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국가경쟁력 강화를 위한 창의적 인재육성기반 신(新) 프로그래밍 교육 지원시스템 개발에 관한 연구
Reports NRF is supported by Research Projects( 국가경쟁력 강화를 위한 창의적 인재육성기반 신(新) 프로그래밍 교육 지원시스템 개발에 관한 연구 | 2007 Year | 이태욱(한국교원대학교) ) data is submitted to the NRF Project Results
Researcher who has been awarded a research grant by Humanities and Social Studies Support Program of NRF has to submit an end product within 6 months(* depend on the form of business)
  • Researchers have entered the information directly to the NRF of Korea research support system
Project Number B00158
Year(selected) 2007 Year
the present condition of Project 종료
State of proposition 재단승인
Completion Date 2008년 09월 05일
Year type 결과보고
Year(final report) 2008년
Research Summary
  • Korean
  • 현대 사회는 첨단 정보통신 기술을 물리적 기반으로 하여 시공을 초월한 정보의 교류, 새로운 지식의 신속한 창출과 확산, 생성된 지식과 성과의 연계를 특징으로 하는 지식정보사회로서 이러한 지식정보사회에서 살아가는 사람들에게 가장 중요시되는 능력은 새로운 문제 상황에 당면했을 때 적절한 아이디어를 창안하고 이를 적용하여 주어진 문제나 과제를 효과적으로 해결하는 것이라 볼 수 있다. 즉 현 사회는 치열한 국제 경쟁 속에서 부가가치가 높은 아이디어를 창출해 낼 수 있는 문제해결능력을 갖춘 인재를 필요로 하고 있다.
    프로그래밍 학습은 컴퓨터과학의 핵심적인 영역으로 정보의 수용 및 처리 절차를 다루고, 문제해결을 위한 알고리즘을 설계 및 구현의 도구로 활용될 수 있어, 논리적이고 체계적인 고차원적인 사고 경험 및 문제해결능력을 신장시킬 수 기회를 제공하고 있다. 그러나 초등학교에서 프로그래밍 교육은 부족한 교육기회, 발달단계에 맞는 교육 모형, 논리적 문제해결 기회 제공, 프로그래밍 학습동기 증진위한 교육 방법에 관한 연구가 미흡하여 프로그래밍이 어렵고 재미없는 과목이라는 부정적 인식을 심어줄 수도 있다. 특히 초등학교는 프로그래밍을 처음 접하는 시기이고 향후 중등교육의 선택교과, 고등교육의 전문문야 및 직업선택에 영향을 미칠 수 있으므로 단순한 알고리즘의 암기나 프로그래밍 언어를 익히는 데 국한하지 않고 프로그래밍 활동에 흥미를 갖도록 동기를 부여하여 긍정적인 인식을 심어주는 것이 중요하다고 볼 수 있다. 따라서 본 연구에서는 초등학생의 프로그래밍 학습을 위해 스토리텔링기반 프로그래밍 교육 모형과 지원시스템을 개발하고 현장에 적용하여 학습동기와 학업성취도 증진을 모색하였다.
    개발된 스토리텔링기반 교육 모형을 적용한 결과 다음과 같은 사실을 알 수 있었다.
    학습동기 부문에선 두 집단은 통계적으로 유의미한 차이를 보였으며, 실험집단이 비교집단보다 높은 평균을 보였다. 학습동기 하위 영역을 t-검정한 결과, 학습가치, 성취목표, 학습환경 자극의 영역에서 유의미한 차이를 보이고 있다(p<.05). 하지만 자기효능감, 능동적 학습전략, 수행 목표 영역은 실험집단의 평균이 비교집단의 평균보다 높게 나타났으나 실험집단과 비교집단 간에는 통계적으로 유의미한 차이가 없었다(p>.05). 결론적으로 스토리텔링기반 프로그래밍 교육 모형이 초등학생 프로그래밍 학습동기에 긍정적인 영향을 미치는 것으로 나타났다.
