블록형 프로그래밍 학습에서
텍스트형 프로그래밍 학습으로의 전이
소미현†․ 김자미††
요 약
2015 개정 정보과 교육과정에서는 문제해결과 프로그래밍 단원을 나선형으로 조직하면서 학교급 별로 블록형과 텍스트형 프로그래밍 언어의 사용을 제안하였다. 본 연구는 프로그래밍 학습에서 알고리즘 작 성이 프로그래밍 학습에 도움을 주는지, 블록형 프로그래밍 학습이 텍스트형 프로그래밍 후행학습에 긍 정적 전이효과가 있는지를 확인하기 위한 목적으로 진행되었다. 목적 달성을 위해 초등학생 15명을 대상 으로 블록형과 텍스트형 프로그래밍 학습을 진행하였다. 연구 결과, 한정된 방법으로 알고리즘을 작성하 는 것은 학습자들의 사고 표현을 가로막을 수 있지만 블록형 프로그래밍 학습은 텍스트형 프로그래밍 학습에 긍정적 전이가 있음을 확인하였다. 본 연구는 초등학교부터 계열성 있는 프로그래밍 교육을 위한 방안을 제시하였다는 것에 의의가 있다.
주제어 : 알고리즘, 프로그래밍, 블록형, 텍스트형, 학습전이
Transference from learning block type programming to learning text type programming
MiHyun So†․ JaMee Kim††
ABSTRACT
Informatics curriculum revised 2015 proposed the use of block type and text type of programming language by organizing problem solving and the programming unit in a spiral. The purpose of this study is to find out whether the algorithms helps programming learning and whether there is a positive transition effect in block type programming learning to text type programming trailing learning. For 15 elementary school students was conducted block type and text type programming learning. As a result of the research, it is confirmed that writing the algorithm in a limited way can interfere with the learner's expression of thinking, but the block type programming learning has a positive transition to the text type programming learning. This study is meaningful that it suggested a plan for the programming education which is sequential from elementary school.
Keywords : Algorithm, Programming, block type, test type, Transfer of Learning
†정 회 원: 고려대학교 교육대학원 컴퓨터교육전공 석사과정
††종신회원: 고려대학교 교육대학원 컴퓨터교육전공 조교수(교신저자)
논문접수: 2016년 11월 2일, 심사완료: 2016년 11월 27일, 게재확정: 2016년 11월 29일
1. 서 론
컴퓨팅 사고력(Computational Thinking)을 갖춘 창의 인재 육성은 국가경쟁력의 원천인 SW교육 의 궁극적 목적이다[1]. 2015 개정 교육과정에서 SW교육이 강조됨에 따라 초등학교와 중학교에서 는 SW교육 및 ‘정보’교과를 필수로 지정하고, 고 등학교의 ‘정보’를 일반선택 과목으로 전환하였다.
정보교과는 21세기 지식․정보사회의 구성원으로 서 학습자가 갖추어야 할 핵심역량으로 컴퓨팅 사고력을 제시하고 있다[2][3].
교육과정의 구성은 영국이나 인도의 교육과정 에서 제시하는 바와 같이 나선형을 지향하고 있 다[4][5]. 문제해결과 프로그래밍 단원의 경우, 초 등학교와 중학교에서는 블록형, 고등학교는 텍스 트형 프로그래밍 학습을 제안하였다[2][3].
‘알고리즘’과 ‘프로그래밍’은 컴퓨팅 사고력 향상 을 위해 상호보완적인 관계에 있다[6]. 따라서 프 로그래밍에 앞서 성찰을 통한 알고리즘 작성의 필요를 제시한 연구도 진행되었다[7][8]. 성찰을 통해 문제를 분석하고 핵심요소를 토대로 알고리 즘을 작성하는 것은 알고리즘 전반에 대한 개념 형성에 도움이 된다는 점 때문이다. 학습자는 자 신이 작성한 알고리즘을 프로그램으로 절차화 하 는 과정 속에서 컴퓨팅 사고력이 신장하고 있음 을 인식할 수 있다[9].
프로그램을 작성하는 과정에서 학습자는 알고 리즘을 어떤 형태로든 구상한다. 알고리즘은 순서 도, 자연어, 의사코드 등 다양한 형태로 제시될 수 있으며, 프로그래밍 과정 자체가 알고리즘의 구상을 표현한 것일 수 있다. 일반적으로 알고리 즘의 작성은 순서도에 한정하는 경우도 있다[10]
[11][12].
이에 본 연구는 블록형 프로그래밍 언어를 사 용한 프로그래밍 학습과 텍스트형 프로그래밍 언 어를 사용한 학습에서 알고리즘 작성이 프로그래 밍 학습에 도움을 주는지를 확인하고자 한다. 또 한 블록형 프로그래밍 학습이 텍스트형 프로그래 밍 학습에 도움을 주는지에 대한 전이를 확인하 기 위한 목적을 갖는다.
목적 달성을 위해 초등학생을 대상으로 블록형 프로그래밍 언어를 사용한 선행학습이 텍스트형
프로그래밍 언어를 사용한 후행학습에 긍정적 전 이가 일어날 수 있는지 분석하였다.
