본 연구는 컴퓨팅사고력에 관한 국내 연구동향을 분석하고, 연구방향을 제안하는 것을 목적으로 한다. 이를 위해 2015년부터 2018년까지 국내 학술지에 게재된 컴퓨팅사고력 관련논문 138편을 분석하였다. 연구결과, 국내 컴퓨팅사고력에 관한 연구는 2015년 소프트웨어교육이 의무화됨에 따라 꾸준히 증가하는 추세이고, 초등학생과 대학생을 대상으로 조사연구, 개발연구, 실험연구 등의 양적연구가 대부분이었으며, 컴퓨팅사고력 관련 교육과정 및 교육프로그램, 컴퓨팅사고력 관련 변인관계 등에 대한 연구주제가 많았다. 향후 컴퓨팅사고력에 대한 연구에서는 학습자의 컴퓨팅사고력을 촉진하는 변인과 그것들의 관계를 이론적으로 규명하고 이와 관련된 교수학습방법, 수업도구 및 매체 활용, 평가방법 등의 실증적인 연구가 활성화될 필요가 있다.
본 연구는 컴퓨팅사고력에 관한 국내 연구동향을 분석하고, 연구방향을 제안하는 것을 목적으로 한다. 이를 위해 2015년부터 2018년까지 국내 학술지에 게재된 컴퓨팅사고력 관련논문 138편을 분석하였다. 연구결과, 국내 컴퓨팅사고력에 관한 연구는 2015년 소프트웨어교육이 의무화됨에 따라 꾸준히 증가하는 추세이고, 초등학생과 대학생을 대상으로 조사연구, 개발연구, 실험연구 등의 양적연구가 대부분이었으며, 컴퓨팅사고력 관련 교육과정 및 교육프로그램, 컴퓨팅사고력 관련 변인관계 등에 대한 연구주제가 많았다. 향후 컴퓨팅사고력에 대한 연구에서는 학습자의 컴퓨팅사고력을 촉진하는 변인과 그것들의 관계를 이론적으로 규명하고 이와 관련된 교수학습방법, 수업도구 및 매체 활용, 평가방법 등의 실증적인 연구가 활성화될 필요가 있다.
This study was to review the research trends in domestic computing thinking and to suggest future research direction by analyzing 138 papers related to computing thinking published in domestic academic journals from 2015 to 2018. As a result, domestic research on computing thinking has been steadily...
This study was to review the research trends in domestic computing thinking and to suggest future research direction by analyzing 138 papers related to computing thinking published in domestic academic journals from 2015 to 2018. As a result, domestic research on computing thinking has been steadily increasing since 2015, and quantitative research, development research and experimental research were mainly used. Most research were conducted for elementary school students and university students. Research topics are oriented to the curriculum and program as well as the relationship among the variables related with computational thinking. It is necessary to explore empirical studies such as teaching methods, teaching tools, media utilization, and evaluation methods in order to promote learner's computing thinking. Also, it is needed to explore various variables related to enhance computing thinking and the relationship among the variables.
This study was to review the research trends in domestic computing thinking and to suggest future research direction by analyzing 138 papers related to computing thinking published in domestic academic journals from 2015 to 2018. As a result, domestic research on computing thinking has been steadily increasing since 2015, and quantitative research, development research and experimental research were mainly used. Most research were conducted for elementary school students and university students. Research topics are oriented to the curriculum and program as well as the relationship among the variables related with computational thinking. It is necessary to explore empirical studies such as teaching methods, teaching tools, media utilization, and evaluation methods in order to promote learner's computing thinking. Also, it is needed to explore various variables related to enhance computing thinking and the relationship among the variables.
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문제 정의
따라서 본 연구는 CT의 국내 연구 동향을 분석하기 위해서 연구정보, 연구대상, 연구방법, 연구주제별 연구 동향을 살펴보고자 한다. 그리고 연구주제에 있어서는 CT관련 교육과정 및 교육프로그램, 교수학습방법, 수업도구 및 매체, CT교육평가와 관련된 동향을 심층적으로 살펴보고 향후 연구과제를 탐색하고자 한다. 하지만, 본 연구에서 이루어지는 연구동향 분석은 국내에서 이루어진 학술논문에 국한하여 수행한 점을 밝힌다.
