짝 프로그래밍 전략을 활용한 SW융합교육 개발 프로그램 효과성 검증 = Effectiveness of SW-STEAM Education through the Pair Programming Strategy

국문 초록 (Abstract)

본 연구는 초등학교 SW융합교육에서 활용할 수 있는 수업 기법의 하나로서 짝 프로그래밍 기법을 다양한 방식으로 적용한 SW융합교육 수업 지도안을 개발하고 짝 프로그래밍 전략을 활용한 SW융합교육 개발 프로그램이 융합인재소양(융합, 창의, 배려, 소통)과 컴퓨팅 사고력(흐름 제어, 데이터 표현, 추상화, 사용자 대화방식, 동기화, 병렬, 논리) 향상에 미치는 효과를 알아보고자 하였다.
본 연구에서 연구의 대상은 경기도 파주시에 위치한 C초등학교 6학년 1개 학급이고, 짝 프로그래밍을 활용한 SW융합교육 개발 프로그램을 적용하여 효과성을 검증하였다. 과학과 6학년 1학기 ‘1. 지구와 달의 운동’ 단원을 중심으로 짝 프로그래밍 전략을 활용한 SW융합교육 프로그램을 개발하였다. 창의적 체험활동과 실과 시간을 활용하여 프로그래밍 언어에 대한 기초학습을 4차시 실시한 후 ‘1. 지구와 달의 운동’ 단원을 총 6차시 실시하였다. 사회과 6학년 1학기 ‘서민 문화의 발달’에 등장하는 풍속화 중 신윤복의 ‘월하정인’에 담긴 비밀을 파헤치는 상황제시를 시작으로 지구와 달의 운동 시뮬레이션을 제작하는 활동을 실시하였다. ‘시간제한’, ‘역할 제한’, ‘모듈 제한’, ‘디버깅 추가’ 요소를 각 차시 짝 프로그래밍 과정에 투입하여 2~4 차시의 창의적 설계 단계를 진행하였다. 감성적 체험 단계에서는 조형요소와 원리를 살려 태양, 지구, 달의 운동을 모형으로 표현하였다.
짝 프로그래밍 전략을 활용한 SW융합교육 개발 프로그램 효과성 검증에 대한 연구 결과는 다음과 같다.
첫째, 짝 프로그래밍 전략을 활용한 SW융합교육 개발 프로그램은 융합인재소양 향상에 긍정적인 영향을 준 것으로 나타났다. 융합인재소양의 요소 중 융합, 창의, 배려 능력 신장에 효과가 있음을 볼 수 있다. 융합 영역의 경우 여러 가지 제한 조건이 추가된 프로젝트를 실시하는 과정에서 문제 해결에 몰입과 의지가 높아졌고 짝과의 협업을 통해 여러 교과 지식에 대한 공유와 통합이 수월해졌음을 알 수 있다. 창의 영역의 경우 제약 조건 안에서 문제를 해결하면서 다양한 시행착오를 겪고 짝과 지속적으로 아이디어를 발산하고 주고받으며 새로운 문제해결 방법을 생각해냈음을 알 수 있다. 배려 영역의 경우 전략이 투입된 상황에서 몰입과 집중이 일어났고 협동적 문제해결을 통해 문제를 해결해내는 성공을 경험하면서 자긍심, 소속감, 협동심, 배려와 존중, 감정적인 상호작용능력이 향상되었음을 알 수 있다. 소통 영역의 경우 프로그램의 특성으로 인하여 최소한의 소통을 통해 문제해결에 대한 몰입과 집중이 활발하게 이루어졌다. 이러한 이유로 의사소통의 양이 많지 않았으나 학생들의 소감문을 통해 소통의 양이 많지 않더라도 SW융합교육에 대한 흥미가 높아졌음을 알 수 있다.
둘째, 짝 프로그래밍 전략을 활용한 SW융합교육 개발 프로그램은 컴퓨팅 사고력, 즉 CT 향상에 긍정적인 영향을 준 것으로 나타났다. CT 요소 중 병렬, 자동화 능력 신장에 효과가 있음을 볼 수 있다. 병렬의 경우 문제 해결에 대한 흥미와 몰입이 높은 상황에서 다양한 아이디어가 발산되었고 개별 프로그래밍에 비해 짝 프로그래밍 시 표현되는 아이디어의 양이 더욱 풍부해지면서 병렬에 대한 인식능력이 향상되었음을 알 수 있다. 자동화의 경우 제한적 상황에서 다양한 시행착오를 겪는 과정에서 문제 해결의 최선책을 표현하게 되고, 짝과의 협력이 프로그래밍 시 단점이 될 수 있는 성격이나 성향적인 부분을 서로 보완해주면서 자동화 능력이 향상되었음을 알 수 있다.
이러한 결과를 바탕으로 짝 프로그래밍 전략을 활용한 SW융합교육 개발 프로그램은 학생의 융합인재소양과 CT 향상에 효과가 있음을 알 수 있다.

목차 (Table of Contents)

• 목 차
• 목 차 ⅰ
• 표 목 차ⅲ
• 그림목차ⅴ
• I. 서 론1
• 1. 연구의 필요성 및 목적1
• 2. 연구문제2
• 3. 용어 정의2
• 4. 연구의 제한점3
• II. 이론적 배경4
• 1. 융합교육(STEAM)4
• 2. 소프트웨어 교육8
• 3. 컴퓨팅 사고력(Computational Thinking) 16
• 4. 선행연구 19
• III. 연구 내용 및 방법23
• 1. 연구 절차23
• 2. 연구 대상 및 연구 설계25
• 3. 프로그램 개발 절차26
• 4. 검사도구31
• 5. 결과 처리 및 통계 분석 방법33
• IV. 연구 결과 및 논의34
• 1. 짝 프로그래밍 전략을 활용한 SW융합교육 프로그램 개발34
• 2. 융합인재소양42
• 3. CT능력49
• 4. 면담 및 소감문53
• V. 결론 및 제언60
• 1. 결론60
• 2. 제언62
• 참고문헌64
• 부 록67
• ABSTRACT7