로봇활용교육의 효과성 검증을 위한 평가도구 개발 : 사회·문화적 맥락 및 Computational Thinking 연계

국문 초록 (Abstract)

최근 융합적 지식을 활용한 창의적 문제해결력 신장에 대한 정부와 학계의 관심이 고조되면서 교구로봇활용 교육 프로그램 설계 및 효과성 분석 연구가 증가하고 있다. 그러나 교구로봇을 활용한 교육에서 배양시켜야 하는 학생들의 역량이 무엇인지에 대해서는 연구자에 따라 다른 초점을 가지고 있으며 경쟁을 통한 산출물의 평가나 개인적 역량을 평가하고 있는 경향을 보이고 있다.
로봇활용 교육은 Seymour Papert(1993)의 구성주의(Constructionism)에 뿌리를 두고 있는데, 그 기본 신념은 학습자가 스스로 ‘만들면서 학습’하고(Learning by making) ‘프로그래밍하면서 사고’한다(Thinking by programming)는 것이다. 이러한 과정을 통해 학습자에게 배양해 주고자 하는 역량은 컴퓨팅 능력을 활용하는 창의적인 문제해결력이며 다른 용어로 Computational Thinking skill이라고 불린다. Papert(1993)에 의해 처음 설명된 Computational Thinking(이하 CT)은 2006년 미국 카네기 멜론 대학교의 컴퓨터과학과 교수 Jeanette Wing의 논문을 통해 학계에 크게 부각되었다. Wing은 CT가 단순히 컴퓨터 과학자들만이 아니라 모든 사람들이 배우고 사용해야 하는 보편적인 태도와 기술을 제시하고 있다고 주장하였다. 따라서 읽기, 쓰기, 셈하기에 이어 모든 아동의 분석적 능력으로 CT를 추가해야 한다고 하였다(Wing, 2006, 2011).
우리나라의 경우 CT개념에 대해 잘 알려져 있지 않으며 단순히 프로그래밍이나 하드웨어 및 소프트웨어 사용 등 극히 제한적으로 인식하고 있는 경향이 있다. 21세기에 성공적으로 활동할 수 있는 인재는 많은 양의 정보를 습득하고, 그 정보 중에 필요한 부분을 선별하여 추상화하고, 해결과정을 자동화할 수 있도록 최적의 절차를 만들어 내는 논리적 사고를 통해 창의적이고 효율적으로 문제를 해결하는 능력을 갖추어야 한다. 이러한 능력이 바로 CT이며 CT는 중요한 컴퓨팅 구성요소를 추가한 비판적 사고와 문제해결력이라는 점에서 그 내용에 더 주의를 기울여야 한다(Kranov et al., 2010).
프로그래밍 교육과 로봇교육을 통합하고 있는 교구로봇활용 교육은 앞서 언급한 CT 역량을 증진시킬 수 있는 잠재력을 가지고 있다. 그러나 국내의 교구로봇활용 교육에 대한 효과성 분석 연구는 대부분 로봇프로그래밍 지식습득, 학습동기, 학습몰입도, 창의성, 학습태도에 대한 측정으로 제한되어 있다. 따라서 많은 예산과 노력이 요구되는 로봇활용교육이 궁극적으로 추구하는 것이 학습 결과로서 학습자에게 어떻게 나타나고 있는지를 확인할 수 있는 총체적인 평가 접근에 대한 연구가 필요한 시점이라고 판단된다. 또한 현재 로봇교육의 효과성 분석 연구는 앞서 언급한 몇 가지 개인적 역량(intrapersonal competency)에 초점이 맞춰져 있는 경향을 보이고 있으며, 21세기 인재에게 요구되는 협력, 커뮤니케이션, 커뮤니티, 공헌, 정체성, 사회적 가치 등을 포함하는 사회문화적 맥락에서 관찰되는 대인관계 역량(interpersonal competency)은 간과되고 있는 측면이 있다.
현재 국내의 초등학생 대상 교구로봇활용 교육 효과의 분석은 특정 교과의 학업성취나 융합교육의 학업성취, 과학탐구능력, 논리적사고력의 향상 등과 같은 개인적 인지 역량에 미치는 효과에 대해 주로 연구되고 있다. 또한, 정의적 영역에서도 학습에 대한 태도, 로봇교육에 대한 태도 등으로 개인적 태도에 초점을 두고 있는 것으로 파악된다.
이러한 로봇교육의 효과성 분석 연구의 추이는 로봇활용 교육을 통해 배양해 줄 수 있는 사회문화적인 요인을 간과하고 있으며 21세기에 학습자들에게 배양해 주어야 하는 협력, 의사소통, 커뮤니티 구축, 문화적 가치에 기반한 배려와 가치 등과 같은 요인은 포함하지 않고 있다. 따라서 본 연구에서는 PTD 프레임워크(Bers, 2012)를 기반한 사회문화적 맥락과 21세기에 필요한 Computational thinking을 연계한 보다 총체적인 평가 접근을 모색하고 평가도구를 개발 및 적용해 보고자 한다.

본 연구의 구체적인 연구문제별 연구방법 및 절차는 다음과 같다.

연구 문제 1. 로봇활용교육을 통해 증진할 수 있는 학생의 역량은 무엇인가?
O 국내·외 로봇활용 교육 사례 및 논문 검토를 통한 교육내용 분석
O 국내·외 Computational Thinking관련 문헌 연구를 통한 역량 도출

연구 문제 2. 로봇활용교육 과정에서 나타나는 학습의 추이(trajectories)는 어떻게 평가할 수 있는가?
O 국내·외 로봇활용교육 효과 연구를 분석하여 총체적인 평가 도구 개발
O 로봇활용 수업 설계 및 운영

연구 문제 3. 개발된 평가 도구의 제한점과 개선 사항은 무엇인가?
O 개발된 평가 도구를 활용하여 로봇활용교육의 효과 분석
O 평가 도구의 개선점 도출