로봇 활용 SW교육이 초등학생의 컴퓨팅 사고력, 창의성, 학업흥미, 협업능력에 미치는 효과 Effects of SW Education Using Robots on Computational Thinking, Creativity, Academic Interest and Collaborative Skill원문보기
본 연구의 목적은 로봇 활용 SW교육이 초등학생의 컴퓨팅 사고력, 창의성, 학업흥미, 협업능력에 미치는 효과를 규명하는데 있다. 이를 위해 서울 소재 A 초등학교에 재학 중인 초등학교 5학년 88명을 대상으로 1학기 동안 로봇 활용 SW교육을 실시하였으며, 수집된 자료는 대응표본 t-검정을 실시하였다. 연구 결과, 로봇 활용 SW교육은 초등학생의 컴퓨팅 사고력과 창의성, 학업흥미 향상에 유의한 영향을 미치는 것으로 나타났으나, 협업능력은 유의한 향상이 나타나지 않았다. 본 연구는 로봇 활용 SW교육이 초등학생의 인지적 정의적 영역에 미치는 효과를 규명하여 로봇 활용 SW교육에 대한 이해를 확장시키고, 로봇 활용 SW교육이 나아가야할 방향을 제시하였다는 점에서 의의를 지닌다.
본 연구의 목적은 로봇 활용 SW교육이 초등학생의 컴퓨팅 사고력, 창의성, 학업흥미, 협업능력에 미치는 효과를 규명하는데 있다. 이를 위해 서울 소재 A 초등학교에 재학 중인 초등학교 5학년 88명을 대상으로 1학기 동안 로봇 활용 SW교육을 실시하였으며, 수집된 자료는 대응표본 t-검정을 실시하였다. 연구 결과, 로봇 활용 SW교육은 초등학생의 컴퓨팅 사고력과 창의성, 학업흥미 향상에 유의한 영향을 미치는 것으로 나타났으나, 협업능력은 유의한 향상이 나타나지 않았다. 본 연구는 로봇 활용 SW교육이 초등학생의 인지적 정의적 영역에 미치는 효과를 규명하여 로봇 활용 SW교육에 대한 이해를 확장시키고, 로봇 활용 SW교육이 나아가야할 방향을 제시하였다는 점에서 의의를 지닌다.
The purpose of this study is to examine the effects of SW education using robots on Computational Thinking, Creativity, Academic Interest and Collaborative skill. In order to achieve the purpose, SW education using robots was conducted to 88 students in 5th grade in Seoul. After collecting data, we ...
The purpose of this study is to examine the effects of SW education using robots on Computational Thinking, Creativity, Academic Interest and Collaborative skill. In order to achieve the purpose, SW education using robots was conducted to 88 students in 5th grade in Seoul. After collecting data, we examined mean differences using matched pair t-test. The results indicated that the SW education using robots is associated with significant improvements in Computational Thinking, Creativity and Academic Interest while Collaborative skill is not associated with significant improvement. This research investigated the effects of the SW education using robots and expanded the understanding of the SW education using robots. In addition, this study provides several implications with regard to suggesting the direction to go further of SW education using robots.
The purpose of this study is to examine the effects of SW education using robots on Computational Thinking, Creativity, Academic Interest and Collaborative skill. In order to achieve the purpose, SW education using robots was conducted to 88 students in 5th grade in Seoul. After collecting data, we examined mean differences using matched pair t-test. The results indicated that the SW education using robots is associated with significant improvements in Computational Thinking, Creativity and Academic Interest while Collaborative skill is not associated with significant improvement. This research investigated the effects of the SW education using robots and expanded the understanding of the SW education using robots. In addition, this study provides several implications with regard to suggesting the direction to go further of SW education using robots.
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문제 정의
또한 교육용 로봇은 학습자의 흥미 및 동기유발에 효과적이며[20], 선행연구에서 로봇 활용 SW교육이 학습자의 흥미를 유발시키는 것으로 나타났다[18]. 따라서 본 연구에서는 로봇 활용 SW교육이 초등학생의 흥미 향상에도 영향을 미치는지 탐구하여 로봇 활용 SW교육의 효과성을 다각적으로 살펴보고자 한다.
이를 위해 본 연구에서는 SW교육의 목적에 따라 컴퓨팅 사고력의 요소를 반영한 로봇 활용 SW교육을 설계하고, 로봇 활용 SW교육이 초등학생의 컴퓨팅 사고력, 창의성, 흥미, 협업능력에 효과적인지 살펴보고자 한다. 또한 선행연구에서 프로그래밍 학습이 성별에 따라 효과가 다른 것으로 나타났기 때문에[26][37], 본 연구에서는 로봇 활용 SW교육이 성별에 따른 차이가 존재하는지 추가적으로 살펴봄으로써 로봇 활용 SW교육의 의의와 고려사항을 함께 제시하고자 한다. 본 연구의 구체적인 연구 문제는 다음과 같다.
마지막으로 로봇 활용 SW교육이 초등학생의 협업능력에 효과적인지 살펴보았다. 이를 위해 대응표본 t-검정을 실시하였으며, 연구결과는 다음의 [Table 9]와 같다.
본 연구는 로봇 활용 SW교육이 학습자의 컴퓨팅 사고력, 창의성, 학습 흥미, 협업능력에 미치는 효과를 검증하고자 하였다. 이를 위해 서울 소재 A 초등학교에 재학 중인 5학년 학생 88명을 대상으로 연구를 실시하였으며 다음과 같은 연구결과를 도출하였다.
이를 위해 본 연구에서는 SW교육의 목적에 따라 컴퓨팅 사고력의 요소를 반영한 로봇 활용 SW교육을 설계하고, 로봇 활용 SW교육이 초등학생의 컴퓨팅 사고력, 창의성, 흥미, 협업능력에 효과적인지 살펴보고자 한다. 또한 선행연구에서 프로그래밍 학습이 성별에 따라 효과가 다른 것으로 나타났기 때문에[26][37], 본 연구에서는 로봇 활용 SW교육이 성별에 따른 차이가 존재하는지 추가적으로 살펴봄으로써 로봇 활용 SW교육의 의의와 고려사항을 함께 제시하고자 한다.
