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피지컬 교구를 활용한 컴퓨팅적 사고과정 교육방법
Educational Method of Computational Thinking Processes using Physical Teaching Devices 원문보기

JPEE : Journal of practical engineering education = 실천공학교육논문지, v.10 no.1, 2018년, pp.35 - 39  

허경 (경인교육대학교 컴퓨터교육과)

초록
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비전공 학부생을 대상으로 SW 교육을 시행하는 대학들이 점차 늘어가고 있다. 그러나 비전공 학생들에게 컴퓨팅적 사고 과정을 교육하는 데 어려움들을 겪고 있다. 본 논문에서는 이러한 문제를 개선하기 위하여 수학적 연산 문제를 활용하지 않았다. 그리고 간단한 피지컬 교구를 활용한 컴퓨팅적 사고기반 기초 문제해결과정 교육방법을 제안하였다. 제안한 교육방법에서는 아두이노 보드를 사용한 LED 회로를 예로 들어 교육한다. 그리고 컴퓨팅적 사고에 의한 문제해결과정을 설명한다. 이를 통해, 추상화, 문제 분해, 패턴인식과 알고리즘이라는 핵심 컴퓨팅적 사고과정을 학습한다. 제안한 교육방법을 적용하면, 학생들이 주어진 문제를 이해하고 분석하는 데 어려움 없이 컴퓨팅적 사고과정의 개념과 필요성을 습득하는 성과를 얻을 수 있다.

Abstract ▼ AI-Helper 아이콘AI-Helper

More and more universities are enforcing SW education for non-major undergraduates. However, they are experiencing difficulties in educating non-major students to understand computational thinking processes. In this paper, we did not use the mathematical operation problem to solve this problem. And ...

주제어

#Arduino   #Computational thinking   #Non-major   #Problem-solving   #SW education  

표/그림 (9)

AI 본문요약
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문제 정의

  • 본 논문에서는 비전공자 학부생들 대상의 SW 교육을 위한 컴퓨팅적 사고기반 기초 문제해결과정 교육방법을 제안하였다. 제안한 교육방법에서는 컴퓨팅적 사고력의 핵심이 되는 추상화, 문제 분해, 패턴인식과 알고리즘 과정을 포함한다.
  • 본 논문에서는 이러한 문제를 개선하기 위하여 간단한 피지컬 교구를 활용한 컴퓨팅적 사고기반 기초 문제해결과정 교육방법을 제안한다. 제안한 교육방법에서는 SW를 활용한 문제해결 5단계를 제시한다.
  • 주어진 문제를 이해하고 분석하는 데 어려움 없이 컴퓨팅적 사고과정의 개념과 필요성을 습득하는 성과를 얻기 위해, 본 논문에서는 그림 1에 제시한 아두이노 피지컬 교구를 활용한 컴퓨팅적 사고기반 문제해결과정 사례를 제시한다. 표4는 제시된 문제를 설명한다.

