[논문]유아의 컴퓨팅 사고력 함양을 위한 소프트웨어 교육 프로그램 적용 및 효과분석

이경희; 고은현; 홍찬의; 이영석; 문은경; 조정원

doi:10.22156/cs4smb.2020.10.12.100

[국내논문] 유아의 컴퓨팅 사고력 함양을 위한 소프트웨어 교육 프로그램 적용 및 효과분석
Application and Effectiveness Analysis of Software Education Program for Computational Thinking in Early Childhood 원문보기

융합정보논문지 = Journal of Convergence for Information Technology, v.10 no.12, 2020년, pp.100 - 109

이경희 (서대학교 혁신융합학부) , 고은현 (배화여자대학교 유아교육과) , 홍찬의 (배화여자대학교 유아교육과) , 이영석 (강남대학교 KNU 참인재대학) , 문은경 (고려대학교 교육공학전공) , 조정원 (제주대학교 컴퓨터교육과)

초록
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유아 소프트웨어 교육에 대한 관심과 논의가 지속적으로 이루어지고 있는 시점에서, 본 연구는 유아 소프트웨어 교육프로그램을 적용하고 이를 통해 소프트웨어 교육 효과성과 컴퓨팅 사고력 함양에 관해 분석하고자 하였다. 본 연구에서는 컴퓨팅 사고력 함양이라는 소프트웨어 교육의 궁극적인 목적을 달성을 할 수 있도록 소프트웨어 교육 내용 요소와 컴퓨팅 사고력 요소가 균형 있게 분포하고 있는 교육 프로그램을 적용하였다. 이를 통해 체험과 놀이 활동을 하며 자연스럽게 사고하는 방법을 일깨워 주고 문제를 발견하고 스스로 해결책을 찾아내는 경험을 할 수 있는 교육을 진행하였다. 연구 결과 본 연구에서 적용한 교육프로그램이 유아의 소프트웨어 교육 효과성과 컴퓨팅 사고력 함양에 도움을 주는 것으로 나타났다. 이러한 결과를 바탕으로 컴퓨팅 사고력을 함양할 수 있는 체계적인 유아 소프트웨어 교육을 위한 교육 프로그램을 제안하였다.

Abstract ▼ AI-Helper

At the beginning of the discussion of early childhood software education, the study was conducted to apply an early childhood software education program based on computational thinking and analyze the effects of early childhood software education programs. In this study, a balanced distribution of software education, content elements and computing thinking elements was applied to achieve the ultimate goal of software education, which is to improve computing thinking. As early as possible, it's a good idea to start teaching to remind themselves how to think through experiences and play activities and to discover problems and find solutions by themselves. In the analysis results, early childhood software education program we applied affected positive impacts on software education effect, computational thinking of early childhood. Based on these results, a program was proposed for systematic early childhood software education that effective develope of computational thinking.

주제어

표/그림 (5)

표 Table 1. Software Education Advanced Research
표 Table 2. Software Education Program 10 Class
그림 Fig. 1 Class and Pre-Post Test process
표 Table 3. Software Education Effectiveness Results
표 Table 4. Computational Thinking Results

