선택한 단어 수는 입니다.
최소 단어 이상 선택하여야 합니다.
최소 단어 이상 선택하여야 합니다.
선택한 단어 수는 30입니다.
최대 10 단어까지만 선택 가능합니다.
최대 10 단어까지만 선택 가능합니다.
문제 정의
- 본 연구에서 추진하고자 하는 메타 종합 분석의 목적은 국내 초·중등학교의 피지컬 컴퓨팅 교육과 관련한 연구 동향을 파악하고자 하는 것이다.
- 본 연구에서는 국내 초·중등학교 피지컬 컴퓨터 교육 현황을 파악하고자 관련 연구들의 메타 종합 분석을 수행하였다.
- 본 연구에서는 실제 피지컬 컴퓨팅 교수 학습 현장에서 사용되고, 교수 학습 효과가 검증된 연구들을 대상으로 도구 활용 현황을 분석하였다. 특히, 학교급별 도구 활용 현황 분석 결과를 살펴보면, 초등학교의 경우, 보드형, 모듈형, 로봇형 등 다양한 도구를 활용하고 있음을 알 수 있다.
- 본 연구에서는 우리나라 초·중등학교 피지컬 컴퓨팅 교육 연구들을 종합적으로 분석하고, 학교 현장에서의 어려움을 해결하기 위해 향후 추진되어야 할 연구 방향에 관해 논의하고자 하였다.
제안 방법
- 20개의 논문을 대상으로 피지컬 컴퓨팅 교육의 목적을 확인하고, 시기, 대상, 상황에 따라 분류하였으며, 결과는 와 같다.
- 24개의 논문은 문제 설정 단계에서 제시한 구체적인 분석 목표를 토대로 보다 면밀히 검토되었으며, 논문별 저자, 출판년도, 교육 프로그램 및 연구 세부 정보(상황, 시간, 방법, 도구), 참여자 세부 정보(학년, 성별 등), 연구 목적 및 결과로 구분하여 정리하였다. 이에 따라 각 항목별로 구분이 어렵다고 판단되는 논문 4편이 제외되었다.
- 20개의 논문을 대상으로 피지컬 컴퓨팅 교육의 목적을 확인하고, 시기, 대상, 상황에 따라 분류하였으며, 결과는 <표 2>와 같다. 각 논문들에서 언급된 다양한 교육 목적들은 컴퓨팅 사고력, 문제해결력, 논리적 사고력, 창의성, 융합 역량, 태도/흥미, 만족도의 7가지 요소로 분류하였으며, 프로그래밍 능력, 알고리즘 설계 능력 등은 컴퓨팅 사고력으로 분류하고, 창의인성, 창의융합 등은 창의성으로 분류하였다.
- 각 논문의 교육 목적 달성을 위해 설계한 교수 학습 방법은 문제해결학습, 프로젝트학습, 설계기반학습, 탐구학습으로 분류하고, 어떤 방법을 사용하였는지 명확히 진술되어 있지 않거나 구분이 어려운 경우, 기타로 분류하였다. 문제해결학습은 창의적 문제해결학습을 포함하여 문제 또는 과제를 중심으로 교수 학습을 진행한 경우를 포함하였고, 설계기반학습은 디자인 사고 기반 또는 학습에 있어서 창의적 설계나 산출물 평가의 과정을 중요시 한 경우를 포함하였다.
- 블록 기반은 스크래치, 엔트리와 같은 블록 기반 교육용 프로그래밍 도구가 포함된다. 논문에서 프로그래밍 도구를 특별히 언급하지 않은 경우, 알 수 없음 항목으로 분류하였다. 구체적인 내용은 <표 4>와 같다.
- 둘째, 두 번째 연구 문제로 선정한 피지컬 컴퓨팅 교육 관련 환경 구성과 관련하여 연구에서 적용한 교수 학습 방법과 피지컬 컴퓨팅 교육을 위해 활용한 도구들의 특성을 확인하였다.
- 본 연구에서는 국내 초·중등학교의 피지컬 컴퓨팅 교육 관련 연구의 메타 종합 분석을 다음 각 단계별로 추진하였으며, Denner 외(2019)의 연구에서와 마찬가지로, 각 단계별 연구 결과의 품질 보장을 위한 3가지 원칙을 고수하였다.
