[논문]2015 개정 교육과정의 컴퓨팅 시스템 단원의 집필에 대한 시사점

유병건; 김자미; 이원규

[국내논문] 2015 개정 교육과정의 컴퓨팅 시스템 단원의 집필에 대한 시사점
Implication for Construction Computing System Unit of the 2015 Revised Curriculum 원문보기

컴퓨터교육학회논문지 = The Journal of Korean Association of Computer Education, v.19 no.2, 2016년, pp.31 - 40

유병건 (고려대학교 컴퓨터교육학과) , 김자미 (고려대학교 교육대학원 컴퓨터교육전공) , 이원규 (고려대학교 정보대학 컴퓨터교육과)

초록
AI-Helper

교과서는 교육과정 내용을 토대로 학습 목표 달성에 도움을 주는 도구이다. 2015 개정 교육과정이 발표되었기 때문에 교과서의 내용도 새롭게 구성될 것이다. 본 연구는 교과서 집필에 대한 시사점을 제공하기 위한 목적이 있다. 목적 달성을 위해, 현재 사용되고 있는 중학교 정보 교과서의 내용요소 분석과 새롭게 구성되는 피지컬 컴퓨팅 영역에 대한 접근방향을 도출하기 위해 파일럿 스터디를 진행하였다. 내용의 탐구적 경향은 Romey 분석을 사용하였고, 파일럿 스터디는 로봇을 활용하여 H/W와 S/W의 조화로운 수업이 될 수 있도록 하였다. 분석 결과, 현재 사용 중인 교과서 중에 학생들의 사고력 신장 도움에 적합한 교과서는 한 권이었으며, 피지컬 컴퓨팅 영역의 경우 탐구적 수업이 긍정적으로 나타났다. 본 연구는 교과서 구성에서 활동을 중시하는 형태의 집필이 필요할 것을 시사하였다.

Abstract ▼ AI-Helper

Textbook is a tool that helps achieve the learning objectives based on the content of the curriculum. The contents of the textbook will be constructed newly because revised curriculum 2015 was announced. The aim at this study is to provide an indication of the textbook writing. To achieve the objectives, we conducted a pilot study in order to analyze the content of the textbook of informatics currently being used in middle schools and to derive the direction of access to the newly configured physical computing unit. Analysis of content elements was used Romey. The pilot studied makes lesson harmonized with H/W and S/W by utilizing the robot. According to the results of the analysis, there is one textbook among the currently used textbooks that is suitable to help students develop their thinking and in the case of physical computing unit, inquiry instruction showed positive results. This study suggestions necessity of writing types that sets importance on activities in the form of textbook.

Keyword

AI 본문요약
AI-Helper

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문제 정의

S/W 교육이 강조되는 2015 개정 교육과정에서 정보교과는 S/W와 H/W의 조화를 고려한 피지컬컴퓨팅의 내용을 ‘컴퓨팅 시스템’ 단원에 새롭게 도입하였다. 본 연구는 새롭게 구성된 단원에서 탐구 활동을 강화할 수 있는 방법을 고려하였다. 따라서 현재 사용되고 있는 교과서에서 H/W 중심의 단원을 분석하고, 실험을 통해 컴퓨팅 시스템에 대한 교육이 어떤 방향으로 이루어져야 하는 지에 대한 시사점을 제공하기 위한 목적으로 진행되었다.
본 연구는 새롭게 구성된 단원에서 탐구 활동을 강화할 수 있는 방법을 고려하였다. 따라서 현재 사용되고 있는 교과서에서 H/W 중심의 단원을 분석하고, 실험을 통해 컴퓨팅 시스템에 대한 교육이 어떤 방향으로 이루어져야 하는 지에 대한 시사점을 제공하기 위한 목적으로 진행되었다.
따라서 본 연구에서는 H/W 본연의 교육과 H/W와 S/W의 조화로운 교육에서 먼저 탐구적 경향을 띄어야 한다고 판단하여 ‘컴퓨팅 시스템’ 영역에 대해 방향성을 제시하고자 한다.
기존 정보 교과서 연구는 Romey 분석 방법에 따라, 본문 내용 분석, 학습 자료 분석, 활동 지수 분석, 장의 평가 및 종합 부분 분석으로 구분하여 표로 표현하여 탐구성을 보고하였다[13-19]. 본 연구에서는 개편된 교육과정에 따라 향후 교과서 편찬에 있어서 추가된 내용 표현과 방향을 제시하고자 현재 사용하고 있는 교과서를 기준으로 탐구적 경향을 조사하였다.
본 연구에서는 ‘컴퓨팅 시스템’에 대한 내용 구성 방향을 제시하고자 현재 사용하고 있는 교과서의 ‘정보 기기’ 영역을 Romey 분석하였고, 피지컬 컴퓨팅 수업을 탐구적으로 구성하여 진행하였다.
본 연구는 H/W와 S/W가 조화를 이루어 수업이 진행될 수 있도록 ‘컴퓨팅 시스템’ 영역 또한 탐구적으로 집필될 필요가 있음을 제시하였다. 향후에도 새로운 교과서 집필의 방향을 제시할 수 있도록 하는 다양한 논의가 지속되어야 할 것이다.

