본 논문의 목적은 비버 챌린지 2017의 국내 문항 및 응시 결과를 분석함으로써 초등학생들의 컴퓨팅 사고 수준을 파악하는 것이다. 이를 위해 비버 챌린지 2017의 '도전하기' 결과 데이터를 바탕으로 초등학생 그룹 II(초등 3 4학년)와 그룹 III(초등 5 6학년)의 평가 요소별, 성별, 학년별 성취도를 기술 통계 및 추리 통계를 통해 분석하였다. 분석 결과, 평가 요소별 성취도는 각 그룹 내에서 차이를 보였다. 또한, 성별에 따른 성취도는 그룹 II의 1개 영역을 제외하고는 유의한 차이가 나타나지 않았다. 학년별 성취도는 그룹 III에서 학년 간 차이가 통계적으로 유의미하게 나타났다. 이러한 연구 결과는 추후 초등학교 정보 교육에서 무엇을, 어떻게 평가할 수 있을지와 관련된 학생 수준에 관한 시사점을 제공하고, 후속 연구 수행에 기여할 것으로 기대한다.
본 논문의 목적은 비버 챌린지 2017의 국내 문항 및 응시 결과를 분석함으로써 초등학생들의 컴퓨팅 사고 수준을 파악하는 것이다. 이를 위해 비버 챌린지 2017의 '도전하기' 결과 데이터를 바탕으로 초등학생 그룹 II(초등 3 4학년)와 그룹 III(초등 5 6학년)의 평가 요소별, 성별, 학년별 성취도를 기술 통계 및 추리 통계를 통해 분석하였다. 분석 결과, 평가 요소별 성취도는 각 그룹 내에서 차이를 보였다. 또한, 성별에 따른 성취도는 그룹 II의 1개 영역을 제외하고는 유의한 차이가 나타나지 않았다. 학년별 성취도는 그룹 III에서 학년 간 차이가 통계적으로 유의미하게 나타났다. 이러한 연구 결과는 추후 초등학교 정보 교육에서 무엇을, 어떻게 평가할 수 있을지와 관련된 학생 수준에 관한 시사점을 제공하고, 후속 연구 수행에 기여할 것으로 기대한다.
The purpose of this paper is to analyze the elementary school students' level of computational thinking ability by analyzing the domestic question and examination results of Beaver Challenge 2017. Based on the results of the 'Challenge' results of Beaver Challenge 2017, the achievement by element, g...
The purpose of this paper is to analyze the elementary school students' level of computational thinking ability by analyzing the domestic question and examination results of Beaver Challenge 2017. Based on the results of the 'Challenge' results of Beaver Challenge 2017, the achievement by element, gender, and grade of elementary school students II (elementary school 3.4) and group III (elementary school 5.6) Respectively. As a result of the analysis, the achievement by the evaluation factors showed difference within each group. In addition, there was no significant difference in achievement according to gender except for one area of group II. The achievement level of each grade was statistically significant in the group III. The results of this study are expected to provide implications for the level of students related to what can be evaluated in elementary school information education and contribute to the follow-up research.
The purpose of this paper is to analyze the elementary school students' level of computational thinking ability by analyzing the domestic question and examination results of Beaver Challenge 2017. Based on the results of the 'Challenge' results of Beaver Challenge 2017, the achievement by element, gender, and grade of elementary school students II (elementary school 3.4) and group III (elementary school 5.6) Respectively. As a result of the analysis, the achievement by the evaluation factors showed difference within each group. In addition, there was no significant difference in achievement according to gender except for one area of group II. The achievement level of each grade was statistically significant in the group III. The results of this study are expected to provide implications for the level of students related to what can be evaluated in elementary school information education and contribute to the follow-up research.
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문제 정의
본 연구에서는 최근 컴퓨팅 사고력에 대한 평가도구로 주목받고 있는 비버챌린지를 탐색함으로써 컴퓨팅사고력과 관련하여 교육적으로 무엇을, 어떻게 평가할 수 있는지 그 구체적인 사례를 안내하고자 하였다. 또한 2017년 국내에 적용된 결과를 분석함으로써 학생들의 컴퓨팅 사고 수준을 구체적으로 살펴보고자 하였다.
본 연구는 비버 챌린지 2017 결과 분석을 통한 초등학생의 컴퓨팅 사고력 수준 분석에 대한 연구로, 전체 연구의과정은 한국 비버 챌린지 위원회를 통해 수행되었다.
