[논문]비전공자 소프트웨어 교육에서 전공맞춤형 학습 콘텐츠의 효과에 관한 사례 연구

서주영; 신승훈

doi:10.14400/jdc.2020.18.5.055

비전공자 소프트웨어 교육에서 전공맞춤형 학습 콘텐츠의 효과에 관한 사례 연구
A Case Study on the Effectiveness of Major-friendly Contents in Software Education for the Non-majors 원문보기

디지털융복합연구 = Journal of digital convergence, v.18 no.5, 2020년, pp.55 - 63

초록
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최근 대학의 비전공자 소프트웨어(SW) 기초교육에 대한 관심이 높지만 SW 비전공자에겐 학습의 어려움이 크다. 본 논문은 비전공 학생들의 학습 동기를 높여 SW교육 효과를 향상시키기 위해 기존 SW 전공자 대상의 학습 콘텐츠를 그대로 사용하기보다 비전공자들의 흥미를 반영한 전공맞춤형 콘텐츠를 활용한 수업 방안을 제안한다. 본 논문에서는 5년 이상 비전공자 SW기초교육을 운영 중인 A 대학의 사례 연구를 통해 동일한 교과과정에 대해 교육 대상의 전공에 맞춤된 학습 콘텐츠로 수업한 전, 후 학생들의 강의 만족도 변화를 비교 분석하였다. 그 결과 사회과학계열에선 국가의 사회, 문화 현상을 살펴볼 수 있는 공공 데이터를 이용한 콘텐츠에 학습 흥미를 느끼고, 인문계열에겐 소설, 역사서, SNS 글의 텍스트 콘텐츠가 학습 동기를 상승시켜 어렵게 느끼던 학습 내용에 대한 이해와 함께 강의 만족도도 크게 향상시키는 효과를 가져왔으며 전공맞춤형 콘텐츠가 비전공자 SW기초교육에 유용함을 보여준다.

Abstract ▼ AI-Helper

Recently, there is a strong interest in SW basic education for non-major students in universities, but SW non-majors are having a hard time learning. This paper proposes a class operation method that utilizes customized contents reflecting the interests of non-majors, rather than using existing learning contents for SW majors. The proposed method is to improve the education effects by increasing the learning motivation of SW non-majors. The paper shows a case study of A university, which has operated non-major SW basic education for more than five years. The case study analyzed the change of class satisfaction of students of pre- and post- learning group that reformed major-friendly contents about the same curriculum. As a result, the students of social sciences are interested in learning contents using public data that can examine the social and cultural phenomena of the country, and humanities students are interested in text contents such as novels, history books, and SNS articles. In addition to the understanding of the lectures, the class satisfaction was also greatly improved, and it showed that the major-friendly contents is useful for SW basic education of non-majors.

주제어

표/그림 (14)

그림 Fig. 1. SW Basic Education Status for SW Non-majors in SW-intensive Universities
표 Table 1. Curriculum for Data Analysis
그림 Fig. 2. Example of Social Science' Assignment Result using Social Survey Micro-Data
그림 Fig. 3. Example of Humanities' Assignment Result using Text Data
표 Table 2. Research Subjects
표 Table 3. Research Problems
그림 Fig. 4. Comparison of Research Results by Major
표 Table 4. Research Results of C1 and C2 for SS (*p < .05)
표 Table 5. Research Results of C1 and C3 for SS (*p < .05)
표 Table 6. Research Results of C1 and C2 for HM (*p < .05)
표 Table 7. Research Results of C2 between SS and HM (*p < .05)
표 Table 8. Research Results of C2 and C3 for HM (*p < .05)
표 Table 9. Research Results of C1 and C3 for HM (*p < .05)
표 Table 10. Research Results of C3 between SS and HM (*p < .05)

