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https://www.krm.or.kr/krmts/link.html?dbGubun=SD&m201_id=10061558&local_id=10086752
대학에서 Computational Thinking 신장을 위한 전공영역별 코딩교육 교육과정 및 프래임워크 개발
Reports NRF is supported by Research Projects( 대학에서 Computational Thinking 신장을 위한 전공영역별 코딩교육 교육과정 및 프래임워크 개발 | 2015 Year 신청요강 다운로드 PDF다운로드 | 김현철(고려대학교) ) 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)
사업별 신청요강보기
  • Researchers have entered the information directly to the NRF of Korea research support system
Project Number 2015S1A5A2A01011911
Year(selected) 2015 Year
the present condition of Project 종료
State of proposition 재단승인
Completion Date 2017년 10월 13일
Year type 결과보고
Year(final report) 2017년
Research Summary
  • Korean
  • 본 연구는 대학에서 컴퓨터 비전공자의 컴퓨팅 사고력 (Computational thinking, CT) 신장을 위한 컴퓨팅 교육의 전공영역별 교육과정과 교육과정 프래임워크를 개발하는 것을 주 목적으로 한다. 4차 산업혁명 사회로 진입하고 있는 국제적 현상에 발맞추어 전공에 상관없이 컴퓨팅 지식을 함양하는 것이 중요하다. 컴퓨팅 지식의 핵심은 ‘컴퓨팅 사고력’으로 컴퓨터의 기본 원리를 이해하고 이를 적용하여 문제를 해결하는 사고를 의미한다. 국내에서 이 중요성을 인지하고 SW중심대학 등의 사업을 진행하고 있다. 하지만 효과적 교육을 위해 비전공자를 위한 체계적인 수업 개발과 적용사례의 연구가 실행 및 공유되어야 한다. 이와 같은 문제의식을 가지고 본 연구는 전공영역을 인문사회계, 이공계, 예체능계로 구분하고 각 전공영역별로 컴퓨팅 사고력 신장을 위한 교육과정을 개발 및 적용하였다. 비전공자 대상 컴퓨팅 사고력 향상 과목의 프래임워크를 개발하고 이를 적용하여 3가지 전공영역별 교육과정을 개발 및 적용하였다. 연구내용은 크게 문헌연구, 교육과정 개발, 적용 및 결과 확인의 3가지 내용으로 구성하였다. 첫째, 문헌연구를 통해 고등교육 비전공자를 위한 컴퓨팅 사고력 개념을 ‘컴퓨터 과학의 기본 개념을 바탕으로 실생활과 다양한 학문분야의 문제를 이해하고, 컴퓨팅 시스템을 활용하여 해결방법을 도출, 구현, 적용할 수 있는 능력’으로 조작적 정의를 내렸다. 국외의 컴퓨팅 사고력 신장을 위한 교육과정을 분석하여 핵심 개념 및 기능 요소를 도출하였고, 이를 바탕으로 6가지 핵심개념(자료와 정보, 추상화, 알고리즘, 프로그래밍, 네트워크, 융합)과 7가지 CT활동(컴퓨팅과 연관짓기, 자료 수집하기, 문제를 찾고 분석하기, 해결방법 표현하기, 컴퓨팅 산출물 만들기, 소통하기, 협력하기)으로 구성된 교육과정 프래임워크를 개발하였다. 둘째, 각 계열별(인문사회, 이공, 예체능)로 교육과정을 개발 후 적용하였다. 계열별 학생의 특성(동기, 프로그래밍 및 컴퓨터 사용에 대한 효능감, 사전 지식 등)을 고려하여 학습 활동 및 구체적 내용을 구성하였다. 인문사회계는 언플러그드, 스크래치, 엔트리, 파이썬, 앱인벤터를, 이공계는 엔트리 보드, Codecademy, 파이썬을, 예체능계는 프로세싱과 아두이노를 수업 도구로 사용하였다. 셋째, 개발된 교육과정을 각 계열별 학생이 참여하는 수업에 적용하여 교육과정이 현장에 적용가능함을 확인하였다. 계열별로 상이하지만 학생들의 만족도와 SW에 대한 인식이 향상되었으며, CT기반 평가에서도 전반적으로 긍정적인 결과를 보였다. 교육과정 적용 경험을 정리하여 1) 계열별 프래임워크 사용에 대한 제언과 2) 계열별 학습자 특성(프로그래밍 경험, SW에 대한 인식(전공연계성)) 분석을 추가로 진행하였다. 본 연구 수행을 통해 개발된 프래임워크와 교육과정, 적용 경험이 향후 다른 교육자와 연구자들이 비전공자 대상 수업을 운영하거나 연구할 때 발판이 될 것이라 생각한다.