본 연구에서는 최근 컴퓨팅 사고력에 대한 평가도구로 주목받고 있는 비버챌린지를 탐색함으로써 컴퓨팅사고력과 관련하여 교육적으로 무엇을, 어떻게 평가할 수 있는지 그 구체적인 사례를 안내하고자 하였다. 또한 2017년 국내에 적용된 결과를 분석함으로써 학생들의 컴퓨팅 사고 수준을 구체적으로 살펴보고자 하였다.
또한, 정웅열 외(2018)에서는 비버챌린지 2017 문항 및 응시 결과를 통해 중학교와 고등학교 학생들의 컴퓨팅 사고력 수준을 평가 요소, 성별, 지역 등 다양한 요인에 따른 차이를 분석하여 밝혔다. 이 연구에서는 중등학교 학생들의 컴퓨팅 사고력을 신장시키기 위한 평가도구로서의 비버챌린지의 개선 방향과 그에 대한 시사점을 제시하였다 [25].
이에 본 논문에서는 최근 컴퓨팅 사고력의 타당한 평가도구로 주목받고 있는 비버챌린지를 탐색하고 2017년 국내에 적용된 결과를 분석함으로써 실제적으로 현재 초등학생들이 컴퓨터과학과 관련하여 성별, 학령 등의 요인에 따라 어느 정도의 이해수준을 가지고 있는지 파악하여, 추후 교육과정 개발 및 관련 연구 수행의 기초자료를 마련하고자 하였다.
제안 방법
분석을 위해 성별에 따른 평균과 표준편차를 구했으며, 세부적으로 평가요소별 비교를 위한 결과 값도 함께 제시하였다. 마찬가지로 각 평가 요소별, 그룹별 만점이 상이 하므로 백점 만점 대비 평균 정답률을 별도로 제시하였다.
본 연구에서는 연구 목적 달성을 위하여 비버 챌린지2017의 ‘도전하기’ 응시 결과에 대한 그룹별 평균 분석, 사분위(quartile) 분석, 각 그룹 내 평가 요소 영역, 성별, 학년에 따른 기술 통계 및 평균비교를 통한 성취도 분석을 실시하였다.
716로 바람직한 수준으로 나타났다. 본 연구에서는 이러한 두 그룹의 검사 결과를 각각 평가 요소별, 성별, 학년별로 나누어 분석하였다.
본 연구에서는 초등학생의 컴퓨터과학 성취도를 분석하기 위해 비버 챌린지 2017의 대한민국 참여 결과 중 초등학생들이 참여한 그룹 Ⅱ(초등 3～4학년)와 그룹 Ⅲ(초등 5～6학년)의 성별 및 학년별 성취도를 비교 분석하였다. 연구 결과의 타당도 및 신뢰도 확보를 위해 그룹별 해당 연령에 맞지 않게 응시한 학생의 응답 결과는 결과 분석에서 제외하였다.
대상 데이터
비버 챌린지 2017에 참여한 전체 학교 수 및 참가인원은 초등학교 31개교 1,187명, 중학교 66개교 2,740명,고등학교 83개교 3,266명 등 총 180개교에서 7,203명이참여하였다. 또한 참여한 인원을 그룹별로 구분하여 살펴보면 [Table 4]와 같다.
연구 분석 대상은 초등 3-4학년이 참여한 그룹 Ⅱ와 초등 5-6학년이 참여한 그룹 Ⅲ의 1143명의 학생이었으며, 연구 분석 내용으로는 비버 챌린지2017의 그룹별 전체 평균 및 사분위 값 확인, 평가 요소 별 그룹 평균 확인, 그룹 내 성별 및 학년에 따른 평가 요소별 평균 비교 등을 실시하였다. 이를 통해 다음과 같은 결론을 도출하였다.
비버 챌린지는 경쟁과 협력을 바탕으로 ICT 소양 함양뿐만 아니라, 컴퓨팅 사고력의 신장을 그 목표로 하고 있으며, 2004년 리투아니아의 학생 779명을 시작으로 2017년 현재 전세계 44개국의 216만 6천명의 학생이 참가하는 세계적인 컴퓨터과학 축제가 되었다[15]. 우리나라는 2016년 한국정보과학회의 주도로 시범 참가 한 후,2017년에는 한국정보과학교육연합회 산하의 한국 비버챌린지 위원회(Bebras Informatics Korea)를 통해 비버챌린지의 공식회원국으로서 7203명의 학생들이 참가하였다.
