초등학생의 문제해결력을 위한 놀이 중심 알고리즘 교재 개발 및 적용 = Development and application of the algorithm teaching materials centered on plays for problem-solving abilities of elementary school students

국문 초록 (Abstract)

본 연구의 목적은 초등학생의 문제해결력 향상을 위한 놀이 중심 알고리즘 교재를 개발하고 적용하는 데 있다. 이에 본 연구는 개념적이고 추상적인 내용의 알고리즘을 초등학생들에게 쉽고 재미있게 지도될 수 있도록 놀이의 요소를 포함하면서, 알고리즘 자체에 대한 교육과 알고리즘적 사고 과정을 강조하기 위해 알고리즘의 이해, 분석, 개발 활동을 포함하는 초등학생을 위한 놀이 중심 알고리즘 교재를 개발하였다.
개발된 교재는 전문가에 의해 내용 타당도를 검증받고 수정한 후, 대구광역시의 초등학교 5학년 학생 71명을 대상으로 6주간 투입하였다. 컴퓨터교육 교재에 따라 놀이 중심 알고리즘 교재 집단, 알고리즘 교재 집단의 두 집단으로 구분하였으며, 본 연구자가 수정․번안한 PISA 2003 문제해결력 검사도구를 활용하여 학생들의 문제해결력을 평가하였다.
사전․사후 각 집단의 문제해결력 점수 변화를 혼합변량분석을 통해 살펴보았다. 그 결과 컴퓨터교육 교재의 적용 전 초등학생의 문제해결력 점수는 적용 이후 유의하게 향상되었으며, 교재 적용 전후 학생들의 문제해결력 변화에 있어서 놀이 중심 알고리즘 교재 집단이 알고리즘 교재 집단에 비해 더 큰 변화를 보였다. 결국, 이와 같은 연구결과는 알고리즘 교재에 의한 학습이 초등학생의 문제해결력을 향상시키며, 알고리즘 교재에 놀이 요소의 삽입 여부가 초등학생들의 문제해결력 향상에 영향을 미친다는 본 논문의 가정이 옳다는 사실을 보여준다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

The purpose of this study is to develop and apply the algorithm teaching materials centered on plays(ATMCP) to improve problem-solving abilities of elementary school students.
For this goal, we developed teaching materials including activities of 'understandings', 'analyses' and 'developments' of algorithms to teach algorithms and their thinking processes to elementary school students. We also made use of plays to arouse the students' interests because the matters of algorithms are ideal and abstract.
The ATMCP were reviewed by the expert group and tested them out on 71 fifth-grade elementary students in Daegu, Korea during the 6 weeks. We divided students into two groups: one is the group of the ATMCP and the other is the group of conventional algorithm teaching materials(ATM). And we evaluated their problem-solving abilities with the PISA 2003 problem-solving test to be revised and adapted.
We analyzed the change of the problem-solving ability of each group between before and after using two types of teaching materials with the Mixed ANOVA.
The result showed that elementary students’ problem-solving ability ratings at the end of the experiment were statistically significantly higher than those at the beginning of the experiment and the change in a problem-solving ability in the group of the ATMCP was statistically significantly different to the change in the group of the conventional ATM. Data analyses pointed out that learning to use two types of algorithm teaching materials could have a positive effect on problem-solving abilities of elementary school students and plays in algorithm teaching materials could help them improve their problem-solving abilities.

목차 (Table of Contents)

• 표목차 = ⅳ
• 그림목차 = ⅵ
• 論文要約 = ⅷ
• Ⅰ 서론 = 1
• 1. 연구의 필요성 및 목적 = 1
• 2. 연구문제 = 3
• 3. 연구의 내용 및 방법 = 3
• 4. 용어의 정의 = 5
• 5. 연구의 제한점 = 6
• Ⅱ 이론적 배경 = 8
• 1. 교재 개발을 위한 모형 = 8
• 2. 초등학생의 인지발달 특성 = 12
• 3. 국내외 컴퓨터과학교육 = 14
• 4. 알고리즘 = 19
• 가. 컴퓨터과학 알고리즘의 중요성 = 19
• 나. 알고리즘적 사고 교육의 중요성 = 21
• 다. 초등학생을 위한 알고리즘 교육 관련 연구 = 22
• 5. 놀이 = 25
• 가. 놀이의 개념 = 25
• 나. 놀이의 유형 = 26
• 다. 놀이 활용 학습 관련 연구 = 28
• 6. 문제해결력 = 30
• 가. 문제해결의 과정 = 30
• 나. 컴퓨터과학 알고리즘과 문제해결력의 관계 = 33
• 다. 문제해결력 관련 연구 = 35
• Ⅲ 교재의 설계 및 개발 = 38
• 1. 교재 개발의 방향 = 38
• 2. 교육내용의 선정 = 39
• 3. 교재의 구성 = 43
• 4. 단원의 구성 체제 = 45
• 5. 단원별 학습목표 및 학습내용 체계 = 50
• 6. 교재의 놀이 요소 = 53
• 7. 개발된 교재의 검토 및 수정.보완 = 68
• 가. 교재의 검토 = 68
• 나. 수정 및 보완 = 69
• Ⅳ 교재의 적용 및 검증 = 70
• 1. 연구가설 = 70
• 2. 연구방법 및 기간 = 70
• 3. 연구대상 = 71
• 4. 연구설계 = 73
• 5. 연구도구 = 75
• 가. 검사도구 = 75
• 나. 처치도구 = 88
• 6. 자료의 분석 및 처리 = 98
• Ⅴ 연구결과 및 논의 = 100
• 1. 연구결과 = 100
• 2. 논의 = 105
• Ⅵ 결론 및 제언 = 107
• 참고문헌 = 110
• ABSTRACT = 117
• 부록 = 119
• 감사의 글 = 155