  • English
  • This study aims to develop a framework for computing course in higher education to enhance computational thinking of non-computer major students and curriculum by study domains based on the framework. Today our society is entering so-called the ‘Forth industrial revolution’ and it is critical to understand computing principle regardless of study fields. The core of computing principles is on ‘computational thinking’ which is a way of thinking to solve problems by understanding and applying computing knowledge. South Korean government recognized the importance and implemented programs like ‘SW centered university (SW joongshim daehak)’. However, developing curriculum systematically and sharing the curriculum and application results need not be overlooked for effective education. Having this in our mind, we categorized study fields as liberal arts, science and engineering, and arts and developed and applied courses by the category to enhancing students’ computational thinking. The courses were developed based on the computational thinking based educational framework. This research consisted of literature review, curriculum development, and application. First, we drew operational definition of computational thinking for non-computer majors in higher education as ‘an ability to understand everyday lives and different domains using computer science principles and draw, realize, and apply solutions with computer system.’ We analyzed existing curriculums based on computational thinking and drew core concepts and elements. The framework developed based on the analysis consists of 6 core concepts (data and information, abstraction, algorithm, programming, network, and convergence) and 7 computational thinking practices (connecting computing, collecting data, finding and analyzing problem, presenting solution, producing computing artifacts, communicating, and collaborating). Second, courses for study domains were developed and applied. In the light of students’ features by study domain, learning activities and tools were selected. For liberal arts students, unplugged activities, scratch, entry, python, app inventor, for science and engineering students, entry board, codecademy, python, and for arts students, processing and arduino were used. Third, the course curriculum were applied to real courses where students with different domains attend and it is found that these courses are applicable. Students showed that they satisfy the courses and perception on computing is enhanced in overall. In addition, students showed positive results of computational thinking based evaluation. The researchers organized the experience of class operation and additionally worked on 1) recommendation by domains to use the framework and curriculum, and 2) analysis of students’ feature difference by study domains. We hope that our research results of the framework and curriculum by study domains will be a stepping stone for educators or researchers who want to lecture similar course or study this area.
Research result report
  • Abstract
  • 본 연구는 대학교육에서 컴퓨터 비전공자의 컴퓨팅 사고력 (Computational thinking, CT) 신장을 위한 컴퓨팅 교육의 전공영역별 교육과정과 교육과정 프래임워크를 개발하는 것을 주 목적으로 한다. 4차 산업혁명 사회로 진입하고 있는 국제적 현상에 발맞추어 전공에 상관없이 컴퓨팅 지식을 함양하는 것이 중요하다. 국내 대학교육에서도 이를 인지하고 SW중심대학 등의 사업을 진행하고 있으나, 효과적 교육을 위해 비전공자를 위한 체계적인 수업 개발과 적용사례의 연구가 실행 및 공유되어야 한다. 이와 같은 문제의식을 가지고 본 연구는 전공영역을 인문사회계, 이공계, 예체능계로 구분하고 각 전공영역별로 컴퓨팅 사고력 신장을 위한 교육과정을 개발 및 적용하였다. 비전공자 대상 컴퓨팅 사고력 향상 과목의 프래임워크를 개발하고 이를 적용하여 3가지 전공영역별 교육과정을 개발 및 적용하였다. 연구내용은 크게 문헌연구, 교육과정 개발, 적용 및 결과 확인의 3가지 내용으로 구성하였다. 첫째, 문헌연구를 통해 고등교육 비전공자를 위한 컴퓨팅 사고력 개념을 ‘컴퓨터 과학의 기본 개념을 바탕으로 실생활과 다양한 학문분야의 문제를 이해하고, 컴퓨팅 시스템을 활용하여 해결방법을 도출, 구현, 적용할 수 있는 능력’으로 조작적 정의를 내렸다. 국외의 컴퓨팅 사고력 신장을 위한 교육과정을 분석하여 핵심 개념 및 기능 요소를 도출하였고, 이를 바탕으로 6가지 핵심개념(자료와 정보, 추상화, 알고리즘, 프로그래밍, 네트워크, 융합)과 7가지 CT활동(컴퓨팅과 연관짓기, 자료 수집하기, 문제를 찾고 분석하기, 해결방법 표현하기, 컴퓨팅 산출물 만들기, 소통하기, 협력하기)으로 구성된 교육과정 프래임워크를 개발하였다. 둘째, 각 계열별(인문사회, 이공, 예체능)로 교육과정을 개발 후 적용하였다. 계열별 학생의 특성(동기, 프로그래밍 및 컴퓨터 사용에 대한 효능감, 사전 지식 등)을 고려하여 학습 활동 및 구체적 내용을 구성하였다. 인문사회계는 언플러그드, 스크래치, 엔트리, 파이썬, 앱인벤터를, 이공계는 엔트리 보드, Codecademy, 파이썬을, 예체능계는 프로세싱과 아두이노를 수업 도구로 사용하였다. 셋째, 개발된 교육과정을 각 계열별 학생이 참여하는 수업에 적용하여 현장에 적용 가능함을 확인하였다. 계열별로 상이하지만 학생들의 만족도와 SW에 대한 인식이 향상되었으며, CT기반 평가에서도 전반적으로 긍정적인 결과를 보였다. 교육과정 적용 경험을 정리하여 1) 계열별 프래임워크 사용에 대한 제언과 2) 계열별 학습자 특성(프로그래밍 경험, SW에 대한 인식(전공연계성)) 분석을 추가로 진행하였다. 본 연구 수행을 통해 개발된 프래임워크와 교육과정, 적용 경험이 향후 다른 교육자와 연구자들이 비전공자 대상 수업을 운영하거나 연구할 때 발판이 될 것이라 생각한다.
