[논문]초등정보영재 대상의 앱 인벤터 프로그래밍 교육의 효과

서형석; 이용배

doi:10.14352/jkaie.2017.21.1.13

초등정보영재 대상의 앱 인벤터 프로그래밍 교육의 효과
The Effects of Learning App Inventor Programming Education Plan for Gifted Elementary Students 원문보기

정보교육학회논문지 = Journal of the Korean Association of Information Education, v.21 no.1, 2017년, pp.13 - 22

서형석 (전주교육대학교 컴퓨터교육과) , 이용배 (전주교육대학교 컴퓨터교육과)

초록
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초등정보영재교육에 있어서 최근에 강조되고 있는 사안 중 하나는 지식기반 사회를 이끌어갈 정보 분야에서의 창의적 인재의 육성에 있다. 이와 함께 학습자에게는 새롭게 제시되는 문제 상황들을 해결하기 위해 고차원적인 지적능력과 문제해결능력 신장이 더욱 요구되고 있다. 본 연구는 초등정보영재 학생들에게 적용 가능한 앱 인벤터 교육 프로그램을 개발 적용 후 초등정보영재 학생들의 문제해결력 및 자기효능감, 프로그래밍 성취도에 미치는 효과를 검증하고자 하였다. 연구 목적 달성을 위하여 초등정보영재 학생들 수준에 적합한 앱 인벤터 교육 프로그램의 교육과정을 설계하였으며 설계한 프로그램을 렌줄리(Renzulli)의 심화학습 3단계 모형을 변형한 교수 학습 모형을 통해 적용하였다. 초등정보영재 20명을 대상으로 5주간 15차시에 걸쳐 교수 학습활동을 진행하였으며 그 결과 앱 인벤터를 활용한 프로그래밍 교육이 초등정보영재 학생들의 문제해결력, 자기효능감 향상에 긍정적인 효과를 미치는 것으로 나타났으며 프로그래밍 개념과 알고리즘을 이해하는데 효과가 있음을 확인할 수 있었다.

Abstract ▼ AI-Helper

Recently, the emphasis on education of informatics gifted elementary students is to make creative leader in knowledge-based society. It need the high mental faculties and problem solving ability to solve many problem situations for students. In this paper, we developed App Inventor programming education plan. We taught this plan to gifted elementary students and observed the effects of their problem solving ability, self-efficacy and achievement of programing process. In order to achieve the research goals, we designed the appropriate App Inventor programming plan for gifted elementary students and we changed the Learning Model of Renzulli's three step for gifted students to achieve this research goals. Designed learning program was utilized by twenty informatics gifted elementary students for 15 times during five weeks period. In conclusion, we confirmed that App Inventor programming education for gifted elementary students affected the problem solving ability, self-efficacy and achievement of programing process positively.

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

본 연구는 앱 인벤터를 활용한 초등정보영재 교육 프로그램을 개발하여 이를 적용한 후 초등정보영재의 문제해결력과 자기효능감의 변화, 프로그래밍의 성취도의 향상 정도를 살펴보기 위하여 실시한 연구이다. 검사 도구는 문제해결력 검사지와 자기효능감 검사지, 자체 제작한 프로그래밍 성취도 검사지를 사용하였다.
본 연구는 앱 인벤터를 활용한 프로그래밍 교육이 초등정보영재의 문제해결력, 자기효능감, 프로그래밍 성취도에 미치는 영향을 알아보기 위한 것이다. 실험 처치는 5주간(15차시) 초등정보영재 학생들을 대상으로 실시하였다.
기존 연구를 종합해 보면 앱 인벤터를 활용한 프로그래밍 교육에 대한 효과를 검증하는 부분이 미비하였다. 본 연구에서는 초등정보영재에게 적합한 앱 인벤터 교육 프로그램의 설계에 중점을 두고 프로그래밍 교육 이후 학생들의 문제해결력, 자기효능감, 프로그래밍 성취도의 변화 정도를 알아보고자 한다.
이에 본 연구에서는 초등정보영재 학생들에게 적용 가능한 앱 인벤터 교육 프로그램을 개발하였다. 즉 앱 인벤터를 활용한 프로그래밍 교육이 초등정보영재의 문제해결력과 자기효능감에 미치는 영향을 분석해보고 프로그래밍의 개념과 알고리즘에 대한 학습이 어느 정도 도달하는지를 프로그래밍 성취도 평가를 통해 알아보고자 하였다.
이에 본 연구에서는 초등정보영재 학생들에게 적용 가능한 앱 인벤터 교육 프로그램을 개발하였다. 즉 앱 인벤터를 활용한 프로그래밍 교육이 초등정보영재의 문제해결력과 자기효능감에 미치는 영향을 분석해보고 프로그래밍의 개념과 알고리즘에 대한 학습이 어느 정도 도달하는지를 프로그래밍 성취도 평가를 통해 알아보고자 하였다.