AI 본문요약
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문제 정의

그러나 활용 교육으로만 그치는 데 문제점이 있다. 따라서 본 연구에서는 놀이와 경험을 통해 문제해결 과정에서 알고리즘을 이해하고 프로그래밍의 원리를 자연스럽게 익힐 수 있도록 도와주는 소프트웨어 교육이 될 수 있는 교육 프로그램을 적용하였다.
따라서 본 연구에서는 유아들이 실생활에서 소프트웨어가 어떤 의미가 있는지 다양한 사례를 중심으로 구성된 활동을 통해 문제를 해결해 보는 경험을 할 수 있는 소프트웨어 교육 프로그램을 구성하였다. 이를 통해 문제해결력과 컴퓨팅 사고력을 향상하는데 목적을 두고 있다.
본 연구는 컴퓨팅 사고력을 함양할 수 있는 유아 소프트웨어 교육 프로그램을 만 5세 유아에게 적용하고 그 효과를 분석하였다. 이를 통해 유아 소프트웨어 교육의 방향과 평가 도구 및 방법에 대한 시사점을 제시한다는 점에서 그 의의를 찾을 수 있다.
본 연구에서는 유아 소프트웨어 교육을 통해 교육의 효과성과 컴퓨팅 사고력의 변화를 살펴보고자 두 가지 검사를 시행하였다.
본 연구에서는 컴퓨팅 사고력 요소를 담고 있는 교육 프로그램을 운영하고 효과를 검증하였다. 이러한 시도는 추후 관련 연구에서 유아 소프트웨어 교육의 본질을 이해하고 파악하는데 많은 도움이 될 것이다.
사고력 향상 효과를 분석하고자 하였다. 본 연구의 유아 소프트웨어 교육 프로그램은 소프트웨어 교육을 처음 접하는 유아들에게 놀이와 체험을 통해 다양한 경험을 자연스럽게 제공할 수 있도록 하였다. 대부분의 학습 목표가 유아에게 적합한 경험 하거나, 사용해보거나, 알아보거나, 생각해 볼 수 있도록 적절하게 제시되어 있다.
소프트웨어 교육이란 미래 사회를 살아가는 데 필요한 문제해결역량을 컴퓨팅 사고력 기반으로 기르는 것을 목적으로 한다. 즉, 프로그래밍 교육과 개발 역량에 초점을 맞추는 것이 아니라 정보윤리 의식과 태도를 바탕으로 실생활의 문제를 컴퓨팅사고로 해결 할 수 있도록 하는 것에 역점을 두는 것이다[9].
유아 소프트웨어 교육에 관한 관심과 논의가 지속해서 이루어지고 있는 시점에서, 본 연구는 유아 소프트웨어교육 프로그램을 적용하고 소프트웨어 교육 효과성과 컴퓨팅 사고력 향상 효과를 분석하고자 하였다. 본 연구의 유아 소프트웨어 교육 프로그램은 소프트웨어 교육을 처음 접하는 유아들에게 놀이와 체험을 통해 다양한 경험을 자연스럽게 제공할 수 있도록 하였다.
소프트웨어 교육 프로그램을 구성하였다. 이를 통해 문제해결력과 컴퓨팅 사고력을 향상하는데 목적을 두고 있다.
이에 본 연구에서는 2주에 걸쳐 10차시에 활용할 수 있는 13개의 교육 프로그램을 개발하여 41명의 유아를 대상으로 소프트웨어 교육을 경험 할 수 있도록 하였다. 이후 사전 검사와 사후 검사를 통해 소프트웨어 교육의 효과성과 컴퓨팅 사고력의 전반적인 효과를 살펴보았다.