    학업성취도 대한 사후 검사 결과, 두 집단 모두 사전검사에 비해 평균점수가 향상되었는데 특히, 실험집단의 평균이 비교집단의 평균보다 높게 나타났으며, 통계적으로 유의미한 차이를 보이고 있다(p<.05). 즉, 스토리텔링기반 교육 모형이 전통적인 프로그래밍 교육 방법에 비해 초등학생의 프로그래밍 학업성취도 향상에 긍정적인 영향을 주는 것으로 볼 수 있다.
    또한 프로그래밍교육의 궁극적인 목표인 문제해결력 영역에서도 유의미한 차이가 발견되었다.
    본 연구의 결과 초등학생의 인지적, 정의적, 심동적 발달단계에 부합하는 스토리텔링 전략이 프로그래밍의 학습동기 증진과 학업성취도의 향상에 직접적인 관련이 있다는 것을 밝힐 수 있었다.
  • English
  • Since contemporary society is knowledge information society which is characteristic of association among exchange of information surpassing time and space, swift creation and expansion of new knowledge and the accomplishment of the produced knowledge based on the physical foundation of cutting edge information communication technology, the kind of ability most important to the people living in such knowledge information society can be the ability to effectively solve the given problem or task by creating and applying proper ideas when faced with new problem situation. In other words, contemporary society requires talents equipped with problem solving ability that can create high valued ideas in the midst of ever intensifying international competition.
    While programming is the key domain of computer science, being utilized as tool to accept information, handle information processing, and design and implement algorithm for problem solving, programming learning can provide with opportunity to experience logical and systematic high dimension thinking and enlarge problem solving ability. However, since the available resources for elementary school programming education are not sufficient, such as insufficient education opportunities, education model suitable for development stage, logical problem solving opportunities or researches on education methods to improve programming learning motives, there are also the apprehension of negative recognition that programming is a subject merely difficult and tedious. In particular, as elementary school is the environment where students can contact programming for the first time and can leave a significant impact on selecting secondary school education and specialized field and occupation later on, it is important to give them positive recognition by assigning motives so that they may have excitement in programming activities rather than to limit the education only in memorizing the algorithm or learning the programming language itself.
    Therefore, this research pursued improvement of learning motives and accomplishment of study by developing storytelling based education model and support system and applying them to field for elementary students study of programming.
    Applying the developed storytelling based education model showed the following results.
    As a result of inspection on study motives, two groups showed statistically significant different with experiment group showing higher average than comparison group. As a result of t-verification of study motives lower domain, study value, accomplishment goal, study environment stimulation domain showed significant difference(p<.05). However, in the domain of self effective feeling, active study strategy and execution goal, the average of experiment group was shown higher than that of comparison group, but the difference between experiment group and comparison group was insignificant statistically(p>.05). Consequently, it was shown that storytelling based programming education model leaves positive effects on elementary students programming study motives.
    As a result of inspection on study accomplishment, both groups showed improved average points over previous inspection, and particularly experiment group showed higher average than that of comparison group, showing statistically significant difference(p<.05). In other words, it may be that storytelling based education model gives positive effects on elementary students programming study accomplishment.
    The result showed the significant difference in problem solving ability between experiment group and comparative group.
    The results of this research showed that storytelling strategy complying with the recognitive, definitive and emotional development stage has direct relation with improvement of programming study motives and study accomplishment.
Research result report
  • Abstract
  • 현대 사회는 첨단 정보통신 기술을 물리적 기반으로 하여 시공을 초월한 정보의 교류, 새로운 지식의 신속한 창출과 확산, 생성된 지식과 성과의 연계를 특징으로 하는 지식정보사회로서 이러한 지식정보사회에서 살아가는 사람들에게 가장 중요시되는 능력은 새로운 문제 상황에 당면했을 때 적절한 아이디어를 창안하고 이를 적용하여 주어진 문제나 과제를 효과적으로 해결하는 것이라 볼 수 있다. 즉 현 사회는 치열한 국제 경쟁 속에서 부가가치가 높은 아이디어를 창출해 낼 수 있는 문제해결능력을 갖춘 인재를 필요로 하고 있다.
