[논문]초등학생용 문제해결력 증진을 위한 정렬 알고리즘 교육자료 개발

장정훈; 김종우

doi:10.14352/jkaie.2016.20.2.151

[국내논문] 초등학생용 문제해결력 증진을 위한 정렬 알고리즘 교육자료 개발
Development of Sorting Algorithm Contents for Improving the Problem-solving Ability in Elementary Student 원문보기

정보교육학회논문지 = Journal of the Korean Association of Information Education, v.20 no.2, 2016년, pp.151 - 160

초록
AI-Helper

알고리즘 교육은 컴퓨터과학 교육의 기본 원리를 가르치는 도구로서 강조되고 한다. 그러나 초등학생에 적합한 알고리즘 교재자료는 매우 부족한 상태이다. 본 연구에서는 초등학생들이 알고리즘에 대해 쉽게 배울 수 있도록 컴퓨터과학 언플러그드의 내용을 기반으로 교육자료를 제시하였다. 학습자의 자발적 학습활동을 위한 문제 해결 탐구과정을 제시하고, 학생들은 개별 또는 조별 활동중심학습으로 구성하였다. 생활 속의 문제를 해결하는 알고리즘 학습을 위해 기본적인 검색과 정렬 알고리즘들을 바탕으로 해싱기법의 교수법 및 교육자료 개발하였다. 본 연구에서 제시한 교육자료는 전문가 집단의 설문 분석을 통해 적절하다는 결론을 얻었다.

Abstract ▼ AI-Helper

Algorithm education is emphasized as an instrument for teaching the basic principles of Computer Science. But these materials is very short-fall. We'll present the CS Unplugged-based algorithm contents, which is easy to learn for elementary student. These contents for self-directed learning consisted of the activity-based learning. For problem-solving algorithm learning in everyday life we were developed the hashing techniques on the basis of the basic searching and sorting algorithms. For checking the adequacy of these materials were tested by surveys of teacher professional groups, and we obtain the appropriate conclusions for sorting algorithm contents for improving the problem-solving ability for in elementary student.

주제어

AI 본문요약
AI-Helper

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

문제 정의

따라서 보다 심도 있는 교육과정을 필요로 하지만, 총 17차시로 제시되어 있는 소프트웨어교육의 시수를 고려하면 정렬 알고리즘 학습의 가능 시수는 1∼2차시에 불과하고, 본 연구는 현장교육에서 적용 가능하도록 정렬에 대한 생활 속의 필요성과 기본 원리를 중심으로 1차시 분 교육과정과 자료 개발을 제시하였다.
본 연구는 알고리즘을 본격적으로 다루기 전에 초등학교 수준에서 그 출발점 행동과 선수학습 체계로 활용할 수 있는 초등학생용 교재 개발을 목표로 진행하였다. CS Unplugged 학습은 언제 어디서나 다양한 종류의 학습활동을 통한 비형식적 컴퓨터과학 교육을 할 수 있다.
본 연구는 컴퓨터과학 원리를 알고리즘 교육을 위한 정렬 교육과정 및 콘텐츠를 사례연구이다. 이러한 연구가 폭넓게 이루어져 현장교육에 적합한 컴퓨터과학교육이 개발될 수 있기를 기대한다.
알고리즘의 교육의 필요성은 어린 시절부터 단계별로 적합한 자료가 개발되어 있으며 조기 교육의 효과가 입증되고 있다[2][5][9]. 본 연구에서는 2015 개정교육과정(실과)과 Tim Bell, Ian H. Written, Mike Fellows[1]이 개발한 컴퓨터과학 언플러그드(computer science unplugged: CS Unplugged)를 기반으로 초등학생에게 적합한 알고리즘 교육과정 및 교육자료 개발에 초점을 맞추었다.

가설 설정

－무작위로 찾는 방법은 운에 따라 차이가 많이 납니다.
－선택정렬, 버블정렬, 삽입정렬, 병합정렬, 퀵정렬, 해싱정렬 등이 있습니다.