제안 방법

검사 문항은 가치 6문항, 태도 4문항, 컴퓨팅 사고력 효능감 2문항, 흥미 1문항으로 이루어져 있으며 각 문항은 ‘전혀 그렇지 않다’부터 ‘정말 그렇다’까지 Likert 5점 척도로 측정되었다.
교육 프로그램에 참여한 원생들은 2주간 매일 방과 후 과정 오후 시간에 하루 1차시 30분~50분 동안 수업을 하였다. 시간은 프로그램의 목적과 유아들의 반응에 따라 융통성 있게 조절하였다.
컴퓨팅 사고력 요소를 포함하고 있다. 교육 활동을 통해 도달해야 하는 목표가 무엇인지 어떤 요소에 해당하는지를 정확하게 확인하고 교육을 진행할 수 있도록 구성하였다. 3가지 내용 영역에 대해 자세하게 살펴보면 다음과 같다.
둘째, ‘알고리즘 라이프(Algorithm Life)’는 일상생활의 문제들을 효과적으로 해결하는데 필요한 자료와 정보를 찾고, 어렵고 복잡한 문제를 단순화하여 문제해결 방안을 절차적으로 표현하고 실행하는 것을 학습하고 경험해 볼 수 있도록 구성하였다. 이 부분의 핵심개념은 자료와 정보, 추상화, 알고리즘, 프로그래밍이다.
둘째, 소프트웨어 교육의 효과성 검사 도구와 컴퓨팅사고력 검사 도구를 개발하고 그 효과를 확인하였다. 선행연구에서는 일반적으로 유아 창의성 검사 도구를 사용하고 있었다.
본 연구를 통해 개발된 10차시의 교육 프로그램이 유아 소프트웨어 교육에 효과성이 있는지 살펴보기 위해 소프트웨어 교육 효과성 사전·사후 검사를 실시하였다. 이에 따른 Wilcoxon 부호 순위 검정 결과를 자세히 살펴보면 Table 3과 같다.
본 연구를 통해 개발된 교육 프로그램이 유아 소프트웨어 교육에 미친 영향을 살펴보기 위해 컴퓨팅 사고력 사전·사후 검사를 실시하였다. 이에 따른 Wilcoxon 부호 순위 검정 결과를 살펴보면 Table 4와 같다.
연구에 사용된 교육 프로그램은 유아 공통 국가 교육과정인 누리과정 관련 요소와 소프트웨어 교육내용 요소, 컴퓨팅 사고력 요소를 포함하고 있다. 교육 활동을 통해 도달해야 하는 목표가 무엇인지 어떤 요소에 해당하는지를 정확하게 확인하고 교육을 진행할 수 있도록 구성하였다.
에서 제시한 문항 예시를 사용하였다. 이를 기초로 만 5세 유아의 수준과 연구의 목적에 맞게 수정· 보완하여 질문지법+면접법으로 재구성하여 개발하였다. 질문지법으로 개발되었으나 글을 읽지 못하는 유아를 배려해 교사가 직접 한 명씩 대면으로 읽어주는 면접법도 병행하였다.
이를 기초로 한국 유아의 특성과 글자에 익숙하지 않은 유아들을 배려하여 그림 위주의 검사지로 재구성하여 개발하였으며 총 10문항으로 구성되어 있다. 개발된 소프트웨어 효과성 검사지와 컴퓨팅 사고력 검사지는 모두 유아교육 전문가, 소프트웨어 전문가의 타당도 검증을 통해 유아의 특성 및 유아가 알기 쉬운 단어, 그림 등으로 수정·보완하여 완성하였다.
이에 따라 Fig. 1과 같이 3차시까지 수업을 진행 후 사전 검사를 시행하고 사후 검사는 10차시 수업이 끝난 후 진행하였다.
이후 사전 검사와 사후 검사를 통해 소프트웨어 교육의 효과성과 컴퓨팅 사고력의 전반적인 효과를 살펴보았다.
첫째, ‘디지털 컬처(Digital Culture)’는 디지털 정보 사회의 구성원으로서 윤리의식을 갖추고 정보기기를 효과적으로 활용하여 문제를 해결할 수 있는 내용으로 구성하였다. 이 부분의 핵심개념으로 정보윤리, 정보기기, 협업이다.
컴퓨팅 원리와 개념을 자연스럽게 포함 시켜 유아들이 쉽게 이해할 수 있는 내용으로 구성하였다. 이를 통해 소프트웨어 교육의 목적인 컴퓨팅 사고력, 정보문화 소양을 함양하고 협력적 문제해결을 배양 할 수 있을 것이다 즉, 소프트웨어 교육이지만 유아에 맞게 놀이와 경험을 통해 문제해결 과정에서 자연스럽게 알고리즘을 이해하고 프로그래밍의 원리를 익힐 수 있는 교육이 될 수 있도록 구성하였다.

대상 데이터

프로그램을 사용하였다. 교육 프로그램은 총 30개로 구성되어 있으나 소프트웨어 교육의 궁극적인 목적을 달성할 수 있는 내용 요소와 컴퓨팅 사고력 요소가 균형 있게 분포된 13개의 프로그램을 선정하였다. 선정된 13개의 교육 프로그램은 교육의 상황과 목적에 맞게 연구자가 직접 수정 후 소프트웨어 전문가의 타당도 검증을 거쳐 완성하였다.
본 연구는 D 병설 유치원 만 5세 유아 방과 후 과정 원생 41명을 대상으로 실시되었다. 유아 소프트웨어 교육은 두 개의 반에서 하루 1시간 총 10차시로 이루어졌다.
사전·사후 검사로 이루어져 있다. 자료수집 후 최종적으로 41명의 원생이 연구의 분석대상에 포함되었으며 남아 19명(46.3%), 여아 22명(53.7%)이었다. 수집된 자료는 SPSS 25.

데이터처리

소프트웨어 교육 효과성 검사, 컴퓨팅 사고력 검사, 사전·사후에 관하여 먼저 연구 집단이 정규성을 확보하고 있는지 확인하기 위하여 Shapiro-Wilks 검정을 시행하였다. 이에 따라 평균과 표준편차를 산출하였고 기술통계를 산출하였다.
이에 따라 평균과 표준편차를 산출하였고 기술통계를 산출하였다. 통계적 검증을 위한 유의수준은 ⍺=.
이에 따라 평균과 표준편차를 산출하였고 기술통계를 산출하였다. 통계적 검증을 위한 유의수준은 ⍺=.05에서 살펴보았으며 그 효과를 분석하였다.