본 연구는 블록형 언어를 사용한 프로그래밍 학습을 블록형 프로그래밍 학습으로, 텍스트형 언 어를 사용한 프로그래밍 학습은 텍스트형 프로그 래밍 학습으로 명명하여 사용한다.
2. 관련 연구
2.1 교육과정상의 프로그래밍 교육
한국의 프로그래밍 교육은 1995년 교육부 고시 (92)에서 중학교 독립과목으로 ‘컴퓨터’가 도입되 면서 초등학교 실과의 일부내용과 중학교 교과 내용을 컴퓨터 활용 및 프로그래밍 내용으로 하 였다[13]. 구체적인 내용은 <표 1>과 같다.
교육과정
고시 내용
6차(1992)
중학교: ‘컴퓨터’ 선택과목으로 설정
* 교과 내용을 컴퓨터 활용 및 프로그래밍으로 함
7차(1997)
모든 교과의 학습활동에 ICT 활용교육 강조 초중등학교 정보통신기술교육 운영지침(2000)
*교과 내용의 프로그래밍 내용삭제 2005년 12월
초중등학교 정보통신기술교육운영지침(2005)
*응용소프트웨어 조작방법 내용 축소, 교과내용을 컴퓨터과학 측면의 교육 강화,
프로그래밍 내용 부활 2007
개정시기
중․고등학교 “정보”로 과목명 변경
*교과내용이 컴퓨터과학, 알고리즘 및 프로그래밍 교육으로 확대, 정보윤리 도입(시대적
요구 반영) 2009
개정시기
중․고등학교 학습 내용 축소
3단계로 구분된 중학교 정보 교육과정을 하나로 통합 ‘정보과학 ’Ⅰ,Ⅱ의 두 과목을 한 과목으로
축소
<표 1> 한국의 프로그래밍 교육
2000년에 시행된 ‘초 중등학교 정보통신기술 교 육 운영지침’에 의해 ICT 활용교육이 강조되면서 기존의 프로그래밍 교육 내용이 제외되었다[14][1 5]. 2004년부터 정보교육 전문가들은 초 중등과정 에서의 정보과학의 역할과 필요성을 강조하며 정 보과학교육으로의 변화를 추구하였다[16].
2005년 12월에 개정된 ‘초 중등학교 정보통신기
술 교육 운영지침’에서는 소양교육에 머물러있던 내용에 정보과학교육 내용을 포함하여 프로그래 밍 내용을 구체화 하였다[17]. 2007 개정 교육과정 은 과목명을 ‘정보’로 하고, 처음으로 정보교육과 정을 구성하였다[18]. 정보과학적 사고력을 기반으 로 한 알고리즘과 프로그래밍 교육을 강조한 ‘정 보’과목은 학교현장에서 선택되지 않는 상황이 발 생하였다[19].
2009 개정 시기가 적용되고 있는 현재는 정보 과목을 선택한 학교에서만 프로그래밍 교육이 시 행되고 있는 실정이다[20].
2.2 블록형 프로그래밍 학습
2007 개정 교육과정 이후, 컴퓨팅 사고력에 대한 관심은 컴퓨팅 시스템을 활용하여 문제를 해결하 는데 필요충분조건으로 논의되었다[21][22][23].
정보과목이 선택과목이기 때문에 교육 전반이 일 부 학습자에게만 제한되었지만, 프로그래밍 교육 의 효과와 필요성에 대한 논의는 지속적으로 진 행되었다. 초·중등 학습자를 대상으로 프로그래밍 에 대한 동기와 흥미를 부여하기 위한 교육용 프 로그래밍 언어(Educational Programming Langu age: EPL)는 고등교육에도 활용되면서 효과에 대 한 다양한 연구들이 진행되었다[29][30][31][32].
블록형 프로그래밍 언어는 프로그램 작성에 필요 한 명령이 블록 형태로 제공된다. 필요한 블록을 스크립트 창에 Drag & Drop 한 뒤 조합하여 프 로그래밍 하는 방식으로, 초보 학습자도 쉽게 프 로그래밍의 개념을 경험할 수 있다[33][34]. 문법 적 구문이 맞을 경우에만 블록의 결합이 가능하 기 때문에 구문오류에 대한 인지적 부담을 줄일 수 있다는 장점이 있다[35]. 블록형 프로그래밍 언 어로는 Scratch, Entry, Alice, Kodu 등이 있다[3 6].
<표 2>는 블록형 프로그래밍 학습에 대한 연 구를 통해 교육적 효과를 제시한 것이다. 그럼에 도 불구하고 프로그래밍의 어려움을 느끼는 학습 자들은 여전히 존재한다. 일부 연구는 블록형 프 로그래밍 학습에서 학습자가 어려워하는 프로그 래밍 개념과 원리가 무엇인지 확인하고, 적절한 교육 방안을 제시하기도 하였다[27][37][38].
