초·중등 정보교과 교육과정에 교육용프로그래밍언어의 적용 = Application of EPL in Informatics Curriculum for K-12|RISS 상세보기

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

The informatics curriculum in the 7th curriculum is organized on the basis of the ‘Guidelines for ICT Education in Primary and Secondary Schools’ but it has been criticized that its organization doesn’t guarantee connectivity and hierarchy while its contents overemphasize mainly on learning how to use application software. To solve these issues, there had been a move to develop a new curriculum with the learning element of computer science.

In general, although curriculum organized by the learning element of computer science is recognized to be effective for teaching-learning activities since it uses programming language, learner’s cognitive load occurring in the learning process of programming can make learning activity itself impossible and further it can worsen the recognition of information science.

To solve these problems, the EPL(Educational programming language) was developed and its usefulness has been proven by the result of several experimental classes and yet research results was not accumulated enough to be accepted as teaching-learning tools for the curriculum of national unit.

The purpose of this thesis is to make sure if the EPL chosen as a tool for attaining the learning element of computer science in the informatics curriculum in elementary and middle school information enables educational activities in spite of the existence of various material limitations. Thus, the thesis is composed of the contents such as the development of and suggestion for the informatics curriculum, the establishment of the concept of the EPL, the preparation and execution of experiment class to which the EPL is applied, and the analysis of experimental class. The research progress was gone side by side simultaneously but the organization of the thesis has a successive flow of the development of and suggestion for curriculum, informatics education and the EPL, the execution and analysis of experimental class.

The development of curriculum began with analyzing some other countries’ curriculum. The inclusion/exclusion of programming education was analyzed primarily, and then the curriculum of Korea was analyzed based on that. The result of the analysis led to the development of and suggestion for curriculum which had been in progress before the new curriculum came out in 2007.

The method for the realization of the learning element of computer science in the informatics curriculum was explored. Opinions related to the learning of programming were arranged and the learning element of programming on curriculum, the essential element for the realization of programming education and the difficulties in realization were examined. During this procedure, the necessity of the EPL as a tool for realizing of informatics education was proven and the general features were drawn.

Also, the experimental class using the EPL has been planned and executed. General features of the choice of language for experimental class has been suggested and 'Dolittle' and 'Squeak eToy' as the representative languages for experimental class were chosen, applying various learner groups, learning elements and learning methods.

The contents of the experimental class were organized with the learning of object concept, the improvement of logical thinking faculty, procedural thinking learning from behaviors and the possibility of informatics education for students with poor academic achievement for middle school students, and self-guided learning, digital logical circuit learning, the comparison between GPL(general purpose language) and the EPL for high school students, and storytelling technique and object concept for college students and women.

The standard for the analysis of the experimental class was abstracted from the analyzing procedure of the results of the unit experimental class. Items analyzed are the learning elements of programming, the learning elements of computer science, learner’s responses, and learning difficulties, learning time, teaching-learning methods and used language. The experimental class was analyzed in the following three areas: learner’s cognitive load, the education contents of the informatics and learner’s fun.

The results of analysis of the experimental class are the following three: First, the cognitive load occurring in the case of the application of the EPL to the informatics curriculum was so little as not to affect learning progress. Second, the EPL was useful for teaching many parts of the new education curriculum of the subject of information and the learning effect was shown clearly. Third, in all the experimental class, learners had fun and maintained it in the entire learning process.
In conclusion, it is judged that teaching-learning elements of computer science using the EPL within the informatics curriculum, in spite of the restrictions of education curriculum in elementary and middle school, are materialized in the aspects of learner’s cognitive load, the realization of learning contents and learner’s fun.

The significance of this study is that it prepares the basis of choice of learning tool in the curriculum of national unit. Considering the fact that trial and error must not be permitted in the curriculum that influence the future of the nation, the significance of this study can be said to be great. It is hoped through following studies, the capability of the EPL will be enhanced and teaching-learning methods will be improved exquisitely.

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국문 초록 (Abstract)