AI 본문요약
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문제 정의

본 논문에서는 데이터분석 기반 SW 교과목에서 다루는 데이터를 전공에 맞춤한 학습 콘텐츠로 수업을 운영할 때 학생들의 강의 만족도에 미치는 영향을 사례 연구로 살펴본다.
특히 ‘데이터분석’ 역량은 인간·사회·자연 현상을 탐구하기 위한 좋은 방법으로 현재 경영대학, 인문대학, 사회과학대학, 자연과학대학, 의과대학, 간호대학의 광범위한 전공에서 자신의 전공과 적합한 SW기초역량으로 지정하여 교육하고 있다. 본 논문에서는 서로 다른 전공 학생들을 대상으로 데이터 분석 교과를 운영하는 과정에서 활용한 전공맞춤형 학습 콘텐츠의 변화가 학생들의 강의 만족도에 미친 영향을 분석한다.
본 논문은 SW중심대학으로 선정되어 5년 이상 비전공자 SW기초교육을 운영하고 있는 A 대학이 전공맞춤형 학습 콘텐츠를 이용한 수업에서 학생의 학습 동기 향상을 통해 SW교육의 효과를 높인 사례 연구를 기술한다.
우리는 대학의 비전공자 SW기초교육의 효과 향상을 위해 학습자의 전공계열에 맞춤된 학습 콘텐츠를 활용하는 방안을 제안하였다. 대학은 초중고와 달리 학생들의 전공이 결정되고, 전공에 대한 관심이 커지는 시기이기 때문에 학생들의 수업에 대한 관심과 동기를 자극하기 위해 전공맞춤형 교육이 하나의 유용한 방안일 수 있다.

제안 방법

14주의 교과과정이 데이터 분석 프로세스에 따라 순차적으로 진행되며, 학생들도 자신의 관심 주제로 데이터 분석 문제를 정의하는 것으로 시작하여 데이터를 수집하고, 정제하고, 탐색과 분석을 거쳐 종합적으로 결과를 해석하는 일련의 데이터 분석 과정을 개인 프로젝트로 수행한다.
A 대학의 데이터 분석 교과목은 SW중심대학으로 선정된 해부터 현재까지 5년째 운영 중에 있으며, 기존 ‘통 계’ 과목과는 다른 ‘데이터 과학(Data Science)’을 위한 기초를 다루며, 다양한 데이터로부터 지식과 통찰력을 키우기 위한 ‘과학적 방법론, 프로세스, 알고리즘, 컴퓨팅 시스템’을 통합하는 개념으로 설계되었다.
본 논문의 구성은 다음과 같다: 첫째, 관련 연구로 주요 SW중심대학들의 비전공자 SW기초교육 현황에 대해 살펴본다. 둘째, 사례 연구로 A 대학에서 운영 중인 SW기초교육의 교육과정과 인문계열과 사회과학계열에 학습 콘텐츠를 차별화하여 수업을 운영한 전, 후 사례를 비교 기술하고, 그 결과로 전공맞춤형 학습 콘텐츠의 효과를 분석한다. 끝으로 대학의 비전공자 SW기초교육에 대해 제언한다
먼저, 전공계열별로 나누어 각각 실습과 과제 콘텐츠의 차이에 따른 평점 변화를 살펴보고, 전공계열 간의 차이도 비교해보았다. Fig.
본 논문에서는 SW중심대학으로 선정되어 5년 이상 비전공자 SW기초교육을 운영하고 있는 A 대학에 개설된 데이터 분석 교과목을 대상으로 사회과학계열과 인문 계열의 강의 만족도를 비교한 사례 연구를 진행하였다. 사례 연구는 동일한 교과과정에 대해 교육 대상의 전공에 맞춤된 학습 콘텐츠를 운영하여 학습 동기와 호기심을 자극하였을 때의 강의 만족도 변화를 비교 분석하였으며, 주요 결과를 종합하면 다음과 같다.
우리는 다음 Table 3과 같이 전공맞춤형 학습 콘텐츠의 효과를 분석하기 위해 수업과 과제의 강의 만족도와 관련된 문항을 정의한 후 앞선 3가지 조건(C1 ~ C3)에 따라 어떤 차이를 보이는지를 전공계열별로 비교 분석한 다. 연구문항 R1 ~ R5는 A 대학에서 학기말에 시행되는 강의 만족도 조사 중 본 사례 연구와 관련된 수업 내용과 과제 영역의 설문 문항들을 선정한 것이다.
우리는 사례 연구 결과를 실습과 과제에 사용한 학습 콘텐츠를 학습용 가상 데이터(C1), 통계청에서 제공하는 공공 데이터(C2), 전공계열에 따라 차별화된 데이터(C3) 로 학습한 학생들을 전공계열별로 그룹을 나누어 비교 분석해보았다.
조건 3(C3)은 이전 조건들과는 다르게 전공계열에 따라 사회과학계열 학생의 경우는 조건 2와 동일하게 통계청이 공개한 국가사회조사 공공 데이터를 활용했지만, 인문 계열 학생들에겐 소설, 역사서, SNS 글의 텍스트 데이터를 분석하는 과제를 실시하여 수업 운영에 전공계열별 전공 맞춤형 콘텐츠 적용을 시도하였다. 그림 2와 3은 조건 3에서 사용된 전공계열에 따라 차별화된 데이터와 이를 분석한 과제 결과물의 예이다.

