초등학교 정보과학 연관 교과에 아두이노를 이용한 피지컬 컴퓨팅의 적용방안 연구 = Application of Physical Computing Using Arduino in Computer Science related Subjects in Pulbic Elementary Curriculum

국문 초록 (Abstract)

미국, 영국, 중국, 이스라엘, 인도와 같은 주요 국가들은 정보화가 21세기의 세계 경제·사회의 변혁을 주도하는 국가 경쟁력의 핵심 전략임을 인식하고 초등학교부터 정보과학 교과를 필수과목으로 지정하고 있다. 우리나라는 2005년 개정 초중등학교 정보통신기술 교육운영지침에서 주1회 정보 교육을 의무화했지만 2009 개정 교육과정에서는 정보교육이 창의적 체험활동의 40가지 학습 주제 중 한 가지로 격하되었다.
본 연구는 해외 정보 교육과정 개정 내용의 분석을 통해 정보과학 교육의 필요성을 확인하였다. 정보과학 교육과정 도입의 어려움으로 지적되는 학습자의 인지발달 고려, 제한된 학습 시간, 학습자의 학습 흥미 유지 등 초중등 교육과정에서 정보과학 교육의 제한 요소에 대한 대안으로 정규 교과에서 피지컬 컴퓨팅을 교육하는 방법을 제안하였다.
이를 위해 2009 개정 교육과정 중 정보과학 연관 교과를 분석하여 피지컬 컴퓨팅을 적용할 수 있는 교과와 지도 내용을 추출하였다. 이에 오픈 소스 하드웨어 프로토타이핑 플랫폼인 아두이노를 이용하여 6학년 실과 간단한 전자 회로 꾸미기 단원을 피지컬 컴퓨팅 기반 정보과학 단원으로 재구성 하였고, 실험 학급을 대상으로 6차시에 걸친 교수 학습 지도 계획을 수립하였다.
본 연구에서 개발한 피지컬 컴퓨팅 기반 정보과학 단원은 경기도 소재 s초등학교의 1개 학급 28명을 대상으로 3주 간 6차시 분량으로 교육을 진행하였다. 피지컬 컴퓨팅 기반 정보과학 수업의 적용을 통한 학생들의 학습성취도와 학습 흥미도의 차이를 검증하기 위하여 GALT 논리적 사고력을 이용한 사전 검사를 실시하였다. 또한 사후 검사로 선행 연구를 분석하여 자체 개발한 학습성취도 검사와 학습 흥미도 검사를 실시하고 실험 학급과 통제 학급의 차이를 독립표본 t검정을 통해 검증하였다.
본 연구를 통해 다음과 같은 연구 결과를 얻었다. 첫째, 정규 교과 수업 시간을 통해 피지컬 컴퓨팅 수업을 받은 실험 학급 학생들의 학업 성취도는 2009 개정 실과 교육과정에 따라 전자 회로 수업을 받은 통제 학급 학생들의 학업 성취도와 유의미한 차이가 있었다. 둘째, 실험학급과 통제학급 학생들의 학습 흥미도는 유의미한 차이가 나타나지 않았다. 이와 함께 본 연구를 통해 초등학교에서의 정보과학교육의 필요성을 인식하고 피지컬 컴퓨팅 기반의 정보과학 교육의 일반화를 위하여 일반 초등교사를 대상으로 하는 피지컬 컴퓨팅 기반 정보과학 수업 후속 연구가 이루어져야 할 것이다.

목차 (Table of Contents)

• I. 서 론 1
• 1. 연구의 필요성 1
• 2. 연구의 내용 및 목적 3
• 3. 용어의 정의 4
• 4. 연구의 제한점 8
• II. 이론적 배경 10
• 1. 정보과학 교육의 필요성 10
• 2. 해외 정보 교육과정 연구 12
• 3. 우리나라 초등학교 정보 교육 실태 분석 15
• 4. 피지컬 컴퓨팅 17
• 5. 피지컬 컴퓨팅 교육 관련 선행 연구 분석 20
• III. 연구의 설계 24
• 1. 피지컬 컴퓨팅 적용을 위한 교과 교육과정 분석 24
• 2. 피지컬 컴퓨팅을 적용한 정보과학 수업의 설계 28
• IV. 연구의 적용과 분석 39
• 1. 연구 대상 39
• 2. 연구 절차 39
• 3. 연구 가설 40
• 4. 사전검사 41
• 5. 사후 검사 44
• V. 결론 및 제언 48
• 1. 결론 48
• 2. 제언 49
• 참고문헌 50
• 부 록 55
• ABSTRACT 70