연구자 연구
대상 연구내용
Alice
백정희 외(2012)
대학교
2학년 창의적 문제해결수업에 적절한 도구 로 입증함[30]
정덕길 외(2014)
대학교
3학년 객체지향 프로그래밍 교육방법론 제 안함[31]
Kodu
김태훈 외(2012)
초등
6학년 논리적 사고력과 프로그래밍 학습에 긍정적 효과를 줌[26]
정영식 외(2014)
초등 5학년
게임 프로그래밍 학습이 공부에 대한 자신감과 게임중독을 예방할 수 있음 [39]
홍태경 외(2015)
초등
5학년 문제해결력 향상에 도움을 줌[40]
Entry
이은형 외(2015)
중학교
1,2학년 초등 프로그래밍 입문수업 모델을 개 발함[41]
서영호 외(2015)
초등학생/
교사
동료 프로그래밍 교육방법이 컴퓨팅 사고력과 창의성 신장에 도움을 줌 [42]
김재휘 외(2016)
초등 6학년
센서보드를 활용한 피지컬 컴퓨팅 교 육과정 제시, 컴퓨팅 사고력이 향상됨 [28]
Scratch 배학진 외(2009)
초등
5학년 프로그래밍 능력 향상, 문제해결력 향 상, 논리적 사고력 향상됨[21]
안경미 (2011)
초등 6학년
몰입 및 프로그래밍 능력이 향상됨 [35]
박정신 외 (2012)
대학교 1학년
C언어의 기본개념과 문법에 대한 이 해도 향상, 프로그래밍 작성 능력이 향상됨[29]
오정철 외(2014)
초등
3,5학년 창의적 문제해결력과 정보과학적 문 제해결력이 긍정적으로 변화됨[24]
김수환 외(2014)
초, 중학생
창의컴퓨팅 교육에 대해 매우 긍정적, SW교육의 필요성과 학교현장에 적용 가능성을 도출함[43]
<표 2> 블록형 프로그래밍 언어를 사용한 선행연구
2.3 텍스트형 프로그래밍 학습
텍스트형 프로그래밍 언어는 프로그래밍에 필 요한 명령 구문들을 문자로 입력하는 방식이다.
정확한 구문사용과 언어습득을 위해 오랜 시간이 걸린다는 단점이 있지만 복잡한 프로그래밍에도 제약이 적다는 장점이 있다[44]. 프로그램 작성능 력이 향상됨에 따라 프로그래밍 시간을 단축할 수 있으며 디버깅을 통해 논리적이고 분석적인 사고도 향상될 수 있다[45][46].
텍스트형 프로그래밍 학습에 사용되는 언어는 Python, Rurple, Visual basic, LOGO, Durittle, C 등이 있다.
<표 3>은 텍스트형 프로그래밍 학습의 효과에
대한 연구들이다.
연구자 연구
대상 연구내용
C
문외식 (2011)
초등 6학년
라인트레이서를 이용한 프로그래밍 학습이 창의성 요소에 우수함을 보임 [47]
박찬정 외(2014)
고등학교 1학년
추상적 사고력이 높은 집단은 언어경 험이 적을 때 문제를 잘 해결하고 추 상적 사고력이 낮은 집단은 언어경험 이 있는 학생들이 문제를 잘 해결함 [48]
Durittle 권대용 외(2004)
중학교 1학년
고수준의 개념 이해를 필요로 하지 않아 초중등 교육에 적합, 흥미도와 관심이 높음[45]
유정수 외(2009)
초등 5학년
창의성, 문제해결력 향상, 프로그래밍 흥미도 향상에 도움을 줌[18]
권창미 외(2009)
중학교
2학년 논리적 사고력 향상에 효과적임[19]
박경재 외(2010)
초등
6학년 창의성 신장에 도움을 줌[49]
Rurple 심재권 외(2014)
초중고 95개 학교
프로그래밍 교육에 재미를 느끼고 만 족함[50]
Python
김경미 (2014)
대학교 1학년
융합인재가 갖추어야 할 사고력, 문제 해결능력, 창의력, 의사표현 능력, 자 기주도적 학습능력이 향상됨[51]
이대현 외(2015)
고등학교 2학년
인터랙티브 미디어를 효율적으로 구 현하기 위한 대안으로써 파이썬의 가 치를 분석한 결과 개인프로젝트와 콘 텐츠 개발 학습에 긍정적 평가를 받 음[52]
<표 3> 텍스트형 프로그래밍 학습의 선행연구
심재권 외(2014)는 스크래치와 러플(Rurple)을 사용하여 방과 후 프로그래밍 학습을 계열성 있 게 설계하였다[50]. 파이썬 언어는 교육용으로 개 발된 것은 아니지만 문법적 요소가 간결하고 초 보 학습자가 학습하기에 적합한 구조이다. 교육 현장에서도 파이썬을 사용한 프로그래밍 교육이 활발하게 진행되고 있다[53][54].
선행연구 결과, 선택과목인 정보과목은 학교 급 간 위계를 고려한 교육이 활발하지는 않았던 것 으로 판단된다.
3. 연구 방법
3.1 연구 절차
본 연구는 블록형 프로그래밍을 통한 선행학습 이 텍스트형 프로그래밍 학습에 도움이 되는지를
알아보기 위한 목적이 있다. 목적 달성을 위해 첫째, 선행연구를 토대로 대표적인 언어를 선정하 였다. 블록형 프로그래밍 학습을 위해서는 스크래 치를, 텍스트형 프로그래밍 학습에는 파이썬을 선 정하였다.
둘째, 성취기준의 설정이다. 2015 개정 정보 교육과정에서 제시한 언어 사용을 고려하여, ‘알 고리즘’ 및 ‘프로그래밍’ 단원의 성취기준을 사용 하였다.
