MCU를 활용한 프로그래밍 학습이 문제해결력 향상에 미치는 효과

국문 초록 (Abstract)

매일매일 넘쳐나는 방대한 양의 정보와 지식들을 학생들에게 모두 가르치기란 매우 어려운 일일뿐더러 사실 불가능한 일이라 할 수 있다. 따라서, 낱낱의 지식을 알려주기보단 학생이 처한 문제 상황에 능동적으로 대처해 나갈 수 있도록 문제해결력을 신장시켜주는 것이 매우 중요하다.
컴퓨터 프로그래밍 교육은 학생들이 컴퓨터를 주체적이고 능동적으로 활용할 수 있도록 하기 때문에 문제해결력 향상에 기여할 뿐만 아니라 창의적 사고, 수학적 능력, 논리적 사고력 등 고등인지 기술을 습득하는 데에도 매우 긍정적인 역할을 하고 있다. 따라서, 본 연구의 목적은 정보통신기술교육 운영지침에 따라 개발된 기존 프로그래밍 교육내용과 방법을 MCU 키트 활용 프로그래밍 학습으로 대체하여 학습자의 문제해결력 향상 정도를 알아보고자 하였다.
실험대상은 실험집단 4, 5, 6학년 27명과 통제집단 5학년 1학급 27명을 대상으로 방과 후 활동 시간과 재량 시간을 활용하여 2009년 10월 13일부터 11월 7일 3주에 걸쳐 6차시 동안 진행되었다. 실험집단은 정보통신기술교육 운영지침의 3단계에 근거하여 초등학교에서 꼭 학습해야할 프로그래밍의 기초 개념이나 규칙 등을 학습할 수 있도록 개발한 MCU 학습프로그램을 적용하였고, 통제집단은 정보생활 교과서를 활용한 정보처리 영역의 프로그래밍 관련 학습을 진행하였다.
연구결과 MCU 키트를 활용한 프로그래밍 수업이 기존의 정보생활 교과서를 활용한 수업보다 문제해결력 향상에 긍정적인 영향을 준다는 것을 확인할 수 있었다. 또한, 문제해결력의 하위요소인 문제인식, 정보수집, 분석, 확산적 사고, 의사결정, 기획력, 실행능력, 평가, 피드백의 모든 요소에서 통계적으로 유의미한 차이를 보이고 있어 MCU를 활용한 프로그래밍 수업이 문제해결력 향상에 효과적이었음을 알 수 있었다.
MCU 키트를 활용한 프로그래밍 교육이 프로그래밍 입문과정의 초보 학습자들의 문제해결력 향상에 유의미한 영향을 주었음을 확인하였기에 프로그래밍 교육의 새로운 대안으로 기대해본다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

In fact it is not only difficult but also impossible to teach overflowing information to the students.
In consequence, advancing students' problem-solving abilities, not just giving them separate knowledge, is far more significant their coping with difficult situations in an active manner.
Computer programming education plays a very positive role in acquiring higher cognitive skills like creative thinking, mathematical skills and logical thinking, for it gives students a chance to use computers independently and actively.
Therefore, the purpose of this study is to measure the degrees of students' problem-solving abilities after replacing the content and the method of the established programming education based on Information Communication Technology Education Guide with those using MCU programming kits.
Tested on the groups of 4th, 5th, 6th graders 27 students in all with the control groups of 5th graders 27 students in all, this experiment was conducted for 3 weeks during after-school classes and school discretion time from October 13th, 2009 to November 7th, 2009.
Programming classes using MCU kits developed to study the basic concepts and rules of the programming requisite for the elementary school based on the 3 steps guide of the Information·Communication·Technology were applied to the experimental group and programming classes using information life textbook to study the programming- related data processing were applied to the control group.
The experiment confirms that programming classes using MCU kits have more positive effect on the problem-solving abilities than those of using the existing information life textbook
In addition, since the sub-constituents of problem-solving abilities ― problem recognition, information gathering, analysis, diffuse thinking, decision-making, planning ability, execution ability, evaluation and feedback ― also shows statistically meaningful differences, we can conclude that programming classes using MCU kits are very effective in advancing problem-solving abilities.
Now the fact that the programing education using MCU kits has a significant effect on the advancing beginners' problem-solving abilities is confirmed, it is expected that programming education using MCU kits will be a new alternative.

목차 (Table of Contents)

• Ⅰ. 서론 1
• 1. 연구의 필요성 및 목적 1
• 2. 연구의 내용 및 방법 4
• 3. 연구의 기대효과 5
• 4. 연구의 제한점 6
• 5. 용어의 정의 6
• Ⅱ. 이론적 배경 8
• 1. 초등학교 프로그래밍 교육 8
• 2. 프로그래밍 학습과 문제해결력 12
• 3. 선행 연구 14
• 4. C 기반의 DiKi_C 19
• Ⅲ. MCU 프로그래밍의 실제 21
• 1. C 언어와 DiKi_MCU 프로그래밍 언어 21
• 2. MCU 프로그래밍 키트 활용 22
• 3. DiKi_MCU 프로그램 활용 24
• 4. PC에서 MCU 모듈로 옮기기 26
• Ⅳ. MCU 학습 프로그램 개발 28
• 1. 교수·학습 설계의 원리 28
• 2. 교수·학습 모형 33
• 3. 교수·학습 과정안 35
• Ⅴ. MCU 프로그래밍 학습 적용 36
• 1. 실험 대상 36
• 2. 실험 설계 36
• 3. 평가 도구 37
• 4. 실험 절차 39
• 5. 실험 결과 및 해석 40
• Ⅵ. 결론 및 제언 45
• 1. 결론 45
• 2. 제언 46
• 참고문헌 47
• Abstract 51
• 부록 53