    프로그래밍 학습은 컴퓨터과학의 핵심적인 영역으로 정보의 수용 및 처리 절차를 다루고, 문제해결을 위한 알고리즘을 설계 및 구현의 도구로 활용될 수 있어, 논리적이고 체계적인 고차원적인 사고 경험 및 문제해결능력을 신장시킬 수 기회를 제공하고 있다. 그러나 초등학교에서 프로그래밍 교육은 부족한 교육기회, 발달단계에 맞는 교육 모형, 논리적 문제해결 기회 제공, 프로그래밍 학습동기 증진위한 교육 방법에 관한 연구가 미흡하여 프로그래밍이 어렵고 재미없는 과목이라는 부정적 인식을 심어줄 수도 있다. 특히 초등학교는 프로그래밍을 처음 접하는 시기이고 향후 중등교육의 선택교과, 고등교육의 전문문야 및 직업선택에 영향을 미칠 수 있으므로 단순한 알고리즘의 암기나 프로그래밍 언어를 익히는 데 국한하지 않고 프로그래밍 활동에 흥미를 갖도록 동기를 부여하여 긍정적인 인식을 심어주는 것이 중요하다고 볼 수 있다. 따라서 본 연구에서는 초등학생의 프로그래밍 학습을 위해 스토리텔링기반 프로그래밍 교육 모형과 지원시스템을 개발하고 현장에 적용하여 학습동기와 학업성취도 증진을 모색하였다.
    개발된 스토리텔링기반 교육 모형을 적용한 결과 다음과 같은 사실을 알 수 있었다.
    학습동기 부문에선 두 집단은 통계적으로 유의미한 차이를 보였으며, 실험집단이 비교집단보다 높은 평균을 보였다. 학습동기 하위 영역을 t-검정한 결과, 학습가치, 성취목표, 학습환경 자극의 영역에서 유의미한 차이를 보이고 있다(p<.05). 하지만 자기효능감, 능동적 학습전략, 수행 목표 영역은 실험집단의 평균이 비교집단의 평균보다 높게 나타났으나 실험집단과 비교집단 간에는 통계적으로 유의미한 차이가 없었다(p>.05). 결론적으로 스토리텔링기반 프로그래밍 교육 모형이 초등학생 프로그래밍 학습동기에 긍정적인 영향을 미치는 것으로 나타났다.
    학업성취도 대한 사후 검사 결과, 두 집단 모두 사전검사에 비해 평균점수가 향상되었는데 특히, 실험집단의 평균이 비교집단의 평균보다 높게 나타났으며, 통계적으로 유의미한 차이를 보이고 있다(p<.05). 즉, 스토리텔링기반 교육 모형이 전통적인 프로그래밍 교육 방법에 비해 초등학생의 프로그래밍 학업성취도 향상에 긍정적인 영향을 주는 것으로 볼 수 있다.
    또한 프로그래밍교육의 궁극적인 목표인 문제해결력 영역에서도 유의미한 차이가 발견되었다.
    본 연구의 결과 초등학생의 인지적, 정의적, 심동적 발달단계에 부합하는 스토리텔링 전략이 프로그래밍의 학습동기 증진과 학업성취도의 향상에 직접적인 관련이 있다는 것을 밝힐 수 있었다.
  • Research result and Utilization method
  • 본 연구는 초등학생의 프로그래밍 학습을 위해 스토리텔링기반 프로그래밍 교육 모형과 지원시스템을 개발하고 현장에 적용하여 학습동기를 증진시키고 프로그래밍 학업성취도를 향상시키는 데 목적을 두었다.
