로봇 놀이가 4세 유아의 컴퓨팅 사고력과 공간능력에 미치는 영향

국문 초록 (Abstract)

유아교육전공 탁주미 본 연구의 목적은 로봇을 자유놀이에 적용함에 있어 4세 유아의 컴퓨팅 사고력과 공간능력에 미치는 영향에 대해 알아보고자 한다. 이는 유아의 일 상에서 친숙한 레고 블록을 기반으로 개발된 로봇이 놀잇감으로 유아들에게 적용되었을 때, 유아에게 미치는 교육적 영향을 밝히고자 한다. 본 연구의 목적을 위해 설정한 연구문제는 다음과 같다.
연구문제 1) 로봇 놀이가 4세 유아의 컴퓨팅 사고력에 미치는 영향은 어떠한가?
연구문제 2) 로봇 놀이가 4세 유아의 공간능력에 미치는 영향은 어떠한가?
본 연구의 대상은 서울특별시 광진구에 위치한 S유치원에 재원 중인 4세 20명이다. 한 학급의 유아 수는 20명이며, 자유놀이 시간에 로봇을 적용하였 다. 로봇 놀이를 진행하기에 앞서 그림책을 감상하며 유아들의 놀이가 확장 되고 원활히 진행될 수 있도록 하였다. 로봇 놀이가 컴퓨팅 사고력과 공간능력에 영향을 미치는지 알아보기 위하 여 실험처치 전후로 사전검사와 사후검사를 실시하였다. 본 연구의 사전검 사는 2023년 10월 16일에서부터 10월 18일까지, 사후검사는 실험처치 후인 2023년 12월 20일에서부터 12월 22일까지 진행하였다. 본 연구에서 활용한 도구는 본 연구에서는 컴퓨팅 사고력을 검사 하기 위 해 Relkin와 Bers(2021)이 연구를 통해 개발한 도구를 Park et al. (2024)이 수정·보완한 도구를 사용하였다. 공간능력 검사도구는 정정희, 홍혜경, 이정 욱(2006)이 개발한 유아 수학능력 도구 중 공간능력에 대한 부분만을 발췌 하여 활용하였다. 로봇 놀이가 컴퓨팅 사고력과 공간능력에 미치는 영향에 대해 알아보기 위하여 SPSS 29.0 프로그램을 활용하여 통계처리 하였으며 기술통계, 빈도 분석, 대응표본 t 검증을 실시하였다. 본 연구의 연구문제에 따른 요약한 결과는 다음과 같다. 첫째, 로봇 놀이가 4세 유아의 컴퓨팅 사고력에 미치는 영향을 알아본 결 과, 로봇을 활용하여 자유놀이는 컴퓨팅 사고력에 유의미한 차이가 있는 것 으로 나타났다. 로봇 놀이가 4세 유아의 컴퓨팅 사고력을 증진하는데 효과 가 있었음을 의미한다. 로봇은 유아들의 흥미를 끌 수 있는 놀잇감이며, 문 제를 해결하고 증진하는 것에 도움을 줄 수 있다. 또한 로봇 놀이를 하며 교사와 또래와의 상호작용이 많아짐에 따라 유아들에게 긍정적인 영향을 미 쳤을 것이라 사료된다. 둘째, 4세 유아의 공간능력 하위영역의 중 ‘위치’, ‘공간적 추론’에 있어서 는 사전검사와 사후검사의 점수가 통계적으로 유의미한 차이를 나타냈으나, ‘방향’과 ‘좌표’, ‘시각적 표상’은 통계적으로 유의한 차이가 나지 않았다. 본 결과는 블록놀이가 기반한 로봇을 활용하여 유아들이 블록을 맞추며 블록간 의 위치와 관계 등을 파악하는 과정을 통해 향상되었을 것이라 판단된다. 위의 결과를 토대로 하여 결론 및 시사점을 제시하고자 한다. 로봇 놀이 가 진행됨에 따라 유아들이 창작하고, 실행하는 과정들을 통해 4세 유아의 컴퓨팅 사고력과 공간능력 증진에 긍정적인 영향을 주었음이 확인되었다. 따라서 유아교육현장에서 2022 개정 교육과정 및 4차 산업혁명의 인재상에 도달할 수 있도록 로봇을 자유놀이에 적용해야 할 필요성을 시사한다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

The purpose of this study is to investigate the effects of applying robots to free play on the computational thinking and spatial abilities of 4-year-old children. This study aims to investigate the educational effects of robots developed based on Lego blocks, which are familiar to children in their daily lives, when applied to children as toys.
The research questions set for the purpose of this study are as follows.

