본 연구의 목적은 카드 코딩 기반의 로봇을 활용한 SW 교육이 초등학교 저학년 학생들의 학습 동기 및 태도 변화에 미치는 영향을 알아보는 것이다. 이를 위하여 초등학교 3학년 학생들을 대상으로 명령 카드를 이용하여 코딩하는 뚜루뚜루 로봇을 이용하여 순차, 반복, 이벤트, 제어 등의 CT 개념을 기초로 하여 8시간의 SW 교육을 실시하였다. 실험을 위해 사전 사후로 SW 교육에 대한 학습동기와 로봇기반의 SW 교육에 대한 태도를 검사하였다. 그 결과, 학생들의 SW 교육에 대한 학습 동기는 통계적으로 유의미하게 향상되었다. 또한, 로봇기반의 SW교육에 대한 태도는 "좋은, 편리한, 재미있는, 쉬운, 친근한, 활발한(활동적), 특별한, 이해할 수 있는, 편한, 단순한" 이라는 이미지가 통계적으로 유의미하게 향상되었다. 이러한 연구 결과는 SW 교육의 다양한 접근을 통한 교육 대상 확대에 기여할 것으로 기대한다.
본 연구의 목적은 카드 코딩 기반의 로봇을 활용한 SW 교육이 초등학교 저학년 학생들의 학습 동기 및 태도 변화에 미치는 영향을 알아보는 것이다. 이를 위하여 초등학교 3학년 학생들을 대상으로 명령 카드를 이용하여 코딩하는 뚜루뚜루 로봇을 이용하여 순차, 반복, 이벤트, 제어 등의 CT 개념을 기초로 하여 8시간의 SW 교육을 실시하였다. 실험을 위해 사전 사후로 SW 교육에 대한 학습동기와 로봇기반의 SW 교육에 대한 태도를 검사하였다. 그 결과, 학생들의 SW 교육에 대한 학습 동기는 통계적으로 유의미하게 향상되었다. 또한, 로봇기반의 SW교육에 대한 태도는 "좋은, 편리한, 재미있는, 쉬운, 친근한, 활발한(활동적), 특별한, 이해할 수 있는, 편한, 단순한" 이라는 이미지가 통계적으로 유의미하게 향상되었다. 이러한 연구 결과는 SW 교육의 다양한 접근을 통한 교육 대상 확대에 기여할 것으로 기대한다.
The purpose of this study is to investigate the effects of SW education using robot based on card coding on learning motivation and attitude of elementary school students. To do this, we conducted 8-hour SW education based on the CT concept of sequence, repetition, event, and control using the Truet...
The purpose of this study is to investigate the effects of SW education using robot based on card coding on learning motivation and attitude of elementary school students. To do this, we conducted 8-hour SW education based on the CT concept of sequence, repetition, event, and control using the Truetrue, which is coded by command card for the 3rd grade of elementary school students. For the experiment, we examined the learning motivation for SW education and the attitude toward SW education based on the robot in advance. As a result, the students' motivation to learn SW education showed a statistically significant improvement. In addition, the attitude toward robot-based SW education improved statistically significantly as "good, convenient, interesting, easy, friendly, active, special, understandable, easy, simple". These results are expected to contribute to the expansion of education through various approaches of SW education.
The purpose of this study is to investigate the effects of SW education using robot based on card coding on learning motivation and attitude of elementary school students. To do this, we conducted 8-hour SW education based on the CT concept of sequence, repetition, event, and control using the Truetrue, which is coded by command card for the 3rd grade of elementary school students. For the experiment, we examined the learning motivation for SW education and the attitude toward SW education based on the robot in advance. As a result, the students' motivation to learn SW education showed a statistically significant improvement. In addition, the attitude toward robot-based SW education improved statistically significantly as "good, convenient, interesting, easy, friendly, active, special, understandable, easy, simple". These results are expected to contribute to the expansion of education through various approaches of SW education.
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문제 정의
본 연구에서 뚜루뚜루 로봇을 활용한 카드코딩 기반의 교수학습 수행하기 위해 와 같이 계획하였다.