셋째, 선행연구를 토대로 본 연구자가 평가도구 를 기획하고, 내용 전문가 3인에게 내용 타당도를 검증하였다. 넷째, 수업 내용은 블록형과 텍스트 형이 계열성을 갖도록 유사한 주제로 구성하였다.
연구 절차에 근거한 연구문제는 다음과 같다.
1. 프로그래밍 경험여부에 따라 프로그래밍 학 습결과는 차이가 있는가?
2. 블록형 프로그래밍 학습의 결과는 텍스트형 프로그래밍 학습으로 전이가 되는가?
3. 알고리즘의 설계와 프로그램 작성은 일치하 는가?
3.2 연구 대상
본 연구는 서울특별시에 소재하는 W초등학교 의 방과 후 학교 학생을 대상으로 단일집단을 구 성하였다. 각 학년별 구성된 인원은 3학년 2명, 4 학년 3명, 5학년 4명, 6학년은 6명으로 총 15명이 다. 연구 대상자들의 프로그래밍 경험 여부는
<표 4>와 같다.
학년 프로그래밍 경험
경험 有 경험 無 계
3학년 2 2
4학년 1 2 3
5학년 4 4
6학년 3 3 6
계 4 11 15
<표 4> 연구 대상
본 연구 참여 대상자 중 프로그래밍 경험이 있 는 학습자는 4명으로 스크래치와 RPG 프로그래 밍 경험이 있으며 나머지 11명은 프로그래밍 경 험이 전혀 없는 학습자들이었다.
수업 전 1-13 차시 14-16 차시 17-21 차시 22-24 차시
정보소양
능력 조사 스크래치 수업
지필평가 프로젝트 평가
파이썬 수업
지필평가 프로젝트 평가
[그림 2] 수업설계 및 적용
3.3 수업 설계
프로그래밍 수업과 평가는 [그림 2] 와 같이 진 행되었다. 교육내용과 평가기준은 2015 개정 교육 과정의 학습요소와 성취기준을 바탕으로 구성하 였다. 자세한 내용은 <표 5>와 같다.
핵심개념 학습요소 학습 도구
알고리즘 알고리즘의 표현 순서도 활동지
프로그래 밍
프로그래밍 환경 프로그래밍 과정 입력, 처리, 출력 변수, 산술, 비교, 논리연산
순차, 선택, 반복, 제어 구조
스크래치 파이썬
<표 5> 2015 개정교육과정의 학습요소
수업내용은 중학교 정보 교과서의 프로그래밍 단원 내용을 선정하여 차시별 수업을 계획하였다 [55].
차시별 수업내용은 <표 6>과 같다.
차시 수업 내용
1 라면 조리법을 통해 알아보는 알고리즘 2 스크래치 프로그램의 특성과 간단한 사용법 익히기 3 선물을 사라지게 하는 마법사 <순차구조1>
4 걸어다니는 고양이 만들기 <순차구조2>
5 사칙연산 계산기 만들기 <변수의 활용 1>
6 나이 계산해주는 프로그램 만들기 <변수의 활용2>
7 방향키를 이용하여 비행기 움직이기 <선택구조 1>
8 바이킹 탑승 프로그램 만들기 <선택구조 2>
9 여러 가지 도형 그리기 <반복구조 1>
10 1부터 10까지의 합 구하기 <반복구조 2>
11 1부터 10까지의 짝수 합 구하기 <제어구조1>
12 2단 구구단 만들기 <제어구조 2>
13 자판기 프로그램 만들기<제어구조 3>
14-16 지필, 프로젝트 평가
17 파이썬 프로그램의 특성과 간단한 사용법 익히기 18 나이 계산해주는 프로그램 만들기 19 바이킹 탑승 프로그램 만들기 20 1부터 10까지의 합 구하기
21 자판기 프로그램 만들기
22-24 지필, 프로젝트 평가
<표 6 > 차시별 수업내용
<표 7>과 같이 1차시-13차시에는 순서도로 알 고리즘을 작성해보고 스크래치로 프로그램을 작 성하도록 하였다.
순서도 작성 스크래치 프로그래밍
<표 7> 1-13차시 스크래치 프로그래밍 수업
14차시-16차시에는 블록형 프로그래밍 학습에 대한 지필평가 및 프로젝트 평가를 진행하였다.
<표 8>과 같이 17차시-21차시에는 블록형 프 로그래밍 학습과 동일한 방법으로 텍스트형 프로 그래밍 학습을 시행하였다. 수업은 블록형 프로그 래밍 수업의 내용 중 5차시를 선정하여 진행하였 다.
순서도 작성 파이썬 프로그래밍
<표 8> 17-21차시 파이썬 프로그래밍 수업
22차시-24차시에는 텍스트형 프로그래밍 학습에 대한 지필평가 및 프로젝트 평가를 실시하였다.
3.4 평가 도구 및 분석 방법
본 연구에서는 프로그래밍 결과에 대한 측정은 양적 방법을 사용하였고, 학습자의 학습 전반에 대해서는 관찰을 통한 질적 방법을 혼용하였다.
양적 평가 방법을 위해 지필 평가와 프로젝트 평 가를 실시하여 분석하였고 수업시간에 관찰되는 학습자들의 행동을 기록하여 질적 평가에 활용하 였다.