따라서 본 연구는 CT의 국내 연구 동향을 분석하기 위해서 연구정보, 연구대상, 연구방법, 연구주제별 연구 동향을 살펴보고자 한다. 그리고 연구주제에 있어서는 CT관련 교육과정 및 교육프로그램, 교수학습방법, 수업도구 및 매체, CT교육평가와 관련된 동향을 심층적으로 살펴보고 향후 연구과제를 탐색하고자 한다.
이에 본 연구에서는 CT와 관련하여 교수학습방법, 수업도구 및 매체활용, 교육평가 등 CT교육과 관련하여 분석함으로써 향후 CT교육 연구의 방향을 살펴보고자 한다. 아울러 이들 연구들은 초등 소프트웨어교육 연구동향, 국내 로봇 활용 SW교육 등 특정 주제 또는 대상에 국한되어 연구 동향을 분석하였는데, 본 연구에서는 중고등학생, 대학생, 교사까지 연구대상을 확대하고, CT에 대한 전반적인 교육동향을 살펴봄으로써 향후 CT 역량 강화를 위한 교육적 시사점을 제시하고자 한다.
또한, 이들 연구에서는 연도에 따른 CT의 용어의 변화, 연구주제, 적용교과, 연구대상을 기준으로 분석하였으나 연구방법, CT관련 교수학습방법, 교육평가 등에 대한 연구동향은 분석하지 않았다. 이에 본 연구에서는 CT와 관련하여 교수학습방법, 수업도구 및 매체활용, 교육평가 등 CT교육과 관련하여 분석함으로써 향후 CT교육 연구의 방향을 살펴보고자 한다. 아울러 이들 연구들은 초등 소프트웨어교육 연구동향, 국내 로봇 활용 SW교육 등 특정 주제 또는 대상에 국한되어 연구 동향을 분석하였는데, 본 연구에서는 중고등학생, 대학생, 교사까지 연구대상을 확대하고, CT에 대한 전반적인 교육동향을 살펴봄으로써 향후 CT 역량 강화를 위한 교육적 시사점을 제시하고자 한다.
제안 방법
셋째, 연구방법은 개발연구, 문헌연구, 사례연구, 실험연구, 조사연구, 질적연구, 혼합연구로 구분하여 분석하였다. 넷째, 연구주제는 선행연구를 고찰한 결과에 따라 CT관련 이론적 탐색, 교육과정 및 교육프로그램, 교수학습방법, 수업도구 및 매체, 교육평가, CT관련 변인관계로 설정하였다.
연구동향 분석은 일반적으로 연구대상, 연구방법, 연구주제 등의 특징적인 경향을 탐색함으로써 선행연구의 타당성 확보와 후속연구의 기초 자료를 제공하기 위한 목적으로 실시하고 있다[31]. 본 연구의 분석기준은 컴퓨팅사고, 소프트웨어교육 등에 관한 선행 연구동향 논문을 참고로 하여 [표 1]과 같이 설정하였다.
둘째, 연구대상은 유아, 초등학생, 중학생, 고등학생, 대학생, 교사, 전문가, 혼합(초등학생+중학생, 초등학생+교사), 대상없음으로 구분하였다. 셋째, 연구방법은 개발연구, 문헌연구, 사례연구, 실험연구, 조사연구, 질적연구, 혼합연구로 구분하여 분석하였다. 넷째, 연구주제는 선행연구를 고찰한 결과에 따라 CT관련 이론적 탐색, 교육과정 및 교육프로그램, 교수학습방법, 수업도구 및 매체, 교육평가, CT관련 변인관계로 설정하였다.