대상 데이터

본 논문에서는 SW중심대학으로 선정되어 5년 이상 비전공자 SW기초교육을 운영하고 있는 A 대학에 개설된 데이터 분석 교과목을 대상으로 사회과학계열과 인문 계열의 강의 만족도를 비교한 사례 연구를 진행하였다. 사례 연구는 동일한 교과과정에 대해 교육 대상의 전공에 맞춤된 학습 콘텐츠를 운영하여 학습 동기와 호기심을 자극하였을 때의 강의 만족도 변화를 비교 분석하였으며, 주요 결과를 종합하면 다음과 같다.
사례 연구는 A 대학에서 Table 1의 교과과정으로 사회과학계열과 인문계열 학생들에게 운영된 데이터 분석 교과목을 대상으로 한다. A 대학의 사회과학계열은 경제 학, 사회학, 심리학, 정치외교학, 행정학을 전공하는 학생들로 구성되며, 인문계열은 국어국문학, 영어영문학, 불어불문학, 사학, 문화콘텐츠학을 전공하는 학생들로 구성 되어 있다.
Table 2는 연구 대상에 대한 표로 사례 연구에 참여한 사회과학계열과 인문계열의 학생의 조건별 분포이다. 연구 대상은 2016년부터 2019년까지 저자들이 운영한 데이터분석 수업의 수강생들 중 강의 수강 후 강의 만족도 조사에 참여한 학생들로 수강인원의 약 92%의 규모이다.
2.1 SW중심대학의 SW기초교육 현황

현재 SW중심대학으로 선정된 40개 대학 중 SW기초 교육을 최소 1년 이상 교양필수로 운영한 28개 주요 대학들을 대상으로 전교생 SW기초교육의 현황을 분석하였다[20]. SW중심대학들은 Fig.

데이터처리

우리는 학습 콘텐츠 차이에 따른 평점의 변화가 갖는 의미를 보다 자세히 살펴보기 위해 전공계열별로 조건에 따른 차이를 독립표본 t-검정을 통해 비교 분석하였다.

