서론

1. 연구의 필요성

양자컴퓨터와 인공지능, 빅데이터와 사물인터넷 등 이제까지 겪어보지 못한 시 대적 변화를 말하지 않더라도, 앞선 산업 혁명과 비교할 수 없는 빠르기로 세상 을 변화시키는 4차 산업혁명의 속도를 논하지 않더라도, 이 시대를 살아가는 모 든 사람에게 컴퓨터 교육은 일상의 문제를 해결하고 온전한 삶을 영위하며 행복 한 삶을 누리기 위한 필수적인 요소가 되었다.

정부도 4차 산업혁명 시대에 소프트웨어가 혁신과 성장, 가치 창출의 중심이 되며 개인·기업·국가 경쟁력을 좌우하게 될 것으로 예상하고 다양한 분야에서 소 프트웨어와의 연계 및 기반 구축을 위한 적극적인 노력을 기울이고 있다(오정철

& 김종훈, 2016). 또한 학교 교육 기반 마련을 위해 2015 개정 교육과정부터 초 등학교 17시간, 중학교 34시간 이상 소프트웨어 교육을 필수화하고 고등학교에서 는 ‘정보’ 과목을 일반 선택과목으로 편성하는 등 초·중·고등학교 전 과정에 걸쳐 소프트웨어 교육과정을 강화하고 있다(교육부 2015a).

이러한 시대적 흐름에 맞춰 교육 현장에서는 다양한 형태의 컴퓨터 활용 교육 과 코딩 교육이 이루어지고 있으며 그와 더불어 일상생활의 다양한 문제를 컴퓨 팅 시스템과의 연계를 고려하여 새로운 방향으로 탐색하고 효율적으로 해결 방 법을 설계하는 컴퓨팅 사고력 신장 교육이 주목받고 있다. 컴퓨터 교육은 더 이 상 사무자동화나 인터넷 사용법 등의 단순한 컴퓨터 활동 교육을 의미하지 않는 다. 현재의 컴퓨터 교육은 컴퓨팅의 기본 개념과 원리를 이해하고 생활 속에 나 타나는 다양한 문제를 효과적으로 해결할 수 있도록 컴퓨팅 시스템과 연계 가능 한 문제 해결 방법을 설계하고 적용할 수 있는 컴퓨팅 사고력 교육으로 합의되 고 있다.

하지만 이러한 컴퓨터 교육에 대한 이해를 바탕으로 컴퓨팅 사고력 신장을 위

한 교육 자료를 학교 현장의 일반 교사가 개발하고 적용하기에는 어려움이 따른 다. 초등학생 수준에서 컴퓨팅 개념이나 원리를 바탕으로 흥미 있게 문제해결과 정을 설계하고 적용해 볼 수 있는 교육 자료 또한 충분치 않은 실정이다.

이에 본 연구에서는 초등학생을 대상으로 컴퓨팅 개념과 원리가 문제 해결의 핵심요소가 되는 재미있는 퍼즐을 이용하여 퍼즐 해결 과정에서 컴퓨팅 사고력 구성요소를 경험하고 컴퓨팅 원리와 개념을 학습할 수 있는 퍼즐 기반 컴퓨터 교육 프로그램을 개발하였다. 그리고 퍼즐 해결 과정 중에 창의적인 사고를 독려 하고 실질적인 컴퓨팅 사고가 이루어질 수 있도록 퍼즐 기반 컴퓨터 교육 학습 모형(Computational-Thinking-based exploratory Learning Cycle, 컴퓨팅 사고력 기반 탐색 중심 순환학습 모형, 이하 CT-LC)과 CT마중발문(Computational -Thinking Trigger Questioning, 이하 CT-TQ)을 함께 개발하여 교육 프로그램 을 통한 컴퓨팅 사고력과 창의성 신장 효과를 높이고자 하였다.

2. 연구의 내용

본 연구의 내용을 요약하면 다음과 같다.

첫째, 초등학생의 컴퓨팅 사고력 신장을 위한 퍼즐 기반 컴퓨터 교육 프로그램 을 개발하기 위해 컴퓨팅 사고력과 창의성, 퍼즐 기반 학습, 컴퓨터 관련 교수·

학습 모형, 교사 발문에 대한 선행 연구를 검토하고 그 특징을 비교·분석하여 제 시한다.

둘째, 컴퓨팅 사고력 신장을 위한 퍼즐 기반 컴퓨터 교육 프로그램을 설계·개 발한다.

셋째, 개발한 교육 프로그램을 학습자에게 투입하고 컴퓨팅 사고력, 창의성을 관련 검사 도구로 검사하고 본 연구에서 개발한 퍼즐 기반 컴퓨터 교육 프로그 램의 투입 효과를 검증한다.

교육의 효과적 수행을 위한 체제적인 접근인 ISD(Instructional System Development) 모형은 기본적으로 ADDIE 모형을 적용하였다. 그리고 ADDIE 모

형 분석 단계의 학습자 요구 분석은 요구 분석 실행자들에게 적용하기 쉬운 안 내를 제공하는(이재무, 2014) Rossett의 요구 분석 모형을 사용하였다. ADDIE 모형 단계에 따른 연구 내용과 연구 방법을 살펴보면 다음과 같다.

∎ 분석(Analysis)

· 컴퓨팅 사고력과 창의성, 퍼즐 기반 학습, 컴퓨터 교육 관련 교수·학습 모형, 발문에 대한 연구(문헌 연구)

· 선행 연구 분석(사례 연구)

· 학습자의 요구 분석(조사 연구)

∎ 설계(Design)

· 성취 목표 명세화(조사 연구/문헌 연구)

· 프로그램 구조 설계(문헌 연구)

· 학습 내용 설계(조사 연구/문헌 연구)

· 교수 전략 설계(조사 연구/문헌 연구)

∎ 개발(Development)

· 교수 내용 개발(개발 연구/문헌 연구)

· 교수·학습 모형 개발(개발 연구/문헌 연구)

· 교사 발문 개발(개발 연구/문헌 연구)

∎ 실행(Implementation)

· 퍼즐 기반 컴퓨터 교육 프로그램 적용(실험 연구)

∎ 평가(Evaluation)

· 퍼즐 기반 컴퓨터 교육 프로그램 적용 결과 분석(실험 연구/조사 연구)

3. 연구의 기대 효과

본 연구의 기대 효과는 다음과 같다.

첫째, 퍼즐 기반 컴퓨터 교육 프로그램을 통해 초등학생의 컴퓨팅 사고력과 창 의성이 향상될 것이다.

둘째, 퍼즐 기반 컴퓨터 교육 학습 모형(CT-LC)을 적용한 퍼즐 기반 컴퓨터 교육 프로그램이 초등학생의 컴퓨팅 사고력과 창의성 신장에 긍정적인 영향을 줌으로써 퍼즐 기반 컴퓨터 교육 학습 모형(CT-LC)이 컴퓨팅 개념이나 원리를 포함한 퍼즐 형식의 컴퓨터 교육을 위한 교수·학습 모형으로 사용될 수 있을 것 이다.

셋째, CT마중발문(CT-TQ)을 적용한 퍼즐 기반 컴퓨터 교육 프로그램이 초등 학생의 컴퓨팅 사고력과 창의성 신장에 긍정적인 영향을 줌으로써 향후 다양한 컴퓨팅 사고력과 창의성 신장을 위한 컴퓨터 교육에 활용될 수 있을 것이며 컴 퓨터 교육 발문 연구의 기초 자료로 제공될 수 있을 것이다.