성하도록 하였다.
인터뷰 질문은 학생들이 지금까지 받아온 컴퓨터 관련 교육 및 프로그래밍 능력에 대한 백그라운드 정보, 개선점 및 다음 학기 프로그래밍 수업에 바라는 점에 대한 피드백으로 구성되었다. 산출물 기반 인터뷰 질문은 팀프로젝트 내용을 살펴보면서 CT에 대한 3가지 프레임워크(개념, 수행, 관점)에 관련된 문항으로 선행 연구에서 사용된 CT 프레임워크 기반 인터뷰 프로토콜을 활용하였다[5].
스크래치 지필 시험은 블룸의 디지털 텍사노미의 6수준에서 2수준씩 묶어 ‘기억하기와 이해하기’(Remembering & Understanding)(43%), ‘적용하기와 분석하기’(Applying & Analyzing)(24%), 그리고 ‘평가하기와 창안하기’(Evaluating & Creating)(33%)를 테스트한 총 14문항으로 구성되었다.
시험 문제는 4가지 주제인, 순차적인 실행(8%), 조건(30%), 반복(12%), 그리고 루프(50%)에 대해서, 블룸의 텍사노미를 적용하여, 기억하기와 이해하기(Remembering & Understanding)(50%), 적용하기와 분석하기(Applying & Analyzing)(20%), 그리고 평가하기와 창안하기(Evaluating & Creating)(30%)를 테스트한 총 9 문제로 구성되어 있다.
시험 문항들을 블룸의 텍사노미의 6수준을 3개로 묶어 기억하기와 이해하기, 적용하기와 분석하기, 평가하기와 창안하기로 유목화하여 시험 결과를 분석하였다. 전체 시험의 평균은 53.
더 나아가 학생들의 팀프로젝트 프로그래밍 과정 경험을 정성적으로 분석해 보고자 하였다. 이를 위해 방법론적으로 산출물 기반 인터뷰(Artifact-based Interview)를 수행하여 인터뷰 내용을 분석하고 이를 통해 향후 예비교사 소프트웨어 교육의 방향 및 평가 방법에 대한 시사점을 도출하고자 하였다.
블룸의 분류체계는 이원분류학으로서 지적 차원과 인지과정 차원으로 이루어져 있다[1]. 지적 차원은 지식의 일반 유형을 사실적 지식, 개념적 지식, 절차적 지식, 메타인지 지식 네 가지 유형으로 나누었다. 사실적 지식(Factual Knowledge)은 별개의 분리된 내용 요소인 “정보단위”에 대한 지식이다.
최형신은 교육대학교 학생들의 스크래치 수업 학기 프로젝트 산출물에서 다양한 측면의 CT 능력의 세부 요소를 보이는 증거들을 기초, 발달, 능숙의 3단계의 수준으로 평가할 수 있는 루브릭을 고안 제안하였다[4]. 평가된 6가지 CT 세부 요소들은 절차 및 알고리즘, 병행화 및 동기화, 자료표현, 추상화, 문제 분해, 그리고 시뮬레이션이다.
표현하기(‘나는 스크래치를 통해 새로운 창작물을 만들 수 있었나’), 연결하기(‘스크래치 작품을 만들 때 친구들과 협력하고 교류 하였는가’), 질문하기(‘스크래치로 현실의 문제를 풀기 위해 다양한 생각과 의문을 가졌는가’)의 세 항목에 대한 학습자들의 인식을 5개 문항으로 설문 구성 평가하였다.
학생들의 컴퓨팅 사고 능력을 측정하기 위해 14개의 문항을 개발하였다. 개발된 문항은 컴퓨팅 사고 프레임워크[3]의 세 가지 차원에 기반을 두어 컴퓨팅 사고 개념 7문항, 수행 4문항, 관점 3문항을 개발하였다.
한 학기 동안 스크래치 프로그래밍 수업을 들은 학생들을 상대로, 보다 구체적인 코딩 경험을 파악하기 위해, 팀 프로젝트 산출물에 기반을 둔 심층 면담을 실시했다. 학생들의 실제 프로젝트 경험(Authentic Project Experience)을 바탕으로 진행되는 산출물 기반 인터뷰(Artifact-based Interview)는 관련된 경험과 정성적 요소들을 보다 구체적으로 이끌어낼 수 있다는 장점을 가지고 있다[3].