데이터처리
비버 챌린지 2017의 두 그룹의 평가요소별 분석결과는 [Table 11]과 [Table 12]와 같다. 분석을 위해 각 요소별 문항들의 평균과 표준편차를 구했으며, 요소별 만점이 상이 하므로 요소별 만점 대비 평균 정답률을 별도로 제시하였다.
비버 챌린지 2017의 두 그룹의 성별 분석결과, 그룹Ⅱ는 [Table 13]와 [Figure 2], 그룹 Ⅲ은 [Table 15]와 [Figure 3]과 같다. 분석을 위해 성별에 따른 평균과 표준편차를 구했으며, 세부적으로 평가요소별 비교를 위한 결과 값도 함께 제시하였다. 마찬가지로 각 평가 요소별, 그룹별 만점이 상이 하므로 백점 만점 대비 평균 정답률을 별도로 제시하였다.
비버 챌린지 2017의 두 그룹의 학년별 분석결과, 그룹 Ⅱ는 [Table 16]과 [Figure 4], 그룹 Ⅲ은 [Table 17]과 [Figure 5]과 같다. 분석을 위해 학년에 따른 평균과 표준편차를 구했으며, 세부적으로 평가요소별 비교를 위한 결과 값도 함께 제시하였다. 마찬가지로 각 평가 요소별, 그룹별 만점이 상이 하므로 백점 만점 대비 평균 정답률을 별도로 제시하였다.
평균 비교는 각 그룹 내에서 성별, 학년에 따른 독립표본 t-검정을 실시하였고, Levene의 등분산 검정의 결과에 따라 p<.05 수준에서 평균 차이를 분석하였다.
이론/모형
05 수준에서 평균 차이를 분석하였다. 통계 분석 도구로는 SPSS 21을 활용하였다.[Table 10]은 본 연구의 연구 내용 별 분석 방법이다.
성능/효과
그룹 Ⅱ에서는 DSR은 평균 14.18(SD:13.66, 평균 정답률: 33.76%), ALP는 평균 15.31(SD:13.01, 평균 정답률: 51.03%), COM은 평균 4.77(SD: 5.63, 평균 정답률:53.00%)로 COM 요소의 평균 정답률이 가장 높게 나타났고, DSR 요소가 가장 낮게 나타났다.
그룹 Ⅲ에서는 DSR은 평균 22.06(SD:16.71, 평균 정답률: 43.25%), ALP는 평균 24.39(SD:20.17, 평균 정답률: 31.27%), COM은 평균 3.74(SD: 3.74, 평균 정답률:55.67%)로 COM 요소가 성취도 평균 정답률이 가장 높게 나타났고, ALP가 가장 낮게 나타났다.
넷째, 그룹 내 학년에 따른 차이를 살펴보면 그룹 Ⅱ에서는 학년 간 성취도의 유의한 차이가 나타나지 않았으나, 그룹 Ⅲ에서는 학년 간 유의한 차이가 관찰되었다. 특히, 6학년이 5학년보다 모든 평가 요소에서 통계적으로 유의미하게 높은 성취를 보인 것은 컴퓨터 과학개념의 이해 정도와 초등학교 고학년 군 학습자의 학령 또는 발달 수준과 유의미한 관계가 있을 가능성이 있다고 볼 수 있다.
둘째, 평가 요소별 평균에 있어서 각 그룹 별 특징을 관찰할 수 있었다. 즉, 현재 초등학교 3～4학년 학생은 자료구조와 표현(DSR) 요소에 있어서 낮은 성취를 보였고, 5～6학년 학생은 알고리즘과 프로그래밍(ALP) 요소에서 낮은 성취를 보였음을 알 수 있었다.
또한, 그룹 Ⅲ에서 학년별에 따른 분석 결과, 5학년이 45.19(SD: 34.12, 평균 정답률: 33.5%), 6학년은 60.32(SD: 37.70, 평균 정답률: 44.7%)으로 6학년이 5학년보다 높은 점수를 보였으며 이러한 차이는 통계적으로도 유의미하였다(p<0.05).
또한, 평가 요소별 분석결과, DSR 요소에서는 3학년이 12.04(SD: 13.24,, 평균 정답률: 28.7%), 4학년은 15.72(SD: 13.84, 평균 정답률: 37.4%)로 4학년이 3학년보다 높은 점수를 보였으나 이 차이는 통계적으로 유의미하지 않았다. ALP 요소에서는 3학년이 평균 14.
