[논문]초중등학습자의 특성에 따른 텐지블 프로그래밍 성취도 차이분석

심재권; 이원규; 권대용

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초중등학습자의 특성에 따른 텐지블 프로그래밍 성취도 차이분석

Analysis of the Difference of Tangible Programming Achievement on Learner's characteristics

컴퓨터교육학회논문지 = The Journal of Korean Association of Computer Education v.19 no.1 , 2016년, pp.19 - 26

심재권 (고려대학교 컴퓨터교육학과 ) ; 이원규 ( 고려대학교 컴퓨터학과 ) ; 권대용 ( 고려대학교 컴퓨터교육과)

초록

용어
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컴퓨팅 교육에서의 주된 목적은 컴퓨팅 사고력(Computational Thinking)의 향상으로 컴퓨팅 사고력의 핵심적인 요소는 추상화(Abstraction)와 자동화(Automation)이다. 초중등학생을 대상으로 하는 컴퓨팅 교육에서는 주로 알고리즘 설계 학습을 목적으로 프로그래밍 활동을 제공하고 있다. 본 논문에서는 초중등 학습자가 텐지블 프로그래밍 도구를 사용하여 알고리즘을 학습한 결과를 분석하였다. 분석은 초중등 학습자의 특성인 학교급과 성별에 따라 성취도와 사용성에 차이가 있는지 분석하였다. 분석결과, 학년에 따라 추상화 능력은 비례하지 않는 것으로 분석되었고, 성별에 따라 텐지블 도구의 사용성에 차이가 있는 것으로 분석되었다.

Abstract

The main purpose of computing education is to teach the Computational Thinking which is based on Abstraction, Automation and etc. In Elementary and Secondary Education, programming activity is provided for the purpose of learning algorithm design. In this paper, the achievements of learning concepts of algorithm design are analyzed on the learner's characteristics in the programming activities using the Tangible programming tools for elementary and secondary school students. As a result, the achievement did not show the difference on grades but the usability showed the difference on genders.

주제어

#프로그래밍 교육 #알고리즘 설계 #컴퓨팅 사고력

본문요약
* AI 자동 식별 결과로 적합하지 않은 문장이 있을 수 있으니, 이용에 유의하시기 바랍니다.

문제 정의

본 연구는 텐지블 프로그래밍 도구를 사용하여 알고리즘 학습한 이후, 학습자의 특성에 따라 성취도와 사용성에 차이가 있는지를 분석하고자 하였다.

본 연구는 텐지블 프로그래밍 도구를 사용하여 알고리즘 학습한 이후, 학습자의 특성에 따라 성취도와 사용성에 차이가 있는지를 분석하고자 하였다.
본 연구의 목적은 텐지블 프로그래밍 도구를 활용한 알고리즘 학습에서 학습자의 성별과 학교급에 따라 성취도에 차이가 있는지를 분석하는 것이다.

본 연구의 목적은 텐지블 프로그래밍 도구를 활용한 알고리즘 학습에서 학습자의 성별과 학교급에 따라 성취도에 차이가 있는지를 분석하는 것이다. 이를 위해 절차적 추상화의 개념들을 초증등 학습자에게 가르친 이후 성별과 학교급에 따라 절차적 추상화 능력에 차이가 나타나는지 분석하였다.

제안 방법

실험도구는 기존에 개발된 LED 기반의 텐지블 프로그래밍 도구를 사용하였고 절차적 추상화 개념을 학습할 수 있는 콘텐츠를 개발하여 적용하였다.

이를 위해 절차적 추상화의 개념들을 초증등 학습자에게 가르친 이후 성별과 학교급에 따라 절차적 추상화 능력에 차이가 나타나는지 분석하였다. 실험도구는 기존에 개발된 LED 기반의 텐지블 프로그래밍 도구를 사용하였고 절차적 추상화 개념을 학습할 수 있는 콘텐츠를 개발하여 적용하였다.
실험은 B-Bricks 사용법과 예시 문제 풀이를 1시간 동안 진행한 이후, 2시간 동안 6문제를 학습자가 개별적으로 풀이하였다.

