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표제지
목차
論文要約 4
I. 서론 11
1. 연구의 필요성 11
2. 연구의 목적 및 방법 13
3. 연구의 범위 및 제한점 14
II. 이론적 배경 15
1. 문제해결력과 컴퓨팅 사고력 15
2. 교육용 프로그래밍 언어 18
가. 스크래치 18
나. 엔트리 19
3. 피지컬 컴퓨팅 21
가. 피지컬 컴퓨팅의 개념 21
나. 피지컬 컴퓨팅 도구 22
4. 선행 연구 및 시사점 25
가. 컴퓨팅 교육의 효과 25
나. 컴퓨팅 사고력의 평가 26
III. 교육과정 및 검사지 개발 30
1. 교육용 프로그래밍 언어(EPL) 및 피지컬 컴퓨팅 교육과정 개발 30
가. 교육도구 선정 30
나. 교수·학습 모형 설계 34
다. 문제 중심 EPL 교육과정 개발 35
라. 센서보드를 활용한 피지컬 컴퓨팅 교육과정 개발 40
2. 교육과정 효과성 검증을 위한 검사지 개발 43
가. 연구 대상 선정 43
나. 검사 도구 선정 및 검사지 개발 44
다. 실험 설계 및 처치 51
VI. 교육과정 적용 결과 및 분석 53
1. 사전 검사 결과 53
2. 일반 설문 결과 분석 54
3. 컴퓨팅 사고력 관련 문제 해결력 검사 결과 분석 56
가. 비교집단 사전-사후검사 결과 비교 56
나. 실험집단 사전-사후검사 결과 비교 57
다. 집단 간 컴퓨팅 사고력 사후검사 차이 검증 58
V. 결론 및 제언 60
1. 결론 60
2. 제언 61
참고문헌 63
ABSTRACT 65
부록_컴퓨팅 사고력 관련 문제해결력 평가지 67
〈표 1〉 컴퓨팅 사고력의 구성 요소 및 정의 17
〈표 2〉 컴퓨팅 사고 능력 평가 설문지, 최형신(2015) 28
〈표 3〉 알고리즘과 프로그래밍 영역 내용 요소와 성취기준 34
〈표 4〉 문제 중심 소프트웨어교육 교수·학습 모형 35
〈표 5〉 문제 중심 교육용 프로그래밍 언어 교육과정을 위한 문제 선정 및 관련 프로그래밍 개념 추출 36
〈표 6〉 문제 중심 EPL 교육과정과 활동 내용(12차시) 37
〈표 7〉 EPL 수업 지도안 예시 39
〈표 8〉 센서보드를 활용한 피지컬 컴퓨팅 교육과정 (8차시) 40
〈표 9〉 피지컬 컴퓨팅 수업 지도안 예시 42
〈표 10〉 연구 집단별 사례수 43
〈표 11〉 EPL 교육과정만 적용한 학생용 설문지 44
〈표 12〉 EPL 및 피지컬컴퓨팅 교육과정을 적용한 학생용 설문지 45
〈표 13〉 문제 해결력 측정 문항 46
〈표 14〉 PISA 문제 해결력 측정 공개문항(2012) 47
〈표 15〉 컴퓨팅 사고력 요소 48
〈표 16〉 컴퓨팅 사고력 관련 문제 해결력 문항과 내용 49
〈표 17〉 컴퓨팅 사고력 측정 문항의 형태와 배점 50
〈표 18〉 한국어 및 엔트리로 컨버팅한 문항 51
〈표 19〉 연구의 실험 설계 52
〈표 20〉 컴퓨팅 사고력관련 문제해결력 사전검사 결과 53
〈표 21〉 비교집단 설문 영역별 결과 54
〈표 22〉 실험집단 설문 영역별 결과 55
〈표 23〉 일반 설문 영역별 결과 집단별 비교 55
〈표 24〉 비교 집단 컴퓨팅 사고력 사전·사후 검사 차이 검증 56