  • Research result and Utilization method
  • 본 연구의 결과는 크게 1) 컴퓨터 비전공자 대학생 대상 컴퓨팅 사고력 함양을 위한 교육과정 프래임워크 개발과 2) 프래임워크를 활용하여 전공계열별(인문사회, 이공, 예체능) 교육과정을 개발하고 적용하는 것이다. 첫째, 기존 문헌 연구를 통해 컴퓨팅 사고력 함양을 위한 비전공자 대상 교육 프래임워크를 개발하였다. 크게 핵심개념 6가지(자료와 정보, 추상화, 알고리즘, 프로그래밍, 네트워크, 융합)와 CT(컴퓨팅 사고력) 활동 7가지(컴퓨팅과 연관짓기, 자료 수집하기, 문제를 찾고 분석하기, 해결방법 표현하기, 컴퓨팅 산출물 만들기, 소통하기, 협력하기)로 구성하였다. 둘째, 각 전공계열별 교육과정을 개발하였다. 개발된 교육과정은 각 계열별 학생이 수강하는 관련 수업에 1학기 씩 적용하였다. 수업 적용을 통해 개발된 교육과정이 현작적용 가능함을 확인하였다. 계열별로 학습자 대상 설문 및 평가를 진행하였다. 이공계열 학생들은 수업이 전반적으로 만족스러웠으며, 본 수업을 통해 관련 분야에 대한 관심과 융합적 사고력이 배양되었다고 응답하였다 (만족도 5점 만점에 평균 4.6이상). 연구진은 학생들의 CT 함양 정도를 확인하기 위해 CT 기반 평가 문항을 개발하였다. 요소는 크게 추상화와 자동화로 구성하였다. 기말고사에 해당 문항을 추가하여 평가를 진행하였다. 이공계열 학생 수업은 이공계열이 가장 많이 수강하지만 컴퓨터 전공을 포함한 다른 계열 학생들도 수강하는 교양 수업이다. 이공계열 학생들의 결과를 다른 계열 학생들의 평균과 비교한 결과 긍정적인 결과를 보이는 것으로 나타났다. 예술계열 학생들은 SW에 대한 인식이 만족도 7점 만점에 평균 5.35로 높게 나타났다. 이공계열과 동일한 문항으로 자동화에 대한 CT 기반 평가를 수행하였다. 이공계열 평균과 비교 결과 평균이 약간 낮았다. 셋째, 교육과정 프레임워크에 기반한 계열별 교육과정 적용 경험을 바탕으로 계열별 제언사항을 작성하였다. 더불어 계열별 학습자 특성을 비교 연구하였다. 학습자 특성으로 프로그래밍 경험과 SW가 전공과 어느 정도 연계되어있다고 생각하는지에 대한 인식을 조사하였다. 프로그래밍 경험은 이공계, 인문사회계, 예술계 순이었다. 프로그래밍 경험이 학업성취와 관계있는 요인으로 보는 기존 연구 결과들을 고려할 때, 학습자의 사전 경험에 따라 난이도 및 도구 선정을 적절하게 구성하는 것이 필요하다. SW와 전공의 연계 정도에 관한 인식은 컴퓨터 전공, 이공계열, 인문사회계열, 예술계열 순으로 높은 것으로 나타났다. 전공 연계성은 학습자의 학습 동기와 연관되고 학습동기는 학업성취와 연관된다. 수업을 진행하며 컴퓨팅과 해당 전공이 어떻게 연계되는지에 대한 내용을 더욱 강조할 필요가 있다. 본 연구의 결과물인 비전공자 CT 함양 교육과정 프래임워크와 계열별 교육과정은 수업을 운영하는 교수자나 교육과정을 개발 및 연구하는 교육자들이 비판 및 발전시키는데 발판으로서의 역할을 할 것이다. 특히 계열별 교육과정은 컴퓨터나 관련 전공분야가 아닌 학생들의 위한 수업설계 시 참고자료로 활용할 수 있으리라 본다.
  • Index terms
  • 비전공자 컴퓨팅 교육, 컴퓨팅 사고력, 비전공자 코딩 교육, 비전공자 SW 교육, 대학 컴퓨팅 교육, 교양 컴퓨팅 교육, 이공계열 컴퓨팅 교육, 인문사회계열 컴퓨팅 교육, 예체능계열 컴퓨팅 교육
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