특히 본 연구에서 로봇 활용 SW교육은 남학생의 창의성 향상에 효과적인 교수⋅학습환경으로 나타났기 때문에 SW수업에서 성별에 따른 창의성 차이를 줄일 수 있는 방안으로 사료된다.
제안 방법
각 차시는 컴퓨팅 사고력의 요소를 포함하여 설계되었으며, 사전학습과 본 학습, 사후학습으로 이루어졌다. 먼저, 사전학습에는 본 학습에서 학습할 내용에 대해 미리 조사하거나 생각해보는 활동을 진행하였으며 본 학습에는 ‘문제인식-미션 부여 및 시나리오 토의- 시나리오 운영 및 코딩 학습 지원- 피드백’의 단계를 거쳐 학습을 진행하였다.
먼저, 사전학습에는 본 학습에서 학습할 내용에 대해 미리 조사하거나 생각해보는 활동을 진행하였으며 본 학습에는 ‘문제인식-미션 부여 및 시나리오 토의- 시나리오 운영 및 코딩 학습 지원- 피드백’의 단계를 거쳐 학습을 진행하였다. 그 후, 사후 학습에는 본 학습에서 배운 내용을 적용 및 전이 할 수 있는 과제를 수행하였다.
첫째, 설문 문항의 내적일관성을 검증하기 위해 Cronbach's α 계수를 확인하였다. 둘째, 기술통계 분석을 실시하고, 수집된 자료의 정규성을 검증하였다. 셋째, 대응표본 t-검증을 실시하여 로봇 활용 SW교육이 초등학생의 컴퓨팅 사고력, 창의성, 학습흥미, 협업능력에 유의한 효과가 있는지를 살펴보고 성별에 따른 차이도 분석하였다.
둘째, 본 연구는 학습흥미를 측정하기 위해 2문항으로 구성된 설문을 실시하였다. 그러나 이는 다양한 측면의 흥미도 향상을 살펴보기에 어려움이 있으므로 후속연구에서는 상황적 흥미, 교과적 흥미 등을 측정할 수 있는 문항을 활용하여 흥미도를 살펴볼 필요가 있다.
연구 대상자들은 2016년 1,2학기에 교육용 언어 프로그램 ‘엔트리(Entry)’를 학습한 경험이 있으며, 2017년 1학기에는 교육용 언어 프로그램 ‘스크래치(Scratch)’와 교육용 로봇‘알버트(Albert)’를 활용하여 프로그래밍을 학습하였다. 또한 본 수업은 컴퓨터공학을 전공한 1명의 컴퓨터 교사가 4개반을 모두 가르쳤으며, 수업은 1주에 1차시씩 진행되었다. 측정 및 설문은 수업 시간 중에 실시하였으며, 사전⋅사후 설문에 모두 응답한 88명을 최종 연구 대상으로 선정하였다.
또한 수업 전에 교사는 프로그래밍을 잘하는 학생들을 ‘도우미’로 선정하고, ‘도우미’가 프로그래밍을 어려워하는 친구들을 도와주도록 하였다.
이를 위해 본 연구는 초등학교 5학년을 대상으로 2017년 1학기에 약 15주 동안 SW교육과 로봇 활용 SW교육을 실시하였다. 로봇 활용 SW교육이 초등학생의 컴퓨팅 사고력, 창의성, 학습흥미, 협업능력에 미치는 효과를 분석하고자 2017년 3월 정보통신교육활동 첫 시간과 2017년 7월 정보통신교육활동 마지막 시간에 문제 풀이형과 설문형 조사를 실시하였다.
로봇 활용 SW교육이 초등학생의 컴퓨팅 사고력, 창의성, 학습흥미, 협업능력에 미치는 효과를 분석하기 위해 동질 집단 전후 검사 설계 방법을 적용하였다.
먼저, 사전학습에는 본 학습에서 학습할 내용에 대해 미리 조사하거나 생각해보는 활동을 진행하였으며 본 학습에는 ‘문제인식-미션 부여 및 시나리오 토의- 시나리오 운영 및 코딩 학습 지원- 피드백’의 단계를 거쳐 학습을 진행하였다.
본 연구에서 실시한 로봇 활용 SW교육은 ‘알버트 암호를 전달하라’ 등 3가지 주제로 이루어졌으며, 각각의 주제를 3차시 동안 진행하였다.
본 연구에서는 연구 맥락에 맞는 문항을 추출하였으며, ‘나는 친구들과 함께 과제를 해결하기를 좋아한다’ 등 9문항을 사용하였다.
연구 대상자들은 2016년 1,2학기에 교육용 언어 프로그램 ‘엔트리(Entry)’를 학습한 경험이 있으며, 2017년 1학기에는 교육용 언어 프로그램 ‘스크래치(Scratch)’와 교육용 로봇‘알버트(Albert)’를 활용하여 프로그래밍을 학습하였다.
이를 위해 본 연구는 초등학교 5학년을 대상으로 2017년 1학기에 약 15주 동안 SW교육과 로봇 활용 SW교육을 실시하였다. 로봇 활용 SW교육이 초등학생의 컴퓨팅 사고력, 창의성, 학습흥미, 협업능력에 미치는 효과를 분석하고자 2017년 3월 정보통신교육활동 첫 시간과 2017년 7월 정보통신교육활동 마지막 시간에 문제 풀이형과 설문형 조사를 실시하였다.
이에 본 연구에서는 한국 베브라스 도전 문제에 수록된 문항 중 난이도 수준(상⋅중⋅하)에 따라 각각 2문항씩 추출한 후, 교육공학 전문가 1인, 컴퓨터교육 전문가 1인, 초등교육 전문가 1인의 검토를 받았다.
