교육용 로봇을 활용한 STEM 통합교육이 학업성취, 교과태도에 미치는 효과

송정범,이태욱 한국정보교육학회 2011 정보교육학회논문지 Vol.15 No.1

이 연구는 교육용 로봇을 활용한 STEM 통합교육이 학업성취, 교과 태도에 미치는 효과를 알아보기 위해 수행되었다. 연구대상은 초등학교 6학년 2개반 73명을 선정하였으며, 실험집단은 교육용 로봇을 활용한 STEM 통합교육을, 통제집단은 교과서 중심의 분과형 수업을 12차시 동안 처치하였다. 연구의 결과로 첫째, 인지적 영역인 수학․과학 학업성취에 있어서 교육용 로봇을 활용한 STEM 통합교육은 교과서 중심의 분과형 수업보다 더 효과적이었다. 특히, 학업성취 하위요인인 지식, 이해, 적용 영역으로 사후 검증한 결과 지식 영역에서는 두 집단 간 통계적으로 유의한 차이가 없었으나, 이해와 적용 영역에서는 실험집단이 통계적으로 유의하게 향상됨을 확인할 수 있었다. 둘째, 정의적 영역인 교과 태도 수준에 있어서 실험집단이 통제집단에 비해 긍정적인 영향이 있음을 확인할 수 있었다. 교육용 로봇을 활용한 STEM 통합교육은 현행 수학․과학 교과의 정의적 영역인 흥미를 보완할 수 있는 하나의 방법이 될 수 있으리라 기대한다. The purpose of the research is examine the effect of STEM integration education using educatinal robot on academic achievement and subject Attitude of mathematics and science. The participants were 73 students of two classes, sampled from 6th graders of an elementary school. They were divided into a control group who learned a traditional mathematics and sciences education based textbooks and an experimental group who learned STEM integration education using educational robot during 12 sessions. The results are summarized as follows : First, there is a significant difference in academic achievement between two groups. STEM integration education using educational robot based group accomplished higher achievement than textbook based instruction group. Especially, post test analyzes results on the three factors of academic achievement, knowledge, understanding and adaptation, indicate statistically meaningful difference between two groups in understanding and adaptation area except knowledge area. Second, it shows that it greatly affected a positive influence on experimental group's attitude toward subjects in affective area. So we can expect STEM integration education using educational robot to be an alternative for stimulating children's higher learning interest on mathematics and science subject.

메타인지 전략을 활용한 게임 프로그래밍 학습이 초등학생의 문제해결력에 미치는 효과

송정범,조성환,이태욱 한국교원대학교 교육연구원 2008 敎員敎育 Vol.24 No.4

To effectively help improving students' algorithmic thinking ability and programming skill, in this paper, we propose to apply a game programming model to elementary students considering additional meta-cognition strategies. First, we designed a game programming class model which is based on the 4-stage problem solving process of Polya. Then modified the model by adopting additional stage - 'prediction', 'self-evaluation', and 'self-improvement - to meet the characteristic of game programming. After that we designed detailed game programming contents based on the proposed model as well as the 'ICT education guide for elementary/middle school' and the elements from algorithmic programming model in the 'K-12 computer education curriculum of ACM'. We applied the proposed class model to 6th grade elementary students in a self-activity class and the proposed game programming education model with the meta-recognition strategy was very effective in improving students' problem solving abilities. Recent amendment of the 'ICT education guide' includes the programming and algorithm education in elementary schools and considering current educational environment, we believe that the proposed game programming class model will be an effective solution and an appropriate alternative against the challenges in current programming education. 본 연구에서는 초등학생의 알고리즘적 사고와 프로그래밍 학습을 효과적으로 조력하기 위해 메타인지 전략을 가미한 게임 프로그래밍 학습의 가능성을 제시하고자 하였다. 우선 Polya의 4단계 문제해결과정에 ‘예언’, ‘자기 평가’, ‘자기 강화’의 단계를 추가한 후 게임 프로그래밍 특성에 맞게 일부 수정하고 메타인지 전략을 가미하여 게임 프로그래밍 수업 모형을 설계하였다. 설계된 모형을 토대로 초중등 정보통신기술교육지침과 ACM의 K-12 컴퓨터교육과정 중 알고리즘과 프로그래밍 내용 요소를 참고하여 게임 프로그래밍 학습 내용을 구성하였다. 구성한 학습 내용을 초등학교 6학년 재량활동 시간에 적용한 결과, 메타인지 전략을 활용한 게임 프로그래밍 학습은 초등학생의 문제해결력 향상에 효과가 있는 것으로 나타났다. 최근 정보통신기술교육 운영지침의 개정으로 프로그래밍 교육과 알고리즘 교육이 초등학교에서도 필요하게 되었고 학교 현장의 여건 등을 고려해보면 본 연구를 통해 설계된 교수․학습 전략을 기반으로 한 게임 프로그래밍 학습은 의미 있는 선택이며 기존 프로그래밍 교육의 문제점 해소를 위한 적절한 대안이 될 수 있을 것이다.

