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문제 정의
- 결론적으로 초등학교 3학년 학생을 대상으로 언플러그드 방식을 활용한 데이터 시각화 교육을 실시하였고 이 교육이 컴퓨팅사고력에 어떤 영향을 미치는지 연구해 보았다. 교육 프로그램 실시 후, 컴퓨팅 사고력 검사를 실시하였으며 검사도구로는 김병수(2014)의 연구에서 개발한 계산적 인지력 검사 A, B형을 선정하였다 [11].
- 초등학교의 경우 5~6학년을 대상으로만 소프트웨어 교육이 실시되고 있기에 초등 저학년의 컴퓨팅 사고력이 함양된 소프트웨어 교육이 필요하다[8]. 따라서 이번 연구는 3학년에 초점을 맞추어 컴퓨팅 사고력을 기르기 위한 데이터 시각화 교육 방안을 연구해 보았다.
- 본 연구에서는 초등학교 3학년 학생들에게 데이터 시각화 교육에 초점을 맞춘 언플러그드 교육을 실시하였고, 이 교육이 학생들의 컴퓨팅사고력에 어떤 영향을 미치는지 알아보았다. 방학 기간 중 6일 간에 본 연구에서 개발한 교육 프로그램인 36차시의 보드게임을 통한 집 중 교육을 실시하며 사전·사후 집단내 컴퓨팅 사고력의 성장을 비교분석하였다.
제안 방법
- 본 연구에서는 ○○대학교에서 진행한 교육기부 프로그램의 지원자 24명을 대상으로 6일 동안 1일 6차시씩 36차시를 진행하였다. 24명의 학생을 데이터 시각화에 초점을 맞춘 언플러그드 교육을 적용하였다.
- 고래밥에 있는 동물들의 통계 자료를 정리하여 그림그래프로 데이터를 시각화 한다. 고래밥에 들어 있는 동물들을 직접 조사하여 표와 그림그래프로 만들어 데이터를 시각화 하고 해석한다.
- 언플러그드 활동을 통해 데이터 시각화의 개념을 익힌 후 각각의 문제해결을 통해 다양한 데이터를 절차에 따라 데이터 시각화 하였다. 다양한 실생활의 문제를 제시하고, 해결해야하는 문제에 따라 데이터 시각화를 다양하게 접근하며 학습하였다.
- 데이터를 정리하고 시각화 하는 과정에서 얻어지는 능력이 컴퓨팅 사고력에 큰 영향을 미칠 것이라는 가설을 세웠고, 본 연구에서 가설을 검증해보기 위해 교육프로그램을 만들고 적용하여 그 효과를 검증하였다.
- 주어진 데이터를 살펴보고 보는 사람이 이해하기 쉽게 시각적으로 표현한다. 데이터를 표현하는 다양한 방법을 알고, 맥도날드에서 시간대별 주문 건수를 조사하여 이를 막대그래프와 다양한 그래프로 만들어 시각화한다.
- 도내 초등학교 3학년 124명의 학생들과 도내 초등 현직교사 60명을 대상으로 실시한 요구분석의 결과 교육 방법은 언플러그드 교육방식으로 선정하였고, 교육 내용은 데이터 시각화 교육에 초점을 맞추었다.
- 따라서 본 연구는 초등학생을 대상으로 한 언플러그드라는 교육 방법을 사용하고, 교육 내용은 데이터 시각화에 초점을 맞추었다.
- 교육 프로그램 실시 후, 컴퓨팅 사고력 검사를 실시하였으며 검사도구로는 김병수(2014)의 연구에서 개발한 계산적 인지력 검사 A, B형을 선정하였다 [11]. 또한, 창의성 신장 검사를 위한 검사도구로 TTCT(도형) A, B형을 선정하여 투입하였다.
- 요구분석 결과 대부분의 학습자들은 소프트웨어 교육을 처음 접하는 학생들임을 고려하여 교육 방향을 설정하였다. 먼저 학생들이 흥미를 느낄만한 언플러그드 활동으로 데이터 시각화 단계에 따라 실행할 수 있는 수업교재를 설계하였다.
- 먼저, 실험 집단이 정규성을 확보하고 있는지 확인하기 위하여 정규성 검정을 실시하였다.
- 방학 기간 중 6일 간에 본 연구에서 개발한 교육 프로그램인 36차시의 보드게임을 통한 집 중 교육을 실시하며 사전·사후 집단내 컴퓨팅 사고력의 성장을 비교분석하였다.
- 본 연구에서는 ADDIE 모형에 따라 교육 프로그램을 개발하였다.