대상 데이터
본 연구는 2017년 1학기에 서울 소재 A 초등학교에 재학 중인 5학년 전체 4개반 학생들을 대상으로 실시되었다. 연구 대상자들은 2016년 1,2학기에 교육용 언어 프로그램 ‘엔트리(Entry)’를 학습한 경험이 있으며, 2017년 1학기에는 교육용 언어 프로그램 ‘스크래치(Scratch)’와 교육용 로봇‘알버트(Albert)’를 활용하여 프로그래밍을 학습하였다.
본 연구에서는 2017년 1학기에 서울 소재 A 초등학교 5학년을 대상으로 15차시의 로봇 활용 SW교육을 실시하였다.
본 연구는 로봇 활용 SW교육이 학습자의 컴퓨팅 사고력, 창의성, 학습 흥미, 협업능력에 미치는 효과를 검증하고자 하였다. 이를 위해 서울 소재 A 초등학교에 재학 중인 5학년 학생 88명을 대상으로 연구를 실시하였으며 다음과 같은 연구결과를 도출하였다.
첫째, 본 연구는 서울 소재 A 사립초등학교에 재학 중인 초등학생을 대상으로 하였다. 국내 초등학교 중 국립 및 사립 초등학교의 비율은 굉장히 낮기 때문에 연구결과를 일반화하는 데 어려움이 있을 것으로 사료된다.
측정 및 설문은 수업 시간 중에 실시하였으며, 사전⋅사후 설문에 모두 응답한 88명을 최종 연구 대상으로 선정하였다.
데이터처리
넷째, 로봇 활용 SW교육이 초등학생의 협업능력 향상에 효과적인지 살펴보고자 대응표본 t-검정을 실시하였다. 연구 결과 로봇 활용 SW교육은 초등학생의 협업능력 향상에 유의한 영향을 미치지 않는 것으로 나타났으며, 남학생과 여학생의 협업능력 향상에 유의한 효과가 없음이 확인되었다.
둘째, 로봇 활용 SW교육이 초등학생의 창의성 향상에 효과적인지 살펴보고자 대응표본 t-검정을 실시하였다. 연구 결과 로봇 활용 SW교육은 초등학생의 창의성 향상에 효과가 있음이 밝혀졌으며, 남학생의 창의성 향상에 유의한 영향을 미치는 것으로 나타났다.
또한 로봇 활용 SW교육이 성별에 따라 협업능력 향상에 차이를 보이는지 살펴보고자 대응표본 t-검증을 실시하였다([Table 10] 참고). 분석 결과, 로봇 활용 SW교육을 통해 남학생의 협업능력 평균은 0.
05에서 통계적으로 유의한 차이를 보이므로, 로봇 활용 SW교육이 초등학생의 창의성 향상에도 효과가 있음이 밝혀졌다. 또한 성별에 따라 로봇 활용 SW교육이 창의성에 미치는 효과에 차이가 있는지 살펴보기 위해 대응표본 t-검증을 실시하였으며, 그 결과는 다음의 [Table 6]과 같다.
로봇 활용 SW교육이 초등학생의 SW교육에 대한 학습흥미에 효과적인지 살펴보기 위해 대응표본 t-검증을 실시하였으며, 연구결과는 다음의 [Table 7]과 같다.
로봇 활용 SW교육이 초등학생의 창의성 향상에 효과적인지 살펴보기 위해 대응표본 t-검증을 실시하였으며, 연구결과는 다음의 [Table 5]와 같다.
로봇 활용 SW교육이 초등학생의 컴퓨팅 사고력 향상에 효과적인지 살펴보기 위해 대응표본 t-검증을 실시하였으며, 연구결과는 다음의 [Table 3]과 같다. 구체적으로 살펴보면, 사전 컴퓨팅 사고력의 평균은 2.
둘째, 기술통계 분석을 실시하고, 수집된 자료의 정규성을 검증하였다. 셋째, 대응표본 t-검증을 실시하여 로봇 활용 SW교육이 초등학생의 컴퓨팅 사고력, 창의성, 학습흥미, 협업능력에 유의한 효과가 있는지를 살펴보고 성별에 따른 차이도 분석하였다. 모든 연구 결과는 유의수준 .
셋째, 로봇 활용 SW교육이 초등학생의 학습흥미 향상에 효과적인지 살펴보고자 대응표본 t-검정을 실시하였다. 연구 결과 로봇 활용 SW교육은 초등학생의 학습흥미 향상에 효과적이었으며, 이는 기존의 선행연구와 일치하는 연구결과이다[20].
마지막으로 로봇 활용 SW교육이 초등학생의 협업능력에 효과적인지 살펴보았다. 이를 위해 대응표본 t-검정을 실시하였으며, 연구결과는 다음의 [Table 9]와 같다.
첫째, 로봇 활용 SW교육이 초등학생의 컴퓨팅 사고력 향상에 효과적인지 살펴보고자 대응표본 t-검정을 실시하였다. 연구결과 로봇 활용 SW교육이 초등학생의 컴퓨팅사고력 향상에 유의한 영향을 미치는 것으로 확인되었으며, 남학생과 여학생 모두 컴퓨팅 사고력이 향상되었다.
첫째, 설문 문항의 내적일관성을 검증하기 위해 Cronbach's α 계수를 확인하였다.
추가적으로 성별에 따라 로봇 활용 SW교육이 학습 흥미에 미치는 효과에 차이가 있는지 살펴보고자 대응 표본 t-검증을 실시하였다([Table 8] 참고). 분석 결과, 로봇 활용 SW교육을 통해 남학생의 창의성 평균은 0.
