[논문]초등 융합SW교육을 위한 플립 러닝 기반 교수-­학습 모형 개발 및 적용

이미화; 함성봉

doi:10.14352/jkaie.2018.22.2.213

초등 융합SW교육을 위한 플립 러닝 기반 교수-학습 모형 개발 및 적용
The Development and Application of a Teaching and Learning Model Based on Flipped Learning for Convergence Software Education in Elementary Schools 원문보기

정보교육학회논문지 = Journal of the Korean Association of Information Education, v.22 no.2, 2018년, pp.213 - 222

초록
AI-Helper

본 연구에서는 초등학생들을 대상으로 컴퓨터와 스마트기기를 활용하여 자기주도적 학습을 할 수 있도록 교과교육과정과 SW교육 내용요소를 융복합하여 플립 러닝 기반의 융합SW 교수-학습 모형을 개발하고 이를 초등 교육현장에 적용하여 EPL 흥미도와 교과 성취 수준에 미치는 영향을 분석 평가하는데 목적이 있다. 본 교수-학습 모형은 교과 내용 융 복합, 문제 상황 제시, 창의적 아이디어 설계, 산출물 공유의 4단계로 구성되었다. 본 연구의 플립 러닝기반 융합SW 교수-학습 모형을 수업에 적용하여 평가 분석한 결과 학습자들의 EPL 흥미도 및 교과 성취 수준 향상에 긍정적인 영향을 미치는 것으로 나타났다. 본 연구 결과에 대한 시사점 및 기대효과를 제시하였다.

Abstract ▼ AI-Helper

The purpose of this study was to develop a convergence software teaching and learning model based on flipped learning through multidisciplinary integration of the subject matter curriculum and content elements of software education so as to facilitate students' self-directed learning utilizing computers and smart devices and to apply the model to the elementary classroom and examine the effects on students' EPL interest and achievement levels. The teaching and learning model consists of four stages: content convergence, problem presentation, creative idea design, and product sharing. The results of the analyses indicated that students' EPL interest was enhanced and achievement levels were increased. The implications of the results of the study and expected effects were discussed.

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

본 연구에서는 초등학교 SW교육에서 활용 가능한 대표적인 교육용 프로그래밍언어(EPL)인 ‘엔트리’와 ‘스크래치’를 비교 분석하고 거꾸로 학습을 위한 EPL을 선정하여 융합SW교육을 전개하는데 활용하도록 한다.
본 연구에서는 초등학생들을 대상으로 컴퓨터와 스마트기기를 활용하여 가정 및 학교 교육 환경에서 자기주도적 학습을 할 수 있도록 교과교육과정과 SW교육 내용 요소를 융복합하여 플립 러닝 기반의 융합SW 교수-학습 모형을 개발하고 이를 초등 교육현장에 적용하여 EPL 흥미도와 교과 성취 수준에 미치는 영향을 분석하여 효과성을 검증하였다. 본 연구의 플립 러닝 기반 융합 SW 교수-학습 모형을 수업에 적용하여 평가 분석한 결과 학습자들의 EPL 흥미도 및 교과 성취 수준 향상에 긍정적인 영향을 미치는 것으로 나타났다.
이에 SW교육 성취 기준 도달을 위한 학습 내용을 선정, 재구성(융·통합)하여 플립 러닝 기반 융합SW 교수-학습 모형을 설계 및 개발하고 초등 교육현장에 적용하여 효과성을 분석 평가하고자 한다.
이에 본 연구에서는 컴퓨터와 스마트기기를 활용하여 가정 및 학교 교육환경에서 쉽게 접근하여 자기주도적 학습을 할 수 있도록 플립 러닝(Flipped Learning)을 기반으로 교과교육과정과 SW교육 내용요소를 융복합한 융합SW 교수-학습 모형을 개발하고 이를 초등 교육현장에 적용하여 EPL 흥미도와 교과 성취 수준에 미치는 영향을 분석 평가하고자 한다. 본 연구의 플립 러닝 기반 융합SW 수업에서 학습자는 사전학습을 통해 자신의 속도로 배우고 익히고 스스로 학습속도를 조절할 수 있으며 교수-학습과정에서 학습자간의 적극적인 상호작용과 협력학습을 용이하게 하여 부족한 SW교육시수와 수동적인 SW교수-학습의 문제점들에 대한 해결방안을 제시할 수 있을 것이다[4][21].