7차 교육과정에서 정보교과 교육과정은 초·중등학교 정보통신기술교육 운영지침을 근간으로 구성되어 있으나, 편제상 연계성과 위계성이 보장되지 않고, 내용상 응용소프트웨어의 기능익히기에 편중되어 있다는 비판을 받아왔다. 이를 해결하기 위해 정보과학 학습요소로 새로운 교육과정을 개발하려는 움직임이 있었다.
일반적으로 정보과학 학습요소로 구성되는 교육과정은 프로그래밍 언어를 사용하여 교수-학습 행위를 할 때 효과적이라고 인식되어지나 프로그래밍 학습과정에서 발생하는 학습자의 인지부담은 학습 행위의 성립 자체를 불가능하게 할 수 있고, 더 나아가 정보과학에 대한 인식을 나쁘게 할 가능성이 있다.
이를 해결하기 위해 교육용프로그래밍언어가 개발되고 일부 실험수업의 결과로 유용성이 입증되었지만, 국가 단위의 교육과정에서 교수-학습 도구로서의 당위성을 인정받을 만큼 연구 결과가 축적되지는 않았다.
본 논문의 목적은 초·중등학교 정보교과 교육과정에서 정보과학 학습요소를 실현하기 위해 도구로 선택한 교육용프로그래밍언어가 다양한 물리적 제한이 존재함에도 불구하고 교육적 행위를 가능하게 하는지 판단하는 것이다. 따라서 논문의 내용은 정보교과 교육과정의 개발과 제언, 교육용프로그래밍언어의 개념 정립, 교육용프로그래밍언어를 적용한 실험수업의 준비와 실시, 그리고 실험수업 분석으로 구성된다. 연구의 진행은 동시 병행적으로 진행되었지만, 논문의 구성은 교육과정의 개발 및 제언, 정보교육과 교육용프로그래밍언어, 실험수업의 실시 및 분석의 순차적인 흐름을 갖는다.
교육과정의 개발은 다른 나라의 교육과정을 분석하는 것에서 출발하였다. 프로그래밍 교육의 포함여부가 주로 분석되었고, 이를 바탕으로 우리나라의 교육과정에 대한 분석을 실시하였다. 분석의 결과는 교육과정의 개발 및 제안으로 이어졌고, 새로운 교육과정이 2007년에 발표되기 전까지 진행되었다.
정보교과 교육과정에서 정보과학 학습요소를 실현하기 위한 방법의 탐색이 이루어졌다. 프로그래밍 학습에 관련된 견해를 정리하고, 교육과정상의 프로그래밍 학습요소, 프로그래밍 교육의 실현을 위한 필수 요소 및 실현의 어려움 등에 대한 탐색이 이루어졌다. 이 과정에서 교육용프로그래밍언어가 정보교육을 실현하기 위한 도구로서의 당위성을 갖는 점을 밝히고, 일반적인 특성을 추출하였다.
교육용프로그래밍언어를 사용하는 실험수업을 설계하고 실시하였다. 실험수업용 언어를 선택하기 위한 일반적 특성을 제시하고, 대표적인 실험수업용 언어로 두리틀과 스퀵 이토이를 선택하여 다양한 학습자군, 학습요소, 학습방법을 적용하여 실시하였다.
실험수업의 내용은 중학생을 대상으로 객체 개념의 학습, 논리적 사고력의 향상, 행위로 배우는 절차적 사고, 학습부진아의 정보교육 가능성, 고등학생을 대상으로 자기주도적 학습, 디지털 논리회로 학습, 범용언어와 교육용프로그래밍언어의 비교, 그리고 대학생과 성인을 대상으로 이야기 구성 기법 및 객체 개념으로 구성하였다.
실험수업의 분석을 위한 준거는 단위 실험수업의 결과를 분석하는 과정에서 추출하였다. 분석 항목은 프로그래밍 학습요소, 정보과학 학습요소, 학습자의 반응, 학습의 어려움, 학습시간, 교수-학습 방법, 사용언어이다. 이를 학습자의 인지부담, 정보교과 교육내용, 학습자 재미의 세 가지 영역으로 구분하여 실험수업을 분석하였다.
실험수업의 분석에서 밝혀진 결과는 세 가지이다. 첫째, 교육용프로그래밍언어가 정보교과 교육과정에 적용될 경우 발생하는 인지적 부담은 학습의 진행에 영향을 미치지 않을 정도로 적었다. 둘째, 교육용프로그래밍언어는 새로운 정보교과 교육과정의 많은 부분을 가르치는데 유용했고, 학습효과도 뚜렷이 나타났다. 셋째, 모든 실험수업에서 학습자는 학습과정에 재미를 느끼고, 유지하고 있었다.
결론적으로 정보교과 교육과정 내에서 교육용프로그래밍언어를 사용하여 정보과학 학습요소를 가르치는 것은 초·중등 교육과정의 제한사항을 고려하더라도 학습자의 인지부담, 학습내용의 실현, 학습자의 재미 측면에서 성립하는 것으로 판단한다.
본 연구의 의의는 국가단위 교육과정에서 이루어지는 학습 도구의 선택에 대한 근거를 마련한 것이다. 국가의 미래에 영향을 미치는 교육과정에 시행착오가 허용될 수 없음을 고려할 때, 본 연구의 의의는 매우 크다고 할 수 있다. 후속 연구를 통해 교육용프로그래밍언어의 성능 향상, 교수-학습 방법의 개선 등이 정교하게 이루어지길 기대한다.

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7차 교육과정에서 정보교과 교육과정은 초·중등학교 정보통신기술교육 운영지침을 근간으로 구성되어 있으나, 편제상 연계성과 위계성이 보장되지 않고, 내용상 응용소프트웨어의 기능익...