제안 방법

방향성 제시를 위해, 현재 사용하고 있는 교과서의 ‘정보 기기’ 영역 분석 및 로봇프로그래밍 수업을 시연해 보았다.
첫째, 학교 급에 따라 초등학교, 중학교, 고등학교로 분류하였다. 특히, 중학교 교과서에 대한 연구가 각 영역별로 Romey 분석을 활용하여 많이 진행되어 있음을 알 수 있다.
교과서를 분석하기에 앞서, 6종 교과서 별 ‘내용요소’를 정보 교과 교육과정에 의거하여 동일하게 일치시켰다. 컴퓨터의 구성과 동작 영역의 내용요소는 컴퓨터의 구성 요소, 컴퓨터의 동작 원리, 컴퓨터의 종류와 활용으로, 운영 체제의 이해 영역의 내용요소는 운영 체제의 개념, 운영 체제의 동작 및 기능, 운영 체제의 종류와 활용으로, 네트워크의 이해 영역의 내용요소는 네트워크 개념, 네트워크의 동작 및 기능, 네트워크의 종류와 활용으로 내용요소를 일치시켰다.
셋째, 진행 방식은 탐구적으로 수업이 진행되었을 때 학생들의 태도를 알고자 12차시의 파일럿 스터디와 사전·사후 설문조사를 실시하였다.
2015 중등 정보 교과 교육과정에서 새롭게 제시된 ‘피지컬 컴퓨팅’에 대하여, 로봇과 센서 보드를 활용한 파일럿 스터디를 진행하였다.
2015 중등 정보 교과 교육과정에서 새롭게 제시된 ‘피지컬 컴퓨팅’에 대하여, 로봇과 센서 보드를 활용한 파일럿 스터디를 진행하였다. 파일럿스터디는 H/W와 S/W의 어우러진 실습이 될 수 있도록 학생들이 프로그래밍하고, 물리적으로 표현한 로봇과 센서 보드에 프로그래밍 된 명령어를 다운로드하는 방식으로 진행하였다.
파일럿 스터디의 구성은 학생들이 탐구 과정을 통해 스스로 문제를 해결할 수 있도록 하였다. 학생들은 자신이 원하는 대로 제어를 하기 위해 프로그래밍을 하였고, 실제 로봇과 센서 보드에 다운로드를 하여 자신이 생각했던 결과 값이 아닌 경우 다시 생각해 보고 그 문제를 해결하는 방식으로 진행하였다. 파일럿 스터디의 교재 구성과 도구 선택은 학생들의 수준을 고려하여 탐구적으로 접근할 수 있도록 하였다.
둘째, 도구로는 Arduino 센서 보드와 Arduino를 지원하는 프로그래밍언어인 Physical E-toys를 선택하여 진행하였다. H/W인 피지컬 도구는 전기회로판의 노출과 센서를 통해 컴퓨팅 시스템의 동작원리를 알아갈 수 있도록 Arduino 센서 보드를 선택하였고, S/W인 프로그래밍 도구로는 그래픽 기반의 UI를 가지고 있는 E-toys 기반의 Physical E-toys를 채택하였다[31][32].
셋째, 진행 방식은 탐구적으로 수업이 진행되었을 때 학생들의 태도를 알고자 12차시의 파일럿 스터디와 사전·사후 설문조사를 실시하였다. 사전과 사후의 문항은 개개인의 문제 접근 방법과 문제 해결 방법으로 각각 5문항씩 제시하였고, 연구진과의 협의를 통하여 탐구와 관련된 사전 4문항과 사후 4문항을 선정하였다. 선정된 문항은‘창의적인 아이디어가 많은 편인지’, ‘답을 찾기 위해 다양하게 생각하는 편인지’, ‘주어진 문제에 도전하는 편인지’, ‘문제를 해결하기 전에 할 수 있다는 확신을 가지는지’ 로서, ‘Cronbach alpha = .
현재 사용하고 있는 교과서의 ‘정보 기기’ 영역 9개 내용요소를 Romey 분석 방법을 활용하여 본문 분석, 자료 분석, 활동 분석으로 나누어 분석하고, 도식화하였다.
본 연구에서는 H/W와 S/W의 연계를 통해 탐구적으로 파일럿 스터디가 진행될 수 있도록 피지컬 컴퓨팅 수업을 구성하였다. 중학생을 대상으로 한 피지컬 컴퓨팅 수업을 종료한 후, 설문한 조사 결과는 <표 4>와 같다.
설문 결과, 4개의 문항에서 모두 사후의 결과값이 높음을 나타내었다. 학생들은 피지컬 컴퓨팅을 활용하여 지식을 습득하기 위해, 사고하고 탐구하며 프로그래밍 하였다. 피지컬 컴퓨팅 학습의 탐구 과정을 통해 학생들의 인식이 변화하였음을 알 수 있었다.
둘째, 파일럿 스터디의 결과이다. 파일럿 스터디에서는 사전 설문과 사후 설문을 통해 학생들의 태도를 확인하였다. 설문 결과, 4개의 문항에서 사후 설문의 평균이 높음을 알 수 있었다.