실험은 B-Bricks 사용법과 예시 문제 풀이를 1시간 동안 진행한 이후, 2시간 동안 6문제를 학습자가 개별적으로 풀이하였다. 문제 풀이는 문제에서 제공하는 이미지와 출력한 결과가 일치할 경우에만 풀이시간을 기록하였고, 난이도(하->중 ->상) 순으로 풀이하였다.
이를 위해 절차적 추상화의 개념들을 초증등 학습자에게 가르친 이후 성별과 학교급에 따라 절차적 추상화 능력에 차이가 나타나는지 분석하였다.

본 연구의 목적은 텐지블 프로그래밍 도구를 활용한 알고리즘 학습에서 학습자의 성별과 학교급에 따라 성취도에 차이가 있는지를 분석하는 것이다. 이를 위해 절차적 추상화의 개념들을 초증등 학습자에게 가르친 이후 성별과 학교급에 따라 절차적 추상화 능력에 차이가 나타나는지 분석하였다. 실험도구는 기존에 개발된 LED 기반의 텐지블 프로그래밍 도구를 사용하였고 절차적 추상화 개념을 학습할 수 있는 콘텐츠를 개발하여 적용하였다.

성능/효과

둘째, 프로그래밍 도구에서 다루는 알고리즘은 쉬운 수준에서 어려운 수준까지 폭넓게 다룰 수 있어야 한다.

첫째, 프로그래밍 도구의 사용방법은 직관적으로 조작할 수 있는 수준으로 제공되어 학습자가 추상화한 내용을 도구사용에 어려움 없이 표현할 수 있어야 한다. 둘째, 프로그래밍 도구에서 다루는 알고리즘은 쉬운 수준에서 어려운 수준까지 폭넓게 다룰 수 있어야 한다.
문제 풀이의 결과가 정답일 경우에 한하여 성별에 따른 문제 풀이 시간의 차이를 분석한 결과 성별에 따른 문제 해결 시간에는 차이가 없는 것으로 분석되었다.

문제 풀이의 결과가 정답일 경우에 한하여 성별에 따른 문제 풀이 시간의 차이를 분석한 결과 성별에 따른 문제 해결 시간에는 차이가 없는 것으로 분석되었다. 성별 내에서 프로그래밍 문제의 난이도 간 문제 해결 시간의 차이를 분석한 결과 순차와 반복 간에는 차이가 없었지만 순차와 중첩반복, 반복과 중첩반복 간에는 차이가 있는 것으로 분석되어 성별에 따른 정답률과 유사한 경향을 나타내었다.
본 연구의 결과를 기반으로 중첩반복과 같은 수준의 알고리즘 학습도 환경적이 부분에서 학습자에게 인지적 부담을 주지 않는 도구를 사용한다면 초등 4학년에서도 충분히 가능함을 보여주었다.

2009년 개정 교육과정에서는 중첩 반복을 포함한 알고리즘 설계 개념 학습을 중학교 1학년에 수행 하도록 제시하고 있다[21]. 본 연구의 결과를 기반으로 중첩반복과 같은 수준의 알고리즘 학습도 환경적이 부분에서 학습자에게 인지적 부담을 주지 않는 도구를 사용한다면 초등 4학년에서도 충분히 가능함을 보여주었다.
성별 내에서 프로그래밍 문제의 난이도 간 문제 해결 시간의 차이를 분석한 결과 순차와 반복 간에는 차이가 없었지만 순차와 중첩반복, 반복과 중첩반복 간에는 차이가 있는 것으로 분석되어 성별에 따른 정답률과 유사한 경향을 나타내었다.

문제 풀이의 결과가 정답일 경우에 한하여 성별에 따른 문제 풀이 시간의 차이를 분석한 결과 성별에 따른 문제 해결 시간에는 차이가 없는 것으로 분석되었다. 성별 내에서 프로그래밍 문제의 난이도 간 문제 해결 시간의 차이를 분석한 결과 순차와 반복 간에는 차이가 없었지만 순차와 중첩반복, 반복과 중첩반복 간에는 차이가 있는 것으로 분석되어 성별에 따른 정답률과 유사한 경향을 나타내었다.
성별 내에서 프로그래밍 문제의 난이도간 정답률의 차이를 분석한 결과, 남학생과 여학생 모두 순차와 반복 간에는 차이가 없었지만 순차와 중첩반복, 반복과 중첩반복 간에는 차이가 있는 것으로 분석되었다.