첫째, 논문이 발행된 연도와 학술지명, 저자의 소속기관에 대한 연구정보를 살펴보았다. 둘째, 연구대상은 유아, 초등학생, 중학생, 고등학생, 대학생, 교사, 전문가, 혼합(초등학생+중학생, 초등학생+교사), 대상없음으로 구분하였다.
대상 데이터
본 연구는 2015년 1월부터 2018년 12월까지 발행된 국내 학술지 논문으로 연구재단 등재후보지 이상의 학술지에 게재된 논문을 중심으로 수집하였다. 연구물의 수집 시기는 2015년 개정 교육과정에서 정보교과가 필수과목으로 지정되고 소프트웨어교육운영지침의 공고, SW중심대학 사업 활성화 등과 같이 CT에 대한 관심이 활발하게 논의되기 시작한 시점인 2015년 이후로 선정하였다.
본 연구는 국내 학술지에 게재된 CT관련 연구 138편을 분석하였다. 본 연구의 결과를 종합하면, 우선 CT관련 연구는 2015년 소프트웨어교육이 대두되기 시작한 시기부터 2018년까지 꾸준한 증가세를 보이고 있다.
분석대상 자료는 학술연구정보서비스(RISS)에서 ‘컴퓨팅사고(력)’, ‘컴퓨터적사고’, ‘Computational Thinking’, ‘CT기반’, ‘CT교육’을 키워드로 입력하여 총 412편이 수집되었다.
분석대상 자료는 학술연구정보서비스(RISS)에서 ‘컴퓨팅사고(력)’, ‘컴퓨터적사고’, ‘Computational Thinking’, ‘CT기반’, ‘CT교육’을 키워드로 입력하여 총 412편이 수집되었다. 수집된 연구물은 1차적으로 검색어로 인해 중복 추출된 225편의 연구물을 제외하였고, 2차적으로 수집된 연구물의 제목, 키워드, 초록 내용을 확인하여 CT와 관련성이 적은 49편의 연구물은 제외하였다. 이러한 과정을 통해 검색된 논문 목록은 정보컴퓨터 교육을 전공한 연구자와 교육학 전공자 1인과 함께 검토하였고, 최종적으로 138편을 분석대상으로 선정하였다.
이들 연구에 따르면 CT관련 연구물은 주로 컴퓨터과학 또는 교수학습 및 공학 분야와 관련된 논문이 주류를 이루었고, 연구방법에는 이론적 접근과 문헌연구가 다수를 이루고 있었다[13]. 연구대상은 중고등학교, 고등교육기관, 초등학교, 교사, 유치원 순으로 연구가 이루어지고 있었고, 연구주제는 CT관련 교수학습방법, 수업환경, 수업도구, CT 효과성 등으로 구분하여 분석하고 있었다[14]. 이처럼 CT에 대한 연구가 국내외 교육현장에서 많은 관심과 논의가 집중되는 가운데 국내 CT연구 또한 체계적이고 종합적인 분석을 통해 연구동향을 정리할 필요가 있다.
본 연구는 2015년 1월부터 2018년 12월까지 발행된 국내 학술지 논문으로 연구재단 등재후보지 이상의 학술지에 게재된 논문을 중심으로 수집하였다. 연구물의 수집 시기는 2015년 개정 교육과정에서 정보교과가 필수과목으로 지정되고 소프트웨어교육운영지침의 공고, SW중심대학 사업 활성화 등과 같이 CT에 대한 관심이 활발하게 논의되기 시작한 시점인 2015년 이후로 선정하였다.
수집된 연구물은 1차적으로 검색어로 인해 중복 추출된 225편의 연구물을 제외하였고, 2차적으로 수집된 연구물의 제목, 키워드, 초록 내용을 확인하여 CT와 관련성이 적은 49편의 연구물은 제외하였다. 이러한 과정을 통해 검색된 논문 목록은 정보컴퓨터 교육을 전공한 연구자와 교육학 전공자 1인과 함께 검토하였고, 최종적으로 138편을 분석대상으로 선정하였다.