성능/효과

SW기초교육에 대해 우려했던 것과 달리 전공계열별로 학습 능력 차이는 없으며, 전공과 상관없이 SW기초교육에 대한 중요성에 대해선 공감이 크고, 특히 전공과의 연관성을 느끼는 경우 SW 학습과 SW 융합에 대한 의지가 높아진다는 연구 결과들을 종합해보면, 효과적인 SW기초교육을 위해서 대학생의 학습 동기와 수업의 호기심을 자극하는 방안으로 전공맞춤형 학습 콘텐츠를 활용하는 것이 유용할 수 있다.
셋째, 인문계열의 경우, 사회과학계열 학생들과 동일하게 국가사회조사 공공 데이터를 이용한 학습 콘텐츠가 학습용 가상 데이터로 학습할 때보다 수업 내용의 체계성을 제외한 모든 항목에서 유의미하게 강의 만족도가 상승하였다. 그러나 인문계열은 평점차이에 있어 사회과 학계열보다 모든 항목들에서 낮은 평점을 보였으며, 추가로 실습과 과제에 텍스트 데이터를 이용하는 것으로 학습 콘텐츠를 변경했을 때 모든 항목들에서 평균적으로 강의 만족도가 유의미한 차이를 가지며 상승했고, 사회과 학계열과 평점을 비교했을 때에도 차이가 없는 것으로 분석되었다.
둘째, 사회과학계열의 경우 통계청이 제공하는 국가사회조사 공공 데이터를 통해 사회의 변화하는 현상들을 조망하는 과정이 단순히 프로그래밍 문법과 데이터 분석 기법을 설명하기 위해 잘 정돈된 학습용 가상 데이터를 이용한 콘텐츠로 학습할 때보다 강의 만족도가 유의미하게 차이를 가지고 크게 상승하는 것을 알 수 있었다.
Table 6은 인문계열 학생들의 학습용 가상 데이터 (C1)를 이용한 수업과 국가사회조사 공공 데이터(C2)를 이용한 수업의 만족도 차이를 분석한 결과이다. 사회과학 계열 학생의 분석 결과와 동일하게 모든 연구항목들이 평균적으로 상승했으며, 수업 내용의 체계성에 대한 R2 를 제외한 다른 항목들은 상승한 평균값들이 유의미한 변화임을 보여주고 있다.
4는 연구문항 별로 평점 변화를 전공계열별로 비교한 그래프이다. 사회과학계열(SS)과 인문계열(HM) 모두 학습용 가상 데이터로 실습과 과제를 진행한 C1의 수업 운영보다 실제 사회현상을 조망할수 있는 국가사회조사 공공 데이터로 진행한 C2에서 평균적으로 강의 만족도가 크게 상승되었다. 특히 C1과 C2에서는 사회과학계열과 평점 차이를 보이던 인문계열이 인문계열 특성에 맞게 텍스트 데이터를 중심으로 운영한 C3에서는 사회과학계열과 유사한 평점을 보이거나 일부 연구항목에서는 더 높은 평점을 보이고 있다.
셋째, 인문계열의 경우, 사회과학계열 학생들과 동일하게 국가사회조사 공공 데이터를 이용한 학습 콘텐츠가 학습용 가상 데이터로 학습할 때보다 수업 내용의 체계성을 제외한 모든 항목에서 유의미하게 강의 만족도가 상승하였다. 그러나 인문계열은 평점차이에 있어 사회과 학계열보다 모든 항목들에서 낮은 평점을 보였으며, 추가로 실습과 과제에 텍스트 데이터를 이용하는 것으로 학습 콘텐츠를 변경했을 때 모든 항목들에서 평균적으로 강의 만족도가 유의미한 차이를 가지며 상승했고, 사회과 학계열과 평점을 비교했을 때에도 차이가 없는 것으로 분석되었다.
종합하면, 사회과학계열 학생들에겐 국가, 사회, 문화 현상을 살펴볼 수 있는 국가사회조사 공공 데이터를 이용한 콘텐츠가 학습 흥미를 불러일으켰으며, 인문계열 학생들에겐 소설, 역사서, SNS 글과 같은 텍스트를 기반으로 한 콘텐츠가 학습에 대한 동기를 상승시키고, 어렵게만 느끼던 학습 내용에 대한 이해와 만족도도 향상시키는 효과를 가져왔다. 즉 묵시적으로 SW 전공자를 학습 대상자로 하여 만들어진 기존 학습용 콘텐츠를 그대로 수업에 사용하기보다 비전공자들의 관심사를 반영한 전공맞춤형 콘텐츠가 비전공자 SW기초교육을 위한 효과적인 방안이 될 수 있음을 보여준다.
종합하면, 사회과학계열 학생들에겐 국가, 사회, 문화 현상을 살펴볼 수 있는 국가사회조사 공공 데이터를 이용한 콘텐츠가 학습 흥미를 불러일으켰으며, 인문계열 학생들에겐 소설, 역사서, SNS 글과 같은 텍스트를 기반으로 한 콘텐츠가 학습에 대한 동기를 상승시키고, 어렵게만 느끼던 학습 내용에 대한 이해와 만족도도 향상시키는 효과를 가져왔다. 즉 묵시적으로 SW 전공자를 학습 대상자로 하여 만들어진 기존 학습용 콘텐츠를 그대로 수업에 사용하기보다 비전공자들의 관심사를 반영한 전공맞춤형 콘텐츠가 비전공자 SW기초교육을 위한 효과적인 방안이 될 수 있음을 보여준다.
05를 기준으로 수업 내용의 체계성에 대한 R2 항목을 제외한 다른 항목들은 평균적으로 유의미한 상승 변화임을 보여주고 있다. 즉 사회과학계열 학생들은 학습용 가상 데이터보다는 실제 국가사회조사 공공 데이터를 통한 수업이 학습의 흥미와 호기심도 상승했고(R1), 교수방법도 더 적절하다고 평가하였으며(R3), 과제도 학습효과를 높이는데 더 도움이 되고(R4), 과제의 평가도 더 적절했다(R5)라고 평가한 것으로 분석되었다.
첫째, 강의 만족도는 수업 내용의 학문적 호기심과 구성의 체계성, 교수방법의 적절성의 수업 만족도와 과제를 통한 학습 효과와 평가의 적절성과 같은 과제 만족도의 항목들에 대해 학습 콘텐츠를 전공과 상관없이 운영할 때와 전공에 맞춤된 콘텐츠로 운영했을 때를 비교하였고, 그 결과 사회과학계열과 인문계열 모두 전공맞춤형 콘텐츠의 경우가 평균적으로 유의미하게 크게 상승하였다.