〈표 25〉 실험 집단 컴퓨팅 사고력 사전·사후 검사 차이 검증 57
〈표 26〉 컴퓨팅 사고력 사후검사 집단별 결과 비교 58
[그림 1] 문제해결모형의 절차 15
[그림 2] 컴퓨팅 사고력의 구성 요소 16
[그림 3] 스크래치 화면 19
[그림 4] 엔트리 만들기 화면 20
[그림 5] 피지컬 컴퓨팅의 개념 21
[그림 6] 햄스터 22
[그림 7] 모듈형 피지컬 컴퓨팅 도구: 비트브릭 23
[그림 8] 아두이노 UNO보드 24
[그림 9] 엔트리용 센서보드 24
[그림 10] EBS 소프트웨어야 놀자 엔트리 실습페이지 30
[그림 11] 엔트리 센서보드와 각 요소 31
[그림 12] 센서보드 관련 엔트리 블록 32
[그림 13] 엔트리 강의 화면 예시 33
[그림 14] PISA에서 공개한 문제해결력 영역의 샘플 문항(2012) 47
초록보기 더보기
2015 개정 교육과정에서 컴퓨팅 사고력이 강조됨에 따라 전국의 선도학교, 연구학교에서 소프트웨어교육이 시범적으로 이루어지고 있다. 소프트웨어 교육의 목표가 '컴퓨팅 사고력을 가진 창의 인재 양성'이라고 할 때, 소프트웨어 교육은 기존의 개발자를 양성하던 기능 위주의 교육에서 벗어나 실생활의 문제를 컴퓨팅적 사고를 바탕으로 해결할 수 있도록 사고력을 키워주는 방향으로 이루어져야 한다.
소프트웨어교육의 도구로서 블록형 교육용 프로그래밍 언어(EPL)는 무료로 이용할 수 있고, 특히 초등학교 단계에서 학생들이 직관적으로 이해하기 쉬우며 알고리즘적 사고를 향상시키기 때문에 많이 이용되어왔다. 피지컬 컴퓨팅은 현실세계와 컴퓨팅 환경을 연결시켜줌으로써 실생활 문제 해결이라는 목표에 더욱 가깝게 다가갈 수 있도록 해주기 때문에 필요한 과정이다. 하지만 교구의 가격이 비싸고, 전기·전자에 대한 지식이 필요한 등의 이유로 쉽게 접근하지 못하는 경우가 많다.
본 연구에서는 초등학생도 회로지식 없이 쉽게 접할 수 있고 가격적인 측면에서도 큰 부담이 가지 않는 엔트리와 센서보드를 활용한 EPL 및 피지컬 컴퓨팅 교육과정을 제시하고, 초등학교 6학년 학생을 대상으로 12차시의 EPL 교육과정과 8차시의 피지컬 컴퓨팅 교육과정을 개발하고 적용하였다. 그리고 그 효과성을 검증하기 위해 EPL 교육과정만 적용한 학생과 피지컬 컴퓨팅 교육과정을 추가로 적용한 학생을 대상으로 컴퓨팅 사고력 관련 문제 해결력 검사를 실시하여 그 결과를 비교 분석하였다.
본 연구의 결과 EPL 교육과정을 적용한 집단과 피지컬 컴퓨팅 교육과정을 추가로 적용한 집단 모두 학생들의 컴퓨팅 사고력 향상에 유의미한 효과가 있었으나, 피지컬 컴퓨팅 교육과정을 추가로 적용한 집단에서 컴퓨팅 사고력 요소의 자료표현, 수행 및 검증, 일반화에서 유의하게 더 큰 향상을 보였다. 또한 일반 설문을 통해 교육의 만족도를 조사하여 비교 분석한 결과, 학습 만족도는 유사했으나 문제해결과 진로 직업의 영역에서 더 큰 효과를 느끼는 것으로 나타났다.
원문구축 및 2018년 이후 자료는 524호에서 직접 열람하십시요.
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