이론/모형
본 연구는 Horn et al.(1998)이 개발한 협업능력 검사지를 한국의 교육현황에 맞게 번안한 윤현상과 김삼곤(2001)의 검사지를 활용하였다[4][44]. 윤현성과 김삼곤(2011)의 검사지는 협동성을 측정하는 10문항으로 구성되어 있으며[44], 리커트식 5점 척도이다.
본 연구는 심규헌, 이상욱과 서태원(2014)의 흥미 도구를 활용하여 SW교육에 대한 학습흥미를 측정하였다[32]. 측정도구는 ‘SW교육에 대해 흥미를 가지고 있다’ 등 2개의 문항으로 구성되어 있으며, 리커트식 5점 척도이다.
본 연구에서는 손지유와 한기순(2016)의 한국판 Wallach & Kogan(1965) 창의성 검사지를 활용하여 창의성을 측정하였다[34][41].
본 연구에서는 손지유와 한기순(2016)의 한국판 창의성 검사지 중 도형 검사 2문항을 선정하였으며([Table 2] 참조), 연구 대상자는 이미지나 패턴에 대해 자유롭게 본인의 생각을 작성하는 형식으로 진행하였다[34].
본 연구에서는 한국 베브라스 도전 문제(Korean Bebras Challenge) 검사지를 활용하여 컴퓨팅 사고력을 측정하였다. 한국 베브라스 도전 문제는 ‘Bebras Challenge Korea’에서 한국의 교육실정에 맞게 번안한 측정도구로, 연구 대상자가 이산적 구조, 알고리즘 개념 등을 사용하는 여러 형태의 문제를 해결함으로써 컴퓨팅 사고력을 평가할 수 있는 도구이다.
해당 문항의 채점은 손지유와 한기순(2016), Wallach와 Kogan(1965)에서 제시한 창의성 검사 기준을 적용하였으며[34][41], 유창성과 독창성으로 나뉘어 두 요소에 대한 각각의 기준으로 채점되었다. 유창성은 각 문항에 대한 반응의 총수로, ‘주어진 특성 반응에 대하여 얼마나 많은 반응을 보일 수 있는가’를 의미한다.
성능/효과
08로 나타났으며 여학생의 점수가 더 높은 것으로 확인되었다. 15주간 로봇활용 SW교육을 실시한 후 측정한 사후 검사에서 남학생의 창의성 점수는 3.55점으로 약 0.85점 향상되었고 이는 유의수준 .05에서 통계적으로 유의한 차이를 보였다. 반면 여학생의 창의성 점수는 4.
채수풍과 전석주(2015)는 초등학교 6학년을 대상으로 로봇 활용 STEAM 기반프로그래밍 교육을 실시하고 그 효과를 살펴보았다[2]. 그 결과 로봇 활용 STEAM 기반 프로그래밍 교육이 초등학생들의 협동과 의사소통 능력 발달에 효과가 있음을 확인하였다. 또한 성영훈(2015)은 초등학교 5,6학년 여학생을 대상으로 STEAM기반 스토리텔링 로봇활용 교육을 실시한 결과 실험집단의 학습태도 평균이 통제집단보다 높게 나타났으며, 협력적 학습활동과 학습동기 지속에 효과적인 것을 확인하였다[38].
먼저 이재인과 성영훈(2011)의 연구에서는 초등학교 3-6학년 30명을 대상으로 16차시 동안 마인드스톰 NXT를 활용하여 스토리텔링 기반 로봇 프로그래밍 교육을 실시하였다[19]. 그 결과, 학습자의 72%가 프로그래밍에 흥미를 느끼고 학업성취도가 향상되었음을 확인하였다. 이와 유사하게 유선경과 김태영(2013)의 연구에서는 초등학교 6학년 영재학생을 대상으로 마인드스톰을 활용한 SW교육을 실시한 결과, 학생들의 흥미도 향상 뿐 아니라 창의성 향상에도 효과적인 것으로 나타났다[47].
셋째, 로봇 활용 SW교육은 통합적인 학습 환경을 제공한다. 넷째, 로봇 활용 SW교육은 다양한 교과와 연계할 수 있는 통합적 접근이 용이하다. 다섯째, 로봇 활용 SW교육은 프로그래밍에 대한 긍정적인 태도를 이끌고 지적 호기심을 유발시킬 수 있다.
넷째, 로봇 활용 SW교육은 초등학교 5학년의 협업능력 향상에 효과적인가?
넷째, 로봇 활용 SW교육은 다양한 교과와 연계할 수 있는 통합적 접근이 용이하다. 다섯째, 로봇 활용 SW교육은 프로그래밍에 대한 긍정적인 태도를 이끌고 지적 호기심을 유발시킬 수 있다. 여섯째, 로봇 활용 SW교육은 융합 교육적 관점에서도 유용하다.
둘째, 로봇 활용 SW교육은 초등학교 5학년의 창의성 향상에 효과적인가?
또한 성별에 따른 컴퓨팅 사고력 효과를 살펴보기 위해 대응표본 t-검증을 실시한 결과, 남학생과 여학생 모두 사전, 사후 컴퓨팅 사고력의 차이가 유의한 것으로 나타났다([Table 4] 참조).
분석 결과, 로봇 활용 SW교육은 성별에 따라 창의성 향상에 차이가 있는 것으로 나타났다. 로봇 활용 SW교육 전 실시한 사전검사에서 남학생의 점수는 2.70, 여학생의 점수는 4.08로 나타났으며 여학생의 점수가 더 높은 것으로 확인되었다. 15주간 로봇활용 SW교육을 실시한 후 측정한 사후 검사에서 남학생의 창의성 점수는 3.
87로 나타났으며 남학생의 점수가 더 높게 나타났다. 로봇 활용 SW교육을 실시한 후, 남학생의 점수는 3.76점으로 약 0.88점 상승하였으며 여학생의 점수는 3.58점으로 약 0.71점 상승한 것으로 확인되었다. 이는 유의수준 .