가설 설정

  • 이러한 컴퓨팅적 사고를 위해 다음과 같은 네 가지 주요 핵심 사고능력이 필요하다. 첫 번째로 분해 사고능력은 크고 복잡한 문제나 구조를 작은 조각으로 쪼개는 것이다. 두 번째로 패턴 인식 사고능력은 각 쪼개진 부분 내부에서나 쪼개진 부분들 사이에서의 유사성을 찾는 것이다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
위키피디아에서 컴퓨팅 사고를 어떤 과정으로 인식하였는가? 2015년 개정된 초·중등 교육과정은 2018년부터 중등 교육현장에 SW 교육을 필수과목으로 지정하였고, 국내외 적으로 학부 전체 비전공 신입생을 대상으로 하는 컴퓨팅 교육이 확산되고 있다[1,2]. 위키피디아에서는 “컴퓨팅 사고는 정답이 정해지지 않은 문제에 대한 해답을 일반화하는 과정이다. 컴퓨팅 사고에는 전체 의사결정 과정을 분해하고, 연관된 변수와 모든 가능한 해법을 고려해서, 이를 상응하는 모수와 문제 한계를 고려하여 올바른 의사결정을 내린다” 라고 정의하고 있다[3-5,9].
컴퓨팅적 사고를 위해서는 네 가지 주요핵심 능력이 필요한데 그 사고능력들은 무엇인가? 이러한 컴퓨팅적 사고를 위해 다음과 같은 네 가지 주요핵심 사고능력이 필요하다. 첫 번째로 분해 사고능력은 크고 복잡한 문제나 구조를 작은 조각으로 쪼개는 것이다. 두 번째로 패턴 인식 사고능력은 각 쪼개진 부분 내부에서나 쪼개진 부분들 사이에서의 유사성을 찾는 것이다. 추상화(Abstraction) 사고능력은 단지 중요한 정보에만 집중하고, 관련된 세부사항은 무시하는 것이다. 알고리즘 사고능력은 문제의 단계적 해결 방법이나 문제를 해결하기 위해 따라야 하는 규칙을 개발하는 것이다[3-5].
피지컬 컴퓨팅 기반의 SW 교육의 장점은? 피지컬 컴퓨팅 기반의 SW 교육은 아두이노에 포함된 디지털, 아날로그 센서의 입력, 처리 및 출력과정이 기존의 수학 문제 기반의 프로그래밍 학습과 달리, 학습자의 조작적 활동을 통해 즉각적인 피드백이 가능하며 학습자의 SW 학습흥미와 만족도를 향상시킬 수 있다. 또한, 창의적인 프로토타입을 설계하고 디자인하는 과정을 제공하여 학습자의 아이디어 생성을 지원하여, 사물인터넷 장치에 대한 이해를 높이는 데 효과적이다[7,8].
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참고문헌 (9)

  1. D. J. Malan and H. L. Leitner, "Scratch for budding computer scientists," SIGCSE Bulletin, vol. 39, no. 1, pp. 223-227, March 2007. 

    상세보기 crossref

  2. S. Mishra, S. Balan, S. Iyer, and S. Murthy, "Effect of a 2-week scratch intervention in CS1 on learners with varying prior knowledge," in Proceedings of the 2014 Conference on Innovation & Technology in Computer Science Education (ITiCSE '14), ACM, pp. 45-50, 2014. 

  3. S. O. Yang, "Necessity of computational thinking," Korea Information Processing Society Review, vol. 24, no. 2, pp. 4-12, March 2017. 

  4. J. M. Wing, "Computational thinking," Communications of the ACM, vol. 49, no. 3, pp. 33-35, March 2006. 

    상세보기

  5. J. M. Wing, "Computational thinking and thinking about computing," Philosophical Transactions of the Royal Society of London A: Mathematical, Physical and Engineering Sciences, vol. 366, no. 1881, pp. 3717-3725, October 2008. 

    상세보기 crossref

  6. K. Hur and W.-S. Sohn, "Education Method for Basic Programming Subject through Physical Computing," Journal of Practical Engineering Education, vol. 9, no. 2, pp. 139-148, 2017. 

  7. H. B. Lee and K. H. Kwon, "Development of a convergent teaching-learning materials based on logic gates using water-flow for the secondary informatics gifted students," Journal of the Korea Society of Computer and Information, vol. 19, no. 12, pp. 369-384, December 2014. 

    원문보기 상세보기 crossref

  8. H. B. Lee and K. H. Kwon, "A performance evaluation of circuit minimization algorithms for mentorship education of informatics gifted secondary students," Korea Information Processing Society Transactions on Computer and Communication Systems, vol. 4, no. 12, pp. 391-398, December 2015. 

  9. Wikipedia, computational thinking, available at https://ko.wikipedia.org/wiki/%EC%BB%B4%ED% 93%A8%ED%8C%85 _%EC%82%AC%EA%B3%A0. 

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