본 연구에서는 초등학교 3학년 학생들에게 적용한 카드 코딩을 활용한 로봇 프로그래밍 교육의 효과를 다음과 같이 분석하였다.
본 연구이 목적은 카드코딩 방식의 로봇 프로그래밍 교육이 초등학교 중학년 학생들의 SW 교육에 대한 학습동기와 태도 변화를 통해 그 효과를 검증하는 것이다. 이를 위해 먼저, 초등학교 3학년 학생에게 적합한 카드 코딩을 이용한 로봇 프로그래밍 프로그램을 설계하고 학생들에게 적용하였다.
이와 같이 초등학교 고학년 및 중등학생들을 위한 로봇을 활용한 SW 교육이 학습자의 학습동기를 높일 수 있음이 검증되어 왔으나 초등 저학년을 대상으로 한 연구는 아직 미비하다. 이에 본 연구에서는 오프라인의 카드 코딩 방식을 활용한 로봇 프로그래밍을 통해 초등학교 3학년 학생들의 학습 동기 및 태도 변화를 분석하고자 한다.
그러나 향후 SW 교육의 보편화를 위해서는 더 어린 학생들도 흥미를 갖도록 효과적인 SW 교육을 위한 방안이나 연구가 제시될 필요가 있다. 이에 본 연구에서는 이러한 세계적인 추세와 SW 교육의 보편화를 위해 초기 학령기의 학생들에게 SW 교육의 접근을 높이기 위한 방안을 제시하고자 한다.
이에 초등학교에서 더 적극적으로 로봇을 활용하여 SW 교육을 실시할 수 있도록 학생들의 수준에 맞는 교육 콘텐츠를 개발하고 그 효과를 검증할 필요가 있음을 시사한다.
제안 방법
개발된 명령어 카드는 ‘순차문, 반복문, 조건문, 변수, 브로드케스팅, 함수’ 로 구성되었다.
이를 위해 먼저, 초등학교 3학년 학생에게 적합한 카드 코딩을 이용한 로봇 프로그래밍 프로그램을 설계하고 학생들에게 적용하였다. 그리고 학생들의 사전사후 학습동기와 SW 교육에 대한 인식 변화에 대한 분석을 실시하였다. 이러한 연구 결과는 향후 초등학교 고학년 뿐 아니라 초등학교 중·저학년 학생들을 대상으로 한 SW 교육에 대한 가능성을 밝혀 줄 것이다.
둘째, 학생들의 로봇 프로그래밍 교육에 대한 태도를 수업 사전-사후에 설문을 통해 분석하였다. 로봇 프로그래밍 교육에 대한 태도 설문지는 한국교육학술정보원(2015)에서 개발된 소프트웨어교육에 대한 태도 검사는 학생들의 소프트웨어교육에 대한 생각과 태도에 대한 18개의 문항으로 구성되어 있으며, 검사지의 사전-사후 문항은 동일하게 구성되었다.
본 연구에서 사용된 카드 코딩 로봇은 과 같이 카드 제어, 앱 제어, 센서 제어, 그리고 블록 기반 EPL을 통한 제어 방식을 모두 통합하여 적용되었다[16][20].
본 연구에서 초등학생들이 코딩 카드를 활용한 로봇 프로그래밍을 통한 SW 교육의 효과와 인식 변화를 분석하기 위해 다음과 같은 분석 도구를 사용하였다.
[Figure 3]에서 보는 것과 같이 학생들은 2인 1조로 짝을 이루어 설계자와 프로그래머의 역할을 번갈아 가며 경험하도록 하였다. 설계자는 미션 해결을 위한 카드를 순서대로 배열하고 프로그래머는 설계자가 나열한 순서대로 코딩 카드를 로봇의 센서에 삽입하는 역할을 수행했다.