실과 '목공단원'에서 교육용 로봇의 활용이 실과 사고 기능에 미치는 효과

송정범,이태욱 한국실과교육연구학회 2009 實科敎育硏究 Vol.15 No.3

스크래치 프로그래밍 학습이 학습자의 동기와 문제해결력에 미치는 영향

송정범,조성환,이태욱 한국정보교육학회 2008 정보교육학회논문지 Vol.12 No.3

본 연구에서는 초등학생의 프로그래밍 학습을 효과적으로 조력하기 위해 새로운 교육용 프로그래밍 언어인 스크래치를 활용한 프로그래밍 학습의 가능성을 제시하고자 하였다. 스크래치 프로그래밍 학습 내용은 프로그래밍 과정에서의 학습자의 내적 동기 유발을 위한 전략과 복잡한 인지 능력 향상을 위한 창의적 문제해결 수업모형(CPS)을 토대로 구성하였다. 설계된 학습 내용을 초등학교 6학년 재량활동 시간에 적용한 결과, 스크래치 프로그래밍 학습은 학습자의 내재적 동기와 문제해결력 향상에 효과가 있는 것으로 나타났다. 최근 정보통신기술교육 운영지침의 개정으로 프로그래밍 교육과 알고리즘 교육이 초등학교에서도 필요하게 되었고 학교 현장의 여건 등을 고려해보면 본 연구를 통해 설계된 교수․학습 전략을 기반으로 한 스크래치 프로그래밍 학습은 의미 있는 선택이며 기존 프로그래밍 교육의 문제점 해소를 위한 적절한 대안이 될 수 있을 것이다. This paper propose to use a new educational programming language, Scratch, to help students' programming study. For this purpose, a course has been developed which consists of (1) strategies to motivate students and (2) Creative Problem Solving (CPS) teaching model to improve their problem solving abilities. We experimented the course with sixth-grade elementary students for 4 weeks and we could observe that the Scratch programming learning helps motivating students and improving their problem solving abilities. Based on this observation, we believe that Scratch programming can be an alternative for current programming education in elementary schools.

인공지능 도구 활용 초등 저학년 놀이 중심 한글교육 프로그램 개발

송정범 한국실천공학교육학회 2020 실천공학교육논문지 Vol.12 No.2

There are concerns that the recent surge in multicultural families and the continuation of non-face-to-face education, such asremote classes caused by COVID-19, are causing educational gaps among lower grades in elementary school. In particular, theimportance of reading, writing and listening to our language should be established in lower grades of elementary school. Therefore,the research has recently developed contents that can enhance understanding by utilizing highly interested artificial intelligencetools and provide interesting Korean language education through play. In the future, there will be various attempts for artificial intelligencetools to be used in lower-grade elementary school education. Key Words: Artificial Intelligence, Korean Language Education, Play-Centered EducationCopyright © Korean Institute for Practical Engineering Education 근래 다문화가족의 급증 및 코로나-19로 인한 원격수업 등 비대면교육의 지속으로 초등 저학년의 교육격차가 발생하고 있다는 우려가 있다. 특히, 초등 저학년에서는 우리 말을 읽고, 쓰고, 듣고, 말하는 능력이 정착이 되어야 한다는 점에서 중요성이 부각되고 있다. 따라서 이 연구에서는 최근 관심도가 높은 인공지능 도구를 활용함으로써 이해도를 높이고, 놀이를 통하여 흥미롭게 한글교육을 할 수 있는 콘텐츠를 개발하였다. 앞으로 인공지능 도구들이 초등 저학년 교과교육에서 활용할 수 있는 다양한 시도가 필요하다.