- 본 연구에서는 국내 초·중등학교 피지컬 컴퓨터 교육 현황을 파악하고자 관련 연구들의 메타 종합 분석을 수행하였다. 분석 과정은 문제 설정, 문헌 검색, 정보 추출, 평가, 분석의 단계를 거쳐, 각 논문의 연구 결과를 통합하고 연구 성과에 관한 검증 내용을 종합적으로 검토하여 결론을 제시하였다. 문제 설정 단계를 통해 제시한 3가지 연구 문제에 따른 결론을 제시하면 다음과 같다.
- 셋째, 세 번째 연구 문제로 설정한 피지컬 컴퓨팅 교육의 결과를 분석하였다. 분석 대상 논문에서 제시한 대부분의 연구 결과들은 실험 집단을 대상으로 한 사전·사후 검사 결과의 양적 통계 분석을 통해 피지컬 컴퓨팅 교육의 효과를 제시하였으나, 설문 결과의 질적 판단과 학습자 산출물의 질적 판단 및 검증을 통한 결론을 제시한 경우도 있다.
- 본 연구에서는 국내 초·중등학교의 피지컬 컴퓨팅 교육 관련 연구의 메타 종합 분석을 다음 각 단계별로 추진하였으며, Denner 외(2019)의 연구에서와 마찬가지로, 각 단계별 연구 결과의 품질 보장을 위한 3가지 원칙을 고수하였다. 이에 따라 본 연구에서는 3명의 전문가(초등 컴퓨터 교육 1인, 중등 컴퓨터 교육 2인)가 참여하여, 단계별 분석 결과를 논의하였다.
- 창의성 향상을 위해 적용된 교수 학습 방법은 프로젝트기반학습, 문제해결학습, 설계기반학습으로 창의성을 설명하는 특정 요인인 과제 집착, 호기심, 확산적 사고, 동기, 정교성, 소통, 창의적 성향 등의 변화를 검증하였다( 참조).
- 피지컬 컴퓨팅 교육을 위한 환경은 어떻게 구성되었는지 여부를 살펴보기 위해 교육 목적에 따른 교수 학습 방법은 무엇인지, 피지컬 컴퓨팅 교육에 활용한 하드웨어 및 프로그래밍 도구는 무엇인지 분석하였다.
- 피지컬 컴퓨팅 교육의 목적으로 가장 많이 나타난 컴퓨팅 사고력, 창의성, 태도/흥미와 관련하여 각 목적에 따른 결과를 교수 학습 환경과 관련하여 종합적으로 분석하였다.
- 피지컬 컴퓨팅 도구는 피지컬 컴퓨팅 창작물 구성을 위해 활용한 하드웨어와 해당 창작물 제어를 위해 활용한 프로그래밍 도구로 구분하였다. 하드웨어는 크게 보드형, 모듈형, 로봇형으로 구분하였으며, 보드형은 아두이노와 같이 프로그래밍 가능한 마이크로프로세서, 센서 등이 통합된 보드 형태의 도구들을 포함하였다.
- 피지컬 컴퓨팅 도구는 피지컬 컴퓨팅 창작물 구성을 위해 활용한 하드웨어와 해당 창작물 제어를 위해 활용한 프로그래밍 도구로 구분하였다. 하드웨어는 크게 보드형, 모듈형, 로봇형으로 구분하였으며, 보드형은 아두이노와 같이 프로그래밍 가능한 마이크로프로세서, 센서 등이 통합된 보드 형태의 도구들을 포함하였다. 따라서 아두이노, 스크래치 센서보드, 릴리패드 아두이노, 라즈베리파이, 메이키 메이키, 일반 센서 등을 포함한다.
대상 데이터
- 본 연구에서 설정한 연구 목적에 부합하는 것으로 판단되는 20개 논문의 특성을 분석하였으며, 분석 대상 논문들은 다양한 연구 상황과 방법으로 추진되었음을 알 수 있다. <표 1>에서와 같이 연구 대상은 초등학생과 중·고등학생이 골고루 분포되어 있고, 참여자 수는 소규모에서 대규모에 이르기까지 다양하다.
- 위 조건에 따른 문헌 검색 결과, 총 37개의 논문이 검색되었으며, 문헌 및 동향 분석 연구 6개, 프로그램 및 피지컬 컴퓨팅 도구 개발 연구 7개를 제외하고 최종 분석 대상으로 24개의 논문을 선정하였다.
