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표제지
국문초록
목차
I. 서론 10
1. 연구의 필요성 및 목적 10
2. 연구문제 13
3. 용어의 정의 14
4. 연구의 제한점 16
II. 이론적 배경 및 선행연구 17
1. 컴퓨팅 사고력(CT: Computational Thinking) 17
가. 컴퓨팅 사고력의 정의 17
나. 컴퓨팅 사고력의 구성요소 18
2. 피지컬 컴퓨팅(Physical Computing) 19
가. 피지컬 컴퓨팅의 정의 19
나. 피지컬 컴퓨팅 도구 20
3. 교육용 프로그래밍 언어(EPL: Educational Programming Language) 21
가. 스크래치(Scratch) 21
4. 학습몰입 22
가. 몰입의 개념 22
나. 몰입의 단계 23
5. 선행연구 고찰 25
III. 연구 방법 및 절차 27
1. 연구 대상 27
2. 연구 설계 27
3. 연구 절차 28
4. 교육용 프로그래밍 언어(EPL) 및 피지컬 컴퓨팅 교육과정 개발 29
가. 교육 도구 선정 29
나. 교수학습 모형 설계 31
다. EPL 교육과정 개발 32
라. 센서보드를 활용한 피지컬 컴퓨팅 교육과정 개발 33
5. 검사 도구 35
가. 컴퓨팅 사고력 검사도구 35
나. 학습몰입 37
다. SW인식 검사 38
6. 검사 실시와 자료 분석 39
가. 검사 실시 39
나. 자료 분석 39
IV. 연구 결과 및 논의 41
1. 피지컬 컴퓨팅 기반의 SW교육이 초등학생의 컴퓨팅 사고력에 미치는 영향 41
2. 피지컬 컴퓨팅 기반의 SW교육이 초등학생의 학습몰입에 미치는 영향 47
3. 피지컬 컴퓨팅 기반의 SW교육이 초등학생의 SW인식에 미치는 영향 50
V. 결론 및 제언 53
1. 결론 53
2. 제언 54
참고문헌 56
부록 59
〈부록 1〉 컴퓨팅 사고력 검사지 60
〈부록 2〉 학습몰입 설문지 77
〈부록 3〉 SW인식 설문지 79
〈부록 4〉 소감문 양식 81
Abstract 82
〈표 II-1〉 컴퓨팅 사고력의 세부 구성요소 17
〈표 II-2〉 컴퓨팅 사고력의 구성요소 18
〈표 III-1〉 대상 학생 및 교육진행 절차 27
〈표 III-2〉 컴퓨팅 사고력의 구성요소 31
〈표 III-3〉 교육용 프로그래밍 언어 교육과정과 활동 내용〈12차시〉 32
〈표 III-4〉 센서보드를 활용한 피지컬 컴퓨팅 교육과정과 활동 내용(6차시) 34
〈표 III-5〉 Bebras task 난이도별 점수 기준 36
〈표 III-6〉 Bebras task 문항별 컴퓨팅 사고력 구성요소 및... 36
〈표 III-7〉 Bebras task 문항별 컴퓨팅 사고력 구성요소 및... 37
〈표 III-8〉 학습몰입 검사지 문항 구성 및 검사도구의 내적신뢰도 38
〈표 III-9〉 SW인식 검사지 문항 구성 및 검사도구의 내적신뢰도 39
〈표 IV-1〉 실험집단1(피지컬), 실험집단2(EPL), 비교집단 컴퓨팅 사고력... 41
〈표 IV-2〉 컴퓨팅 사고력 전체 및 난이도에 대한 공변량 분석 결과 42
〈표 IV-3〉 실헙집단1(피지컬), 실험집단2(EPL), 비교집단 컴퓨팅 사고력 하... 43
〈표 IV-4〉 컴퓨팅 사고력 전체 및 세부 하위영역에 대한 공변량 분석 결과 44