소프트웨어교육 수업 공개 활성화를 위한 기술지원 보조교사 운영에 관한 연구

송정범,Song, JeongBeom 한국정보통신학회 2019 한국정보통신학회논문지 Vol.23 No.2

이 연구에서는 A교육대학교 교육실습 중 수행되고 있는 소프트웨어교육의 현황과 제한점을 분석하였으며, 이를 해결하기 위해 기술지원 보조교사 인력을 투입하여 운영하였다. 운영 과정 중에 해당 실습 학교 담당 교사와 기술지원 보조교사를 대상으로 한 인터뷰를 진행하였다. 실습학교 교사의 만족도는 높았으며, 지속적으로 지원이 되기를 원하였다. 또한 보조교사의 역량 강화와 인력풀의 구축을 요구했다. 한편 보조교사는 팀티칭의 역할 분담을 명확하게 하고, 활동의 가이드가 제시되었으면 좋겠다는 의견을 제시했다. 이 연구를 통해 논의된 기술지원 보조교사 투입제도는 각 대학의 실습 제도와 상이할 수 있어 일반화에는 제한이 따를 수 있다. 따라서 향후 효율적인 실행 방법이 공유되어 소프트웨어교육이 활성화 될 수 있기를 기대한다. In this study, we analyzed the current status and limitations of software education in A education universities. In order to solve these problems, technical support assistant teachers were employed and operated. During the course of the course, we conducted interviews with the instructor and the technical support teacher. The satisfaction of the teacher in the training school was high and I wanted to be supported continuously. It also called for the capacity building of assistant teachers and the establishment of a pool of staff. On the other hand, the assistant teachers suggested that the role assignment of team teaching should be clarified and a guide of activities should be presented. The technical assistance assistant teacher input system discussed in this study may be different from the practice system of each university, and generalization may be limited. Therefore, it is expected that the effective implementation method will be shared and the software education will be activated.

SW교육에 참가하는 학생의 학습 지속의도에 미치는 변인에 관한 연구

송정범 한국정보교육학회 2018 정보교육학회논문지 Vol.22 No.1

The purpose of this study was to identify the variables that influence the intention of students to continue participating in SW education. Based on the TAM and reference to existing research on IT introduction, subjective norms, activity promotion conditions, programming related self-efficacy, perceived easy of use, and perceived usefulness were set as factors. We also tried to identify the structural causality between these factors and the intention to continue learning. The samples of this study were 204 elementary students participating in SW education. We collected our data by conducting web survey with these students for 1 month. Among the eight hypotheses set out in this study, the two hypotheses 'subjective norms will have a positive (+) effect on perceived ease of use' and 'perceived ease of use will have a positive (+) effect on Learning continuation intention’ were rejected. The characteristics of the results are as follows. First, perceived ease of use indirectly influences learning intention through mediation of perceived usefulness. Second, in order to increase the intention of continuing learning, programming self-efficacy proved to be the most significant factor. The results of this study suggest that the usefulness of SW education and the programming self-efficacy of students should be improved for effective support of elementary school students' SW education. 이 연구의 목적은 SW교육에 참가하는 학생들의 학습 지속의도에 미치는 변인을 규명하는 것이었다. 이를 위해 기술수용모형에 기반하고 IT 도입 관련 기존 연구를 참고하여 주관적 규범, 활동촉진조건, 프로그래밍 관련 자기효능감, 지각된 용이성, 지각된 유용성을 요인으로 설정하고, 이 요인과 학습 지속의도 간의 구조적 인과관 계를 규명하려 하였다. 연구 대상은 SW교육에 참가하는 초등학생 총 204명 대상이며, 1달간 웹 설문조사를 실시하였다. 이 연구에서 설정한 8개의 가설 중 ‘주관적 규범은 지각된 용이성에 정(+)의 영향을 미칠 것이다.’와 ‘지각된 용이성은 학습지속의도에 정(+)의 영향을 미칠 것이다.’ 라는 2개의 가설은 기각되었다. 연구 결과 특징 적인 점으로는 첫째, 지각된 용이성은 학습 지속의도에 직접적인 영향을 주지 않고 지각된 유용성을 매개로 간접적으로 영향을 주는 것으로 나타났다. 둘째, 학습 지속의도를 높이기 위해서는 직접적인 설명력이 가장 큰 요인은 프로그래밍 관련 자기효능감으로 나타났다. 이 연구 결과를 토대로 초등학생 SW교육의 효율적 지원을 위해서는 SW교육의 유용성과 학생들의 프로그래밍 자기효능감을 향상시키는 것이 중요하다는 것을 알 수 있었다.