제안 방법

둘째, 학생의 발달수준에 적합한 실생활에서 언플러그드 학습 자료를 사용해 구성한다.
◎ 운영자는 시계를 2분에 맞추고 시작합니다. 사용자 1명이 사탕 5개를 받고, 자료 도우미에게 나누어 줄 카드 중에서 한 장을 선택해서 화이트보드에 숫자를 써서 검색자에게 숫자를 알려줍니다.
생활 속에서 이진체계를 사용하는 사례를 통해 이진 체계의 활용성을 찾아본다.
CS Unplugged 학습은 언제 어디서나 다양한 종류의 학습활동을 통한 비형식적 컴퓨터과학 교육을 할 수 있다. 이를 바탕으로 개발된 본 연구의 교육자료는 CS Unplugged의 특성에 맞게 활동중심학습으로 구성되어 있으며, 생활 속의 정렬 알고리즘 학습을 제시하였다. 이러한 교육자료는 학습자의 관심도를 높게 가져와 자기주도학습을 갖게 하였고, 다양한 알고리즘의 이론에 대한 관심을 높일 수 있었다.
첫째, 초등학교 5, 6학년을 중심으로 수준에 맞게 구성하되 내용을 중심으로 통합적으로 구성한다.

대상 데이터

분석 대상의 선정은 파일럿 실험 중인 교육자료 개발중이므로 CS Unplugged 교육을 수행 중인 제주도의 초등학교 교사를 대상하였으며, 컴퓨터과학 교육 전문가 집단의 자문과 정보 담당 교사의 평가를 교육자료에 반영하였다.

성능/효과

결과 분석에서 전문가 검증 및 설문 조사를 통해 분석은 한 결과에서 전체평균 3.94, 표준편차 0.48의 결과는 현장적용에 어려움이 없다는 좋은 결과를 보여주고 있다. 그러나, 전문가 집단에서 지적한 [활동3] 단계에서 모둠활동에 충분한 시간의 필요성은 개선의 필요성을 제시하고 있다.
셋째, 학습은 교사에서부터 시작하여 학습이 진행될수록 학생에게 그 학습 권한이 이동하는 형태로 구성한다.
이는 교사에 따라 교수학습 과정안의 선호가 다르고, 기존 일반 수업에서 활용했던 교수학습 과정과는 다른 형태의 교수법에 대한 불안 심리로 분석되었다. 종합적으로 교육과정의 구성, 학습 내용 선정, 문제해결력 향상 여부 등에 대한 평가는 긍정적으로 분석되어 본 연구에서 개발한 교육과정이 적절하다는 결론을 얻었다.
평가 결과는 전체적으로 양호한 수준으로 평균 3.94, 표준편차 0.48로 나타났다. 이들 중에 가장 높은 평균과 가장 작은 표준편차로 나타난 항목은 “㉲ 내용상의 오류 무결점”이다(평균4.

후속연구

본 연구는 컴퓨터과학 원리를 알고리즘 교육을 위한 정렬 교육과정 및 콘텐츠를 사례연구이다. 이러한 연구가 폭넓게 이루어져 현장교육에 적합한 컴퓨터과학교육이 개발될 수 있기를 기대한다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	컴퓨팅 사고력은 어떤 능력인가?	컴퓨팅 사고력은 실생활에서 직면할 수 있는 다양한 문제들을 컴퓨팅 시스템이 제공하는 다양한 기능들을 통해 효과적으로 해결할 수 있는 사고능력이다[10][18][19]. 사고능력 신장에 대한 Bloom의 Digital Taxonomy[4], Big6TM[3], iSKILL[13] 등의 여러 가지 문제해결 방법론들에서 해결이 필요한 문제를 절차적 접근을 통한 방안을 제시하고 있으며, 컴퓨터과학에서 제시하고 있는 알고리즘(algorithm)을 통한 학습은 절차적 사고력 신장에 매우 효과적인 것으로 알려져 있다.
	알고리즘이 사고력과 어떤 관계인가?	컴퓨팅 사고력은 실생활에서 직면할 수 있는 다양한 문제들을 컴퓨팅 시스템이 제공하는 다양한 기능들을 통해 효과적으로 해결할 수 있는 사고능력이다[10][18][19]. 사고능력 신장에 대한 Bloom의 Digital Taxonomy[4], Big6TM[3], iSKILL[13] 등의 여러 가지 문제해결 방법론들에서 해결이 필요한 문제를 절차적 접근을 통한 방안을 제시하고 있으며, 컴퓨터과학에서 제시하고 있는 알고리즘(algorithm)을 통한 학습은 절차적 사고력 신장에 매우 효과적인 것으로 알려져 있다.
	컴퓨팅(computing)개념의 습득이 중요한 이유는?	소프트웨어 교육에서 컴퓨팅(computing)개념을 습득하는 것은 매우 중요하다. 컴퓨팅 능력은 컴퓨터용 프로그래밍 능력뿐 아니라, 컴퓨터 기술 자원을 개발하고 사용하는 모든 활동에서 필요로 하기 때문이다[21].