3.4.1 지필 평가
지필 평가 문항은 각 프로그래밍 언어를 사용 하여 제작하였으며 프로그래밍의 기본 개념, 프로 그램의 동작과정과 실행결과, 문제해결방법을 묻 는 문항으로 구성하였다. 문항은 총 16개이며 100 점 만점으로 측정하였다.
3.4.2 프로젝트 평가
프로젝트 평가는 학생들이 작성한 순서도와 각 언어를 활용하여 만든 프로그램의 완성도를 평가 하는 방법으로 구성하였다. 프로젝트의 평가기준 은 McCracken, M.et al(2001)이 개발한 Degree of Closeness와 장윤재 외(2011)의 프로젝트 완성 능력 평가 방법을 기반으로 하여 2단계에 걸쳐 완성하였으며 100점 만점으로 측정하였다[8][56].
세부내용은 <표 9>와 같다.
세부항목 하위요소
알고리즘 설계
문제해결에 적합한 알고리즘을 설계하였는가?
순서도의 기호를 이해하고 용도에 맞게 사용 할 수 있는가?
프로그램 작성능력
자료를 입․출력하여 사용할 수 있는가?
필요한 변수를 만들어 사용할 수 있는가?
적합한 연산자(산술,비교,논리)와 변수를 활용 하여 조건식을 만들고 프로그램의 결과가 바 르게 실행되는가?
제어문을 활용하여
프로그램을 작성할 수 있는가?
순서도와 실제 프로그래밍이 일치하는가?
<표 9> 프로젝트 평가기준
4. 연구 결과
본 연구는 3개의 연구문제에 근거하여 분석을 실시하였다. 분석은 지필 평가와 프로젝트 평가 결과를 SPSS win 18.0으로 분석하였다.
연구문제 1, 프로그래밍 경험에 따른 블록형과 텍 스트형의 성취도는 t-test 검증하였다.
연구문제 2, 블록형 프로그래밍 학습에서 텍스트 형 프로그래밍 학습으로의 전이에 대해서는 블록 형과 텍스트형 프로그래밍 학습 성취도의 관계를 단순적률상관관계 계수로(correlation coeffici-ent) 검증하였다.
연구문제 3, 알고리즘 작성과 프로그램 완성도의 일치에 대해서는 알고리즘의 설계가 프로그램 작 성으로 연결되는지를 분석하였다.
4.1 프로그래밍 경험에 따른 학습자들의 학 습 결과
4.1.1 블록형 프로그래밍 성취도 분석
프로그래밍 경험 여부에 따른 블록형 프로그래 밍 학습의 성취도 결과는 <표 10>과 같다.
구분 M SD t p
지필 평가
경험 有 71.87 25.25
-.260 .799 경험 無 75.00 18.95
프로 젝트
경험 有 49.64 16.83
-.411 .687 경험 無 55.19 24.68
p < .05
<표 10> 블록형 프로그래밍 성취도
분석 결과, 프로그래밍 경험이 있는 학습자의 블록형 프로그래밍 지필 평가는 평균 71.87, 프로 그래밍 경험이 없는 학습자의 평균은 75.00으로 프로그래밍 경험이 없는 학습자의 평균이 3.13점 더 높았으나 t값 -.260로 통계적인 차이는 없었다.
프로젝트 평가에 있어서도, 프로그래밍 경험이 있 는 학습자는 평균 49.64, 경험이 없는 학습자는 평균 55.19로 프로그래밍 경험이 없는 학습자들의 프로젝트 평균점수가 약 5.55점 높았다.
두 집단 간 지필 평가와 프로젝트 평가 모두 통계적인 차이는 없었지만, 프로그래밍 경험이 없
는 학습자의 평균이 높음을 알 수 있다.
경험 있는 학습자들의 결과가 부진한 이유는 수업시간에 관찰된 학습자들의 태도로 설명될 수 있다. 본 연구에서는 학습자들에게 알고리즘 작성 방법을 순서도로 한정하여 프로그래밍 전에 작성 하도록 하였다. 프로그래밍 경험이 있는 학습자들 의 경우, 순서도를 작성하지 않아도 프로그램 작 성을 바로 수행할 수 있었기 때문에 프로그램 작 성에 앞서 순서도를 작성하는 것을 지루해하고 혼란스러워 하는 모습을 관찰할 수 있었다.
즉, 블록형 언어의 경우, 프로그램을 작성하는 것 자체가 학습자들에겐 알고리즘일 수 있음을 간과해서는 안 될 것이다. 알고리즘은 문제를 해 결하기 위한 절차나 내용에 대한 생각을 정리한 것으로 특정 언어에 종속되지 않는다. 따라서 순 서도라는 한정된 알고리즘 작성방법이 오히려 학 습자들의 사고 표현을 가로막을 수 있음을 보여 준 사례였다.
반면 프로그래밍 경험이 없는 학습자들은 첫 수업에서부터 순서도를 사용한 알고리즘을 작성 했다. 프로그램 작성 전에 순서도를 작성해야 한 다는 원칙이 오히려 더 편하게 인식되어 단계적 인 수행에는 도움이 되었던 것으로 해석할 수 있 다. 특히 블록형 프로그래밍 방식은 프로그래밍 경험이 없는 학습자에게 쉽게 이해될 수 있는 부 분이 있어서 보다 적극적으로 수업에 참여할 수 있었던 것으로 보인다.