가설 설정

본 연구의 연구 가설은 ‘플립 러닝 기반의 융합SW 교수-학습 모형을 적용한 융합 소프트웨어 수업은 초등학생들의 EPL 흥미도와 교과 성취 수준 향상에 긍정적인 영향을 미칠 것이다’로 선정한다.

제안 방법

구체적인 모형으로 ‘시연중심(DMM)’, ‘재구성중심(UMC)’, ‘개발중심(DDD)’, ‘디자인중심(NDIS)’, CT요소중심(DPAAP)‘ 등 각각의 모형에 적합한 사례를 함께 제시하였다.
구체적인 소프트웨어 융합교육의 설계 과정은 상황제시→내용 융·통합→창의적 설계→감성적 체험의 단계로 설정하고 이를 개발 중심 소프트웨어 교수-학습 모형(탐구, 설계, 개발)으로 재구성하였다.
넷째, 개정 교육과정의 내용을 분석하여 교과교육과 정(국어, 수학, 사회, 도덕, 음악, 미술)과 SW교육 내용 요소를 융합하여 각각 10차시로 구성한다.
둘째, EPL을 처음 접하는 학습자들을 위해 방과후 가정학습으로 ‘플레이 엔트리’에서 제공되는 강의를 재구성하여 30차시의 엔트리 기초강좌로 개별학습을 진행하도록 한다.
본 연구의 목적에 따라 5, 6 학년 전 학생들을 사전 설문조사하여 실험집단 45명, 비교집단 46명으로 편성하였으며, 동질성 검증 결과 두 집단은 동질집단으로 검증되었다. 본 연구를 통하여 개발된 융합 소프트웨어 cs² 교수-학습 모형을 교수-학습 과정에 따라 30차시의 엔트리 기초학습과정과 각각 10차시의 교과연계 융합 소프트웨어 수업에 적용하여 평가 결과를 분석하였다. (Fig.
본 연구의 cs2 교수-학습 모형은 교과 내용 융·복합, 문제 상황 제시, 창의적 아이디어 설계, 산출물 공유의 4단계로 구성되며 단계별(차시별)로 학습 주제, 학습 내용, 관련된 프로그래밍 요소, 융합 교과 내용이 진행된다.
본 연구의 융합 소프트웨어 교육과정은 단순히 코딩과 논리 중심의 프로그램 교육이 아니라 학생들의 흥미와 몰입도를 고려하여 실생활에서의 적용에 중점을 둔 맥락적 학습 내용으로 구성한다. 본 연구의 학습 내용 구조를 제시하면 (Fig.
본 연구의 평가 도구는 EPL 흥미도와 교과 성취 수준 평가지이다. 본 연구의 평가지는 선행연구[24][28][29]에 기초하여 연구맥락에 적합하도록 재구성하여 제작되었으며, 파일럿 스터디(pilot study)를 통해 수정·보완하여 사용하였다.
본 연구의 평가지는 선행연구[24][28][29]에 기초하여 연구맥락에 적합하도록 재구성하여 제작되었으며, 파일럿 스터디(pilot study)를 통해 수정·보완하여 사용하였다.
셋째, 엔트리 기초강좌의 내용요소는 순차, 반복, 무작위수, 그림효과, 글상자, 리스트, 신호보내기, 논리연 산, 말하기, 초시계, 장면과 모양, 함수, 조건반복, 변수, 선택, 입출력, 화살표 이동, 소리, 복제본, 병렬, 비교연 산, 좌표이동, 그리기, 하드웨어, 판단, 회전, 수리연산, 이벤트로 구성한다.
엔트리 기초학습과정은 학생 관리를 위하여 (Fig. 2), (Fig. 3)의 강의실을 구축하고 [Table 4]와 같이 30차로 구성하여 학습을 진행하였다.
융합 소프트웨어 교수-학습과정은 30차시의 엔트리 기초학습 과정을 개별적으로 학습한 뒤 실제 수업에서 초등학교 5∼6학년 성취 기준 및 융합 목표를 추출하여 CT(Computational Thinking) 신장 교수-학습 모형 5가지와 융합인재교육의 학습 준거(상황 제시, 창의적 설계, 감성적 체험)를 기반으로 cs2 교수-학습 모형을 구안하여 적용하였다[18][33].
창의적 아이디어 설계에서 만든 결과물을 바탕으로 교사와 학생들 간의 협력적 의사소통 활동을 전개하여 산출물에 대한 수정·보완·적용이 이루어질 수 있도록 한다.
첫째, 소프트웨어 교육을 위한 사이버학급을 개설하여 개별 학생들을 체계적으로 관리하고 학습을 독려하도록 한다.
교수-학습 모형을 적용하여 차시별로 구성한 5, 6학년 SW융합교과 학습 내용은 [Table 5], [Table 6]과 같이 학습주제, 학습내용, 컴퓨팅 사고력 요소(자료 수집, 자료 분석, 자료 표현, 실행, 전이, 알고리즘, 자동화, 추상화), 융합 교과 등으로 구성되어있다. 컴퓨팅 사고력 요소는 류미영[32]의 컴퓨팅 사고력 목표와 요소를 재구성하여 설정하였다. 5학년은 5차시 분량의 주제 중심 융합교과 내용을 2개의 범주로 재구성하였으며, 6학년은 분절된 차시로 융합교과 내용으로 재구성하였다.

