이 연구는 초등학생 대상 파이썬 활용 교육의 효과를 메타분석을 통해 분석하기 위해 실시되었다. 연구를 위해 파이썬을 활용하여 교육을 실시한 후 효과에 관해 보고한 선행연구 논문 5편을 선정하여 분석하였다. 설정된 연구문제는 다음과 같다. 전체 효과크기는 무엇인가? 출판 여부, 종속변인 유형 등의 범주형 변인에 따른 효과크기는 무엇인가? 학년, 운영기간 등의 연속형 변인에 따른 효과크기는 무엇인가? 연구 결과로써 파이썬 활용 교육의 전체 효과크기는 중간 효과인 .598로 나타났다. 범주형 변수에 따라, 출판된 연구물의 효과크기가 학위 논문보다, 정의적 영역의 효과크기가 학업성취도, 인지적 영역 보다 효과크기가 큰 것으로 나타났다. 메타회귀분석 결과 교육 운영기간이 길수록, 프로그램 운영시간이 클수록 더 큰 효과가 나타났다. 마지막으로 논의 및 정의적 영역에 대한 질적 탐색, 프로그램 특징을 고려한 운영 등을 중심으로 제언을 제시하였다.
이 연구는 초등학생 대상 파이썬 활용 교육의 효과를 메타분석을 통해 분석하기 위해 실시되었다. 연구를 위해 파이썬을 활용하여 교육을 실시한 후 효과에 관해 보고한 선행연구 논문 5편을 선정하여 분석하였다. 설정된 연구문제는 다음과 같다. 전체 효과크기는 무엇인가? 출판 여부, 종속변인 유형 등의 범주형 변인에 따른 효과크기는 무엇인가? 학년, 운영기간 등의 연속형 변인에 따른 효과크기는 무엇인가? 연구 결과로써 파이썬 활용 교육의 전체 효과크기는 중간 효과인 .598로 나타났다. 범주형 변수에 따라, 출판된 연구물의 효과크기가 학위 논문보다, 정의적 영역의 효과크기가 학업성취도, 인지적 영역 보다 효과크기가 큰 것으로 나타났다. 메타회귀분석 결과 교육 운영기간이 길수록, 프로그램 운영시간이 클수록 더 큰 효과가 나타났다. 마지막으로 논의 및 정의적 영역에 대한 질적 탐색, 프로그램 특징을 고려한 운영 등을 중심으로 제언을 제시하였다.
This study intended to analyze effects of education of python through meta-analysis. The researcher selected five primary studies reporting statistical data after implementing education of python in elementary classroom settings. Three research questions were stated. What is the total effect size of...
This study intended to analyze effects of education of python through meta-analysis. The researcher selected five primary studies reporting statistical data after implementing education of python in elementary classroom settings. Three research questions were stated. What is the total effect size of education of python? What are effect sizes of publication type, dependent variable, and etc.? What are results of meta-regression analysis by grade level, period, and etc.? Findings are as follows. The overall effect size was .598, which is medium. For categorical variables, the effect size of peer-reviewed journal articles was larger than theses. The effect size of affective domain was larger than student achievement and cognitive domain. For meta-regression analysis, education of python was more effective as the period and duration of the program increased. Finally, discussions and recommendations including qualitative investigation on affective domain and program management considering characteristics were presented regarding research findings.
This study intended to analyze effects of education of python through meta-analysis. The researcher selected five primary studies reporting statistical data after implementing education of python in elementary classroom settings. Three research questions were stated. What is the total effect size of education of python? What are effect sizes of publication type, dependent variable, and etc.? What are results of meta-regression analysis by grade level, period, and etc.? Findings are as follows. The overall effect size was .598, which is medium. For categorical variables, the effect size of peer-reviewed journal articles was larger than theses. The effect size of affective domain was larger than student achievement and cognitive domain. For meta-regression analysis, education of python was more effective as the period and duration of the program increased. Finally, discussions and recommendations including qualitative investigation on affective domain and program management considering characteristics were presented regarding research findings.
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문제 정의
이 연구는 앞서 논의된 국제적인 흐름에 따라 텍스트 기반 언어로써 파이썬을 활용한 초등 학습 프로그램과 모형을 적용한 후 그 효과를 분석한 선행 연구논문들의 특징들을 종합적으로 분석하기 위해 실시되었다. 메타분석은 특정 분야에 대한 연구를 종합하여 현 상황을 체계적으로 이해하고, 이 과정을 통해 후속 연구에 대한 방향성을 제시할 수 있다.
이 연구는 초등학생을 대상으로 실시된 파이썬 활용교육의 효과를 메타분석을 통해 체계화하는데 그 목적이 있다. 연구 결과는 다음과 같다.