이론/모형
본 연구의 분석절차는 문헌연구의 일종인 내용분석법의 절차[31]에 따라 ① 연구문제 설정, ② CT관련 연구물 수집, ③ CT연구동향 분석기준 마련 ④ CT연구물 코딩 작업 ⑤ 코딩데이터 통계적 분석 ⑥ 연구결과 해석 ⑦ 논문 작성의 단계로 수행하였다. 구체적인 분석절차는 [그림 1]과 같다.
성능/효과
CT관련 연구방법별 연구주제를 살펴보면 [표 3]과 같이 이론적 탐색 연구를 제외한 대부분의 연구주제 영역에서 개발 및 실험 연구방법이 활용되는 것을 확인할 수 있었다. 교육평가 영역은 CT능력을 측정하기 위한 평가도구 개발과 조사연구가 주를 이루고 있었고, CT관련 변인관계 영역은 다양한 변인들과의 관계를 통해 CT의 효과성을 검증하기 위해 학습자를 대상으로 하는 조사연구가 확인되었다.
연구주제는 CT관련 교육과정 및 교육프로그램, CT관련 변인관계, 수업도구 및 매체 등의 순서로 확인되었다. 그리고, CT관련 연구는 초등학생과 대학생을 중심으로 설문조사 및 프로그램 개발에 따른 효과 분석 등의 양적연구방법을 활용하여 CT교육 프로그램의 개발 및 CT관련 변인과의 관계를 규명하는 연구가 많은 것을 확인할 수 있었다. 이러한 연구 결과에 기반하여 향후 CT연구를 위한 시사점을 정리하면 다음과 같다.
넷째, CT교육에 많이 활용되고 있는 수업도구에 대한 연구동향은 스크래치[8][53][54], 앱 인벤터[21][22], 아두이노[22][55] 등인 것으로 나타났다. 스크래치는 미국 MIT 대학 미디어랩에서 개발한 교육용 프로그래밍 언어로 온라인 커뮤니티를 통해 다른 사람들과 협력적인 작업활동이 가능하다는 특징이 있다[11][17].
다섯째, CT관련 교육평가 연구 동향을 살펴보면 CT역량 평가[23], CT 개념평가[56], CT기반 평가루브릭 개발[57], CT 검사도구 개발[24], CT 평가도구 개발[25], 추상화 역량 평가 기준 개발[58] 등으로 CT를 측정하고 평가하기 위한 도구 개발이 주를 이루고 있었다. 이들 연구에 따르면 CT를 정확하게 측정하기 위한 직접적인 지표가 없는 상황에서 학생의 자가진단 설문이나 학습활동 결과물을 중심으로 CT의 향상 정도를 측정하고 평가하기에는 한계가 있다고 지적하였다.
둘째, CT교육과정 및 교육프로그램의 연구동향은 초등교육과정의 실과교과[21][37][40][41]와 중등교육과정의 정보교과[35][36][42]를 중심으로 연구되고 있는 것으로 나타났다. 한편, CT교육 프로그램은 수학, 과학의 정규 교과뿐만 아니라 교양교과, 동아리 활동과 같은 비교과 교육프로그램으로 확대되고 있었다.
본 연구는 국내 학술지에 게재된 CT관련 연구 138편을 분석하였다. 본 연구의 결과를 종합하면, 우선 CT관련 연구는 2015년 소프트웨어교육이 대두되기 시작한 시기부터 2018년까지 꾸준한 증가세를 보이고 있다. 연구대상은 초등학생과 대학생을 대상으로 하는 연구가 가장 많이 집계되었고, 이에 비해 중학생, 교사, 전문가를 대상으로 하는 연구는 상대적으로 적은 것으로 나타났다.
