아두이노를 활용한 피지컬 컴퓨팅 기반 소프트웨어 수업용 어플리케이션이 초등학생의 논리적 사고력에 미치는 효과 = The Effects of Physical Computing Based Software Applications Using Arduino on Logical Thinking of Elementary School Students

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

The purpose of this study is to examine the effects of physical computing based software Applications using arduino on logical thinking of elementary school students. Software for elementary school curriculum was analyzed in order to extract the content elements, and smart devices for educational applications were developed to apply such content elements. These physical computing based applications drive the adoino robot car to solve problems on algorithm game board. These applications are developed in three categories: (i) the basic problem solving mode in 20 steps, (ii) the challenge mode that learner can directly make problems and resolve the problems and (iii) the autonomous mode that stimulates the interest and motivation of the learner.
The software instruction using these applications was conducted by 5th and 6th elementary school students. The results were effective in systematic reasoning, proportional reasoning, combinational reasoning, propositional reasoning and total logical thinking.

국문 초록 (Abstract)

이 연구의 목적은 아두이노를 활용한 피지컬 컴퓨팅 기반 소프트웨어 수업용 어플리케이션이 초등학생의 논리적 사고력에 미치는 효과를 검증하는 것이다. 이를 위하여 초등학교 소프트웨어 교육과정을 분석하여 내용 요소를 추출하고 이를 학습할 수 있는 스마트 기기 소프트웨어 수업용 어플리케이션을 개발하였다. 피지컬 컴퓨팅 기반의 이 어플리케이션은 아두이노 로봇카를 움직여 알고리즘 게임 판에서 문제를 해결할 수 있도록 한 것이다. 이 어플리케이션은 20단계의 기본 문제해결 모드, 자신이 직접 문제 상황을 만들고 해결할 수 있는 도전 모드, 그리고 자신의 흥미에 따라 할 수 있는 자율주행 모드의 3가지 종류로 개발되었다. 초등학교 5, 6학년 실험집단과 통제집단 각 16명씩 32명을 대상으로 연구한 결과, 이 어플리케이션을 활용하여 소프트웨어 수업을 한 실험집단이 일반수업을 한 통제집단에 비하여 사후 논리적 사고력 검사에서 (F=20.695, p<.05) 효과가 있는 것으로 나타났다. 하위요인별로는 계열화 논리(F=5.446, p<.05), 비례논리(F=5.951, p<.05), 조합논리(F=8.804, p<.05), 명제논리(F=4.793, p<.05)에서는 유의한 차이가 나타났으나 변인통제논리(F=.032, p>.05), 확률논리(F=.041, p>.05)에서는 유의한 차이가 나타나지 않았다.

참고문헌 (Reference)

1 이명희, "한국형 LOGO(꾀하미)의 효과분석 : 인지 양식과 Van Hiele 기하 학습 수준에 따른 사고력 발달을 중심으로" 高麗大學校 敎育大學院 1994

2 신종호, "학교 현장 적용을 위한 고등사고력 교육의 원칙 및 제한점" 대한사고개발학회 9 (9): 71-98, 2013

3 이상진, "피지컬 컴퓨팅에서 아두이노 실험 교육을 통한 MBL 인터페이스 대체효과" 18 : 97-100, 2014

4 이좌택, "컴퓨터 프로그래밍 학습에서 논리적 사고력 측정도구의 개발과 타당화 연구" 한국컴퓨터교육학회 7 (7): 15-25, 2004

5 전산용어사전편찬위원회, "컴퓨터 인터넷 IT 용어대사전" 일진사 2011

6 김종훈, "컴퓨터 개론(쉽게 배우는 컴퓨터 원리)" 한빛아카데미 2013

7 배제현, "초등학생을 위한 철학놀이 프로그램이 논리적 사고력과 비판적 사고력에 미치는 효과" 한국아동교육학회 14 (14): 101-110, 2005

8 김찬웅, "초등학교 정보과학 연관 교과에 아두이노를 이용한 피지컬 컴퓨팅의 적용방안 연구" 경인교육대학교 교육전문대학원 2014

9 한국과학창의재단, "초‧ 중등 단계 Computational Thinking 도입을 위한 기초 연구" 한국과학창의재단 2014

10 교육부, "초․중등 SW교육 강화 방안" 교육부 2013

11 박성준, "아두이노를 활용한 프로그래밍 교육이 초등학생의 창의적 문제해결력에 미치는 영향" 한국교원대학교 2015

12 심규헌, "아두이노를 활용한 STEAM 학습 커리큘럼 및 효과 분석" 고려대학교 교육대학원 2014

13 서정현, "아두이노(Arduino)를 이용한 피지컬 컴퓨팅의 교육적 활용 방안 연구" 16 : 103-107, 2012

14 유종훈, "아두이노 기반 피지컬컴퓨팅을 활용한 SW 개발 교육" 19 : 16-64, 2015

15 장창호, "스마트 러닝 기반의 창의체험 자원지도 앱 설계 및 개발" 대구교육대학교 2014

16 명현주, "소프트웨어 특성화 수업이 프로그래밍 및 창의적 문제해결력에 미치는 영향" 한양대학교 교육대학원 2014

17 교육부, "소프트웨어 중심사회 실현전략" 교육부 2014

18 교육부, "소프트웨어 교육 운영 지침"

19 유연옥, "삼단논법과제형태와 과제내용이 유아의 논리적 사고력에 미치는 영향" 대한사고개발학회 7 (7): 61-74, 2011

20 허경철, "사고력 신장을 위한 프로그램 개발 연구(V)" 한국교육개발원 1991

21 허경철, "사고력 교육의 내실화를 위한 평가 방안 탐색" 대한사고개발학회 9 (9): 119-141, 2013

22 김영채, "사고력 : 이론, 개발과 수업" 교육과학사 1998

23 미래창조과학부, "미래창조과학 국제컨퍼런스 자료집" 2013

24 최근섭, "로고 프로그래밍과 경험수업이 논리적 사고력에 미치는 효과" 한국교원대학교 1997

25 소흥렬, "논리와 사고" 이화여자대학교 출판부 2000

26 양용칠, "기초적 사고 기능의 개발을 위한 수업 조건" 대한사고개발학회 9 (9): 23-46, 2013

27 Inhelder, B., "The essential Piaget" Basic Books 1977

28 National Research Council, "Report of a workshop on the scope and nature of computational thinking" National academies press 2009

29 Tentenbaum, T. J., "Logo and the teaching of problem solving : A Call for a moratorium" 24 (24): 16-19, 1984

30 Gorman, H., "Learning to think by learning Logo: Rule learning in third grade computer programmers" 21 : 34-43, 1983

31 한국정보통신기술협회, "It 용어사전" 한국정보통신기술협회

32 Clement, D. H., "Effects of computer programming of young children's cognition" Kent State University 1984

33 Ennis, R. H., "Critical thinking" Prentice Hall 1996

34 Wing, J. M., "Computational thinking" 49 (49): 33-35, 2006

35 Paul, R., "California teacher preparation for instruction in critical thinking: Research findings and policy recommendations" The Foundation for Critical Thinking 1997