전문계 고등학교 학습자의 동기 유발 및 지속을 위한 로봇 프로그래밍 교수·학습 모형 = A robot programming teaching and learning model to stimulate and maintain professional high school student's learning motivation

국문 초록 (Abstract)

본 연구의 목적은 전문계 고등학교 학습자의 동기를 유발하고 지속시키기 위한 로봇 프로그래밍 교수ㆍ학습 모형을 개발하는 것이다. 개정된 정보 교육과정이 프로그래밍을 포함하고 있지만, 많은 학습자들은 여전히 프로그래밍 학습의 어려움과 동기부족을 호소하고 있다. 따라서 프로그래밍 학습자들의 학습을 지원하고 동기를 부여할 수 있는 대안이 필요하다.
교육용 로봇은 학습자들에게 흥미를 제공하고, 참여와 동기를 증진시킨다는 점에서 많은 잠재력을 가지고 있다. 그럼에도 불구하고, 교육용 로봇의 사용이 반드시 효과적이고 성공적인 학습을 이끄는 것은 아니라고 역설하는 연구들이 있다. 그들은 로봇이 학습자의 동기에 영향을 주지 못하였고, 때때로 부정적인 결과를 발생시킨다고 보고하고 있다. 이러한 문제에 대하여 다양한 연구자와 학자들은 로봇 프로그래밍 교수ㆍ학습 환경과 학습 참가자들의 구체적 특성을 고려함으로써 ‘Novelty Effect’를 극복할 수 있다고 강조하고 있다.
이러한 관점에서 본 연구는 문헌분석을 통해 로봇 프로그래밍 교수ㆍ학습 환경과 전문계 고등학교 학습자들의 특성을 분석하고 파악하였다. 이러한 특성을 기반으로 델파이 연구를 진행하여 동기부여 전략을 추출하고 적용 방법을 개발하였으며, 최종적으로 전문계 고등학교 학습자들의 동기부여를 위한 로봇 프로그래밍 교수ㆍ학습(P-RPEM) 모형을 개발하였다. P-RPEM 모형은 5개 구성요소 및 21개 전략을포함한다.
P-RPEM 모형은 10차시에 걸쳐 실제 교수ㆍ학습 상황의 실험집단에 적용되었다. P-RPEM 모형의 효과를 알아보기 위해 2개의 통제집단이 설정되었으며, 사전-사후동기수준 검사, 사전-사후 학업성취도 검사, 만족도 검사가 수행되었다.
검사 결과, 모든 검사 시점에서 실험집단의 학습동기 및 학업성취도가 통제 집단에 비해 향상된 것으로 나타났다. 이러한 결과는 P-RPEM 모형이 전문계 고등학교학습자의 동기와 학업성취를 향상시켰음을 의미하며, 회귀 분석 및 상관관계 분석결과는 이러한 결론에 타당성을 제공한다. 또한, 중다회귀분석 결과를 통해 로봇과 함께 무엇을, 어떻게 가르치고, 학습할 것인가가 가장 중요한 요소임을 확인하였는데, 이는 선행연구에서 지적하였던 것과 일치하는 결과이다.
결론적으로, 본 연구에서 개발한 P-RPEM 모형은 전문계 고등학교 학습자의 동기를 유발하고 지속시키는데 효과적이다. 본 연구가 로봇 프로그래밍 교육, 학습자특성 및 구성주의에 관한 교수ㆍ학습 환경을 개발하는 데 기초를 제공할 것으로 기대한다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

The purpose of this study is to develop a robot programming teaching and learning model in order to stimulate and maintain professional high school student's learning motivation. Many students of programming courses have been still appealing for the learning difficulties and the low motivation although newly revised 'Informatics' curriculum includes programming. Consequently, it is necessary to find effective alternatives for their learning and motivation.
It may be sure that educational robot has various potentialities to support programming learners, in that it is interesting enough to improve the learners' participation and motivation. Nonetheless, some researches assert that the use of educational robot does not necessarily lead to effective and successful learning. They have reported that the robot did not sometimes influence the learners' motivation and even caused negative outcomes. With respect to these serious problems, the researchers and scholars are emphasizing that it is needed to overcome the probable 'Novelty Effect' by means of considering specific features of the robot programming environment and the participants.
In this point of view, this study analyzed and found some features of ro bot programming teaching and learning environment and professional high school students through reviewing of the literatures, and then conducted delphi research to abstract motivational strategies and to develop their applying methods with the specific features. Finally the P-RPEM model, Professional high school student's Robot Programming Environment for Motivation, was developed, which includes 5 factors and 21 strategies.
The P-RPEM model was applied to real teaching and learning circumstance with one experimental group for 10 sessions. To verify the effectiveness of the P-RPEM model, there were 2 control groups for comparison, and various types of tests were done such as pre-post motivational level test, pre-post achievement test, and satisfactory level test.
Results of the tests showed that motivational level and achievement of the experimental group statistically improved comparative with those of the control groups at all tests. These results said that the P-RPEM model had positive effects regarding the professional high school student's motivation and achievement, which was supported by analysis of regression and correlational relationship. In addition, the result of the stepwise regression analysis made us reconfirm that what we teach and learn and how to teach and learn with robots were most important factors, which was already mentioned by others.
In conclusion, the P-RPEM model is helpful to stimulate and maintain professional high school student's motivation. It is expected that this study suggests a basis to develop a teaching and learning model with regard to the robot programming education, the features of specific leaners, and the constructional teaching and learning environment.

목차 (Table of Contents)

• Ⅰ 서론 = 1
• 1. 연구의 필요성 및 목적 = 1
• 2. 용어 정의 = 7
• 3. 연구의 내용 및 방법 = 7
• 4. 연구의 가설 = 8
• 5. 연구의 기대효과 = 8
• Ⅱ 이론적 배경 = 9
• 1. 로봇 프로그래밍 교육 = 9
• 2. 학습동기 = 16
• Ⅲ P-RPEM 교수·학습 모형의 개발 = 22
• 1. P-RPEM 교수·학습 모형의 개발 방안 = 22
• 2. 문헌 분석 = 23
• 3. 델파이 연구 = 26
• 4. P-RPEM 교수·학습 전략의 추출 = 37
• 5. P-RPEM 교수·학습 모형의 구현 = 39
• Ⅳ P-RPEM 교수·학습 모형의 적용 = 41
• 1. 연구 가설 = 41
• 2. 연구 방법 = 42
• 3. 연구 결과 = 48
• 4. 연구 결과 분석 및 논의 = 56
• Ⅴ 결론 및 제언 = 59
• 1. 결론 = 59
• 2. 제언 = 60
• 참고문헌 = 62
• ABSTRACT = 70
• 부록 = 73