대상 데이터

본 연구는 광역시 소재 초등학교 5, 6학년 학생 91명을 연구 대상으로 하였다. 본 연구의 목적에 따라 5, 6 학년 전 학생들을 사전 설문조사하여 실험집단 45명, 비교집단 46명으로 편성하였으며, 동질성 검증 결과 두 집단은 동질집단으로 검증되었다.
본 연구는 광역시 소재 초등학교 5, 6학년 학생 91명을 연구 대상으로 하였다. 본 연구의 목적에 따라 5, 6 학년 전 학생들을 사전 설문조사하여 실험집단 45명, 비교집단 46명으로 편성하였으며, 동질성 검증 결과 두 집단은 동질집단으로 검증되었다. 본 연구를 통하여 개발된 융합 소프트웨어 cs² 교수-학습 모형을 교수-학습 과정에 따라 30차시의 엔트리 기초학습과정과 각각 10차시의 교과연계 융합 소프트웨어 수업에 적용하여 평가 결과를 분석하였다.

성능/효과

본 연구에서 실시한 일련의 교과 성취 수준 평가 분석 결과 실험집단과 비교집단의 유의미한 차이가 나타났다. (Fig. 7)에서 제시된 바와 같이, 국어, 사회, 수학, 미술, 음악 교과에서 실험집단의 성취 수준이 비교집단에 비해 상대적으로 신장된 것으로 나타났으며, 특히 사회 교과에서는 실험집단의 성취 수준이 비교집단에 비해 큰 폭으로 향상된 것으로 나타났다.
또한 학습자들의 자발적이고 적극적인 참여로 문제 해결뿐만 아니라 교과 내용을 이해하는데 긍정적인 기제로 작용한 것으로 나타났다. EPL 활용 수업이 문제 해결 능력 향상에 도움이 되었으며 교과 내용을 이해하는데 도움이 되었다고 답한 학생들은 95.4%로 나타났다.
둘째, 융합SW교육은 창의·융합 역량을 함양시키는데 효과적인 것으로 나타났다.
9%로 나타났다. 또한 학습자들의 자발적이고 적극적인 참여로 문제 해결뿐만 아니라 교과 내용을 이해하는데 긍정적인 기제로 작용한 것으로 나타났다. EPL 활용 수업이 문제 해결 능력 향상에 도움이 되었으며 교과 내용을 이해하는데 도움이 되었다고 답한 학생들은 95.
본 연구에서 실시한 일련의 교과 성취 수준 평가 분석 결과 실험집단과 비교집단의 유의미한 차이가 나타났다. (Fig.
본 연구의 플립 러닝 기반 융합SW 교수-학습 모형을 수업에 적용하여 평가 분석한 결과 학습자들의 EPL 흥미도 및 교과 성취 수준 향상에 긍정적인 영향을 미치는 것으로 나타났다.
본 연구의 플립 러닝 기반 융합SW 교수-학습 모형을 수업에 적용하여 평가 분석한 결과 학습자들의 EPL 흥미도 및 교과 성취 수준 향상에 긍정적인 영향을 미치는 것으로 나타났다.
둘째, 소프트웨어 교육 선도·연구학교 및 연구회를 통한 우수 모델 개발및 확산이다. 셋째, 소프트웨어 교육 담당교사 역량 강화 연수 및 융합교육 확대이다. 넷째, 체험중심의 SW교육 주간의 날 운영을 통한 올바른 SW교육 문화 조성 및 홍보이다[5].
둘째, 융합SW교육은 창의·융합 역량을 함양시키는데 효과적인 것으로 나타났다. 융합SW 교수-학습을 통해 SW교육 흥미도, 교과와 연계한 문제 해결 능력, 교과 내용의 이해도 및 추상화 능력이 신장되었으며 일반 교과 학습의 성취 수준도 향상된 결과가 도출되었다.
이에 각 시도교육청에서는 SW교육 필수화의 성공적 안착을 위해 인적·물적 인프라를 구축하고 있으며 구체 적인 내용으로는 다음과 같다. 첫째, 교육정보 인프라 고도화를 통한 물적 기반 마련이다. 둘째, 소프트웨어 교육 선도·연구학교 및 연구회를 통한 우수 모델 개발및 확산이다.
첫째, 학생들이 컴퓨터 프로그래밍에 대한 흥미를 가지게 되었다. SW교육을 처음 접하는 학습자들은 프로그래밍이 어렵다는 인식이 다소 높은 편이나 플립 러닝을 통한 사전학습과 엔트리를 활용한 EPL학습으로 비교적 용이하게 프로그래밍을 할 수 있고 학습자 스스로 의도한 대로 결과를 즉각적으로 산출할 수 있어 SW교육 도입에 따른 부정적인 요소를 감소시키는데 방안이 될 수 있다.