셋째, CT 신장을 위한 교수학습방법 연구동향에는 교수자 중심의 강의 및 실습보다는 학습자의 자기주도성과 협력을 강조하는 학습자 참여중심의 수업에 초점을 두고 있었다. 이러한 점은 CT관련 교수학습에 대한 선행연구의 대부분이 디자인기반 학습[18], 스토리텔링 전략[11][47], UMC(Use-Modify–Create)전략[48], HVC 학습전략(History-VR Coding-Collaboration)[49], 로봇활용교육[50], 문제중심학습[20][51][52] 등에서 추정해 볼 수 있었다.
본 연구의 결과를 종합하면, 우선 CT관련 연구는 2015년 소프트웨어교육이 대두되기 시작한 시기부터 2018년까지 꾸준한 증가세를 보이고 있다. 연구대상은 초등학생과 대학생을 대상으로 하는 연구가 가장 많이 집계되었고, 이에 비해 중학생, 교사, 전문가를 대상으로 하는 연구는 상대적으로 적은 것으로 나타났다. 이는 초등학교와 대학교에 소속된 저자로부터 연구된 사례가 많았기에 연구대상 또한 본인이 소속된 기관에서 연구가 이루어지고 있음을 짐작할 수 있었다.
첫째, CT관련 이론적 탐색에 대한 연구동향은 CT의 개념과 그 구성요소에 대한 고찰과 함께 비전공 학습자의 CT 향상을 위한 교육 방향과 과제를 탐색하는 연구가 주로 이루어지고 있는 것으로 나타났다[32-34]. Wing을 포함한 국내외 많은 학자들이 정의한 CT의 개념을 정리해 보면, CT는 21세기를 살아가는 모든 사람이 갖추어야할 기본적인 사고능력이다[7-9].
최종 분석대상 논문은 [그림 2]와 같이 2015년부터 2018년까지 연구가 꾸준히 진행되고 있음을 확인할 수 있었다. 특히, 2018년부터 정보교과가 필수교과로 지정되면서 CT에 관한 연구는 더욱 증가할 것으로 전망된다.
후속연구
특히, CT교육은 학교교육의 정보교과 중심에서 일반교과 및 교양 과목으로 확대되고 있는 상황에서 향후 CT연구에서는 단일 교과중심이 아닌 범교과적인 차원에서 학생발달수준과 특성을 고려한 CT교육 프로그램 개발이 필요할 것이다. 그것과 더불어 CT수준별 교수학습방법, 수업도구, 평가방법 등의 실증적인 연구가 병행되어야 할 것이다.
둘째, CT연구는 CT에 영향을 미치는 관련 변인들을 탐색하는 양적연구 방법 이외에도 교육의 주체인 학습자가 CT를 어떻게 형성하고 촉진할 수 있는지에 대한 교육적 현상을 관찰하고 그 과정을 심층적으로 분석하는 질적연구 및 혼합연구 방법이 요청된다. 특히, CT교육은 학교교육의 정보교과 중심에서 일반교과 및 교양 과목으로 확대되고 있는 상황에서 향후 CT연구에서는 단일 교과중심이 아닌 범교과적인 차원에서 학생발달수준과 특성을 고려한 CT교육 프로그램 개발이 필요할 것이다.
예컨대 CT기반 교수학습플랫폼은 네트워크에 항상 연결된 디바이스가 다양해지고 일상화됨에 따라 학습자원에 대한 접근성과 편이성이 확대될 것이고 학습자의 학습과정에 대한 추적 및 평가가 가능하도록 지원할 것이다. 따라서 CT연구는 물리적인 교육환경을 극복하는 새로운 매체나 테크놀로지 적용과 같은 기술 중심의 연구와 함께 CT가 미래사회의 핵심역량으로서 교육적 가치가 무엇인지 규명하고, 그 가치를 실현하기 위해 어떠한 변인과 과정으로 이루어지는지에 대한 실증적인 연구로 이어져야 할 것이다. 이를 위해서는 컴퓨터과학 및 소프트웨어 전문가와 컴퓨터교육, 교육학분야의 전문가가 상호 유기적인 연구공동체를 구축하여 테크놀로지 측면과 교육학적 측면에서의 협력 연구가 활성화 될 필요가 있다.
