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Computational Thinking의 학교 현장 적용을 고려한 원보드컴퓨터의 가능성과 제한점에 관한 연구
김석희 ( Sug Hee Kim ),유헌창 ( Heon Chang Yu ) 한국컴퓨터교육학회 2014 컴퓨터교육학회 논문지 Vol.17 No.6
국제적 환경의 변화와 ICT 소양 위주의 교육에서 벗어나 Computational thinking을 학교 교육과정에 반영하려는 노력이 전개되고 있다. 실제로 교육이 이루어지게 되면 교육용 컴퓨터의 정비가 이루어져야 한다. 국민권익위 자료에 의하면 기존의 방법대로 컴퓨터를 보급한다면 많은 비용이 든다. 본 연구의 목적은 Computational Thinking이 학교 현장 적용에 필요한 도구로서 저비용과 저 전력의 원보드컴퓨터의 가능성과 제한점을 연구 하였다. 연구방법으로 기본 성능비교, Physical Computing에 적용, 프로그래밍 교육에 적용, 컴퓨터 관리, 전력 소모, 실제 학생들에게 적용평가 등으로 나누어 연구했다. 연구결과 대용량의 데이터의 저장과 처리를 요구하지 않는 컴퓨팅이 아니라면 데스크탑 컴퓨터를 충분히 대체할 수 있으며, 전력소모 역시 기존 컴퓨터에 비해 최소 1/5 정도라는 결과를 얻었다. 세 개의 보드 중 Computational Thinking 지원, 사용상의 편의성, 속도 등을 고려하여 가장 적합한 것은 피시듀이노라는 결과를 얻었다. With the change of global awareness of Computing education and introspection about Computer education focused on ICT literacy, efforts are being made to reflect computational thinking in the new curriculum. But if computational thinking would be possible at school, it require tremendous cost to prepare computers for school. In this study, we investigate potentiality and constraints of the one board computer to teach computational thinking in school. We study fundamental performance, application of physical computing and programming education, maintenance of the computers, power consumption of the one board computers which is raspberry pi, beagle bone black, and pcduino3. The result of the study show that one board computer can substitute desktop of the school unless tasks related to require massive data storage and processing. We draw a conclusion that Pcduino3 is well-suited for computational thinking education.
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컴퓨터활용교육 : 2년간의 추적 연구를 통한 Physical Computing 기반의 STEAM 프로그램의 효과
김석희 ( Sug Hee Kim ),유헌창 ( Heon Chang Yu ) 한국컴퓨터교육학회 2014 컴퓨터교육학회 논문지 Vol.17 No.2
국제 학업 성취도인 PISA2007, TIMSS 2011에 의하면 우리나라 학생들의 수학, 과학 학업성취도는 최상위에 해당하지만, 관련 태도가 낮다는 결과가 나왔다. 또, 사회에 만연한 이공계 기피현상, 초중고에서 점점 사라지고 있는 정보과학 교육의 현실을 반영하는 학습 경험을 제공해야 할 필요성이 제기되었다. 이러한 필요성에 의해 본 연구자는 2012년에 Physical Computing 기반의 STEAM 프로그램을 개발하고 그 효과를 연구하였다. 그 결과 과학적 문제해결력, 과학적 태도, 인성 등에서 향상되는 결과를 얻었다. 본 연구에서는 2012년 연구의 후속연구이다. STEAM 프로그램을 적용하여 향상을 가져온 4학년 학생들이 1년 후에 STEAM 교육을 받지 않았을 때 학생들에게 어떤 변화가 생겼는가를 연구하였다. 분석 방법은 4학년 초, STEAM 교육을 받은 4학년말, STEAM 교육을 받지 않은 5학년말의 검사 결과를 비교하였다. 그 결과 과학적 탐구에 대한 태도를 제외한 모든 영역에서 STEAM 교육을 받지 않은 5학년말은 4학년 초에 비해 향상이 없는 결과를 얻었다. 이것은 STEAM 교육의 필요성에 대한 역설적인 증거라고 할 수 있다. By PISA 2007, TIMSS 2011, Korean high school students had high academic achievement to science and mathematics, while they had low attitude. Prospective college students are increasingly avoiding natural science and engineering. Moreover, the opportunities to learn to computer science in middle and high school are disappeared rapidly. The necessity of STEAM program based on Physical computing arise under these situation. Therefore, we developed STEAM program and studied the effects of the program in 2012. The result showed that students’ scientific interests and attitude, scientific problem solving ability, scientific creative problem solving ability, personality test for children, and satisfaction of school life were enhanced. This study is follow-up study for the same students who improved every domain of the measurements. They were administerd pre-test at start of 2012, post-test at end of 2012, and delayed post-test at the end of 2013, on same test. The result of the study showed that only attitude to Scientific Inquiry was enhanced, but there was no significant result on the other domain of the test in comparison with start of 2012. But this result demonstrate the effect of STEAM education conversely.