학습동기 검사지는 Keller(1987)가 개발한 The Course Interest Survey[5]의 34문항을 초등학생에게 적합하도록 번안 수정하여 <Table 3>와 같이 5단계의 Likert 척도로 구성된 총 15문항의 설문 문항으로 구성하였다. 이 학습 동기 검사 도구는 주의집중 4문항, 관련성 3문항, 자신감 4문항, 만족감 4문항으로 구성하였으며 문항별 5점 척도로 측정하였다.
본 연구이 목적은 카드코딩 방식의 로봇 프로그래밍 교육이 초등학교 중학년 학생들의 SW 교육에 대한 학습동기와 태도 변화를 통해 그 효과를 검증하는 것이다. 이를 위해 먼저, 초등학교 3학년 학생에게 적합한 카드 코딩을 이용한 로봇 프로그래밍 프로그램을 설계하고 학생들에게 적용하였다. 그리고 학생들의 사전사후 학습동기와 SW 교육에 대한 인식 변화에 대한 분석을 실시하였다.
첫째, 학생들의 SW 교육에 대한 학습동기를 사전과 사후의 2차례 검사하여 비교 분석하였다. 학습동기 검사지는 Keller(1987)가 개발한 The Course Interest Survey[5]의 34문항을 초등학생에게 적합하도록 번안 수정하여 <Table 3>와 같이 5단계의 Likert 척도로 구성된 총 15문항의 설문 문항으로 구성하였다.
본 연구에서 뚜루뚜루 로봇을 활용한 카드코딩 기반의 교수학습 수행하기 위해 <Table 2>와 같이 계획하였다. 총 8차시의 수업을 통해 로봇과 카드코딩 방식의 이해 2차시, 일상생활 소재를 중심으로 한 주제 중심의 카드코딩 3차시, 라이트레이싱 1차시로 진행하였으며, 순차, 반복, 이벤트의 프로그래밍 개념을 습득하도록 구성하였다.
학습동기 검사지는 Keller(1987)가 개발한 The Course Interest Survey[5]의 34문항을 초등학생에게 적합하도록 번안 수정하여 와 같이 5단계의 Likert 척도로 구성된 총 15문항의 설문 문항으로 구성하였다.
대상 데이터
본 연구에서 제시한 코딩카드를 활용한 로봇 프로그래밍을 통한 초등 저학년 학생들에 대한 SW 교육의 효과와 그에 따른 인식변화를 분석하기 위해 경기도 대도시 소재 초등학교 3학년 42명(여: 17명, 남: 25명)의 학생들을 대상으로 수업을 적용하였다.
데이터처리
이러한 설문지를 이용하여 수업 사전과 수업 사후에 실시하였고, 그 결과를 '대응표본 t검정'을 통해 평균 비교하여 분석하였다.
성능/효과
검사 결과 본 수업에 대한 태도의 사후 검사 전체 평균은 4.32(SD: 0.61)으로 사전 검사 전체 평균이 3.92(SD: 0.63)인 것에 비해 높아 졌으며 이는 통계적으로도 유의미 했다(p<0.001).
둘째, 학생들은 로봇 프로그래밍을 통한 SW 교육을 통해 긍정적인 태도 변화를 보였다. 특히, 로봇 프로그래밍은 “좋고, 편리하고, 재미있고, 쉬우며, 친근하고, 활발하고(활동적), 특별하고, 이해할 수 있고, 편하며, 단순하다”는 태도에 대해 통계적으로 유의미한 향상 보였다.
이는 코딩카드의 사용법이 쉽고 조작 중심의 활동이 가능하기에 높은 성취감을 느낄 수 있었다. 따라서 카드코딩을 통한 로봇 수업에 대해서 학생들이 흥미를 가지고 자신감을 느낌으로써 SW 교육에 대해 높은 만족감을 보였음을 알 수 있다. 다만, ‘관련성’ 영역에서 유의미한 차이를 보이지 못한 것은 자신의 목표나 실생활에의 연관성에 대한 인식에 있어서 다소 부족하다는 것을 보였다.
7%의 학생들이 방과후 학교 수업 등을 통해 경험하였다고 응답하였다. 또한, 로봇 프로그래밍에 대해 알고 있는가에 대한 인식은 28.6% 정도였으며, 로봇 프로그래밍 수업 경험은 23.8%로 일반 프로그래밍 수업 경험보다는 낮게 나타났다.