이럼에도 불구하고 국내 학술논문을 대상으로만 분석하였다는 한계를 가지고 있다. 따라서, 향후 CT연구는 국외 CT 연구동향과 국내 CT 연구동향을 비교, 분석함으로써 CT 연구의 종합적인 이해와 실천적 과제를 탐색할 필요가 있다.
셋째, CT연구는 첨단정보기술이 가속화됨에 따라 다양한 교수학습 콘텐츠가 등장하고 있어 이를 활용한 교수학습전략 및 평가방법 대한 연구로 확대할 필요가 있다. 예컨대 CT기반 교수학습플랫폼은 네트워크에 항상 연결된 디바이스가 다양해지고 일상화됨에 따라 학습자원에 대한 접근성과 편이성이 확대될 것이고 학습자의 학습과정에 대한 추적 및 평가가 가능하도록 지원할 것이다.
첫째, CT연구는 대부분 학생을 연구대상으로 연구되는 것으로 나타났지만, 앞으로 초중고등학교에 디지털교과서가 보급되고 증강현실 및 가상현실과 같은 최첨단 기술이 접목된 교수학습 콘텐츠가 활성화될 전망에 따라[5][6] 교수자의 CT 역량 강화 및 전문성 개발, CT기반 우수 수업사례 발굴 및 확산 등과 같은 연구가 좀 더 활성화 될 필요가 있다. 또한, CT의 연구대상이 초,중,고등학생 뿐만 아니라 일반인까지 확대하여 이루어질 필요가 있다.
둘째, CT연구는 CT에 영향을 미치는 관련 변인들을 탐색하는 양적연구 방법 이외에도 교육의 주체인 학습자가 CT를 어떻게 형성하고 촉진할 수 있는지에 대한 교육적 현상을 관찰하고 그 과정을 심층적으로 분석하는 질적연구 및 혼합연구 방법이 요청된다. 특히, CT교육은 학교교육의 정보교과 중심에서 일반교과 및 교양 과목으로 확대되고 있는 상황에서 향후 CT연구에서는 단일 교과중심이 아닌 범교과적인 차원에서 학생발달수준과 특성을 고려한 CT교육 프로그램 개발이 필요할 것이다. 그것과 더불어 CT수준별 교수학습방법, 수업도구, 평가방법 등의 실증적인 연구가 병행되어야 할 것이다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
CT는 어떤 능력인가?
CT는 Wing[7]에 의해 주창되었는데, 이는 컴퓨터시스템이 정보를 처리하는 방식과 같이 사고하는 능력을 말한다[8]. Wing을 포함한 국내외 많은 학자들에 따르면 CT는 21세기를 살아가는 모든 사람이 갖추어야 할 기본적인 핵심역량으로 규정하고 있다[7-9].
우리나라의 소프트웨어교육은 어떤 목표를 가지고 있는가?
우리나라는 2018학년부터 초중등 교육과정에 정보교과를 중심으로 CT 신장을 목표로 하는 소프트웨어교육을 의무화하고 있다[3]. 국내 대학은 SW융합인재 양성을 위한 CT관련 교과를 신설하여 운영하고 있다[4].
컴퓨팅사고력을 강화하기 위한 미국과 영국의 사례는?
전 세계는 컴퓨팅사고력(Computational Thinking, 이하 CT)을 강화하기 위한 교육을 시도하고 있다. 그 예로 미국은 2011년에 ‘컴퓨터 과학’ 교육과정을 운영하고 있고[1], 영국은 2014년 9월에 컴퓨터과학 교육을 정규 과목으로 채택하여 5세부터 알고리즘과 소프트웨어 제작 및 활용 기술을 습득하게 하고 있다[2]. 또한 프랑스는 2016년 9월에 소프트웨어교육을 중학교 정규 과목으로 도입하고, 중국과 일본도 컴퓨터교육을 필수교육으로 운영하고 있다[1][2].
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