제안 방법

본 연구는 앱 인벤터를 활용한 초등정보영재 교육 프로그램을 개발하여 이를 적용한 후 초등정보영재의 문제해결력과 자기효능감의 변화, 프로그래밍의 성취도의 향상 정도를 살펴보기 위하여 실시한 연구이다. 검사 도구는 문제해결력 검사지와 자기효능감 검사지, 자체 제작한 프로그래밍 성취도 검사지를 사용하였다.
그러나 정보영재학생들의 문제해결력 향상과 자기효능감 향상을 위해 렌줄리의 심화학습 3단계 모형을[Table 3]과 같이 변형하여 적용하였다.
둘째, 실생활에 유용한 애플리케이션을 제작하는 활동을 통해 다양한 문제를 해결하는 과정 속에서 여러 기능을 익힐 수 있도록 교육 프로그램을 개발한다. 단순히 기능을 전달받고 외우는 형태의 학습 보다는 프로그래밍에 대한 전반적인 이해를 통해 주어진 문제를 해결할 수 있도록 한다.
실험 처치는 5주간(15차시) 초등정보영재 학생들을 대상으로 실시하였다. 문제해결력, 자기효능감, 프로그래밍 성취도의 효과 여부는 동일집단 전후 검사 결과를 분석하였다.
본 연구에서는 앱 인벤터 프로그래밍 학습이 효과적으로 이루어질 수 있도록 렌줄리의 심화학습 3단계 모형을 수정하여 적용하였다. 일반적인 렌줄리의 심화학습 3단계 모형의 내용은 [Fig.
셋째, 기존의 앱 인벤터 교육 프로그램 연구 내용을 바탕으로 하여 앱 인벤터 교육을 위한 학습 주제를 선정하고 그와 관련한 학습 요소(프로그래밍 개념 및 알고리즘)를 추출하여 학습하고 이를 바탕으로 학생들이 자신의 아이디어를 심화 시킬 수 있도록 교육 프로그램을 개발한다.
연구는 초등 4～6학년으로 구성된 초등정보영재 1학급 20명을 대상으로 진행하였다. 실험 처치 전 문제해결력과 자기효능감 검사와 프로그래밍 성취도 검사를 실시하였으며, 앱 인벤터를 활용한 교육 프로그램을 5주간 총 15차시에 걸쳐 진행하였다. 실험 처치 후 문제해결력과 자기효능감, 프로그래밍 성취도 검사를 실시하였으며 분석 결과는 다음과 같다.
실험 처치 전 문제해결력과 자기효능감 검사와 프로그래밍 성취도 검사를 실시하였으며, 앱 인벤터를 활용한 교육 프로그램을 5주간 총 15차시에 걸쳐 진행하였다. 실험 처치 후 문제해결력과 자기효능감, 프로그래밍 성취도 검사를 실시하였으며 분석 결과는 다음과 같다.
첫째, 교육 과제의 난이도는 앱 인벤터를 처음 접하는 초등 4～6학년으로 구성된 정보영재교육 학생들이 학습할 수 있는 수준으로 개발한다.
프로그래밍 성취도를 알아보기 위하여 검사 도구는 앱 인벤터 교육 프로그램의 학습 내용을 기초로 하여 프로그래밍 기본 개념과 알고리즘 영역으로 구분하여 검사지를 자체 개발하였다. 프로그래밍 성취도 검사지는 앱 인벤터 교육 프로그램과 관련된 내용으로 구성하되 순서도를 활용하여 문항을 구성하였다.

대상 데이터

본 연구에서는 ○○교육지원청 영재교육원의 영재학급에 소속된 4～6학년 정보영재 1학급을 대상으로 선정하였다. 연구 대상자는 실험집단 1학급 20명(남 11, 여 9)으로 구성하였다.
본 연구는 앱 인벤터를 활용한 프로그래밍 교육이 초등정보영재의 문제해결력, 자기효능감, 프로그래밍 성취도에 미치는 영향을 알아보기 위한 것이다. 실험 처치는 5주간(15차시) 초등정보영재 학생들을 대상으로 실시하였다. 문제해결력, 자기효능감, 프로그래밍 성취도의 효과 여부는 동일집단 전후 검사 결과를 분석하였다.
본 연구에서는 ○○교육지원청 영재교육원의 영재학급에 소속된 4～6학년 정보영재 1학급을 대상으로 선정하였다. 연구 대상자는 실험집단 1학급 20명(남 11, 여 9)으로 구성하였다.
연구는 초등 4～6학년으로 구성된 초등정보영재 1학급 20명을 대상으로 진행하였다. 실험 처치 전 문제해결력과 자기효능감 검사와 프로그래밍 성취도 검사를 실시하였으며, 앱 인벤터를 활용한 교육 프로그램을 5주간 총 15차시에 걸쳐 진행하였다.
전체적인 학습 내용은 앱 인벤터 익히기, 생활 속 간편 앱 만들기, 간단한 게임 앱 만들기, 퀴즈 앱 만들기 등의 총 4가지의 주제로 구성되어 있으며 학습 내용은 [Table 4]와 같다.