초등학교 소프트웨어교육 교육과정 및 교과서의 비판적 검토 및 인식 비교 연구; 전문가 교사와 초보 교사 중심으로

송정범,Song, JeongBeom 한국정보통신학회 2020 한국정보통신학회논문지 Vol.24 No.2

이 연구에서는 2015 개정교육과정의 소프트웨어교육에 대한 초보 교사와 전문가 교사 대상 인식을 비교하였다. 인식 비교는 현장 지원을 위한 우선 순위, 전문성 신장을 위한 활동 내용, 편제 시수, 성취 기준 진술 내용, 6학년에만 도입된 교과서에 대한 적절성을 설문을 통해 알아보았다. 모든 문항에서 두 그룹의 인식 차이가 있음을 확인하였다. 특히 편제 시수, 성취 기준 진술 내용, 6학년에만 도입된 교과서에 대한 의견에서 초보 교사는 '적절하다'라는 의견이 많았다. 반면, 전문가 교사는 '부적절하다'가 많았다. 아울러 실과 교육과정과 교과서에 교육용 로봇이 도입된 것에 대한 자유 응답식 의견의 주요 키워드를 분석할 결과 두 그룹 모두 긍정적인 키워드가 도출되었다. 그러나 초보 교사들은 '지원', '어려움', '문제'와 같은 수동적이고 소극적인 키워드, 전문가 교사들은 '활용', '교육' 등 도입 후 교육적인 활용 부분에 대해 키워드가 도출되어 차이점을 보였다. This study compared the perceptions of novice teachers and expert teachers on software education in the 2015 revised curriculum. Awareness comparisons were assessed by questionnaire for priorities for field support, activities for professional development, organizational hours, achievement criteria statements, and appropriateness for textbooks introduced only in 6th grade. In all questions, there was a difference in recognition between the two groups. In particular, novice teachers were '' appropriate '' in terms of organizational hours, achievement criteria, and textbooks introduced only in 6th grade. Expert teachers, on the other hand, were inadequate. In addition, as a result of analyzing the key keywords of free-response opinions about the introduction of educational robots in the curriculum and textbooks, positive keywords were obtained for both groups. However, novice teachers showed passive and passive keywords such as 'support', 'difficulty', and 'problems', and expert teachers showed differences in their educational utilization after introducing 'utilization' and 'education'.

