사고력 신장을 위한 놀이중심 알고리즘 학습프로그램 개발 및 적용 연구 = Study on the Development and Application of Play-based Algorithm Learning Program for Improving the Logical Thinking Ability

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

Computer education for elementary school up until the present moment has had some positive side to it such as enabling utilization of information technology relating to applied program in our daily lives and in classes, though with some problem in fostering a member of society equipped with rational and structured way of thinking.
Algorithm area stands out of various fields of computer education as being helpful in problem solving, growth of logical thinking capacity and solidifying foundational skills in programming, which are all proved to be correct through a variety of researches made. Training on algorithm adequate to the level of the students should be provided in order that problem solving ability and rational / logical thinking skills on part of the students can be enhanced, stepping aside from computer literacy education centering around applied programs or teaching other classes using the computer.

Nine subjects shall be suggested for the algorithm education suiting to the perception level of elementary school students. They have been selected from the extracted content from the examples of the algorithm education taking place in foreign countries and books relevant to algorithm, and with the selected material, study program has been developed. This program developed is designed such a way that students can easily use with lots of fun in the classroom as the program emphasizes on play activities so that students can enjoy it. So an analysis has been made to see if there was a positive influence on aforementioned elements by actually applying the program to real classes.

For verification of this study, experiment group of one class of 30 and comparison group of another class of 30 were formed with 60 students from a fifth grade in J elementary school in Jeju city. Through a pretest conducted on them for logical thinking ability, confirmation was made that they were from the same group. To one experiment group of 30 students, 9 classes were given with algorithm study program developed, while to comparison group of 30 students, existing ICT class was given. To verify if the developed algorithm study program is effective in improving thinking skills after the experiment, SPSS 17.0 was used to conduct T verification and it was made within 5% of significance level.

As result of the research, the developed algorithm study program centering on play compared with the existing ICT class, showed significant difference with t=-3.18 at the level of significance 5%, with which the developed program has been verified to be effective in growing logical thinking skills and especially so, in enhancing reasoning skills for parameter control logic, correlative logic and combined logic areas.
Conclusion drawn from this research is that with algorithm study program that can be utilized in computer class would enable students to acquire knowledge of algorithm with ease and fun, and that the program has positive influence on improvement of thinking skills by attracting student’s spontaneity that induced students to actively engage in class because of play-based study program.

국문 초록 (Abstract)

지금까지의 초등학교 컴퓨터 교육은 응용프로그램과 관련한 정보통신기술을 습득하여 실생활 및 교과학습에 활용한다는 긍정적인 측면도 갖고 있지만, 미래 지식정보화사회에서 살아가는 데 필요한 합리적이고 구조적인 사고능력을 갖춘 사회인 양성이라는 면에 있어 문제점을 내포하고 있다.
다양한 컴퓨터 교육내용 중 알고리즘 영역은 학생들의 문제해결력 및 논리적 사고력 신장은 물론 프로그래밍의 기초 능력을 다져가는 데 많은 도움을 준다는 것을 여러 연구들을 통해 밝혀지고 있다.
앞으로는 응용프로그램이 중심이 되는 컴퓨터 소양교육, 컴퓨터를 활용해 다른 교과를 가르치는 컴퓨터 활용교육에서 벗어나 학생들의 문제해결력 및 논리적 사고력을 신장시키기 위해 학생들의 수준에 적합한 알고리즘 교육이 초등학교에서도 이루어져야 할 것이다.

이에 본 연구에서는 외국의 알고리즘 교육사례와 알고리즘 관련 서적에서 추출한 내용 중 초등학생의 인지수준에 적합한 알고리즘 교육내용을 9가지 주제로 선정하고, 쉽고 재미있게 교실에서 학습할 수 있도록 놀이 활동 중심 알고리즘 학습프로그램을 개발하였다. 또한 개발한 학습프로그램을 실제 교육 현장에 적용하여 논리적사고력 향상에 긍정적인 효과가 있었는 지 분석해보았다.

본 연구를 검증하기 위하여 제주시 소재 J초등학교 5학년 2학급 60명의 학생을 대상으로 실험집단과 비교집단을 구성하였다. 사전 논리적 사고력 검사지를 통하여 대상학생들이 동질집단임을 확인하였으며, 실험집단 1개 학급 30명에게는 개발한 알고리즘 학습프로그램으로 9차시에 걸쳐 수업을 진행하였고, 비교집단 1개 학급 30명에게는 기존의 ICT활용 수업을 실시하였다. 실험처치 후 개발된 알고리즘 학습프로그램이 논리적 사고력 향상에 효과가 있는 지를 검증하기 위해 SPSS 17.0을 이용하여 T검증을 실시하였으며, 유의수준 5%에서 검증하였다.

연구결과 개발한 놀이중심 알고리즘 학습프로그램을 적용한 수업이 기존 ICT활용 수업에 비해 t=-3.18로 5% 수준에서 유의미한 차이를 보여 논리적 사고력 신장에 효과적임을 전후비교를 통해 검증되었으며, 특히 변인통제논리, 상관논리, 조합논리 사고력 향상에 효과가 있음을 알 수 있었다. 하지만 사례 수가 적고 적용 시기의 한계를 갖고 있어 지속적인 적용과 보완이 필요하다.

본 연구를 통해 얻은 결론은 컴퓨터 수업 시간에 활용할 수 있는 알고리즘 학습 프로그램을 제시함으로써 학생들이 쉽고 재미있게 알고리즘에 대해 학습할 수 있었고, 구체적 활동 및 교실 놀이 중심의 프로그램은 학생들의 흥미를 끌어내어 자발적이고 적극적으로 학습에 참여하도록 하였으며, 논리적 사고력 향상에도 긍정적인 영향을 미쳤음을 알 수 있었다

목차 (Table of Contents)

• 국문초록 ⅰ
• Ⅰ. 서론 1
• 1. 연구의 필요성 및 목적 1
• 2. 연구의 내용 및 방법 2
• Ⅱ. 이론적 배경 3
• 1. 컴퓨터 과학교육 3
• 2. 알고리즘 학습의 교육적 가치 4
• 3. 외국 및 우리나라 컴퓨터 교육과정 비교 분석 6
• 4. 놀이학습의 가치 10
• 5. 논리적 사고력 11
• 6. 알고리즘 학습관련 선행연구 분석 14
• III. 알고리즘 학습프로그램 개발 15
• 1. 개발방향 15
• 2. 교육 내용 선정 15
• 3. Joyce와 Weil의 게임 학습 모형 18
• 4. 학습모형 설계 19
• 4. 알고리즘 학습 프로그램 개발의 실제 20
• IV. 알고리즘 학습프로그램의 현장 적용 및 분석 103
• 1. 연구대상 103
• 2. 연구설계 및 절차 103
• 3. 검사도구 104
• 4. 검사 결과 및 해석 105
• V. 결 론 및 기대효과 109
• 참고 문헌 111
• ABSTRACT 114
• 부 록 117