이론/모형

초등정보영재 학생들의 문제해결력 측정을 위해 우옥희(2000) 문제해결과정 검사지를 사용하였다[8]. 문제해결 과정은 문제의 발견, 문제의 정의, 문제의 해결책 고안, 문제의 해결책 실행, 문제 해결 검토의 5단계로 분류되어 있으 각 단계별로 5문제씩 총 25문항으로 구성되어 있다.
프로그래밍 학습에 대한 일반적 자기효능감의 측정을 위해 최연희(2001)의 자기효능감 검사지를 사용하였으며 활동시작 능력기대, 활동지속 능력기대, 활동수행 능력기대, 혐오 경험극복 능력 기대 등 총 24개 문항으로 구성되어 있다[17]. 각 문항별로는 매우 그렇다, 대체로 그렇다, 대체로 그렇지 않다, 전혀 그렇지 않다의 4단계 척도로 구성되어 있다.

성능/효과

기존 연구를 종합해 보면 앱 인벤터를 활용한 프로그래밍 교육에 대한 효과를 검증하는 부분이 미비하였다. 본 연구에서는 초등정보영재에게 적합한 앱 인벤터 교육 프로그램의 설계에 중점을 두고 프로그래밍 교육 이후 학생들의 문제해결력, 자기효능감, 프로그래밍 성취도의 변화 정도를 알아보고자 한다.
둘째, 알고리즘에 대한 접근 빈도가 높아졌다. 학생들이 주어진 과제를 학습하고 심화된 산출물을 제작하기 위해서는 프로그래밍의 과정을 분해해보고, 단계적으로 실행해보는 노력이 필요하다.
둘째, 자기효능감 검사 결과 사전검사의 평균보다 사후검사의 평균이 더 높게 나타났으며 사전·사후 검사의 평균은 통계적으로 p<0.05 수준에서 유의한 차이가 있는 것으로 나타났다.
연구 결과를 종합하면 렌줄리의 심화학습 3단계 모형을 변형·적용한 앱 인벤터 교육 프로그램이 학생들의 문제해결력과 자기효능감을 향상시키는데 긍정적인 효과가 있음을 알 수 있었다. 또한 학생들이 프로그래밍의 개념을 익히고 알고리즘을 학습하는데 효과적인 도구임을 확인할 수 있었다.
문제해결력 검증 결과 사전․사후 검사의 평균은 통계적으로 p<0.05 수준에서 유의한 차이(t=-3.421, p=0.03)가 있는 것으로 나타났다.
문제해결력의 하위 요소 중에서 문제의 정의, 문제의 해결책 실행, 문제해결의 검토의 요소에서 사전·사후검사의 평균은 모두 p<0.05 수준에서 통계적으로 유의한 차이가 있는 것으로 확인되었다.
셋째, 프로그래밍 성취도에 대한 검사 결과 사전검사보다 사후검사의 평균이 높게 나타났으며 사전․사후검사의 평균은 통계적으로 p<0.05 수준에서 유의한 차이가 있는 것으로 나타났다. 또 프로그래밍 개념과 알고리즘의 2가지 하위 요소에서도 사전․사후 검사의 평균은 통계적으로 유의미한 차이가 나타났다.
연구 결과를 종합하면 렌줄리의 심화학습 3단계 모형을 변형·적용한 앱 인벤터 교육 프로그램이 학생들의 문제해결력과 자기효능감을 향상시키는데 긍정적인 효과가 있음을 알 수 있었다. 또한 학생들이 프로그래밍의 개념을 익히고 알고리즘을 학습하는데 효과적인 도구임을 확인할 수 있었다.
자기효능감에 대한 분석 결과 사전·사후 검사의 평균은 통계적으로 p<0.05 수준에서 유의한 차이(t=-2.642, p=0.016)가 있는 것으로 나타났다.
자기효능감의 4가지 하위 요소 중에서 활동지속 능력 기대 영역의 사전·사후검사의 평균이 통계적으로 p<0.05 수준에서 유의한 차이(t=-3.168, p=0.005)가 있는 것으로 나타났다.
첫째, 문제해결력 검사 결과 사전검사의 평균보다 사후검사의 평균이 더 높게 나타났으며 사전·사후 검사의 평균은 통계적으로 p<0.05 수준에서 유의한 차이가 있는 것으로 나타났다.
첫째, 앱 인벤터를 활용한 프로그래밍 학습이 프로그래밍 개념을 이해하는데 효과적이다. 프로그래밍 방법이나 문법적인 지식 습득에 치우쳤던 과거의 프로그래밍 학습 방법에 비해 앱 인벤터는 학생들이 쉽게 조작할 수 있는 블록으로 프로그래밍을 할 수 있기 때문에 프로그래밍 개념을 학습하는데 효과적이다.
특히 문제해결력의 5가지 하위 요소 중에서 문제의 정의, 문제의 해결책 실행, 문제 해결의 검토의 3가지 하위 요소에서 사전·사후 검사의 평균이 통계적으로 유의하게 나타났다.
특히 자기효능감의 4가지 하위 요소 중에서 활동지속 능력기대 영역과 활동수행 능력기대 영역의 사전․사후 검사의 평균이 p<0.05 수준에서 유의한 차이가 있는 것으로 나타났다.
프로그래밍 성취도에 대한 분석 결과 사전·사후 검사의 평균은 통계적으로 p<0.05 수준에서 유의한 차이(t=-4.744, p=0.000)가 있는 것으로 나타났다.
프로그래밍 성취도의 2가지 하위 요소 모두 사전·사후검사의 평균이 통계적으로 p<0.05 수준에서 유의한 차이가 있는 것으로 나타났다