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컴퓨터교과교육 : Hands on 센서 기반 고도화된 STEAM 교육 프로그램의 효과
김석희 ( Sug Hee Kim ),유헌창 ( Heon Chang Yu ) 한국컴퓨터교육학회 2013 컴퓨터교육학회 논문지 Vol.16 No.3
과거 10년 동안 과학기술교육의 문제점 중에 하나는 학업성취에 비해 낮은 과학기술에 대한 학습동기와 흥미, 이공계 기피현상이다. 이를 극복하기 위한 해결책으로 등장한 것이 STEAM 교육이다. 그러나 학교 교육현장에서 STEAM 교육의 필요성과 가치를 드러낼 수 있는 다양한 실천적 연구가 부족하며, 기존의 STEAM 교육연구는 주로 학생들의 태도 변화에 초점을 맞추고 있다. 그래서 이 논문에서는 학교현장에서 첨단과학을 체험할 수 있는 직접 만드는(Hands on) 센서를 활용하는 STEAM 프로그램을 구안하여 초등학교 4학년 110명의 학생들에게 적용하고 그 효과를 연구하였다. 또한, STEAM 교육의 효과를 연구하기 위해 과학적 태도 검사, 아동 인성검사, 과학적 문제해결력 검사, 창의적 과학문제해결검사, 교육과정 만족도 검사를 실시하였다. 그 결과 측정한 모든 영역에서 STEAM 교육처치에 의해 향상되었다는 것을 확인하였다 Over the past 10 years, STEAM education uprises to address student`s low interest in and self-concept in comparison with their academic achievement in science, reacquaintance to enter schools of natural sciences or engineering. However, There is a paucity of empirical evidence revealing values and necessities of STEAM education in school. The purpose of this investigation is to develop steam education program making and using hands on sensor to experience new technology in school, to apply the program to 110 fourth graders, and to study the effect of the program. Pre- and post-test was used to measure level of student`s scientific interest and attitude, scientific problem solving ability, scientific creative problem solving ability, personality test for children, satisfaction of school life. In conclusion, the result show that STEAM education improve every domain of the measurements.
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김동정 ( Dong Jeong Kim ),김석희 ( Sug Hee Kim ),유헌창 ( Heon Chang Yu ) 한국컴퓨터교육학회 2013 한국컴퓨터교육학회 학술발표대회논문집 Vol.17 No.2
최근 학생들의 종합적 사고력과 논리력을 키우기 위해 융합교육(STEAM)에 대한 연구가 활발하다. STEAM의 각 요소들을 서로 연결하고 종합적으로 문제해결 할 수 있는 능력으로 계산적 사고(Computational Thinking)를 필요로 한다. 선행연구들을 통해 STEAM 교육이 등장하기 전 이와 같은 능력을 키우기 위해서 초·중등 학생들에게 컴퓨터 프로그래밍 교육을 강조 온 것을 알 수 있었다. 그러나, 학교 현장에서는 학생들에게 응용프로그램 학습에 편중되는 경향이 있어 계산적 사고를 키우기 어렵다. 이러한 경향은 학생들의 진로탐색에도 영향을 미치고 있어 정보과학은 물론 전체적으로 이공계열 선택의 기피현상으로 엿보이고 있다. 본 연구는 학습자의 흥미를 극대화하고 STEAM의 요소들을 마이크로 컨트롤러(Micro Controller)로 구성되는 플랫폼으로 연결하는 피지컬 컴퓨팅(Physical Computing) 기반의 STEAM 교육 프로그램을 개발하려 한다. 본 연구에 의해 개발된 교육 프로그램에 의하여 정보과학 분야에 좀 더 많은 학생들이 진로를 정할 수 있게 체험할 수 있으며, 학교 현장에서 쉽게 접할 수 없는 마이크로 컨트롤러 중심의 플랫폼 교육 프로그램을 이용하여 평소 정보과학에 관심을 갖고 있었던 학생들에게 심화단계의 프로그램을 제공할 수 있을 것이다.
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