대상 데이터

현재 사용하고 있는 중학교 정보 교과서 6종의 ‘정보 기기’ 영역을 분석 대상으로 하였다.
첫째, 대상으로는 중학교 1,2,3학년에서 15명의 학생을 선정하였다. 파일럿 스터디를 위해 로봇과 프로그래밍에 관심있는 학생을 모집하여 진행하였다.
첫째, 대상으로는 중학교 1,2,3학년에서 15명의 학생을 선정하였다. 파일럿 스터디를 위해 로봇과 프로그래밍에 관심있는 학생을 모집하여 진행하였다.

이론/모형

탐구적 경향을 알아보기 위해 본 연구에서는 각 영역별 정량적 분석을 제안한 Romey 분석법을 선택하였다. Romey 분석법은 본문, 학습 자료, 활동 지수, 질문 평가, 장의 종합으로 5가지를 평가하는 형태이지만, 본 연구에서는 연구 설정에 맞게 한정하였다.
둘째, 도구로는 Arduino 센서 보드와 Arduino를 지원하는 프로그래밍언어인 Physical E-toys를 선택하여 진행하였다. H/W인 피지컬 도구는 전기회로판의 노출과 센서를 통해 컴퓨팅 시스템의 동작원리를 알아갈 수 있도록 Arduino 센서 보드를 선택하였고, S/W인 프로그래밍 도구로는 그래픽 기반의 UI를 가지고 있는 E-toys 기반의 Physical E-toys를 채택하였다[31][32].

성능/효과

첫째, 평가 지수(Rm)가 ‘0’ 인 경우, 교과서가 매우 권위적이며 학생들의 참여나 활동이 전혀 없는 영역.
선정된 문항은‘창의적인 아이디어가 많은 편인지’, ‘답을 찾기 위해 다양하게 생각하는 편인지’, ‘주어진 문제에 도전하는 편인지’, ‘문제를 해결하기 전에 할 수 있다는 확신을 가지는지’ 로서, ‘Cronbach alpha = .824’ 의 신뢰도를 가진다.
셋째, 0.5<Rm≤1.5 인 경우, 가장 바람직하게 표현된 영역.
그러나 영역별로 뚜렷하게 보여주는 교과서는 없었다. 본문에 대한 분석 결과, 본문에서는 지식적인 내용을 다루다보니 학생들에게 탐구적으로 접근할 수 있도록 서술되지 않았다고 해석할 수 있다.
본문, 자료, 활동을 종합적으로 살펴 본 결과, 6종 교과서 중에 C 교과서가 탐구적으로 학생들을 가이드할 수 있도록 편찬되었다고 판단할 수 있다. 반면에, F 교과서는 본문, 자료, 활동 어디에서도 탐구적이지 않았다.
종합하여 보면, 수업의 구성방식이 탐구적일 때 학생들의 지식 습득을 위한 접근 방식이 탐구적이 되고, 학생들의 인식 또한 변한다고 판단할 수 있다. 따라서 탐구적으로 수업이 구성되었을 때, 학생들이 다양하게 사고하는 기회를 제공할 수 있는 것이다.
첫째, Romey 분석 결과이다. 활동 부분에서 가장 탐구적으로 나온 교과서는 C 교과서이다.
활동 부분에서 가장 탐구적으로 나온 교과서는 C 교과서이다. C 교과서가 본문과 자료에 대해서 모든 영역이 탐구적이지는 않았지만, 6종 교과서를 종합한 결과 탐구적 경향을 가장 잘 나타내었다.
파일럿 스터디에서는 사전 설문과 사후 설문을 통해 학생들의 태도를 확인하였다. 설문 결과, 4개의 문항에서 사후 설문의 평균이 높음을 알 수 있었다. 탐구적으로 수업이 구성되었을 때, 학생들이 스스로 사고하고 문제 해결에 도움을 줄 수 있다고 해석할 수 있는 부분이다.

후속연구

추후에 편찬되는 교과서가 탐구적 경향을 띄었을 때, 학습자들도 스스로 다양한 생각을 하며, 주어진 문제를 해결할 수 있을 것이다. 따라서 본 연구에서는 H/W 본연의 교육과 H/W와 S/W의 조화로운 교육에서 먼저 탐구적 경향을 띄어야 한다고 판단하여 ‘컴퓨팅 시스템’ 영역에 대해 방향성을 제시하고자 한다.
본 연구는 H/W와 S/W가 조화를 이루어 수업이 진행될 수 있도록 ‘컴퓨팅 시스템’ 영역 또한 탐구적으로 집필될 필요가 있음을 제시하였다. 향후에도 새로운 교과서 집필의 방향을 제시할 수 있도록 하는 다양한 논의가 지속되어야 할 것이다.

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