또한, 평가 요소별 분석결과, DSR 요소에서는 5학년이 18.91(SD: 15.85, 평균 정답률: 37.1%), 6학년은 24.71(SD: 16.97, 평균 정답률: 48.5%)로 6학년이 5학년보다 높은 점수를 보였으며 이 차이는 통계적으로도 유의미하였다(p<0.05).
또한, 평가 요소별 분석결과, DSR 요소에서는 남학생이 평균 12.60(SD: 14.93, 평균 정답률: 30.0%), 여학생은 평균 16.07(SD: 11.82, 평균 정답률: 38.3%)로 여학생의 평균이 더 높게 나타났으나 그 차이는 통계적으로 유의미하지 않았다. 또한 ALP 요소에서는 남학생이 평균 13.
또한, 평가 요소별 분석결과, DSR 요소에서는 남학생이 평균 22.99(SD: 17.44, 평균 정답률: 45.1%), 여학생은 평균 21.11(SD: 15.89, 평균 정답률: 41.4%)로 여학생의 평균이 더 높게 나타났으나 이는 통계적으로 유의미하지 않았다. ALP 요소에서는 남학생이 평균 25.
먼저, 그룹 Ⅱ에서 성별에 따른 분석 결과, 남학생이 29.97(SD:29.42, 평균 정답률: 37.0%), 여학생은 39.39(SD:20.09, 평균 정답률: 48.60%)으로 여학생이 남학생보다 높은 점수를 보였으며 이러한 차이는 통계적으로도 유의미하였다(p<0.05).
먼저, 그룹 Ⅱ에서 학년별에 따른 분석 결과, 3학년이 30.68(SD: 25.41, 평균 정답률: 37.9%), 4학년은 36.83(SD: 26.17, 평균 정답률: 45.5%)로 4학년이 3학년보다 높은 점수를 보였으나 이 차이는 통계적으로도 유의미하지 않았다.
셋째, 그룹 내 성별에 따른 차이를 살펴보면 그룹 Ⅱ에서 1개의 문항으로 구성된 COM영역을 제외하고는, 통계적으로 유의한 차이가 관찰되지 않아, 성별에 따른 성취의 차이가 나타나지 않았다. 이는 누구에게나 정보과학 교육에 대한 학습 동기를 부여하고, 컴퓨팅 사고를 즐기며 함양할 수 있는 기회를 주고자 하는 비버 챌린지의 목적에 부합하는 결과라고 볼 수 있으며, 컴퓨터과학 또는 정보 교과와 관련하여 여학생들이 학습에 어려움을 겪는다는 기존의 연구들에 시사점을 제공할 수 있는 결과라고 볼 수 있다 [2][3][4][8].
둘째, 평가 요소별 평균에 있어서 각 그룹 별 특징을 관찰할 수 있었다. 즉, 현재 초등학교 3～4학년 학생은 자료구조와 표현(DSR) 요소에 있어서 낮은 성취를 보였고, 5～6학년 학생은 알고리즘과 프로그래밍(ALP) 요소에서 낮은 성취를 보였음을 알 수 있었다. 그러나 이러한 원인이 각 영역별 난이도에 따른 문항수가 다르기 때문인지, 학생들의 수준 차이 때문인지는 명확하지 않다.
첫째, 전체 평균 및 사분위 값 분석을 통해 현재 국내비버챌린지 2017에 참가한 응시자들의 백분위 수준에서 상대적인 위치를 판단할 수 있는 근거자료를 제시할 수 있었다. 또한 추후 유사 문항으로 비버 챌린지가 시행된 국가(독일 등)와의 데이터 비교 연구가 이루어진다면, 보다 폭넓은 범위에서 응시자의 상대적 위치를 판단할 수 있을 것이다.
비버챌린지 2017의 도전하기 문항은 [Table 8]과 같이 그룹Ⅱ은 9문항으로, 그룹Ⅲ은 15문항으로 구성되어있다. 평가 요소별로는 DSR(Data, Data Structures, and Representations) 영역의 평가 문항은 그룹Ⅱ는 5문항, 그룹 Ⅲ은 6문항이고, ALP(Algorithms and Programming) 영영의 평가 문항은 그룹Ⅱ는 3문항, 그룹 Ⅲ은 8문항이며, COM (Communications and Networking) 영역의 평가 문항은 그룹Ⅱ, 그룹Ⅲ 모두 각각 1문항씩이다.