이론/모형
- 본 연구는 Denner 외(2019)의 연구에서 사용한 메타 종합(Meta-Synthesis) 연구 분석 방법 및 절차에 준하여 수행되었다[17].
- 본 연구에서는 위에서 설정한 연구 문제와 관련한 논문을 RISS(Research Information Sharing Service)를 활용하여 검색하였으며, 검색에 사용한 키워드 및 조건은 다음과 같다.
- 이에 따라 초·중등학교에서의 피지컬 컴퓨팅 교육의 추진현황, 방법, 효과성 등에 관한 양적, 질적 연구들을 종합적으로 확인하기 위해 메타 종합(Meta-Synthesis) 연구 분석을 사용하였다.
성능/효과
- 교수 학습 방법으로 프로젝트기반학습, 설계기반학습, 탐구학습 등이 활용되었으며, 실험집단의 사전·사후 학업성취 결과 비교를 통해 알고리즘 설계, 자료표현, 수행 및 검증, 일반화 능력 등 컴퓨팅 기능(computational practices) 실행 능력의 향상을 확인하였고, 피지컬 컴퓨팅 실행을 통한 프로그래밍과 컴퓨팅에 관한 자신감 향상 가능성 등이 확인되었다( 참조).
- 구체적으로 살펴보면, 컴퓨팅 사고력, 창의성, 태도/흥미의 순으로 높게 나타났으며, 컴퓨팅 사고력을 목적으로 한 논문은 2016년에 가장 많이 출판되었으나, 2016년부터 2019년에 이르기까지 꾸준히 이루어지고 있음을 알 수 있다. 대상별 분석 결과를 살펴보면, 초등학교에서 가장 활발히 피지컬 컴퓨팅 교육 연구가 이루어지고 있으며, 융합 역량의 경우, 중학교 비정규 수업 활동을 통해 추진되었음을 알 수 있다.
- 본 연구에서 문헌 검색을 통해 수집된 연구의 대부분은 초등학교 학생들을 위한 연구들이었으며, 중·고등학교의 경우, 영재 교육 등 특수 교육 상황이나 공업계열 고등학교 학생들을 위한 연구들로, 중학교와 일반계열 고등학교 학생들을 위한 연구가 부족한 것으로 나타났다.
- 본 연구에서는 피지컬 컴퓨팅 교육의 목적으로 가장 빈번히 나타난 컴퓨팅 사고력, 창의성, 태도와 흥미와 관련한 연구 결과를 구체적으로 살펴보았으며, 컴퓨팅 사고력 관련 연구들의 경우, 컴퓨팅 사고력을 구성하는 요소 중 개념(concepts)이나 관점(perspectives)보다는 주로 기능(practices)적 측면의 향상에 긍정적 결과를 보여주고 있다. 창의성 측면에서는 창의성을 설명하는 요인인 창의적 성향, 호기심, 과제집착, 확산적 사고 등의 요인에 피지컬 컴퓨팅 교육이 효과적임을 보여준다.
- 분석 결과를 구체적으로 살펴보면, 통합 보드 형태의 도구를 가장 많이 사용하고, 스크래치, 엔트리와 같은 블록 기반 프로그래밍 도구를 가장 많이 사용한 것으로 나타났다. 텍스트 기반 프로그래밍 도구의 경우, 중학교와 고등학교 학습 상황에서 활용하였으며, 중학교 학습 상황의 경우, 영재를 대상으로 한 연구 또는 융합 교육 활동에서 추진되었다(<표 5> 참조).
- 분석 결과를 구체적으로 살펴보면, 프로젝트기반학습 방법을 가장 많이 활용한 것으로 나타났다. 또한 프로젝트기반학습은 가장 다양한 교육 목적 달성을 위해 활용된 교수 학습 방법이다.
- 첫째, 국내 초·중등학교에서 추진되어 온 피지컬 컴퓨팅 교육의 목표를 확인한 결과, 컴퓨팅 사고력, 문제해결력, 논리적 사고력, 창의성, 융합 역량, 태도와 흥미, 교육과정 및 수업 만족도의 7가지 요소가 확인되었다. 이 중, 컴퓨팅 사고력과 창의성의 향상, 태도와 흥미의 증진 등이 가장 빈번한 교육 목표로 나타났으며, 컴퓨팅 사고력을 목표로 한 연구의 경우, 연구 분석 시작 시기인 2016년부터 현재까지 꾸준하게 이루어지고 있으며, 초등학교 뿐 아니라, 중학교, 고등학교, 정규 수업 및 비정규 수업에서 다양하게 추진된 것을 확인하였다.