4.1.2 텍스트형 프로그래밍 성취도 분석
프로그래밍 경험 여부에 따른 텍스트형 프로그 래밍 학습의 성취도 결과는 <표 11>과 같다.
구분 M SD t p
지필 평가
경험 有 57.81 5.98
-.245 .810 경험 無 55.68 27.02
프로 젝트
경험 有 44.28 26.13
-.050 .961 경험 無 44.93 21.08
p < .05
<표 11> 텍스트형 프로그래밍 성취도
분석 결과, 프로그래밍 경험이 있는 학습자의 텍 스트형 프로그래밍 학습 성취도 평균은 57.81로,
경험 없는 학습자들의 평균점수 55.68에 비해 약 2.13점 더 높게 나타났다. 그러나 통계적으로 유 의한 차이는 없었다.
프로젝트 평가에서는 프로그래밍 경험이 있는 학습자들이 44.28으로, 경험 없는 학습자들의 44.9 3에 비해 낮은 점수를 보였으나, 통계적인 차이는 없었다.
이상의 결과를 토대로 할 때 프로그래밍 경험 에 따른 텍스트형 프로그래밍 학습 성취도는 차 이가 없는 것으로 결론 내릴 수 있다.
본 연구에 참여한 초보 학습자들의 경우, 블록 형 프로그래밍 학습을 통해 프로그래밍의 기본 개념과 지식을 쉽게 습득할 수 있었다. 이후 텍스 트형 프로그래밍 학습을 진행했을 때, 이전의 학 습 경험으로 인하여 프로그래밍 경험 여부에 따 른 차이가 없었던 것으로 해석할 수 있다.
4.2 블록형 프로그래밍 학습 성취도와 텍스 트형 프로그래밍 학습 성취도의 관계 블록형 프로그래밍 학습에서 긍정적인 결과가 있었던 학습자들이 텍스트형 프로그래밍 학습에 서 전이가 이루어졌는지를 상관관계 분석을 통해 확인하였다. 블록형과 텍스트형 프로그래밍 학습 의 관계 분석 결과는 <표 12>와 같다.
블록형 언어의 학습 성취도
블록형 언어의 프로젝트 성취도
텍스트형 언어의 학습 성취도 블록형 언어의
프로젝트 성취도 .598*
텍스트형 언어의
학습 성취도 .597* .572*
텍스트형 언어의
프로젝트 성취도 .681** .662** .635*
**p< .01,*p< .05
<표 12 >프로그래밍 평가요인들 간의 상관관계 분석
분석 결과, 블록형 언어의 학습 성취도와 텍스 트형 언어의 프로젝트 성취도가 .681의 계수로 요 인들 간 가장 높은 관계를 보이면서, 유의수준 .01에서 유의한 상관관계를 나타냈다. 즉, 블록형 언어의 학습 성취도가 높을 경우, 텍스트형 언어 의 프로젝트 성취도가 높았다고 결론 내릴 수 있 다. 다음은 블록형 언어의 프로젝트 성취도와 텍
스트형 프로젝트 성취도가 .662의 계수를 보이며 유의수준 .01에서 유의한 상관관계를 나타내었다.
블록형 언어의 학습 성취도와 텍스트형 언어의 학습 성취도가 .597의 계수, 블록형 언어의 프로 젝트 성취도와 텍스트형 언어의 학습 성취도는 .572의 계수를 보이면서 유의수준 .01에서 유의한 상관관계를 나타내었다.
이상의 결과를 토대로 할 때, 블록형 프로그래 밍 학습을 긍정적으로 수행한 학습자일수록 텍스 트형 프로그래밍 학습에서도 긍정적인 수행 결과 를 보이고 있다고 해석할 수 있다. 즉, 블록형 프 로그래밍 학습에서 텍스트형 프로그래밍 학습으 로의 전이가 효과적으로 이루어진 것으로 판단된 다. 따라서 블록형 프로그래밍 학습은 텍스트형 프로그래밍 학습에 긍정적 전이를 촉진시켜 주는 역할을 하고 있다고 결론 내린다.
4.3 순서도와 프로그램 결과의 일치도 분석
<표 13>은 블록형 언어와 텍스트형 언어의 지 필 평가, 프로젝트의 순서도와 프로그램 실행에 대한 결과를 분석하여 도표화 한 것이다.