대상 데이터

본 연구는 2014년 2학기에 예비교사 90명을 대상으로 진행되었다. 스크래치 시험은 90명이 참여하였고, 컴퓨팅 사고 설문에는 82명이 참여하였다.
본 연구는 2014년 2학기에 예비교사 90명을 대상으로 진행되었다. 스크래치 시험은 90명이 참여하였고, 컴퓨팅 사고 설문에는 82명이 참여하였다. 인터뷰는 스크래치 수업을 한 학기 동안 수강한 예비교사 중 자발적인 지원을 받아 그중 3명의 여학생들을 대상으로 실시되었다.
인터뷰는 스크래치 수업을 한 학기 동안 수강한 예비교사 중 자발적인 지원을 받아 그중 3명의 여학생들을 대상으로 실시되었다. 연구에 참여한 2명의 교수가 인터뷰를 진행하였으며 2014년 12월 15일과 16일 이틀 동안 학교에서 실시되었다. 인터뷰 시간은 총 4시간 정도 소요되었다.
스크래치 시험은 90명이 참여하였고, 컴퓨팅 사고 설문에는 82명이 참여하였다. 인터뷰는 스크래치 수업을 한 학기 동안 수강한 예비교사 중 자발적인 지원을 받아 그중 3명의 여학생들을 대상으로 실시되었다. 연구에 참여한 2명의 교수가 인터뷰를 진행하였으며 2014년 12월 15일과 16일 이틀 동안 학교에서 실시되었다.

성능/효과

향후 CT 역량 평가와 프로그래밍 역량 평가를 통합한 총체적 평가 방법이 마련될 필요가 있음을 시사한다고 할 수 있다. 끝으로 산출물 기반 인터뷰에 의해 드러났듯이 팀프로젝트의 경험은 학생들에게 CT 수행 능력 배양에 중요한 영향을 미치는 것으로 나타났다. 특히 지필 시험에서는 발휘할 수 없었던 능력도 일정 기간 동안 테스트하고 디버깅하는 과정에서 문제해결력을 향상시키며 리믹싱과 재사용하는 방법과 팀프로젝트를 진행하며 모듈화 능력을 습득할 수 있는 것으로 나타났다.
향후 코딩 수업 설계 시 목표 설정과 평가에서 보다 일관성을 분명하게 할 필요를 보여준다고 할 수 있다. 둘째, 자기 보고식 CT 설문에서 비교적 높은 능력을 보고하고 있지만 실제 코딩 맥락에서 각 개념을 유창하게 구현하는 능력과는 차이를 보이고 있다. 이는 자기 보고식 CT 역량 평가의 한계를 드러낸 것이라고 할 수 있다.
0점)로 나타났다. 세부적으로 살펴보면 개념에서 이벤트(M=3.69)에서 가장 높게 나타났고, 반복 프로세싱 개념(M=3.04)이 그다음 순으로 나타났으며, 변수(M=3.06)와 연산(M=3.26)이 상대적으로 어려운 개념으로 나타났다. 수행 영역에서는 단계적 수행(M=3.
전반적으로, 스크래치 과제를 하는 과정에서 CT 개념(순차적 실행, 병렬 실행, 조건부 실행 등)이 자연스럽게 습득이 되었다는 것을 인터뷰를 통해 발견할 수 있었다. 한 학생은 스크래치를 통해 순서도 같은 개념에 익숙해져서, 문제 해결 시 절차를 생각해 보게 되었고, 틀렸을 때 문제해결 하는 방법에 대해서 생각을 하게 되었다고 했다.
시험 문항들을 블룸의 텍사노미의 6수준을 3개로 묶어 기억하기와 이해하기, 적용하기와 분석하기, 평가하기와 창안하기로 유목화하여 시험 결과를 분석하였다. 전체 시험의 평균은 53.33점(100점 만점)이었으며, 기억하기와 이해하기는 52.22점, 적용하기와 분석하기는 71점, 평가하기와 창안하기는 41점으로 나타났다. 상대적으로 하위단계인 기억하기와 이해하기가 적용하기와 분석하기보다 낮은 점수를 보인 것은 문항 중에 참 또는 거짓으로 답하는 문항에 정확하게 답하지 못한 것으로 보인다.
본 연구를 통해 향후 예비교사 소프트웨어 교육 및 평가 방법에 대해 도출한 시사점을 다음의 몇 가지로 정리할 수 있다. 첫째, 블룸의 텍사노미 체제로 프로그래밍 역량을 구분해서 분석한 결과 상위 수준인 창안하기와 평가하기 영역에서 예비교사들의 능력이 취약함이 드러났다. 향후 코딩 수업 설계 시 목표 설정과 평가에서 보다 일관성을 분명하게 할 필요를 보여준다고 할 수 있다.
상대적으로 하위단계인 기억하기와 이해하기가 적용하기와 분석하기보다 낮은 점수를 보인 것은 문항 중에 참 또는 거짓으로 답하는 문항에 정확하게 답하지 못한 것으로 보인다. 텍사노미에서 상위 단계인 평가하기와 창안하기가 가장 낮은 점수를 보였는데 이는 코드 블록이 병행되어 동시에 처리될 수 있는 점을 활용하지 못하고 하나의 루프에서 처리하려고 해서 어려움을 겪는 것으로 파악되었다. 개념적으로는 병렬 수행의 의미를 이해하고 있지만 많은 예비교사가 구체적인 맥락에서 병렬 수행을 효과적으로 활용하는 데 취약함을 보여주는 결과였다.
끝으로 산출물 기반 인터뷰에 의해 드러났듯이 팀프로젝트의 경험은 학생들에게 CT 수행 능력 배양에 중요한 영향을 미치는 것으로 나타났다. 특히 지필 시험에서는 발휘할 수 없었던 능력도 일정 기간 동안 테스트하고 디버깅하는 과정에서 문제해결력을 향상시키며 리믹싱과 재사용하는 방법과 팀프로젝트를 진행하며 모듈화 능력을 습득할 수 있는 것으로 나타났다. 향후 산출물을 통해 CT 역량을 평가할 수 있는 지시자(indicators)의 개발도 필요함을 시사한다.