후속연구

2015 개정 교육과정의 SW교육을 위한 시수와 적용할 수 있는 프로그램이 부족한 현실에서 본 연구의 융합SW 교수-학습 모형은 SW교육을 현장에 안정적으로 착근시키기 위한 방법론적 모형으로서 유의미한 선행 자료가 될 것으로 기대된다.
이에 본 연구에서는 컴퓨터와 스마트기기를 활용하여 가정 및 학교 교육환경에서 쉽게 접근하여 자기주도적 학습을 할 수 있도록 플립 러닝(Flipped Learning)을 기반으로 교과교육과정과 SW교육 내용요소를 융복합한 융합SW 교수-학습 모형을 개발하고 이를 초등 교육현장에 적용하여 EPL 흥미도와 교과 성취 수준에 미치는 영향을 분석 평가하고자 한다. 본 연구의 플립 러닝 기반 융합SW 수업에서 학습자는 사전학습을 통해 자신의 속도로 배우고 익히고 스스로 학습속도를 조절할 수 있으며 교수-학습과정에서 학습자간의 적극적인 상호작용과 협력학습을 용이하게 하여 부족한 SW교육시수와 수동적인 SW교수-학습의 문제점들에 대한 해결방안을 제시할 수 있을 것이다[4][21].

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	SW교육이란?	아울러 SW교육에 대한 수요가 높아지고 있지만 SW교육의 근간이라고 할 수 있는 컴퓨팅 사고력을 기반으로 하여 다른 교과와 융합한 융합SW교육에 대한 수업사례가 부족하고 SW교육의 목적성에 대한 문제로 나타날 수 있다[22][30]. SW교육은 학생들에게 단순한 지식을 전달하고 코딩능력을 기르는 것에 그치지 않고 기본적인 소프트웨어 절차적 지식을 바탕으로 서로 협업하여 주어진 문제(과제)를 해결할 수 있도록 하는 과정이다. 즉 SW교육은 수업 대부분의 시간을 학생들 스스로 생각하는 배움 중심, 학습자 참여 중심 수업으로 학습자와 교사, 학습자와 학습자가 상호작용하며 협력하는 수업을 통해 자기주도적인 학습을 할 수 있도록 하는 것에 핵심을 두고 있다[14].
	SW중심사회를 위한 인재양성 추진계획의 목적은?	최근 우리나라도 교육부와 과학기술정보통신부에서 「SW중심사회를 위한 인재양성 추진계획」을 수립하고 2018년부터 소프트웨어 교육을 의무화 실시한다. 특히 기존의 정보교육과정을 소프트웨어 중심의 교육과정으로 개정하고 2015년 교육과정 총론에서 소프트웨어 교육 강화 방안을 발표하였다[13][26][27].
	초·중등 소프트웨어 교육을 핵심역량으로 보고 교육하려 노력하는 국가는?	특히 소프트웨어 교육을 통해 미래의 경쟁력을 확보하기 위해 세계 각국에서는 초·중등 소프트웨어 교육을 강화하고 의무화하기 시작했다. 대표적인 나라로는 미국, 영국, 인도, 이스라엘 등으로 컴퓨팅 사고력(Computational Thinking)을 미래 세대가 갖추어야 할 핵심역량으로 보고 이를 다른 교과목과 융합하여 적용하고자 하는 노력을 기울이고 있다[6][37].

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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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