- 본 연구에서는 ○○대학교에서 진행한 교육기부 프로그램의 지원자 24명을 대상으로 6일 동안 1일 6차시씩 36차시를 진행하였다. 24명의 학생을 데이터 시각화에 초점을 맞춘 언플러그드 교육을 적용하였다.
- 주어진 데이터 결과를 새로운 방식으로 데이터 시각화를 할 수 있다. 사람들이 좋아하는 것을 알 수 있는 빅 데이터를 분석하여 제주공항에서 여행객들이 가장 많이 찾는 곳을 조사하여 통계를 내고 다양한 방법으로 데이터 시각화를 한다.
- 한선관(2010)이 초등학교 영재 학생들을 대상으로 언플러그드 컴퓨터 수업을 진행하다. 알고리즘의 이해와 EPL 프로그래밍을 작성하면서 원리를 파악하도록 설계 하였으며, 이를 적용하여 영재학생들이 언플러그드에 높은 학업성취도를 보인다는 결과를 검증하였다[21].
- 언플러그드 활동을 통해 데이터 시각화의 개념을 익힌 후 각각의 문제해결을 통해 다양한 데이터를 절차에 따라 데이터 시각화 하였다. 다양한 실생활의 문제를 제시하고, 해결해야하는 문제에 따라 데이터 시각화를 다양하게 접근하며 학습하였다.
- 데이터를 수집하는 절차와 방법을 알고, 데이터를 시각적으로 표현한다. 이를 위해 주사위를 던져 나온 숫자를 수집하고 여러 가지 그래프로 그려 데이터 시각화의 방법을 알게 된다.
- 제주도의 인구분포 데이터를 정리하는 방법을 알고, 데이터를 시각적으로 표현하는 주제이다. 제주도청 인구분포 자료집계를 통해 수집된 자료를 색깔과 크기로 분류하여 데이터를 시각화 한다.
- 학생들의 학습내면화를 위해 우리 주변에서 쉽게 접할 수 있는 문제들로 추출하였다.
대상 데이터
- 요구분석은 ○○대학교에서 실시하는 컴퓨터교실(교육기부 프로그램)에 지원한 초등학생을 포함하여, 도내 초등학교 3학년 124명의 학생들과 도내 초등 현직교사 60명을 대상으로 실시하였다.
데이터처리
- 계산적 인지력 사전 검사에 대한 비모수/모수 통계를 결정하기 위해 정규성 검정의 방법으로 Shapiro-Wilks 검정을 실시하였고 에 그 결과를 제시하였다.
- 사전·사후 검사 결과 계산적 인지력의 변화를 알아보기 위하여 [Table 10]과 같이 모수 통계인 대응표본 t 검정을 실시하였다.
- 사전·사후 검사 결과 창의성의 변화를 알아보기 위하여 [Table 11]과 같이 정규성을 확보한 항목은 모수통계인 대응표본 t검정을 실시하였고, 정규성을 확보하지 못한 항목은 [Tabel 12]와 같이 비모수 통계인 Wilcoxon 부호 순위 검정을 실시하였다.
- 창의성 사전 검사에 대한 비모수/모수 통계를 결정하기 위해 정규성 검정의 방법으로 Shapiro-Wilks 검정을 실시하였고 [Table 9]에 그 결과를 제시하였다.
- 창의성 요소 중 정규성을 확보한 하위 요소에 대해서는 사전·사후 집단 내 대응표본 t 검정을 실시하였고, 정규성을 확보하지 못한 창의성 하위 요소에 대해서는 비모수 통계방법인 Wilcoxon 부호 순위 검정을 실시하였다.
이론/모형
- 36시간의 교육을 하기 전과 후에, 컴퓨팅 사고력 검사를 실시하였으며 검사도구로는 김병수(2014)의 연구에서 개발한 계산적 인지력 검사 A, B형을 선정하였다 [11]. 또한, 창의성 신장 검사를 위한 검사도구로 TTCT(도형) A, B형을 선정하여 투입하였다.
- 결론적으로 초등학교 3학년 학생을 대상으로 언플러그드 방식을 활용한 데이터 시각화 교육을 실시하였고 이 교육이 컴퓨팅사고력에 어떤 영향을 미치는지 연구해 보았다. 교육 프로그램 실시 후, 컴퓨팅 사고력 검사를 실시하였으며 검사도구로는 김병수(2014)의 연구에서 개발한 계산적 인지력 검사 A, B형을 선정하였다 [11]. 또한, 창의성 신장 검사를 위한 검사도구로 TTCT(도형) A, B형을 선정하여 투입하였다.