마지막으로 로봇 활용 SW교육은 학습자의 협업능력에도 영향을 미치는 것으로 나타났다. 채수풍과 전석주(2015)는 초등학교 6학년을 대상으로 로봇 활용 STEAM 기반프로그래밍 교육을 실시하고 그 효과를 살펴보았다[2].
분석 결과, 로봇 활용 SW교육은 성별에 따라 창의성 향상에 차이가 있는 것으로 나타났다. 로봇 활용 SW교육 전 실시한 사전검사에서 남학생의 점수는 2.
추가적으로 성별에 따라 로봇 활용 SW교육이 학습 흥미에 미치는 효과에 차이가 있는지 살펴보고자 대응 표본 t-검증을 실시하였다([Table 8] 참고). 분석 결과, 로봇 활용 SW교육을 통해 남학생의 창의성 평균은 0.36점 향상되었으며, 여학생의 창의성 평균은 0.46점 향상되었다. 이는 유의수준 .
또한 로봇 활용 SW교육이 성별에 따라 협업능력 향상에 차이를 보이는지 살펴보고자 대응표본 t-검증을 실시하였다([Table 10] 참고). 분석 결과, 로봇 활용 SW교육을 통해 남학생의 협업능력 평균은 0.01점 향상하였고, 여학생의 협업능력 평균은 0.06점 향상된 것으로 나타났다. 이는 유의수준 .
분석 결과, 사전 창의성 평균은 3.29, 표준편차 2.37이었으며 사후 창의성 평균은 4.11, 표준편차 2.57로 나타났다. 이는 유의수준 .
분석 결과, 사전 협업능력의 평균은 3.88, 표준편차는 .67이었으며 사후 협업능력의 평균은 3.91, 표준편차 .67로 나타났다. 이를 유의수준 .
셋째, 로봇 활용 SW교육은 초등학교 5학년의 SW교육에 대한 학습 흥미 향상에 효과적인가?
둘째, 로봇 활용 SW교육은 놀이 중심학습의 환경을 제공한다. 셋째, 로봇 활용 SW교육은 통합적인 학습 환경을 제공한다. 넷째, 로봇 활용 SW교육은 다양한 교과와 연계할 수 있는 통합적 접근이 용이하다.
둘째, 로봇 활용 SW교육에서 학습자는 로봇을 조작하는 경험을 통해 자기주도적 학습이 가능하다[21]. 셋째, 로봇 활용 SW교육은 학습자의 디버깅 과정에 효과적이다[28]. 디버깅은 프로그래밍 교육에서 가장 중요한 과정으로, 프로그래밍의 과정 및 결과를 확인하고 오류를 수정하는 과정이다.
셋째, 로봇 활용 SW교육은 학습자의 흥미 향상에 긍정적인 영향을 미치는 것으로 나타났다. 먼저 이재인과 성영훈(2011)의 연구에서는 초등학교 3-6학년 30명을 대상으로 16차시 동안 마인드스톰 NXT를 활용하여 스토리텔링 기반 로봇 프로그래밍 교육을 실시하였다[19].
다섯째, 로봇 활용 SW교육은 프로그래밍에 대한 긍정적인 태도를 이끌고 지적 호기심을 유발시킬 수 있다. 여섯째, 로봇 활용 SW교육은 융합 교육적 관점에서도 유용하다. 이를 정리하면 로봇 활용 SW교육은 학습자에게 놀이중심의 상호작용적 학습환경을 제공함으로써 학습자의 긍정적인 태도 및 지적 호기심을유발시키고, 교과 및 융합 교육적 관점에서 통합적인 접근이 가능한 교수⋅학습환경으로 볼 수 있다.
둘째, 로봇 활용 SW교육이 초등학생의 창의성 향상에 효과적인지 살펴보고자 대응표본 t-검정을 실시하였다. 연구 결과 로봇 활용 SW교육은 초등학생의 창의성 향상에 효과가 있음이 밝혀졌으며, 남학생의 창의성 향상에 유의한 영향을 미치는 것으로 나타났다. 다시 말해 로봇 활용 SW교육은 여학생의 창의성 향상에는 유의한 영향을 미치지 않는 것으로 나타났는데, 이러한 연구결과는 사전-사후검사에서 여학생의 창의성 평균점수가 남학생의 창의성 평균점수보다 높았다는 점을 고려하여 해석할 필요가 있다.
셋째, 로봇 활용 SW교육이 초등학생의 학습흥미 향상에 효과적인지 살펴보고자 대응표본 t-검정을 실시하였다. 연구 결과 로봇 활용 SW교육은 초등학생의 학습흥미 향상에 효과적이었으며, 이는 기존의 선행연구와 일치하는 연구결과이다[20]. 또한 배영권(2007)과 심재권, 김현철과 이원규(2016)의 연구에서 남학생이 여학생에 비해 프로그래밍에 대한 흥미도가 높게 나타나 성향에 따른 차이가 있음을 밝혔으나[1][31], 본 연구결과 로봇 활용 SW교육은 성별에 관계없이 학습자의 학습흥미 향상에 효과적인 교수⋅학습 환경으로 나타났다.
넷째, 로봇 활용 SW교육이 초등학생의 협업능력 향상에 효과적인지 살펴보고자 대응표본 t-검정을 실시하였다. 연구 결과 로봇 활용 SW교육은 초등학생의 협업능력 향상에 유의한 영향을 미치지 않는 것으로 나타났으며, 남학생과 여학생의 협업능력 향상에 유의한 효과가 없음이 확인되었다. 이와 관련하여 기존의 선행연구에서는 동료 프로그래밍, 웹 2.
또한 김순화, 함성진과 송기상(2015)의 연구에서는 초등학교 4-6학년을 대상으로 컴퓨팅 사고력 기반 융합인재교육 프로그램을 실시하고, 그에 따른 효과성을 분석하였다[11]. 연구 결과 실험집단의 컴퓨팅 사고력이 유의하게 향상되었으며, 융합적 사고력의 하위요인인 과학선호도와 자기주도적 학습능력이 향상되었음을 확인하였다.