이론/모형

둘째, 컴퓨팅 사고력 검사는 소프트웨어 교육을 통해 컴퓨팅 사고력 향상을 알아보기 위해 ‘Bebras Challenge – Castors : Years 4 & 5’[31] 의 문제를 사용하였다. 이를 기초로 한국 유아의 특성과 글자에 익숙하지 않은 유아들을 배려하여 그림 위주의 검사지로 재구성하여 개발하였으며 총 10문항으로 구성되어 있다.
본 연구에 사용된 교육 프로그램은 이경희 외[29]에서 개발한 ‘만 5세 유아를 위한 소프트웨어 교육 내용 체계’에 따라 유아교육 교수, 유아교육 전문가, 소프트웨어교육 교수, 소프트웨어 교육 전문가가 함께 개발한 교육 프로그램을 사용하였다. 교육 프로그램은 총 30개로 구성되어 있으나 소프트웨어 교육의 궁극적인 목적을 달성할 수 있는 내용 요소와 컴퓨팅 사고력 요소가 균형 있게 분포된 13개의 프로그램을 선정하였다.
첫째, 유아 소프트웨어 교육 효과성 검사는 교육이 유아들에게 미치는 영향과 효과를 알아보기 위해 박주연 외(2017)의 ‘초·중등 SW 교육의 평가 요소 개발’[30] 에서 제시한 문항 예시를 사용하였다. 이를 기초로 만 5세 유아의 수준과 연구의 목적에 맞게 수정· 보완하여 질문지법+면접법으로 재구성하여 개발하였다.

성능/효과

이를 기초로 한국 유아의 특성과 글자에 익숙하지 않은 유아들을 배려하여 그림 위주의 검사지로 재구성하여 개발하였으며 총 10문항으로 구성되어 있다. 개발된 소프트웨어 효과성 검사지와 컴퓨팅 사고력 검사지는 모두 유아교육 전문가, 소프트웨어 전문가의 타당도 검증을 통해 유아의 특성 및 유아가 알기 쉬운 단어, 그림 등으로 수정·보완하여 완성하였다.
교육 프로그램은 총 30개로 구성되어 있으나 소프트웨어 교육의 궁극적인 목적을 달성할 수 있는 내용 요소와 컴퓨팅 사고력 요소가 균형 있게 분포된 13개의 프로그램을 선정하였다. 선정된 13개의 교육 프로그램은 교육의 상황과 목적에 맞게 연구자가 직접 수정 후 소프트웨어 전문가의 타당도 검증을 거쳐 완성하였다. 차시별 활동명과 주요활동 내용, 소프트웨어 교육 내용 요소를 자세히 살펴보면 Table 2와 같다.
셋째, ‘플레이 컴퓨팅(Play Computing)’은 직접 프로그램을 계획하여 만들고, 실행, 평가하는 것을 놀이처럼 학습하고 경험해 볼 수 있는 내용으로 구성하였다. 이 부분의 핵심개념은 언플러그드 또는 SW 컴퓨팅, 피지컬 컴퓨팅이다.

후속연구

따라서 제대로 된 소프트웨어 교육을 한 후 창의적, 논리적 검사를 통한 접근이 아니라 컴퓨팅 사고력 검사를 통한 검증이 필요하다. 본 연구에서 개발한 검사 도구는 컴퓨팅 사고력과 창의성의 차이를 구분해 추후 다른 연구에서도 목적에 맞게 수정·보완하여 사용할 수 있을 것이다.
본 연구에서는 컴퓨팅 사고력 요소를 담고 있는 교육 프로그램을 운영하고 효과를 검증하였다. 이러한 시도는 추후 관련 연구에서 유아 소프트웨어 교육의 본질을 이해하고 파악하는데 많은 도움이 될 것이다.
첫째, 유아도 코딩능력, 로봇 활용 교육을 통한 흥미 위주로 끝나는 단순한 교육이 아니라 소프트웨어 교육목적과 필요성에 대한 충분한 내용을 담고 있는 교육과정이 필요하다.

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저자의 다른 논문 :

표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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