후속연구
특히, 6학년이 5학년보다 모든 평가 요소에서 통계적으로 유의미하게 높은 성취를 보인 것은 컴퓨터 과학개념의 이해 정도와 초등학교 고학년 군 학습자의 학령 또는 발달 수준과 유의미한 관계가 있을 가능성이 있다고 볼 수 있다. 따라서 후속연구를 통해 이러한 관계를 보다 분명하게 규명하고 관련된 시사점을 도출할 필요가 있을 것이다.
첫째, 전체 평균 및 사분위 값 분석을 통해 현재 국내비버챌린지 2017에 참가한 응시자들의 백분위 수준에서 상대적인 위치를 판단할 수 있는 근거자료를 제시할 수 있었다. 또한 추후 유사 문항으로 비버 챌린지가 시행된 국가(독일 등)와의 데이터 비교 연구가 이루어진다면, 보다 폭넓은 범위에서 응시자의 상대적 위치를 판단할 수 있을 것이다.
따라서 학생들의 컴퓨팅 사고력 함양을 위해 무엇을, 어떻게 가르치고 평가할 것인지에 대한 실제적인 정책 수립 및 연구가 필요하다. 본 연구의 결과가 학교 현장에서 초등정보 교육 및 SW 교육을 기획하고 적용할 때 적절한 내용을 선정하고 평가하기 위한 좋은 기초자료 및 사례로 활용될 수 있을 것이라 기대한다.
즉, 해당 문항은 정답시 9점, 무응답시 0점, 오답시 –3점의 점수를 얻게 되어 있는데, 이러한 채점방식으로 인해 정답자와 오답자의 점수 차이가 크게(12점) 나타나, 해당 항목 및 전체 합계의 결과 분석의 신뢰도에 영향을 미쳤을 것이라 해석할 수 있다. 이에 따라 그룹Ⅱ의 성별에 차이에 따른 분석결과를 제시할 때, COM 영역 보다는 DSR과 ALP영역에 주안점을 둘 필요가 있을 것이다.
그러나 이러한 원인이 각 영역별 난이도에 따른 문항수가 다르기 때문인지, 학생들의 수준 차이 때문인지는 명확하지 않다. 추후 국제적인 데이터 비교 연구 및 문항 자체에 대한 변별력 연구 등을 통해 이러한 원인을 분석해 볼 필요가 있을 것이다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
컴퓨팅사고력이란 무엇인가?
이러한 역량들 중 Wing(2006, 2008)이 제안한 컴퓨팅사고력은 컴퓨팅을 기반으로 한 사고능력 및 문제해결의 과정으로 4차 산업 혁명시대에 매우 중요한 역량으로 주목받고 있으며[6][7], 세계 주요국가에서는 공교육에 이를 적용한 교과 및 교육과정을 마련하여 미래 인재를 육성하는데 적극적인 노력을 기울이고 있다[10][14][17][18][19][20].
비버 챌린지의 목적은 무엇인가?
비버 챌린지는 경쟁과 협력을 바탕으로 ICT 소양 함양뿐만 아니라, 컴퓨팅 사고력의 신장을 그 목표로 하고 있으며, 2004년 리투아니아의 학생 779명을 시작으로 2017년 현재 전세계 44개국의 216만 6천명의 학생이 참가하는 세계적인 컴퓨터과학 축제가 되었다[15]. 우리나라는 2016년 한국정보과학회의 주도로 시범 참가 한 후,2017년에는 한국정보과학교육연합회 산하의 한국 비버챌린지 위원회(Bebras Informatics Korea)를 통해 비버챌린지의 공식회원국으로서 7203명의 학생들이 참가하였다.
2016년 ~2017년, 우리나라 비버 챌린지 대회의 참가 현황은 어떠한가?
비버 챌린지는 경쟁과 협력을 바탕으로 ICT 소양 함양뿐만 아니라, 컴퓨팅 사고력의 신장을 그 목표로 하고 있으며, 2004년 리투아니아의 학생 779명을 시작으로 2017년 현재 전세계 44개국의 216만 6천명의 학생이 참가하는 세계적인 컴퓨터과학 축제가 되었다[15]. 우리나라는 2016년 한국정보과학회의 주도로 시범 참가 한 후,2017년에는 한국정보과학교육연합회 산하의 한국 비버챌린지 위원회(Bebras Informatics Korea)를 통해 비버챌린지의 공식회원국으로서 7203명의 학생들이 참가하였다.
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