박경재와 이수정(2010)은 두리틀과 로봇 프로그래밍 교육이 창의성에 미치는 효과를 비교하기 위하여 초등학교 6학년 99명을 로봇활용 프로그래밍반, 두리틀 활용 프로그래밍반, 일반수업반으로 나누어 10차시에 걸쳐 연구를 실시하였다[24]. 연구 결과, 두리틀과 로봇활용 프로그래밍이 학생들의 흥미와 창의성을 향상시키는 데 효과적이었으며, 특히 두리틀은 창의적 성격영역(호기심, 민감성, 집착력)에, 로봇활용 프로그래밍은 창의적 능력(유창성, 독창성, 융통성)에 효과적인 것으로 나타났다. 또한 유인환과 김태완(2006)의 연구에서도 초등학교 6학년을 대상으로 마인드스톰을 활용한 프로그래밍 교육을 실시한 결과, 실험집단의 창의력이 유의하게 향상되었음을 확인하였다[46].
노지예와 이정민(2017)은 로봇 활용 SW교육이 초등학생의 컴퓨팅 사고력에 미치는 효과를 분석하고자 초등학교 5,6학년을 대상으로 연구를 수행하였다[24]. 연구 결과, 로봇 활용 SW교육을 실시한 후 학생들의 컴퓨팅 사고력이 유의하게 향상되었음을 확인하였으며, 성별에 따른 차이는 나타나지 않았다. 또한 김순화, 함성진과 송기상(2015)의 연구에서는 초등학교 4-6학년을 대상으로 컴퓨팅 사고력 기반 융합인재교육 프로그램을 실시하고, 그에 따른 효과성을 분석하였다[11].
첫째, 로봇 활용 SW교육이 초등학생의 컴퓨팅 사고력 향상에 효과적인지 살펴보고자 대응표본 t-검정을 실시하였다. 연구결과 로봇 활용 SW교육이 초등학생의 컴퓨팅사고력 향상에 유의한 영향을 미치는 것으로 확인되었으며, 남학생과 여학생 모두 컴퓨팅 사고력이 향상되었다. 이는 노지예와 이정민(2017)의 연구와 동일한 연구 결과이며[24], 이를 통해 로봇 활용 SW교육은 초등학생의 컴퓨팅사고력 향상에 효과적인 교수⋅학습 환경으로 밝혀졌다.
71점 상승한 것으로 확인되었다. 이는 유의수준 .05수준에서 유의한 차이로 확인되었으며, 이를 통해 로봇 활용 SW교육은 성별에 관계없이 초등학생의 컴퓨팅 사고력 향상에 효과적인 것으로 밝혀졌다.
59로 나타났다. 이는 유의수준 .05에서 유의한 차이로 확인되었으며, 이를 통해 로봇 활용 SW 교육이 초등학생의 컴퓨팅 사고력에 유의한 향상을 미치는 것으로 규명되었다.
76점 향상된 것으로 나타났으나, 통계적으로 유의한 차이를 보이지 않았다. 이를 통해 로봇 활용 SW교육은 초등학교 남학생의 창의성 향상에 효과적인 것으로 밝혀졌다.
이상의 선행연구를 바탕으로 로봇 활용 SW교육은 초등학생의 컴퓨팅 사고력, 창의성, 흥미, 협업능력 등의 향상에 효과적임을 알 수 있으며, 특히 21세기 역량으로 요구되는 고등인지능력의 향상에 긍정적인 영향을 미치는 것으로 해석할 수 있다.
다시 말해 로봇 활용 SW교육은 여학생의 창의성 향상에는 유의한 영향을 미치지 않는 것으로 나타났는데, 이러한 연구결과는 사전-사후검사에서 여학생의 창의성 평균점수가 남학생의 창의성 평균점수보다 높았다는 점을 고려하여 해석할 필요가 있다. 창의성 사전 검사 결과, 남학생의 창의성 평균은 2.70점,여학생의 창의성 평균은 4.08점으로 나타났으며, 사후 검사 결과에서는 남학생의 창의성 평균은 3.55점, 여학생의 창의성 평균은 4.84점으로 나타났다. 따라서 여학생의 사전-사후 창의성 점수가 남학생에 비해 높은 수준이었기 때문에 이와 같은 결과가 도출되었음을 알 수 있다.
첫째, 로봇 활용 SW교육은 초등학교 5학년의 컴퓨팅사고력 향상에 효과적인가?
첫째, 로봇 활용 SW교육은 학습자의 컴퓨팅 사고력 향상에 효과적인 것으로 나타났다. 노지예와 이정민(2017)은 로봇 활용 SW교육이 초등학생의 컴퓨팅 사고력에 미치는 효과를 분석하고자 초등학교 5,6학년을 대상으로 연구를 수행하였다[24].
이와 관련하여 로봇 활용 SW교육에 대한 의의를 정리하면 다음과 같다. 첫째, 로봇은 프로그래밍의 과정 및 결과를 실체적으로 보여줌으로써 학습자의 흥미와 몰입정도를 높일 수 있다. 즉 로봇을 통해 프로그래밍의 결과를 직접 확인할 수 있으므로 문제 해결 과정에 대한 학습자의 몰입도를 높일 수 있다[14].
후속연구
둘째, 본 연구는 학습흥미를 측정하기 위해 2문항으로 구성된 설문을 실시하였다. 그러나 이는 다양한 측면의 흥미도 향상을 살펴보기에 어려움이 있으므로 후속연구에서는 상황적 흥미, 교과적 흥미 등을 측정할 수 있는 문항을 활용하여 흥미도를 살펴볼 필요가 있다.