Research question 1) What is the effect of robot play on the computational thinking of 4-year-old children?
Research question 2) What is the effect of robot play on the spatial abilities of 4-year-old children?

The subjects of this study were 4-year-old children attending S Kindergarten located in Gwangjin-gu, Seoul. Each class had 20 children, and robots were applied during free play. For this study, 20 children in the class where the research was conducted were targeted and played with robots. Robot play was conducted during free play time in conjunction with picture books. In order to find out whether robot play affects computational thinking and spatial ability, pre-tests and post-tests were conducted before and after the experimental treatment. The pre-test of this study was conducted from October 16 to October 18, 2023, and the post-test was conducted from December 20 to December 22, 2023, after the experimental treatment.
The tool used in this study was a tool developed by Relkin and Bers (2021) through research to test computational thinking ability, which was modified and supplemented by Park et al. (2024). The spatial ability test tool was extracted from the spatial ability section of the early childhood math ability tool developed by Jeong Jeong-hee, Hong Hye-kyung, and Lee Jeong-wook (2006).
In order to find out the effect of robot play on computational thinking and spatial ability, statistical processing was performed using the SPSS 29.0 program, and descriptive statistics, frequency analysis, and paired sample t-test were performed.
The summarized results according to the research questions of this study are as follows. First, the results of examining the effect of robot play on computational thinking in 4-year-old children showed that free play using robots had a significant difference in computational thinking. This means that free play using robots was effective in enhancing computational thinking in 4-year-old children. This shows that robots are effective as toys for enhancing computational thinking.
Second, there was a statistically significant difference between the scores of pre-test and post-test in the sub-areas of ‘location’ and ‘spatial reasoning’ among the spatial ability and spatial ability sub-areas of 4-year-old children, but there was no statistically significant difference in ‘direction’, ‘coordinates’, and ‘visual representation’.
Based on the above results, we would like to present conclusions and implications. It was confirmed that using robots in play had a positive effect on enhancing computational thinking and spatial ability in 4-year-old children as they created and executed. Therefore, it suggests the need to apply robots to free play in early childhood education fields so that they can reach the 2022 revised curriculum and the talent of the 4th industrial revolution.

목차 (Table of Contents)

• I. 서론 1
• 1. 연구의 필요성 및 목적 1
• 2. 연구 문제 5
• 3. 용어의 정리 6
• II. 이론적 배경 7
• 1. 로봇을 활용한 놀이 7
• 2. 로봇과 컴퓨팅 사고력 12
• 3. 로봇과 공간능력 18
• III. 연구방법 22
• 1. 연구대상 22
• 2. 연구도구 23
• 3. 실험도구 26
• 4. 연구절차 26
• 1) 교사훈련 27
• 2) 연구계획 28
• 3) 사전검사 30
• 4) 실험처치-로봇 놀이 30
• 5) 사후검사 42
• 5. 자료분석 42
• IV. 연구결과 43
• 1. 로봇놀이가 4세 유아의 컴퓨팅 사고력에 미치는 영향 43
• 1) 4세 유아의 컴퓨팅 사고력에 미치는 영향 43
• 2) 컴퓨팅 사고력 문항에 미치는 영향 44
• 2. 로봇놀이가 4세 유아의 공간능력에 미치는 영향 50
• 1) 4세 유아의 공간능력에 미치는 영향 50
• 2) 공간능력의 하위영역에 미치는 영향 51
• V. 논의 및 결론 56
• 1. 논의 및 결론 56
• 2. 제언 65
• 참고문헌 67
• 부록 76
• ABSTRACT 95