후속연구

둘째, 사례 연구로 A 대학에서 운영 중인 SW기초교육의 교육과정과 인문계열과 사회과학계열에 학습 콘텐츠를 차별화하여 수업을 운영한 전, 후 사례를 비교 기술하고, 그 결과로 전공맞춤형 학습 콘텐츠의 효과를 분석한다. 끝으로 대학의 비전공자 SW기초교육에 대해 제언한다
현재 본 연구의 확장으로 비전공자 SW기초교육의 효과성을 진단하는 모델을 정의하고 이를 통해 지난 5년간의 전교생 SW기초교육의 효과를 분석하는 연구를 진행 중에 있다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	초중고에 비해 대학의 SW의무교육에서 운영에 차질을 겪는 이유는?	2018년부터 단계적으로 SW교육을 의무교육으로 실시하고 있는 초중고의 경우 SW의무교육을 위한 교과과정 개편에 대한 정책 결정은 2015년에 이루어졌고, 교육 내용에 대한 협의와 실험은 정책 결정 이전부터 검토와 보완의 과정이 오랜 기간 계획적으로 이루어져왔다 [4-7]. 반면, 대학의 경우에는 충분한 준비 기간이나 학교 구성원들과 심도 깊게 논의할 여유 없이 사업 선정과 동시에 각 대학에서 개별적으로 진행된 면이 있기에 현재까지도 많은 대학들이 시행착오를 겪고 있다. 특히 갑작스럽게 의무화되어 진행된 대학의 SW기초교육은 학생 입장에선 스스로 학습 동기를 찾기 힘들어 하고, SW기초 교육 담당 교수들도 교육 대상인 다양한 전공의 학생들에 대한 충분한 이해 없이 수업을 맡게 된 탓에 수업 운영의 어려움을 호소하고 있다[8-11].
	컴퓨팅사고에 대해 설명하시오.	컴퓨팅사고는 2000년대에 자넷윙에 의해 ‘컴퓨터 과학의 기본 개념에 기초해 문제를 해결하고, 시스템을 디자인하며, 인간의 행동을 이해하는 접근 방법이며, 디지털 세대에게는 읽기, 쓰기, 계산하기와 같은 동일한 기초 적인 능력’으로 정의되고 있다[21,22]. 실제 기존의 비전 공자를 대상으로 한 컴퓨터 활용 능력이나 프로그래밍 능력 배양을 위한 교육보다 컴퓨팅사고 교육은 상대적으로 더 큰 효과성을 보이고 있다[9,15].
	비전공 학생들의 SW 학습 어려움에는 어떤 것이 있는가?	비전공 학생들의 SW 학습 어려움에 관한 연구에서도 컴퓨팅 사고 교육에서 학생들은 문제해결에 대한 아이디어를 생각하고 구현하는 과정에서 적합한 명령어 사용과 같은 교과과정 자체의 어려움과 함께 학습 콘텐츠에 대한 흥미와 재미가 컴퓨팅 사고 역량 배양에 중요한 역할을 한다고 언급하고 있다[13]. 기존 SW교육의 학습 콘텐츠가 기본적으로 비전공자가 이해하기엔 생소한 경향이 있고, 교육 대상에 대한 제대로 된 이해 없이 진행된 탓에 학생들의 흥미를 이끌만한 학습 콘텐츠가 미흡하며 학습 동기가 저조하다는 것이 비전공자 SW교육의 어려움으로 자주 언급되는 요인 중 하나이다[14].

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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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