참고문헌 (22)

Bell T. C., Witten I. H. & Fellows M. (2015). http://csunplugged.org/
Berry, M. (2013). Computing in the national curriculum. A guide for primary teachers. Bedford: Computing at School.
Big6TM (2016). http://big6.com/
Boom's Digital Taxonomy (2016). https://edorigami.wikispaces.com/file/view/bloom's+Digital+taxonomy+v3.01.pdf
Code.org (2015). https://code.org/
CSTA (2011). Computational Thinking in K-12 Education Teacher Resources, 2nd.
Denning P. J. (2009). Beyond Computational thinking. Communications of the ACM, 52(6), 28-30.
Gagne R. M. (1963). The learning requirements for enquiry. Journal of Research in Science Teaching, 1(2), 144-153.

상세보기
Google (2015). https://www.google.com/edu/resources/programs/exploring-computational thinking/
GOV.UK (2014). https://www.gov.uk/government/publications/national-curriculum-in-england-framework-for-key-stages-1-to-4/the-national-curriculum-in-england-framework-for-key-stages-1-to-4.
Han ByoungRae (2013). The Research of Unplugged Computing Method for Computational Thinking in Elementary informatics Education. KAIE, 3(2), 159-167.
iSKILLS (2016). http://www.iskills.com/intro.html
Jeong InKee (2014). Study on the achievement goals and teaching-tearning methods of 'problem solving' topics of Informatics subject. KAIE, 18(2), 243-254.

원문보기 상세보기
KAIE (2015). Elementary Curriculum Information Systems. The Korea Association Of Information Education.
Kim Hyunbe, Kim Kapsu (2014). A Study on the Achievement Goals, Teaching-Learning Methods, and Evaluation Methods in Computer System Education. KAIE, 18(1), 195-202.

원문보기 상세보기
Moon GyoSik (2013). On the Direction of the Application of the Concepts of Computational Thinking for Elementary Education. KOCON, 13(6), 518-526.
Nam ChoongMo, Kim ChongWoo (2011). An Analysis of Teaching and Learning Activities in Elementary Mathematics Based on Computational Thinking. Education, Science and Research in JNU, 13(2), 325-334.
NCIC (2015). http://ncic.re.kr/nation.kri.org4.inventoryList.do. National Curriculum Information Center.
NRC (2010). Report of a Workshop on The Scope and Nature of Computational Thinking, The National Academies Press, National Research Council. National Research Center.
NRC (2011). Report of a Workshop on Pedagogical Aspects of Computational Thinking, The National Academies Press. National Research Center.
Wiki (2016). https://ko.wikipedia.org/wiki/computing
Wing J. M. (2010). Computational Thinking: What and Why? https://www.cs.cmu.edu/-CompThink/resources/TheLinkWing.pdf Informatics Education, KAIE, 3(2), 159-167.

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].

내보내기 구분	파일저장 인쇄 메일전송
구성항목	기본정보 상세정보 관리번호, 논문명, 저널/프로시딩명, 저자 , 발행년, 권, 호, 시작페이지, 끝페이지, 발행기관 관리번호, 논문명, 대등논문명, 저자 , 저널/프로시딩명, 발행기관, 발행년, 발행언어, 권, 호, 시작페이지, 끝페이지, ISBN, ISSN, 주제분야, 키워드, 초록(한글), 초록(영문), 저자(소속기관)
저장형식	Text(ASCII format) Excel format RefWorks Direct Export RIS format (for Reference Manager, ProCite, EndNote), Scholar's Aids, Mendeley
메일정보	받는사람 (필수) @ 보내는사람 (선택) @ 제목 내용 KISTI 검색결과 이메일 서비스
안내	총 건의 자료가 검색되었습니다. 다운받으실 자료의 인덱스를 입력하세요. (1-10,000) 검색결과의 순서대로 최대 10,000건 까지 다운로드가 가능합니다. 데이타가 많을 경우 속도가 느려질 수 있습니다.(최대 2~3분 소요) 다운로드 파일은 UTF-8 형태로 저장됩니다. 파일의 내용이 제대로 보이지 않을실 때는 웹브라우저 상단의 보기 -> 인코딩 -> 자동선택 여부를 확인하십시오. ~ Text(ASCII format) Excel format

연합인증