연구 결과 로봇 활용 SW교육은 초등학생의 창의성 향상에 효과가 있음이 밝혀졌으며, 남학생의 창의성 향상에 유의한 영향을 미치는 것으로 나타났다. 다시 말해 로봇 활용 SW교육은 여학생의 창의성 향상에는 유의한 영향을 미치지 않는 것으로 나타났는데, 이러한 연구결과는 사전-사후검사에서 여학생의 창의성 평균점수가 남학생의 창의성 평균점수보다 높았다는 점을 고려하여 해석할 필요가 있다. 창의성 사전 검사 결과, 남학생의 창의성 평균은 2.
따라서 후속연구에서는 연구대상을 확대하여 국⋅공립학교에 재학 중인 초등학생을 대상으로 연구를 실시할 필요가 있다.
0 기반의 도구를 활용하여 로봇 활용 SW교육을 실시하였고[45], 그 결과 협동성이 향상되었음을 확인하였다. 이 외에도 동료교수법을 적용한 동료프로그래밍, 협력적 지식도구를 활용한 로봇 활용 SW 교육을 실시함으로써 협업능력을 향상시킬 수 있을 것으로 예상된다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
로봇 활용 SW교육이 주목받고 있는 이유는 무엇인가?
기존 SW교육의 한계를 보완하기 위한 새로운 접근으로 제시된 로봇 활용 SW교육은 프로그래밍 언어에 물리적 교구들을 활용하는 실체적인 프로그래밍 교육을 의미한다. 로봇 활용 SW교육에서 학습자들은 프로그래밍 언어를 통해 로봇의 움직임을 제어함으로써 창의적인 작품을 만들 수 있으며[15], 학습자의 컴퓨팅 사고력과 논리적 사고력 등을 향상시킬 수 있는 효과적인 교수⋅학습환경으로 주목받고 있다[24][33].
로봇 활용 SW교육이란 무엇인가?
기존 SW교육의 한계를 보완하기 위한 새로운 접근으로 제시된 로봇 활용 SW교육은 프로그래밍 언어에 물리적 교구들을 활용하는 실체적인 프로그래밍 교육을 의미한다. 로봇 활용 SW교육에서 학습자들은 프로그래밍 언어를 통해 로봇의 움직임을 제어함으로써 창의적인 작품을 만들 수 있으며[15], 학습자의 컴퓨팅 사고력과 논리적 사고력 등을 향상시킬 수 있는 효과적인 교수⋅학습환경으로 주목받고 있다[24][33].
로봇 활용 SW교육에 대한 의의는 무엇인가?
이와 관련하여 로봇 활용 SW교육에 대한 의의를 정리하면 다음과 같다. 첫째, 로봇은 프로그래밍의 과정 및 결과를 실체적으로 보여줌으로써 학습자의 흥미와 몰입정도를 높일 수 있다. 즉 로봇을 통해 프로그래밍의 결과를 직접 확인할 수 있으므로 문제 해결 과정에 대한 학습자의 몰입도를 높일 수 있다[14]. 둘째, 로봇 활용 SW교육에서 학습자는 로봇을 조작하는 경험을 통해 자기주도적 학습이 가능하다[21]. 셋째, 로봇 활용 SW교육은 학습자의 디버깅 과정에 효과적이다[28]. 디버깅은 프로그래밍 교육에서 가장 중요한 과정으로, 프로그래밍의 과정 및 결과를 확인하고 오류를 수정하는 과정이다.
참고문헌 (47)
Bae, Y. (2007). A study of the robot programming instructional strategies considered gender differences. The Journal of Korean Association of Computer Education, 10(4), 27-37.
Chai, S., & Chun, S. (2015). The effects of STEAM-based programming education with robot on creativity and character of elementary school students. Journal of The Korean Association of Information Education, 19(2), 159-166.
Han. J., Park, J., Jo, M., Park, I., & Kim, J. (2011). Learning with a robot for STEAM in elementary school curriculum. Journal of The Korean Association of Information Education, 15(3), 483-402.
Horn, E., Collier, W., Pxford, J., Bond, C., & Dansereau, D. (1998). Individual differences in dyadic cooperative learning. Journal of Educational Psychology, 90(1), 153-161.
Hwang, Y., Myn, K., & Park, Y. (2016). Study of perception on programming and computational thinking and attitude toward science learning of high school students through software inquiry activity: Focus on using Scratch and physical computing materials. Journal of the Korean Association for Research in Science Education, 36(2), 325-335.
Jeon, Y., Song, J., & Lee, T. (2008). The impact of robot use in practical arts education on the learner's problem-solving ability. The Society of Korean Practical Arts Education Korea, 14(4), 209-224.
Kim, H., Ko, Y., Kim, H., & Kim, C. (2015). Effects of PSA programming learning on problem solving ability and logical thinking ability: in the case of high school students. The Journal of Korean Association of Computer Education, 17(5), 1-13.
Kim, J., & Kim, D. (2016). Development of physical computing curriculum in elementary schools for computational thinking. Journal of the Korean Association of Information Education, 20(1), 69-82.
Kim, J., & Kim, T. (2016). The effect of physical computing education to improve the convergence capability of secondary mathematics-science gifted students. The Journal of Korean Association of Computer Education, 19(2), 87-98.
Kim, K. (2011). The effects of the robot based instruction on improving immersion learning. The Journal of Korean Association of Computer Education, 14(2), 1-12.
Kim, S., Ham, S., & Song, k. (2015). Analytic study on the effectiveness of computational thinking based STEAM program. The Journal of Korean Association of Computer Education, 18(3), 105-114.
Kim, S., & Lee, C. (2016). The three-year comparative study of effects of STEAM education programs based on physical computing. The Journal of Korean Association of Computer Education, 19(1), 11-18.
Kim, Y., & Kim, J. (2015). Development and application of software education program of App Inventor utilization for improvement of elementary school girls' computational thinking. Journal of the Korean Association of Information Education, 19(1), 31-44.