Scratch Python NO 학년 지필 프로젝트
지필 프로젝트 순서도 프로그램 순서도 프로그램
1 3 62.5 X △2 ➟ 37.5 △2 △1 2 3 50 X △2 ➟ 25 X △1 3 4 50 △1 △2 ➟ 12.5 △1 △2 4 4 81.25 △2 △2 ➟ 93.75 ○ △2 5 4 68.75 X ○ ➟ 62.5 X △2 6 5 62.5 △1 △1 ➟ 25 △1 X 7 5 93.75 X ○ ➟ 62.5 ○ △2 8 5 93.75 △2 ○ ➟ 56.25 ○ △1 9 5 56.25 △2 △2 ➟ 62.5 ○ △1 10 6 87.5 X ○ ➟ 50 X △2 11 6 37.5 △2 △2 ➟ 56.25 △2 △1 12 6 87.5 ○ ○ ➟ 81.25 ○ △2 13 6 93.75 ○ ○ ➟ 62.5 ○ △2 14 6 87.5 △1 ○ ➟ 81.25 ○ △2 15 6 100 ○ ○ ➟ 75 ○ ○
* 5, 10, 11, 13번은 프로그래밍 경험이 있는 학습자
<표 13> 프로젝트 완성도의 변화
【순서도 작성능력】 【프로그램 작성능력】
○ 정확하게 작성함 자료의 입출력, 변수생성, 조건식, 제어문 구성가능, 실행결과 바름
△2 기호처리가부정확함 자료의 입출력, 변수생성, 제어문 구성가능, 조건식과 실행결과가 바르지 않음
△1 자연어로 표현함 자료의 입출력, 변수생성 가능
× 작성하지 않음 프로그램을 작성하지 않음
[그림 2]는 블록형 프로그래밍 학습의 프로젝트 에 대해 순서도 작성과 프로그램의 완성도, 그리 고 순서도와 프로그래밍의 일치도를 차트로 표현 한 것이다.
[그림 2] 블록형 프로그래밍 학습의 프로젝트 상세분석
블록형 프로그래밍 학습의 프로젝트를 분석한 결과 첫째, 순서도 작성에서 33%의 학습자들이 순서도를 사용하여 알고리즘을 작성하지 않고 프 로그램 작성을 바로 수행하였고, 20%의 학습자들 이 순서도 기호를 용도에 맞게 사용하여 알고리 즘을 작성한 뒤 프로그램 작성을 수행한 것으로 나타났다.
둘째, 프로그램의 완성도를 분석한 결과 53%의 학습자들이 자료를 입․출력하여 사용할 수 있었 으며 간단한 조건문부터 복잡한 제어문 구성까지 가능하였다. 다양한 연산자와 변수를 활용한 조건 식을 구성하여 프로그램 실행결과에서 오류가 나 타나지 않은 것으로 확인되었다. 40%의 학습자들 은 필요한 변수를 만들고 자료의 입․출력과 제 어문 구성이 가능하였지만 조건식이 부정확하여 프로그램이 바르게 실행되지 않은 것으로 나타났 다.
셋째, 순서도와 프로그램의 일치도를 분석한 결 과, 20%의 학습자들이 자신이 작성한 순서도를
토대로 프로그램을 작성하였으며 순서도를 작성 하지 않은 33%를 포함한 80%의 학습자들이 자신 이 작성한 순서도를 토대로 프로그램 작성을 하 지 않은 것으로 나타났다.
<표 14>는 순서도를 사용한 알고리즘이 정확 하지 않지만 블록형 언어를 사용하여 프로그램 작성을 잘 수행한 학습자의 예시이다.
순서도 프로그래밍
<표 14> 순서도와 프로그램이 일치하지 않은 예
<표 14>와 같이 대부분의 학습자들이 프로그 램 작성에 앞서 순서도를 작성하지 않아도 블록 형 언어로 프로그램을 작성하는 것에 대해 어려 움을 보이지 않았다. 또한 순서도를 토대로 프로 그램을 작성하는 것보다 눈에 보이는 여러 가지 블록들을 조합하여 직관적으로 프로그램 하는 방 식을 더 선호하는 것으로 나타났다. <표 15>는 순서도를 사용하여 알고리즘을 먼저 작성한 뒤 자신이 작성한 알고리즘을 토대로 하여 프로그램 을 작성한 학습자의 예시이다.
순서도 프로그래밍
<표 15> 순서도와 프로그램이 일치한 예
<표 15>와 같이 알고리즘을 토대로 프로그램 을 작성할 경우 프로그램 작성내용이 풍부하지 못하고 단순한 제어문을 구성하여 프로그램을 작 성한 것으로 보인다. 이와 같은 경우는 두 가지 해석이 가능하다. 첫째, 학습자들은 자신이 작성 한 알고리즘이 프로그램으로 구현되어 실행결과 를 확인해 보는 것에 대해 의의를 가질 수 있다.
즉, 알고리즘 효율성의 측면에서 조금 더 단순한 형태의 프로그램을 구현한 것이다. 둘째, 제어문 을 사용해야 한다는 조건을 만족시키기 위해 학 습자의 자유로운 표현력을 저해한 결과로 이해할 수 있다. 즉, 순서도와 프로그램 작성의 일관성을 유지하라고 한정할 경우, 다양한 형태로 프로그램 을 작성하기 보다는 한정적인 형태의 구성이 될 수 있음을 보여주는 예이다. 이상의 연구 결과는 순서도를 이용하여 자신만의 문제해결방법을 만 들어낸 학습자가 창의적으로 문제를 해결한다는 연구와는 다른 결과이다[11].
[그림 3]은 텍스트형 프로그래밍 학습의 프로젝 트에서 학습자들의 순서도 작성과 프로그램의 완 성도, 그리고 실제 순서도와 프로그래밍이 일치도 를 차트로 표현한 것이다.
