연구 결과

본 장에서는 먼저 기술, 정보 교육과정 및 컴퓨터 과학에서 정의된 다양한 컴퓨팅 사고 요소를 살펴보고, 과학교육 입장에서 작성된 STEAM 프로그램과 컴퓨팅 사고 프로 그램 분석을 통하여 과학교육입장에서 컴퓨팅 사고 세부요소 및 조작적 정의에 대하여 구안해보고자 한다.

A. 과학교육에서의 컴퓨팅 사고 세부요소 및 조작적 정의 구안

1. 1차 과학교육입장에서의 세부요소와 조작적 정의

먼저, 문헌연구를 통해 제시된 의견을 종합하여 1차로 컴퓨팅 사고 세부요소 및 조 작적 정의에 대하여 정리하고자 하였다. 문헌연구를 통해 제시된 논문 중 컴퓨팅 사고 에 대한 세부요소와 조작적정의가 나와 있는 3가지 자료(한국과학창의재단, 2014;

ISTE와 CSTA, 2011; Valerie와 Chris, 2011)를 최종적으로 선별하여 정리하였다.

문제 분해 Problem Decomposition

1. 문제를 해결 가능한 수준의 작은 문제로 나누기 2. Breaking down tasks into smaller, manageable parts (관리 가능한 부분으로 더 작게 나누기)

3. Do a species classification (종을 분류하기)

추상화 Abstraction

1. 문제 해결을 위해 반드시 필요한 핵심 요소를 파악하고, 복잡함을 단순화.

2. Reducing complexity to define main idea (핵심 요소를 파악하기 위해서 복잡함 줄이기) 3. Build a model of a physical entity

(물리적 실체의 모델 만들기) 알고리즘 & 절차

Algorithms &

Procedures

1. 문제를 해결하거나 어떤 목표를 달성하기 위해 수행되는 일련의 단계 2. Series of ordered steps taken to solve a problem or achieve

some end (문제를 해결하거나 어떤 목표를 달성하기 위해 선택한 일련의 순서 있는 단계)

3. Do an experimental procedure (실험 절차 수행)

자동화 Automation

1. 컴퓨팅 시스템이 수행할 수 있는 형태로 해결책 나타내기 2. Having computers or machines do repetitive or tedious tasks (컴퓨터나 기계가 반복적이거나 지루한 작업을 하게 하는 것) 3. Use probeware (프로브웨어 : 컴퓨터 활용 과학탐구도구 사용하기)

시뮬레이션 Simulation

1. 자동화의 결과이며, 문제를 해결하기 위하여 만든 모델을 실행시 켜 결과 파악하기

2. Representation or model of a process. Simulation also involves running experiments using models.

(표현 또는 모델화의 과정. 시뮬레이션 또한 모델을 사용한 실험 을 작동시키는 것을 포함)

3. Simulate movement of the solar system (태양계의 움직임을 시뮬레이션하기)

병렬화 Parallelization

1. 목표를 달성하기 위한 작업을 동시에 수행하도록 자원을 구성 2. Organize resources to simultaneously carry out tasks to

reach a common goal.

(공동 목표에 도달하기 위해 작업을 동시해 수행할 수 있는 리소 스 구성)

3. Simultaneously run experiments with different parameters (다른 매개 변수를 사용하여 동시에 실험 실행하기)

연구자는 정리한 세부요소와 조작적 정의를 분석한 뒤, 전문가의 회의를 통하여 1차적으로 세부요소와 조작적 정의를 토대로 컴퓨팅 사고 분석틀을 구안하였다.

CT 세부 요소 조작적 정의

자료수집 문제를 해결하기 위하여 실험, 검색 등을 통하여 관련된 자료를 모으는 과정

자료분석 자료를 분석하여 이해하고, 패턴을 찾아 결론을 도출하기

자료표현 자료를 정리하여 그래프, 차트, 글, 그림 등으로 데이터를 요약하거나 조직화하기

문제분해 문제를 해결 가능한 수준으로 작게 나누기

추상화 문제 해결을 위해 핵심요소를 파악하고 복잡함을 단순화하기 알고리즘과

절차화 문제를 해결하거나 어떤 목표를 달성하기 위해 선택한 일련의 순서

자동화 컴퓨팅이 수행할 수 있는 형태로 해결책 나타내어 컴퓨터가 지루한 작업을 하게 하는 것

시뮬레이션 문제를 해결하기 위해 만든 시뮬레이션 또는 모델 실행시키기

병렬화 공동의 목표를 달성하기 위해 다른 매개 변수를 사용하여 작업을 동시에 수행하는 것

표 12 . 1차적으로 구안한 과학교육관점 컴퓨팅 사고 분석틀 (이하, CT_SciEdu 1)

1차적으로 구안한 과학교육관점 컴퓨팅 사고 분석틀은 ISTE와 CSTA(2011)에서 제시한 9가지 요소를 바탕으로 Valerie와 Chirs(2011)과 한국과학창의재단(2014)를 바탕으로 전문가 회의를 통하여 구안하였다. 과학교육관점에서 자료수집요소에 실험, 검색 등 과학 수업에서 일어나는 자료수집 방법을 추가하였으며, 자료표현은 데이터를 요약하거나 조직화하기로 구체화 하였으며, 자동화는 컴퓨팅에 대한 부분을 추가하고 과학에서의 병렬화 요소는 변수를 달리하여 실험을 수행하거나 산출물을 만드는 과정 속에서 나타난다고 보고 다른 매개 변수를 사용하여 작업을 동시에 수행하는 것으로 정의를 구안하였다.