Lee, E., & Lee, Y. (2008a). The effects of 4CID model based robot programming learning on learners' flow level. The Journal of Korean Association of Computer Education, 11(4), 37-46.
Lee, E., & Lee, Y. (2008b). The effects of a robot based programming learning on learners' creative problem solving potential. Korean Institute of Industrial Educations, 33(2), 120-136.
Lee, H., Han, J., & Jo, M. (2013). Effect analysis of learning with a robot for improving creativity in the regular curriculum of elementary school. The Journal of Child Education, 22(2), 19-35.
Lee, J., Jung, Y., & Park, H. (2017). Gender differences in computational thinking, creativity, and academic interest on elementary SW education. Journal of The Korean Association of Information Education, 21(4), 381-391.
Lee, J., Song, J., Kim, K., Paik, S., & Lee, T. (2009). The effects of robot programming learning using picocricket on problem solving ability and interest. The Korea Society of Computer Information, 14(2), 17-26.
Lee, J., & Sung, Y. (2011). Development of robot programming education system for children based on storytelling. Journal of The Korean Association of Information Education, 15(2), 295-305.
Lindh. L., & Holgersson, T. (2007). Does lego training stimulate pupils' ability to solve logical problems?. Computers & Education, 49, 1097-1111.
Moon, W. (2008). Influential error factors of robot programming learning on the problem solving skill. Journal of The Korean Association of Information Education, 12(2), 195-202.
Moon, W. (2015). The application of the Scratch 2.0 and the sensor boared to the programming education of elementary school. Journal of The Korean Association of Information Education, 19(1), 149-158.
Nemiro, J., Larriva, C., & Jawaharlal, M. (2015). Developing creative behavior in elementary school students with robotics. Journal of Creative Behavior, 51(1), 70-90.
Noh, J., & Lee, J. (2017). The effects of SW education using robot on computational thinking. Journal of The Korean Association of Information Education, 21(3), 285-296.
Park, K., & Lee, S. (2010). A comparative study of the effect of dolittle and robot programming education on creativity. Journal of The Korean Association of Information Education, 14(4), 619-626.
Park, S., & Park, J. (1998). Sexual difference analysis on application level of computer programming language. Journal of gender equality studies, 2, 47-68.
Schwab, K. (2016). The fourth industrial revolution. Geneva: World Economic Forum.
Seo, S., Nam, D., & Lee, T. (2010). The effect of computational thinking ability using text-base vs visual base programming language on robot programming learning. Proceedings of the Korean Society of Computer Information Conference, 18(2), 457-462.
Seo, Y., & Lee, Y. (2010). A subject integration robot programming instruction model to enhance the creativity of information gifted students. The Journal of Korean Association of Computer Education, 13(1), 19-26.
Seo, Y., Yeom, M., & Kim, J. (2016). Analysis of effect that pair programming develop of computational thinking and creativity in elementary software education. Journal of the Korean Association of Information Education, 20(3), 219-234.
Shim, J., Kim, H., & Lee, W. (2016). A study on gender differences in programming attitude and achievements on physical computing education in informatics curriculum revised 2015. The Journal of Korean Association of Computer Education, 19(4), 1-9.
Shim, K., Lee, S., & Suh, T. (2014). Development and evaluation of a STEAM curriculum utilizing arduino. The Journal of Korean Association of Computer Education, 17(4), 23-32.
Sin, G., & Hur, K. (2011). Development of education program for line-tracer simulation using scratch EPL. Journal of The Korean Association of Information Education, 15(4), 533-542.
Son, J., & Han, K. (2016). Validation of the korean version of Wallach & Kogan creativity test. The Journal of Creativity Education, 16(2), 81-105.
Song, J., Cho, S., & Lee, T. (2008). The effect of learning scratch programming on students' motivation and problem solving ability. Journal of The Korean Association of Information Education, 12(3), 323-332.
Song, J., & Lee, T. (2008). The effect of programming education using pico cricket on improving problem solving ability. Journal of Korean Practical Arts Education, 14(4), 243-258.
Song, J., Paik. S., & Lee, T. (2009). The effect of robot programming learning considered gender differences on female middle school student's flow level and problem solving ability. The Journal of Korean Association of Computer Education, 12(1), 45-55.
Sung, Y. (2015). The effects of STEAM-based storytelling robotics education on learning attitudes of elementary school girls. Journal of The Korean Association of Information Education, 19(1), 87-98.
The Korean Ministry of Education (2015). The guidelines for managing software education.
The Korean Ministry of Science, ICT and Future Planning (2014). The needs and direction towards SW education.
Wallach, M. A., & Kogan, N. (1965). Modes of thinking in young children: A study of the creativity-intelligence distinction. New York: Holt, Rinehart & Winston.
Yang, C. (2014). Comparison of the effects of robotics education to programming education using meta-analysis. Journal of The Korean Association of Information Education, 18(3), 413-422.
Yang, G. (2014). The effect of programming education using hands-on robot on learning motivation and academic achievement of prospective elementary teachers. Journal of The Korean Association of Information Education, 18(4), 575-584.
Yoon, H., & Kim, S. (2001). The effects of cooperative learning applying jigsaw II on learner's self-regulated learning, achievement, self-esteem & cooperation. Journal of Fishries and Marine Scienced Education, 13(2), 194-211.
You, I. (2014). Design a plan of robot programming education using tools of web 2.0. Journal of The Korean Association of Information Education, 18(4), 499-508.
You, I., & Kim, T. (2006). The effects of MINDSTORMS programming instruction on the creativity. The Journal of Korean Association of Computer Education, 9(1), 1-11.
Yu, S., & Kim, T. (2013). The effect of the STEAM-based robot learning on the creativity of elementary IT-gifted students. Korean Journal of Teacher Education, 29(3), 219-236.
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