후속연구

향후 산출물을 통해 CT 역량을 평가할 수 있는 지시자(indicators)의 개발도 필요함을 시사한다. 본 연구를 토대로 향후 블룸의 인지적 수준에 기반한 일관 적인 프로그래밍 역량 평가 방법과 일반적 문제해결에 연계되는 컴퓨팅 사고 평가 시에 자기보고식 평가의 한계를 보완할 수 있는 평가 방법에 대한 보다 심층적 연구가 지속적으로 이루어져야 할 것이다.
이는 자기 보고식 CT 역량 평가의 한계를 드러낸 것이라고 할 수 있다. 향후 CT 역량 평가와 프로그래밍 역량 평가를 통합한 총체적 평가 방법이 마련될 필요가 있음을 시사한다고 할 수 있다. 끝으로 산출물 기반 인터뷰에 의해 드러났듯이 팀프로젝트의 경험은 학생들에게 CT 수행 능력 배양에 중요한 영향을 미치는 것으로 나타났다.
특히 지필 시험에서는 발휘할 수 없었던 능력도 일정 기간 동안 테스트하고 디버깅하는 과정에서 문제해결력을 향상시키며 리믹싱과 재사용하는 방법과 팀프로젝트를 진행하며 모듈화 능력을 습득할 수 있는 것으로 나타났다. 향후 산출물을 통해 CT 역량을 평가할 수 있는 지시자(indicators)의 개발도 필요함을 시사한다. 본 연구를 토대로 향후 블룸의 인지적 수준에 기반한 일관 적인 프로그래밍 역량 평가 방법과 일반적 문제해결에 연계되는 컴퓨팅 사고 평가 시에 자기보고식 평가의 한계를 보완할 수 있는 평가 방법에 대한 보다 심층적 연구가 지속적으로 이루어져야 할 것이다.
첫째, 블룸의 텍사노미 체제로 프로그래밍 역량을 구분해서 분석한 결과 상위 수준인 창안하기와 평가하기 영역에서 예비교사들의 능력이 취약함이 드러났다. 향후 코딩 수업 설계 시 목표 설정과 평가에서 보다 일관성을 분명하게 할 필요를 보여준다고 할 수 있다. 둘째, 자기 보고식 CT 설문에서 비교적 높은 능력을 보고하고 있지만 실제 코딩 맥락에서 각 개념을 유창하게 구현하는 능력과는 차이를 보이고 있다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	인지과정 차원에서 이해하기란?	기억하기(Remembering)는 장기기억에서 관련된 정보를 인출하는 것을 뜻한다. 이해하기(Understanding)는 말이나 글, 그래픽 등을 통해 전달된 교육 메시지로부터 의미를 구성하는 것을 지칭한다. 적용하기(Applying)는 특정 상황에서 절차를 실행하거나 활용하는 것을 말한다.
	불룸의 분류체계를 이용했을 때 장점은?	불룸의 분류체계를 이용하면, 다양한 관점에서 교육 목표 및 학습의 가능성을 고려할 수 있으며, 그 목표와 학습을 평가하는 방법 사이의 일관성을 보다 분명하게 드러나게 할 수 있다는 장점이 있다.
	지적 차원 네 가지 유형은?	지적 차원은 지식의 일반 유형을 사실적 지식, 개념적 지식, 절차적 지식, 메타인지 지식 네 가지 유형으로 나누었다. 사실적 지식(Factual Knowledge)은 별개의 분리된 내용 요소인 “정보단위”에 대한 지식이다. 개념적 지식(Conceptual Knowledge)은 다소 복잡하고 조직화된 지식 형식을 말한다. 절차적 지식(Procedural Knowledge)은 어떤 것을 수행하는 방법에 대한 지식이다. 그리고 메타인지 지식(Meta-cognitive Knowledge)은 지식의 인지에 대한 인식 및 지식과 인지 전반에 대한 지식을 말한다.

참고문헌 (13)

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저자의 다른 논문 :

표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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