후속연구

앱 인벤터는 스크래치와 같은 블록기반 프로그래밍 언어와 유사하게 블록 쌓기를 통해 프로그래밍을 할 수 있으며 다양한 애플리케이션을 제작하면서 주어진 문제를 해결해 나가는데 도움을 줄 수 있다. 또한 애플리케이션을 심화․보충하면서 스스로 오류를 수정하고 산출물을 직접 확인하는 경험을 통해 학습자 본인의 능력에 대한 기대감, 자신감 등과 같은 자기효능감이 더욱 향상될 것으로 기대된다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	앱 인벤터 교육 프로그램의 장점은 무엇인가?	앱 인벤터는 초등정보영재 학생들의 고등사고능력을 개발할 수 있고 스마트폰의 물리적 요소(카메라, GPS, 블루투스, 사운드 등)를 쉽게 프로그래밍 교육과 융합할 수 있으며 일상생활의 문제를 해결하는데 더욱 가깝게 접근할 수 있는 스마트폰 애플리케이션(Application) 개발을 위한 교육용 프로그래밍 언어이다[14]. 앱 인벤터는 스크래치와 같은 블록기반 프로그래밍 언어와 유사하게 블록 쌓기를 통해 프로그래밍을 할 수 있으며 다양한 애플리케이션을 제작하면서 주어진 문제를 해결해 나가는데 도움을 줄 수 있다. 또한 애플리케이션을 심화․보충하면서 스스로 오류를 수정하고 산출물을 직접 확인하는 경험을 통해 학습자 본인의 능력에 대한 기대감, 자신감 등과 같은 자기효능감이 더욱 향상될 것으로 기대된다.
	알파고라는 바둑 프로그램이란 무엇인가?	구글의 데미스 하사비스(Demis Hassabis)가 개발한 알파고(AlphaGo)라는 바둑 프로그램은 수천, 수만 가지의 경우의 수가 존재하는 바둑의 확률을 계산하고 스스로 문제를 해결해 나갈 수 있는 능력을 가진 인공지능 프로그램이다.
	텍스트 기반 프로그래밍 언어로 학습 시에 단점은 무엇인가?	엔트리(Entry), 스크래치(Scratch), 앨리스(Alice) 등과 같은 블록기반 프로그래밍 언어는 학습자들에게 인지적 부하를 줄여주고 알고리즘을 직관적으로 쉽게 이해할 수 있도록 하는 장점이 있다. 반면 기존의 텍스트 기반 프로그래밍 언어(C언어, Java, Python 등)로 학습하는 것은 프로그래밍 결과물이 컴퓨터라는 가상 세계에서만 구현할 수 있기 때문에 학습자가 실제 세계와 연관을 짓지 못하고 결과물을 피상적인 수준에서 확인하는 단점이 있다.

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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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