성별에 따른 정답률의 차이를 분석한 결과 순차, 반복, 중첩반복 문제에서 차이가 나타나지 않았다. 성별 내에서 프로그래밍 문제의 난이도간 정답률의 차이를 분석한 결과, 남학생과 여학생 모두 순차와 반복 간에는 차이가 없었지만 순차와 중첩반복, 반복과 중첩반복 간에는 차이가 있는 것으로 분석되었다.
성별에 따른 텐지블 프로그래밍 도구의 사용성의 차이분석 결과, 사용성에 대한 인식에서 차이가 있는 것으로 분석되었다.

성별에 따른 텐지블 프로그래밍 도구의 사용성의 차이분석 결과, 사용성에 대한 인식에서 차이가 있는 것으로 분석되었다. 즉, 텐지블 프로그래밍 도구의 활용은 남학생 보다는 여학생에게서 도구의 효과가 더 크게 나타난다고 할 수 있다.
성취도에서 성별에 따른 차이는 나타나지 않았지만 학교급에서는 오히려 학년이 낮은 학습자가 높은 학습자에 비해 정답률이 더 높은 것으로 분석되었다.

성취도에서 성별에 따른 차이는 나타나지 않았지만 학교급에서는 오히려 학년이 낮은 학습자가 높은 학습자에 비해 정답률이 더 높은 것으로 분석되었다. 2009년 개정 교육과정에서는 중첩 반복을 포함한 알고리즘 설계 개념 학습을 중학교 1학년에 수행 하도록 제시하고 있다[21].
즉, 초등학생을 대상으로 텐지블 프로그래밍 도구인 A-Bricks를 사용하여 프로그래밍을 가르치는 활동이 충분히 가능하고 효과적임을 시사한다.

5점 이상으로 분석되었다[19]. 즉, 초등학생을 대상으로 텐지블 프로그래밍 도구인 A-Bricks를 사용하여 프로그래밍을 가르치는 활동이 충분히 가능하고 효과적임을 시사한다.
첫째, 프로그래밍 도구의 사용방법은 직관적으로 조작할 수 있는 수준으로 제공되어 학습자가 추상화한 내용을 도구사용에 어려움 없이 표현할 수 있어야 한다.

추가적으로 연구에 사용하였던 텐지블 프로그래밍 도구는 다음과 같은 사항을 고려할 필요가 있는 것으로 보인다. 첫째, 프로그래밍 도구의 사용방법은 직관적으로 조작할 수 있는 수준으로 제공되어 학습자가 추상화한 내용을 도구사용에 어려움 없이 표현할 수 있어야 한다. 둘째, 프로그래밍 도구에서 다루는 알고리즘은 쉬운 수준에서 어려운 수준까지 폭넓게 다룰 수 있어야 한다.
초등학교 4,5학년 집단의 프로그래밍 문제 난이도간에 정답률의 차이를 분석한 결과, 순차와 반복, 반복과 중첩반복 간에 차이가 있는 것으로 나타났다.

초등학교 4,5학년 집단의 프로그래밍 문제 난이도간에 정답률의 차이를 분석한 결과, 순차와 반복, 반복과 중첩반복 간에 차이가 있는 것으로 나타났다. 초등학교 6학년, 중학교 1학년 집단의 프로그래밍 문제 난이도간에 정답률의 차이를 분석한 결과, 순차와 중첩반복, 반복과 중첩반복 간에 차이가 있는 것으로 나타났다.
초등학교 6학년, 중학교 1학년 집단의 프로그래밍 문제 난이도간에 정답률의 차이를 분석한 결과, 순차와 중첩반복, 반복과 중첩반복 간에 차이가 있는 것으로 나타났다.

초등학교 4,5학년 집단의 프로그래밍 문제 난이도간에 정답률의 차이를 분석한 결과, 순차와 반복, 반복과 중첩반복 간에 차이가 있는 것으로 나타났다. 초등학교 6학년, 중학교 1학년 집단의 프로그래밍 문제 난이도간에 정답률의 차이를 분석한 결과, 순차와 중첩반복, 반복과 중첩반복 간에 차이가 있는 것으로 나타났다.
텐지블 프로그래밍 도구의 사용성에서는 여학생이 남학생에 비해 높게 인식하는 것으로 나타났다.