스크래치 활용 게임 프로그래밍 학습이 수학교과 흥미와 가치인식에 미치는 영향

송정범,Song, JeongBeom 한국정보교육학회 2017 정보교육학회논문지 Vol.21 No.2

The present study investigates the potential of an educational programming game as a strategy for enhancing effective domains of mathematics curriculum, which has been criticized as a problem of education in Korea. The process of programming Fortress, an educational game, in conjunction with the lesson on the trigonometric function as part of the middle school mathematics curriculum, was designed for instruction and learning, and its effectiveness was tested. The study was conducted using a nonequivalent pretest-posttest experimental design. Research procedures included the following steps: (1) both the experimental and the comparison groups participated in four classes to understand and apply the concept of the trigonometric function, and (2) the experimental group participated in Fortress game programming activities using Scratch, which was designed in this study, while the comparison group participated in solving a real-life trigonometric problem - calculating the height of a building using the concept of trigonometry. The results of the t-test showed that students' interest and perceived value of the mathematics curriculum were significantly higher in the experimental group than in the comparison group. However, the results of analysis of covariance (ANCOVA) using pretest scores of the interest and perceived value showed the influence of pretest scores on posttest scores for the interest level, although the effect of the experiment on the perceived value of the mathematics curriculum was more significant. 이 연구에서는 우리나라의 문제점으로 지적되고 있는 낮은 수학교과 정의적 수준을 신장시킬 수 있는 방안 중 하나로 교육용 프로그래밍 언어의 활용 가능성을 확인해보았다. 중학교 수학교과의 삼각함수와 연계하여 포트리스 게임을 제작하는 과정을 교수 학습으로 설계하고 그 효과성 검증을 하였다. 연구 방법은 이질 사전 사후 실험설계를 하였다. 연구 과정은 4차시 동안은 실험 비교집단 공통적으로 삼각함수의 개념의 이해와 적용관련 수업을 하였다. 이 후 실험집단에는 이 연구에서 설계한 스크래치를 활용한 포트리스 게임 제작 활동을 하도록 하였으며, 비교집단에는 실생활 수학인 삼각비 개념 활용으로 건물의 높이 구하는 과정을 해결할 수 있도록 하였다. 적용 후 t검증 결과 수학교과 흥미와 가치인식 수준은 실험집단이 비교집단에 비해 유의미하게 향상 되었음을 확인하였으나, 두 변인의 사전점수를 공변인으로 공변량 분석을 한 결과 수학교과 가치인식 수준의 향상은 유의미하였으나, 홍미 수준은 사전점수의 영향이 있었음을 확인할 수 있었다.

컴퓨팅 사고력 기반 교육용 프로그래밍 언어(EPL) 활용 윷놀이 프로그램 개발 및 타당성 검증

송정범 대한산업경영학회 2023 산업융합연구 Vol.21 No.2

우리나라는 초등학교부터 소프트웨어교육을 실시하고 있다. 초등학교의 대표적인 소프트웨어교육 도구로 서양 체스 게임의 규칙을 토대로 재구성한 다양한 체스 게임을 활용하고 있는 실정이다. 반면 우리 전통놀이 중 윷놀이에도 소프트웨어 교육의 내용 요소가 포함되어 있어, 이에 대한 연구가 필요한 실정이다. 따라서 이 연구에서는 교육용 프로그래밍 언어인 엔 트리와 거북이 로봇을 활용한 컴퓨팅 사고력을 기반한 윷놀이 프로그램을 개발하고 타당성을 검증하였다. 타당성 검증 결과 로는 교과 성취기준과의 일치도(3문항)와 학습자료의 적절성(4문항), 수업 적용 가능성(3문항)에서 모두 CVR값이 0.7보다 높 게 나타났다. 따라서, 이 연구에서 개발한 학습 프로그램이 교과 성취기준과 일치도가 높고 학습자료가 적절하며 수업에 적용 할 수 있는 가능성이 높다고 판단할 수 있었다. 향후 이 콘텐츠의 일반화를 위해서는 효과성 검증이 되어야 할 것이며, 이를 이해 실험적인 연구가 필요하겠다. In Korea, software education is implemented from elementary school. As a representative software education tool for elementary schools, various chess games reconstructed based on the rules of Western chess games are being used. On the other hand, Yutnori, one of our traditional games, also includes elements of software education, so research on this is needed. Therefore, in this study, a Yutnori program based on computational thinking using an educational programming language, Entry, and a turtle robot was developed and its validity verified. As a result of the validity verification, the CVR value was higher than 0.7 in the degree of agreement with the subject achievement standard (3 questions), the appropriateness of learning materials (4 questions), and the possibility of class application (3 questions). Therefore, it could be judged that the learning program developed in this study has a high level of agreement with the subject achievement standards, appropriate learning materials, and high possibility of being applied to classes. In order to generalize this content in the future, the effectiveness will need to be verified, and experimental research will be needed to understand this.