    연구 수행을 위해 첫째, 초등학교 프로그래밍 배경을 탐색하고 초등학생이 프로그래밍 학습에서 겪게 되는 문제점 및 해결하기 위한 방안으로 스토리텔링의 이론적 배경을 위한 연구를 수행하였다. 하위 연구로 우리나라의 초등학교 프로그래밍 교육 배경, 교육 실태 그리고 프로그래밍 교육의 의의에 대하여 분석, 초등학교에서 프로그래밍 학습에서 학습동기를 증진시킬 수 있는 요인 탐색 그리고 프로그래밍 학습에 맥락을 제공하고 실제적인 과제를 통한 몰입을 유도할 수 있는 스토리텔링 전략 방안 및 활용 사례에 대하여 고찰하였다.
    둘째, 스토리텔링기반 프로그래밍 교육 모형을 구안하고 학습지원시스템을 개발 후 현장에 적용하였다. 스토리텔링기반 프로그래밍 교육 모형에 기초하여 실제 수업을 지원할 수 있는 프로그래밍 학습지원시스템을 구현하였으며 스토리텔링 교육 모형이 초등학생의 프로그래밍 학습 동기와 학업성취도에 효과적인지를 살펴보기 위하여 연구 가설을 설정하고 이를 검증하였다.
    학습동기 검사를 위한 Tuan, Chin & Shieh(2005)이 개발한 학습동기 검사 도구를 활용하였으며 자기효능감, 능동적 학습 전략, 학습가치, 수행 목표, 성취목표, 학습 환경자극의 요인을 측정하였으며 프로그래밍 학습 능력의 변화 정도 등을 알아보기 위하여 학업성취도 검사 도구를 개발하였다. 개발된 학업성취도 평가 도구는 프로그래밍 개념 및 원리 그리고 문제해결을 다루는 알고리즘 영역을 고려하여 개발되었다. 그리고 문제해결능력 측정을 위해 PISA의 공인된 문제해결능력 검사지를 수정 및 번안하여 사용하였다.
    연구는 경기도 소재 초등학교 고학년 60명을 표집한 후 스토리텔링 교육 모형에 의거한 실험집단과 전통적인 방식으로 프로그래밍 교육을 실시한 비교집단으로 구분하여 정규교과가 아닌 클럽활동시간을 활용하여 10차시 동안 프로그래밍 교육을 실시하였으며, 수업 전의 사전검사에서는 두 집단이 학습동기, 학업성취도 그리고 문제해결능력 부문에서 동일 집단임을 확인하였다.
    수업 처치 후 연구 설계에서 수립한 가설1, 가설2를 검증하기 위해 사전검사와 동일한 검사결과를 사후 t-검정을 실시하였다.
    첫 번째로 학습동기에 대한 사후 검사 결과, 두 집단은 통계적으로 유의미한 차이를 보였으며, 실험집단이 비교집단보다 높은 평균을 보였다. 학습동기 하위 영역을 t-검정한 결과, 학습가치, 성취목표, 학습환경 자극의 영역에서 유의미한 차이를 보이고 있다(p<.05). 하지만 자기효능감, 능동적 학습전략, 수행 목표 영역은 실험집단의 평균이 비교집단의 평균보다 높게 나타났으나 실험집단과 비교집단 간에는 통계적으로 유의미한 차이가 없었다(p>.05). 결론적으로 스토리텔링기반 프로그래밍 교육 모형이 초등학생 프로그래밍 학습동기에 긍정적인 영향을 미치는 것으로 나타나 연구 가설1은 채택되었다.
    두 번째로 학업성취도 대한 사후 검사 결과, 두 집단 모두 사전검사에 비해 평균점수가 향상되었는데 특히, 실험집단의 평균이 비교집단의 평균보다 높게 나타났으며, 통계적으로 유의미한 차이를 보이고 있다(p<.05). 즉, 스토리텔링기반 교육 모형이 전통적인 프로그래밍 교육 방법에 비해 초등학생의 프로그래밍 학업성취도 향상에 긍정적인 영향을 주는 것으로 볼 수 있다.
    끝으로, 두 집단의 문제해결력은 의사결정, 체제 분석 및 설계 그리고 문제점 해결의 3개 영역에서 공통적으로 적용 이후에 유의한 차이가 있는 것으로 나타났다.
  • Index terms
  • 프로그래밍교육, 스토리텔링 전략
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