〈표 IV-5〉 실헙집단1(피지컬), 실험집단2(EPL), 비교집단 학습몰입 사후검사... 47
〈표 IV-6〉 학습몰입 전체 및 세부하위영역에 대한 공변량 분석 결과 48
〈표 IV-7〉 실헙집단1(피지컬), 실험집단2(EPL), 비교집단 SW인식 사후검사... 50
〈표 IV-8〉 SW인식 전체 및 세부하위영역에 대한 공변량 분석 결과 51
[그림 II-1] 스크래치(Scratch) 21
[그림 III-1] 실험 설계 모형 28
[그림 III-2] 연구 수행 절차 29
[그림 III-3] 교육용 프로그래밍 언어 스크래치 30
[그림 III-4] 센서보드(로두이노) 31
[그림 IV-1] 피지컬 컴퓨팅 수업 하는 장면 46
초록보기 더보기
2015년 개정 교육 과정에서 컴퓨팅 사고력이 강조되면서 소프트웨어 선도학교, 연구학교 등 많은 SW(소프트웨어; 이후 SW로 통일)교육이 이루어지고 있다. SW교육은 기존의 프로그래머를 양성하는 것이 아니라, 실생활 문제를 컴퓨팅 사고를 바탕으로 해결할 수 있도록 사고력을 키워주는 것이 주목적이다.
현재 SW학습의 도구로서 블록형 교육용 프로그래밍(EPL: Educational Programming Language, 이후 EPL로 통일) 언어는 무료로 이용가능하고 특히 초등학교 학생들이 직관적으로 이해하기 쉽고 알고리즘 사고 향상에 도움이 되기 때문에 많이 이용되어 왔다. 피지컬 컴퓨팅은 현실과 컴퓨팅 환경을 연결시켜주기 때문에 실생활 문제 해결에 가깝게 다가갈 수 있도록 해주기 때문에 반드시 필요한 과정이다.
본 연구에서는 초등학생도 회로에 대한 지식 없이 쉽게 접할 수 있고 도 큰 부담이 가지 않는 스크래치와 센서보드를 활용하여 피지컬 컴퓨팅 교육과정을 개발하였고 초등학생 3~5학년을 대상으로 12차시 EPL 교육과정과 6차시의 피지컬 컴퓨팅 교육과정을 개발하고 적용하였다.
그리고 피지컬 컴퓨팅 기반의 프로그래밍 교육이 컴퓨팅 사고력과 학습몰입 SW인식에 어떠한 영향을 주는지 알아보기 위해 컴퓨팅 사고력, 학습몰입, SW인식 검사를 실시하여 그 결과를 분석하였다. 본 연구에서 얻어진 결과는 다음과 같다.
첫째, 피지컬 컴퓨팅 기반 프로그램 수업을 한 집단의 컴퓨팅 사고력이 통계적으로 유의미하게 향상되었고 하위영역 모든 부분에서도 유의미한 향상이 나타났다.
둘째, 피지컬 컴퓨팅 기반 프로그램 수업을 한 집단의 학습몰입이 통계적으로 유의미한 차이가 나타나진 않았지만, 하위영역 중 명확한 목표, 현재과제에 집중, 자기 목적적 경험에서 유의미한 차이가 나타났다.
셋째, 피지컬 컴퓨팅 기반 프로그램 수업을 한 집단의 SW인식은 통계적으로 유의미한 차이가 나타났고, 하위영역 중 SW융합에 대한 자신의 생각에서 유의미한 차이가 나타났다.
결론적으로 피지컬 컴퓨팅 기반 프로그램 수업은 초등학생의 컴퓨팅 사고력, 학습몰입 및 SW인식을 향상시키는데 효과가 있었다. 본 연구를 통해 초등학생의 SW교육 프로그램 개발이 다양하게 이루어져 많은 학생들이 컴퓨팅 사고력 신장에 도움이 되기를 기대한다.
원문구축 및 2018년 이후 자료는 524호에서 직접 열람하십시요.
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