제안 방법
이 연구에서는 효과크기 계산을 위해 표준화된 평균차의 계산을 실행하였다[8]. 구체적으로 실험에 참여한 집단과 통제집단의 사전사후 검사 결과를 통해 평균차이에 대한 변화(standardized mean change difference)를 계산하였다.
학술지 게재 상황, 교과목 등을 범주형 변수로 코딩하였다. 코딩을 위해 연구 참여자들의 협의 후에 세부적인 코딩지를 작성하였다. 이후 교육학박사 한 명, 컴퓨터 교육 전문가 한 명, 1저자가 코딩 작업을 진행하였다.
파이썬 활용 교육의 효과를 분석한 연구물 수집을 위해 RISS를 통해 학술지논문과 학위논문을 탐색하였다. 주제어는 ‘파이썬’, ‘Python’, ‘영향’, ‘효과’를 선택하였으며, 학술지논문 15편, 학위논문 25편을 일차적으로 수집하였다.
학술지 게재 상황, 교과목 등을 범주형 변수로 코딩하였다. 코딩을 위해 연구 참여자들의 협의 후에 세부적인 코딩지를 작성하였다.
대상 데이터
주제어는 ‘파이썬’, ‘Python’, ‘영향’, ‘효과’를 선택하였으며, 학술지논문 15편, 학위논문 25편을 일차적으로 수집하였다. 이후 검색 결과 중에서 학생 집단을 연구 대상으로 선정하고, 실험 집단을 제시한 연구만을 분석대상에 포함하였다. 최종적으로 파이썬 활용 교육의 효과를 제시한 5편이 분석대상으로 선정되었다.
이후 검색 결과 중에서 학생 집단을 연구 대상으로 선정하고, 실험 집단을 제시한 연구만을 분석대상에 포함하였다. 최종적으로 파이썬 활용 교육의 효과를 제시한 5편이 분석대상으로 선정되었다. 분석대상 논문의 특징은 Table 1과 같다.
데이터처리
이 연구에서는 효과크기 계산을 위해 표준화된 평균차의 계산을 실행하였다[8]. 구체적으로 실험에 참여한 집단과 통제집단의 사전사후 검사 결과를 통해 평균차이에 대한 변화(standardized mean change difference)를 계산하였다.
이론/모형
001). 따라서 랜덤효과 모형을 적용하였다[9].
성능/효과
파이썬 활용 교육은 운영기간이 길수록, 운영시간이 길수록 효과가 더 큰 것으로 나타났다. 그러나 학년이 높아질수록, 프로그램 총 운영횟수가 많을수록, 참여 학생수가 많아질수록 효과가 더 낮은 것으로 나타났다(Table 8).
다섯째, 프로그램 운영기간이 길수록, 운영시간이 길수록 효과가 더 큰 것으로 나타났다. 그러나 학년이 높아질수록, 프로그램 총 운영횟수가 많을수록, 참여 학생수가 많아질수록 효과가 더 낮은 것으로 나타났다. 따라서 후속연구에서는 이러한 특징들을 고려하여 파이썬 활용 교육 프로그램을 운영해야 할 것이다.
넷째, 정의적 영역에 따라서는 교과 흥미도가 2.797로 나타났다. 따라서 파이썬을 교과 내용과 연계하여 교수학습과정에 적용할 때, 교과목에 대한 학생들의 흥미를 유도할 수 있을 것으로 판단된다.
셋째, 학습 결과를 시각적으로 도출할 수 있어 학생들의 흥미를 적절하게 유도할 수 있다. 넷째, 파이썬에서 사용하는 프로그래밍 언어는 C++과 차이가 있어 코딩작업이 용이하며, 코드 읽기 역시 어렵지 않다는 장점이 있다. 다섯째, 파이썬은 모든 운영 체제에서 작동하기 때문에 이식성이 좋으며, 공개된 소프트웨어이기 때문에 언제 어디서나 사용이 가능하다.
넷째, 파이썬에서 사용하는 프로그래밍 언어는 C++과 차이가 있어 코딩작업이 용이하며, 코드 읽기 역시 어렵지 않다는 장점이 있다. 다섯째, 파이썬은 모든 운영 체제에서 작동하기 때문에 이식성이 좋으며, 공개된 소프트웨어이기 때문에 언제 어디서나 사용이 가능하다. 특히 파이썬 프로그래밍언어는 초등학생들에게 효과적인 프로그램으로 알려져 있는데 그 이유는 바로 파이썬의 프로그래밍 언어가 인터프리터 방식이므로 집중력이 높지 않은 단계의 학습자들이 학습 결과를 바로 확인할 수 있기 때문이다.