- 그러나 프로그래밍 언어에 대한 지식이나 활용해본 경험이 거의 없는 학습자, 그 중에서도 초등학생들에게는 알고리즘을 학습하는 것보다 프로그래밍 언어를 활용해야 한다는 것이 더 큰 부담이 될 수 있고, 특히 초등학교 저학년에게는 더 큰 방해 요소로 작용할 수 있다[9]. 이 점을 고려하여 3학년 대상의 소프트웨어 교육 방법으로 언플러그드 방법을 선택하였다. 언플러그드 컴퓨팅 방법은 체험 활동과 구체물 사용의 방법을 통해 학생들에게 컴퓨터 과학 내용에 기반한 문제해결 상황을 해결함으로써 계산적 사고를 기를 수 있는 기회를 제공할 수 있고[10].
- 컴퓨팅 사고력의 증진을 검증하기 위해 김병수(2014)의 컴퓨팅 사고력 구성요소를 계산적 인지력과 계산적 창의력으로 구분하여 개발한 계산적 사고력 검사 도구를 사용하였다[11]. 하지만 컴퓨팅 사고력의 인지적인 측면에 대해서만 위 검사지를 통해 다루고 있다는 제한점이 있다.
- 평가 도구로는 수업 활동의 효과를 검증하기 위해 김병수(2014)의 연구에서 개발한 계산적 인지력 검사 A, B 형을 선정하였다[11]. 또한, 창의성 신장 검사를 위한 검사도구로 TTCT(도형) A, B형을 선정하여 투입하였다.
성능/효과
- 개발된 프로그램을 적용하기에 앞서 정규분포를 갖추었는지 확인하기 위하여 계산적 인지력과 창의성 사전 검사에 대해 실시한 Shapiro-Wilks 정규성 검정 결과 계산적 사고력과 창의성 하위 요소 중 ‘제목의 추상성’과 ‘정교성’을 제외한 ‘유창성’, ‘독창성’, ‘성급한 종결에 대한 저항’, ‘창의성 평균’, ‘창의성 지수’는 정규분포를 갖춘 표본임이 검증되었다.
- 계산적 인지력 사전 검사에 대한 정규성 검정 결과 정규분포를 이루는 것으로 나타났다.
- 계산적 인지력과 창의성 사전· 사후 검사를 실시한 결과 본 연구에서 개발한 교육 프로그램은 초등학생의 컴퓨팅사고력 향상에 효과적인 것으로 나타났다.
- 따라서 본 연구를 통해 언플러그드 방식을 활용한 데이터 시각화 교육이 초등학교 3학년 학생의 계산적 인지력과 창의성 요소 중 ‘성급한 종결에 대한 저항’, ’창의성 평균‘, ’창의성 지수‘, ’정교성‘을 향상시킬 수 있음이 확인되었다.
- 또한 Wilcoxon 부호 순위 검정 결과 ‘정교성’에서도 유의미한 향상을 보였다.
- 사전·사후 집단 내 대응표본 t 검정 결과 창의성 하위 요소 중 ‘성급한 종결에 대한 저항’, ‘창의성 평균’, ‘창의성 지수’에서 유의미한 향상을 보였다.
- 우선 계산적 사고력의 향상 정도를 살펴보면, 총 36 차시의 개발된 프로그램으로 수업을 실시한 후 계산적 사고력의 사전·사후의 집단 내 대응표본 t 검정의 결과 계산적 인지력의 유의미한 향상을 보였다.
- 창의성 사전 검사에 대한 정규성 검정 결과 제목의 추상성과 정교성은 각각 .005, .000으로 나타나 정규성이 만족되지 않았다. 나머지 영역에서는 유의도가 유의수준인 .
후속연구
- 다만, 본 연구의 집단은 상관연구에 필요한 충분한 실험집단을 확보하지 못하여 연구 결과를 일반화하는 데에는 한계가 있다. 또한 교육기부 프로그램을 지원한 학생 들을 대상으로 연구를 진행하여 연구 대상자가 SW교육에 관심도가 높은 학생들이 모집되었을 가능성이 있다.
- 또한 교육기부 프로그램을 지원한 학생 들을 대상으로 연구를 진행하여 연구 대상자가 SW교육에 관심도가 높은 학생들이 모집되었을 가능성이 있다. 추후의 연구에서는 좀 더 많은 실험집단을 연구 대상을 확보하고, 모집 대상들의 SW교육에 대한 관심도를 분석 하여 연구결과를 일반화할 필요가 있는 것으로 나타났다.
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