이 설문지의 신뢰도는 사후 검사 결과를 가지고 Cronbach의 α계수로 산출하였는데 전체 α계수가 0.887로 높은 신뢰도가 확보 되었다.
첫째, 카드코딩 기반 로봇을 활용한 SW 교육에 대한 학생들의 학습 동기는 수업 전보다 수업 후 ‘주의 집중, 관련성, 자신감, 만족감’ 모든 영역에서 높아 졌다.
특히, ‘주의 집중, 자신감, 만족감’ 영역에서 통계적으로 유의미한 향상을 보였다.
특히, 로봇 프로그래밍은 “좋고, 편리하고, 재미있고, 쉬우며, 친근하고, 활발하고(활동적), 특별하고, 이해할 수 있고, 편하며, 단순하다”는 태도에 대해 통계적으로 유의미한 향상 보였다.
후속연구
그러나 우리나라에서는 2015개정 교육과정에 의해 2019년부터 초등학교 5∼6학년부터 SW 교육을 적용함으로써 아직은 초등학교 중·저학년에 대한 SW 교육에 대한 대안이 마련되어 있지 않다. 그러나 향후 SW 교육의 보편화를 위해서는 더 어린 학생들도 흥미를 갖도록 효과적인 SW 교육을 위한 방안이나 연구가 제시될 필요가 있다. 이에 본 연구에서는 이러한 세계적인 추세와 SW 교육의 보편화를 위해 초기 학령기의 학생들에게 SW 교육의 접근을 높이기 위한 방안을 제시하고자 한다.
이러한 연구 결과는 향후 초등학교 고학년 뿐 아니라 초등학교 중·저학년 학생들을 대상으로 한 SW 교육에 대한 가능성을 밝혀 줄 것이다.
이러한 연구 결과는 향후 초등학교 고학년 뿐 아니라 초등학교 중·저학년 학생들을 대상으로 한 SW 교육에 대한 가능성을 밝혀 줄 것이다. 이를 통해 본 연구 결과는 SW 교육의 저변 확대에 기여할 수 있을 것이다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
주의집중이란 무엇인가?
‘주의집중’은 학습자를 위해 일관성, 신기함, 변화성의 적절한 균형을 갖는지 확인하는 것이다. ‘관련성’은 학습자가 수업 내용이 유용하고 자신의 목적을 달성하는데 도움이 된다고 인식하는지에 대한 것이다.
로봇의 기능과 동작이 작동하고 제어하기 위해서 필요한 것은 무엇인가?
로봇의 기능과 동작은 작동하고 제어하기 위해서는 프로그래밍 언어 와 같은 소프트웨어적인 도구가 필요하다. 서순식(2016)은 SW 교육의 관점에서 교육용 로봇을 제어하는 유형을 버튼, 카드, 앱, 브럭 기반 EPL, 텍스트 기반 EPL 등으로 분류하였다[20].
어린 학생들에게 전문적인 프로그래밍 교육을 실시하는 것에 따른 제한점을 해결하기 위해 어떤 방법을 사용하는가?
초등학교 SW 교육에서 중요한 것은 프로그래밍 대한 개념을 정확히 익히거나 코딩 기술을 배우는 것이 아니라 SW 교육에 대한 흥미를 높이고 긍정적인 인식을 갖는 것이다. 이런 차원에서 학자들은 어린 학생들의 교육용 프로그래밍 언어를 이용한 SW 교육의 한계점을 극복하기 위한 방안으로 언플러그드 교육이나 피지컬 컴퓨팅의 일종인 로봇을 활용한 프로그래밍 교육을 제안하고 있다[1][4][6][7][16][22]. 특히, 로봇을 활용한 SW 교육은 학습자의 흥미를 높이기에 조작적 시기인 초등학생들에게 매우 접근성이 높고 그 효과가 높다는 것이 증명되고 있다[2][8][22][23].
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Truetrue web site URL: http://www.truetruebot.com/
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