다섯째, 프로그램 운영기간이 길수록, 운영시간이 길수록 효과가 더 큰 것으로 나타났다. 그러나 학년이 높아질수록, 프로그램 총 운영횟수가 많을수록, 참여 학생수가 많아질수록 효과가 더 낮은 것으로 나타났다.
둘째, 파이썬 활용 교육의 효과를 범주형 변인에 따라 비교한 결과, 정의적 영역(2.797), 학업성취도(1.141), 인지적 영역(0.397)으로 효과크기가 크게 나타났다. 이러한 특징을 통해 소프트웨어 사용 능력뿐만 아니라 다양한 영역에서 파이썬 활용 교육이 효과적임을 확인하였으며, 교육 현장에서의 활용 가치가 높음을 알 수 있다.
셋째, 인지적 영역의 유형에 따라, 계산적 인지력(0.413), 논리적 사고력(0.383)으로 효과크기가 크게 나타났다. 이러한 특징은 파이썬 프로그래밍 과정에서 학습자의 논리적, 비판적, 알고리즘적 사고가 가능함을 주장한 Lubanovic(2019)의 설명과 일치한다.
둘째, 파이썬을 통해 프로그래밍의 원리를 습득할 수 있다. 셋째, 학습 결과를 시각적으로 도출할 수 있어 학생들의 흥미를 적절하게 유도할 수 있다. 넷째, 파이썬에서 사용하는 프로그래밍 언어는 C++과 차이가 있어 코딩작업이 용이하며, 코드 읽기 역시 어렵지 않다는 장점이 있다.
397)으로 효과크기가 크게 나타났다. 이러한 특징을 통해 소프트웨어 사용 능력뿐만 아니라 다양한 영역에서 파이썬 활용 교육이 효과적임을 확인하였으며, 교육 현장에서의 활용 가치가 높음을 알 수 있다.
Cohen(1988)은 이 수준을 중간효과크기로 설명하였다[10]. 이를 통해 파이썬 활용 교육의 효과가 통계적으로 입증되었으며, 아직까지 이 분야에 대한 교육적 효과 분석이 메타분석을 통해 보고되지 않았다는 사실을 감안한다면 중요한 결과로 인식될 수 있다.
인지적 영역 유형에 따른 분석 결과, 계산적 인지력(0.413), 논리적 사고력(0.383)의 순으로 나타났다(Table 6).
첫째, 초등학생 대상 파이썬 활용 교육의 전체 효과크기는 .598로 나타났다. Cohen(1988)은 이 수준을 중간효과크기로 설명하였다[10].
학술지 게재 여부에 따른 분석 결과는 다음과 같다. 출판 편의(publication bias) 검증을 위해 효과크기를 계산한 결과, 미게재 연구물(학위 논문)의 효과크기(1.365)가 게재된 연구들의 효과크기(.397) 보다 큰 것으로 나타났다(Table 4)[11].
파이썬 활용 교육은 운영기간이 길수록, 운영시간이 길수록 효과가 더 큰 것으로 나타났다. 그러나 학년이 높아질수록, 프로그램 총 운영횟수가 많을수록, 참여 학생수가 많아질수록 효과가 더 낮은 것으로 나타났다(Table 8).
종속변인 유형에 따른 분석 결과는 다음과 같다. 파이썬 활용 교육의 효과는 정의적 영역(2.797), 학업성취도(1.141), 인지적 영역(0.397)의 순서로 나타났다(Table 5).
후속연구
그러나 학년이 높아질수록, 프로그램 총 운영횟수가 많을수록, 참여 학생수가 많아질수록 효과가 더 낮은 것으로 나타났다. 따라서 후속연구에서는 이러한 특징들을 고려하여 파이썬 활용 교육 프로그램을 운영해야 할 것이다.
파이썬 활용 교육의 효과를 보고한 해외 연구가 포함되지 않아 이에 대한 연구가추후 수행되어야 한다. 또한 질적 연구를 통해 파이썬 활용 교육의 효과를 정리한 선행 연구가 추후 진행되어야 할 것이며, 이러한 과정을 통해 후속 연구에 대한 시사점이 심층적으로 제시될 수 있을 것으로 판단된다.
이 연구는 앞서 논의된 국제적인 흐름에 따라 텍스트 기반 언어로써 파이썬을 활용한 초등 학습 프로그램과 모형을 적용한 후 그 효과를 분석한 선행 연구논문들의 특징들을 종합적으로 분석하기 위해 실시되었다. 메타분석은 특정 분야에 대한 연구를 종합하여 현 상황을 체계적으로 이해하고, 이 과정을 통해 후속 연구에 대한 방향성을 제시할 수 있다. 따라서 파이썬 활용 교육에 대한 종합적 이해와 추후 연구 방향을 설정할 수 있다.