텐지블 프로그래밍 도구의 사용성에서는 여학생이 남학생에 비해 높게 인식하는 것으로 나타났다. 선행연구들에서는 프로그래밍 활동에서 여학생이 남학생보다 학습에 어려움을 겪는 것으로 보고하고 있다.
하지만 본 연구에서는 정답률과 문제 풀이 시간에서 남학생과 여학생 간에 차이가 없는 것으로 나타났고, 도구의 사용성에서 남학생보다는 여학생이 더 높은 사용성을 나타내어 텐지블 프로그래밍 도구가 가져다준 효과라고 해석할 수 있다.

선행연구들에서는 프로그래밍 활동에서 여학생이 남학생보다 학습에 어려움을 겪는 것으로 보고하고 있다. 하지만 본 연구에서는 정답률과 문제 풀이 시간에서 남학생과 여학생 간에 차이가 없는 것으로 나타났고, 도구의 사용성에서 남학생보다는 여학생이 더 높은 사용성을 나타내어 텐지블 프로그래밍 도구가 가져다준 효과라고 해석할 수 있다.
학교급에 따른 프로그래밍 시간을 각 집단 내에서 프로그래밍 문제의 난이도간에 차이를 분석한 결과, 초등학교 4,5학년 집단에서는 순차와 중첩반복, 반복과 중첩반복 간에 차이가 있었고, 초등학교 6학년, 중학교 1학년 집단에서는 반복과 중첩반복 간에 차이가 있는 것으로 분석되었다.

문제 풀이에 걸리는 시간을 분석한 결과 두 집단의 차이는 나타나지 않았다. 학교급에 따른 프로그래밍 시간을 각 집단 내에서 프로그래밍 문제의 난이도간에 차이를 분석한 결과, 초등학교 4,5학년 집단에서는 순차와 중첩반복, 반복과 중첩반복 간에 차이가 있었고, 초등학교 6학년, 중학교 1학년 집단에서는 반복과 중첩반복 간에 차이가 있는 것으로 분석되었다.

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컴퓨팅 교육에서의 주된 목적	컴퓨팅 교육에서의 주된 목적은 무엇인가?	컴퓨팅 사고력(Computational Thinking)의 향상 컴퓨팅 교육에서의 주된 목적은 컴퓨팅 사고력(Computational Thinking)의 향상으로 컴퓨팅 사고력의 핵심적인 요소는 추상화(Abstraction)와 자동화(Automation)이다. 초중등학생을 대상으로 하는 컴퓨팅 교육에서는 주로 알고리즘 설계 학습을 목적으로 프로그래밍 활동을 제공하고 있다.
프로그래밍 관련 교육	세계적으로 프로그래밍 관련 교육을 필수적으로 하도록 구성하고 있는 이유는?	정보사회에서 정보기기를 활용하여 효율적으로 문제를 해결 할 수 있는 능력은 누구나 갖추어야 할 기본적인 소양이다 정보사회에서 정보기기를 활용하여 효율적으로 문제를 해결 할 수 있는 능력은 누구나 갖추어야 할 기본적인 소양이다[1]. 따라서 세계적으로 초중등 교육과정에서 컴퓨팅기반 문제 해결에 핵심이 되는 프로그래밍 관련 교육을 필수적으로 하도록 구성하고 있으며 나아가 소프트웨어 역량 위한 교육도 강화하고 있다[2][3].
컴퓨팅 사고력	컴퓨팅 사고력의 핵심적인 요소는?	추상화(Abstraction)와 자동화(Automation) 컴퓨팅 교육에서의 주된 목적은 컴퓨팅 사고력(Computational Thinking)의 향상으로 컴퓨팅 사고력의 핵심적인 요소는 추상화(Abstraction)와 자동화(Automation)이다. 초중등학생을 대상으로 하는 컴퓨팅 교육에서는 주로 알고리즘 설계 학습을 목적으로 프로그래밍 활동을 제공하고 있다.

저자의 다른 논문

심재권(10) 이원규(102) 권대용(16)

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21. 교육과학기술부(2011). 제 2011-361호[별책 18] 중학교 선택 교과 교육과정. 정보.

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정보과학적 사고 향상을 위한 학습과학 기반의 텐지블 모델링 도구 개발 및 인지심리학적 분석

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