스크래치를 활용한 로봇 프로그래밍 학습이 논리적 사고력과 문제해결력에 미치는 효과 = Effects of Robot Programming Education using Scratch on Growth of Logical Thinking Abilities and Problem Solving Abilities

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

Because we are moving toward a Knowledge-Information society, we need to be ready for rapid societal changes. Modern society has become increasingly diversified and complex, and then unprecedented problems have occurred. As an inevitable result, problem-solving ability through logical thinking becomes more important. With an algorithm that includes the latest intensive IT technology, robot and programming education are effective ways for enhancing the problem-solving ability. Even though Korea's IT infrastructure is at a world-class level, the related curriculum is lacking.
Accordingly, what is important in this thesis is how to develop and apply Scratch courseware into robot programming education to make an effective and advanced guideline of robot programming education that will form the basis of elementary information science curriculum.
To achieve this, we have selected traveling algorithms of robots as the focused learning elements, with robot programming based on the PBL teaching method. Robot traveling algorithm programming has been undertaken using Scratch EPL. Development of robot programming web courseware can create an effective educational environment and also provide solutions for lack of environmental conditions, such as time or spatial factor restrictions and excessive expense issues; these are major obstacles to developing robot programming education. Finally, we analyzed the effects on growth of student's logical thinking and problem solving ability by demonstrating the application courseware to the field of elementary education.

국문 초록 (Abstract)

지식정보화 사회로의 진입에 이르러 급변하는 미래 사회에 대한 준비가 필요한 시점이다. 사회가 점차 다양화되고 복잡해지면서 전례 없는 새로운 문제들이 발생하게 되고 사회의 존립과 유지를 위하여 논리적인 사고를 통해 문제를 해결하는 능력이 중요시 되는 것은 필연적인 결과라 할 수 있다.
최신 IT기술이 집약된 로봇의 알고리즘과 프로그래밍 교육은 논리적인 사고력과 문제해결 능력을 향상시키는데 효과적이다. 하지만 우리나라는 IT 인프라는 세계적인 수준이나 IT 관련 교육과정이 미흡한 실정이다. 따라서 본 연구는 앞으로 마련해야 할 초등 정보과학 교육과정의 기초가 될 로봇 프로그래밍 교육의 효율적이고 다양한 지도 방안을 제시하기 위하여 스크래치를 활용한 로봇 프로그래밍 학습 프로그램을 개발하고 적용해 보는데 의의를 두고자 한다.
이를 위해 PBL 기반 로봇 프로그래밍 교육방법에 기초하여 라인트레이서 로봇의 주행 알고리즘을 중심 학습 요소로 선정하였다. 알고리즘에 따른 로봇 프로그래밍은 스크래치 EPL을 활용하여 실시하였다. 효율적인 교육환경을 조성하기 위해서 웹 코스웨어를 개발하여 로봇 프로그래밍 교육 발전에 걸림돌로 작용하는 과도한 비용 문제나 시간적, 공간적인 제약과 같은 환경적 여건의 부족 문제를 해소하였으며 실험 수업을 통해 초등 교육 현장에 적용함으로써 논리적 사고력과 문제해결력에 미치는 영향을 검증하였다.

목차 (Table of Contents)

• I. 서론 = 1
• 1. 연구의 필요성 및 목적 = 1
• 2. 연구의 내용 및 방법 = 4
• 3. 용어의 정의 = 5
• 4. 연구의 제한점 = 7
• Ⅱ. 이론적 배경 = 8
• 1. 피아제의 인지발달 이론 = 8
• 2. 논리적 사고력과 프로그래밍 = 12
• 3. 문제해결력과 로봇 프로그래밍 = 13
• 4. 웹 기반 학습과 웹 코스웨어 = 14
• 5. 로봇 활용 교육 = 18
• 6. 프로그래밍 교육 = 23
• 7. 초등 로봇 프로그래밍 교육 = 29
• 8. 스크래치 EPL과 로봇 프로그래밍 교육 = 33
• 9. 선행연구 분석 = 36
• Ⅲ. 스크래치를 활용한 로봇 프로그래밍 학습 프로그램 = 37
• 1. 학습 주제 선정 = 37
• 2. 로봇과 프로그래밍 학습 홈페이지 구성 = 38
• 3. 스크래치를 활용한 로봇 프로그래밍 학습 내용 = 42
• Ⅳ.실험 및 적용·분석 = 56
• 1. 실험 대상 및 검사 도구 = 56
• 2. 실험 설계 및 처치 = 58
• 3. 적용 및 분석 내용 = 59
• Ⅴ. 결론 및 제언 = 63
• 1. 결론 = 63
• 2. 제언 = 66
• 참고문헌 = 67
• 부록 = 70
• ABSTRACT = 95