따라서 파이썬을 교과 내용과 연계하여 교수학습과정에 적용할 때, 교과목에 대한 학생들의 흥미를 유도할 수 있을 것으로 판단된다. 추후 질적 연구를 통해 파이썬 활용 교육이 학생들의 정의적 영역에 주는 효과를 분석하는 시도도 이루어져야 할 것으로 판단된다.
연구 제한점은 다음과 같다. 파이썬 활용 교육의 효과를 보고한 해외 연구가 포함되지 않아 이에 대한 연구가추후 수행되어야 한다. 또한 질적 연구를 통해 파이썬 활용 교육의 효과를 정리한 선행 연구가 추후 진행되어야 할 것이며, 이러한 과정을 통해 후속 연구에 대한 시사점이 심층적으로 제시될 수 있을 것으로 판단된다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
파이썬 프로그래밍언어가 특히 초등학생에게 효과적인 이유는?
다섯째, 파이썬은 모든 운영 체제에서 작동하기 때문에 이식성이 좋으며, 공개된 소프트웨어이기 때문에 언제 어디서나 사용이 가능하다. 특히 파이썬 프로그래밍언어는 초등학생들에게 효과적인 프로그램으로 알려져 있는데 그 이유는 바로 파이썬의 프로그래밍 언어가 인터프리터 방식이므로 집중력이 높지 않은 단계의 학습자들이 학습 결과를 바로 확인할 수 있기 때문이다. 또한 학생들이 프로그래밍 과정에서 코딩을 잘 수행하고 있는지 확인할 수 있기 때문에 지루하지 않고 이해력을 높여주는 언어로 인식되고 있다.
메타분석에서 활용하는 효과크기는 무엇인가?
메타분석은 효과크기라는 양적 지수를 활용하여 개별연구결과를 종합적으로 정리한다[8]. 효과크기는 중요한 양적연구를 각각의 개별연구로부터 추출해 낸 통계치로서, 변수간 관계의 강도 및 크기를 의미한다. 효과크기를 통해 연구들 간에 서로 비교가 가능하며, 연구간 효과도 요약할 수 있다.
교육용 프로그래밍 언어로 파이썬은 어떤 특징을 가지는가?
교육용 프로그래밍 언어로써 파이썬이 가지는 특징들을 정리하면 다음과 같다[7]. 첫째, 구문이 복잡하지 않고 간결하며, 개념을 쉽게 이해하고 학습 가능한 언어이다. 둘째, 파이썬을 통해 프로그래밍의 원리를 습득할 수 있다. 셋째, 학습 결과를 시각적으로 도출할 수 있어 학생들의 흥미를 적절하게 유도할 수 있다. 넷째, 파이썬에서 사용하는 프로그래밍 언어는 C++과 차이가 있어 코딩작업이 용이하며, 코드 읽기 역시 어렵지 않다는 장점이 있다. 다섯째, 파이썬은 모든 운영 체제에서 작동하기 때문에 이식성이 좋으며, 공개된 소프트웨어이기 때문에 언제 어디서나 사용이 가능하다. 특히 파이썬 프로그래밍언어는 초등학생들에게 효과적인 프로그램으로 알려져 있는데 그 이유는 바로 파이썬의 프로그래밍 언어가 인터프리터 방식이므로 집중력이 높지 않은 단계의 학습자들이 학습 결과를 바로 확인할 수 있기 때문이다.
참고문헌 (11)
Sharp, J. H. (2019). Using Codecademy Interactive Lessons as an Instructional Supplement in a Python Programming Course. Information Systems Education Journal, 17(3), 20-28.
Department for Education. (2015). 2015 National revised curriculum. Sejong; Department for Education.
Department for Education. (2013). National curriculum in England: computing programmes of study. UK Department for Education.
Lutz, M. (2013). Learning Python. O'Reilly Media.
Slatkin, B. (2019). Effective Python: 90 Specific Ways to Write Better Python. Addison-Wesley Professional.
Lubanovic, B. (2019). Introducing Python: Modern Computing in Simple Packages. O'Reilly Media.
Deitel, P. & Deitel, H. (2019). Intro to Python for Computer Science and Data Science: Learning to Program with AI, Big Data and The Cloud. Pearson.
Cooper, H. M. (2009). Research synthesis and meta-analysis: A step by step approach (4th ed.). Thousand Oaks, CA: Sage.
Cooper, H. M., Hedges, L. V. & Valentine, J. (2008). The handbook of research synthesis and meta-analysis. NY: Russell Sage Foundation.
Cohen, J. (1988). Statistical power analysis for the behavioral sciences (2nd ed.). Hillsdale, NJ: Erlbaum.
Hedge, L. V. & Olkin, I. (1985). Statistical Methods for Meta-analysis. San Diego, CA: Academic Press.
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