- 첫째, 국내 초·중등학교에서 추진되어 온 피지컬 컴퓨팅 교육의 목표를 확인한 결과, 컴퓨팅 사고력, 문제해결력, 논리적 사고력, 창의성, 융합 역량, 태도와 흥미, 교육과정 및 수업 만족도의 7가지 요소가 확인되었다.
- 특히, 학교급별 도구 활용 현황 분석 결과를 살펴보면, 초등학교의 경우, 보드형, 모듈형, 로봇형 등 다양한 도구를 활용하고 있음을 알 수 있다. 프로그래밍 도구의 경우, 중학교와 고등학교에서 텍스트 기반 도구를 활용하는 반면, 초등학교에서는 대부분 스크래치, 엔트리와 같은 블록 기반 프로그래밍 도구를 활용하고 있음을 확인하였다. 중학교의 경우, 텍스트 기반 프로그래밍 도구를 대부분 활용하고 있는 것으로 나타났으나, 이러한 결과는 본 연구 분석 대상 논문에 중학교 학생들을 대상으로 한 연구가 매우 소수이며, 정보 교과 교육보다는 수학이나 과학, 기술 등의 타 교과와의 융합 교육 형태로 이루어짐에 따라 해당 교과에서 전통적으로 사용하던 프로그래밍 도구를 활용하였기 때문인 것으로 보인다.
- 또한 프로젝트기반학습은 가장 다양한 교육 목적 달성을 위해 활용된 교수 학습 방법이다. 프로젝트기반학습에 이이서 설계기반학습이 컴퓨팅 사고력, 문제해결력, 창의성, 융합역량, 태도/흥미와 같이 다양한 교육 목적 달성을 위해 추진된 것으로 확인되었다.
- 피지컬 컴퓨팅 교육을 위한 내용 및 교수 학습 설계, 실행에 있어 주로 활용된 교수 학습 방법은 문제해결학습, 프로젝트기반학습, 설계기반학습, 탐구학습이며 프로젝트기반학습이 가장 많이 활용된 것을 확인하였다. 피지컬 컴퓨팅 교육은 물리적인 피지컬 장치의 설계 및 구성, 피지컬 장치의 동작 제어를 위한 프로그래밍 과정을 포함하는 종합적 활동을 요구한다는 측면에서 프로젝트기반학습은 가장 적합한 교수 학습 방법으로 판단된다.
후속연구
- 둘째, 컴퓨팅 사고력 향상을 위한 피지컬 컴퓨팅 교육 내용 및 교수 학습, 평가 방안 설계와 관련한 구체적인 연구가 추진될 필요가 있다. 현재의 연구들은 주로 컴퓨팅 사고력의 기능적 요소에 집중하고 있는 경향을 보이며, 피지컬 컴퓨팅 도구 활용이 개인의 창의적 성향이나 인식의 변화, 흥미 증진에 도움을 줄 수 있다는 사례 정도를 보여준다.
- 현재의 연구들은 주로 컴퓨팅 사고력의 기능적 요소에 집중하고 있는 경향을 보이며, 피지컬 컴퓨팅 도구 활용이 개인의 창의적 성향이나 인식의 변화, 흥미 증진에 도움을 줄 수 있다는 사례 정도를 보여준다. 이러한 연구 결과를 바탕으로 피지컬 컴퓨팅 교수학습 상황에서 유의미한 교수 학습 전략은 무엇인지 등을 구체적으로 살펴보고 이를 반영한 교육 과정 및 새로운 교수 학습 설계를 제안하는 연구가추진될 필요가 있다,
- 첫째, 중학교 및 고등학교 정보 교과 교육과정에 제시된 피지컬 컴퓨팅 관련 교육 내용 및 성취기준 도달을 위한 연구가 추진될 필요가 있다. 본 연구에서 문헌 검색을 통해 수집된 연구의 대부분은 초등학교 학생들을 위한 연구들이었으며, 중·고등학교의 경우, 영재 교육 등 특수 교육 상황이나 공업계열 고등학교 학생들을 위한 연구들로, 중학교와 일반계열 고등학교 학생들을 위한 연구가 부족한 것으로 나타났다.
※ AI-Helper는 부적절한 답변을 할 수 있습니다.