[그림 3] 텍스트형 프로그래밍 학습의 프로젝트 상세분석
텍스트형 프로그래밍 학습의 프로젝트 분석 결 과 첫째, 20%의 학습자들이 순서도 작성을 하지 않았으며 54%의 학습자들이 순서도의 기호를 용 도에 맞게 사용하여 잘 작성한 것으로 나타났다.
둘째, 프로그램의 완성도를 분석한 결과 33%의 학습자들 중 3-4 학년 학습자들은 필요한 자료를 입․출력하여 사용할 수 있었으며 필요한 변수를 만들어 사용하는 것이 가능하였다. 다만 조건식을 작성하는 과정에서 어려움을 보이는 것으로 나타 났다. 5-6학년의 학습자들은 자료의 입․출력, 필 요한 변수생성, 조건식 작성이 가능하였지만 다중 선택문을 작성하는 과정에서 문법에 대한 어려움 을 보이는 것으로 확인되었다. 53%의 학습자들은 필요한 자료를 입․출력, 필요한 변수생성, 제어 문 구성, 조건식 작성이 가능하였지만 단순한 구 문오류로 인해 프로그램 실행에 성공하지 못한 것으로 나타났다. 주로 학령이 높은 6학년 학습자 들이 텍스트형 프로그래밍 학습에서도 큰 어려움 없이 프로젝트를 수행할 수 있는 것으로 나타났 다. 셋째, 순서도와 프로그램의 일치도를 분석한 결과, 40%의 학습자들이 프로그램 실행에는 성공 하지 못하였지만 자신이 작성한 순서도를 토대로 프로그램을 작성하려고 한 것으로 나타났다.
<표 16>은 순서도를 이용하여 알고리즘은 작 성할 수 있지만 텍스트형 언어를 사용함에 있어 어려움을 느껴 프로그램 작성을 수행하지 못한 학습자의 예시이다.
순서도 프로그래밍
<표 16> 순서도와 프로그램이 일치하지 않은 예
<표 16>의 결과를 보아 알 수 있듯이 소수 학 습자들은 텍스트형 언어를 사용한 프로그램 작성 에 어려움을 보이긴 하였으나 프로그램 수행을
위한 알고리즘은 어느 정도 형성하고 있는 것으 로 나타났다.
<표 17>은 프로그래밍 경험이 있는 학습자가 순서도를 작성하지 않고 텍스트형 언어를 사용하 여 직관적으로 프로그램을 작성한 예시이다.
프로그래밍 경험이 있는 학습자
<표 17> 경험있는 학습자가 작성한 프로그램
위 학습자는 블록형 프로그래밍 학습경험이 있기 때문에 순서도 작성을 하지 않고 프로그램 작성을 바로 수행하였다. 프로그램 내용의 흐름을 파악해 보면 휴대폰 자판기 프로그램을 구현하기 위한 알고리즘은 이미 형성되어 있으나 텍스트형 언어의 문법을 익히지 못해 프로그램 작성을 수 행하지 못한 것으로 파악할 수 있다. 이러한 결과 는 블록형 프로그래밍 학습은 텍스트형 언어의 문법을 익히게 하는 것보다 문제해결을 위한 알 고리즘을 생각해 내는데 더 많은 도움이 되다는 결과와 일치한 결과이다[29].
<표 18>은 블록형 프로그래밍 학습에서 학습 결과가 제일 우수한 학습자가 작성한 순서도와 프로그램이다. 수준별 프로그래밍 학습이 적용되 어야 할 필요성을 느끼게 하는 사례이다.
순서도 프로그래밍
<표 18> 순서도와 프로그램이 일치한 우수한 예
본 연구의 참여대상자들 중 학령이 높은 6학년 학습자들이 텍스트형 프로그래밍 학습결과에서 양호함을 보였다. 블록형 프로그래밍 학습이 선행 적으로 진행되었기에 부담없이 텍스트형 프로그 래밍 학습에 적응할 수 있는 것으로 판단되었다.
5. 결론 및 제언
21세기 정보화 시대를 살아가는 학습자에게 정 보교과의 부재는 아이러니가 아닐 수 없다.
이에 본 연구는 초등학교에서부터 계열성 있는 프로그래밍 교육을 위한 방안을 제시하고자 하였 다. 연구 결과, 초등학생을 대상으로 하여 블록형 프로그래밍 학습이 텍스트형 프로그래밍 학습에 서 긍정적 전이를 이끌어 내고 있음을 확인할 수 있었다. 즉, 블록형 프로그래밍 언어의 경우, 학습 자체가 알고리즘의 구성에 대해 배우는 계기가 된 것으로 결론 내릴 수 있다.
본 연구의 결과를 종합해 보면 블록형 프로그 래밍 학습은 학습자들로 하여금 문제해결을 위한 알고리즘을 생각하게 하는 힘을 길러주고, 논리적 으로 설계할 수 있는 능력을 길러준다[29][57]. 따 라서 초등학생을 대상으로 하는 프로그래밍 교육 에서는 순서도와 프로그램 작성의 일관성을 유지 하라고 한정짓지 말고 자신의 생각을 마음껏 표 현해 볼 수 있도록 자유롭게 프로그래밍 할 수 있는 시간을 최대한 할애해 줄 필요가 있다.
프로그래밍이나 알고리즘이 사고하는 것은, 혹 은 사고하는 방법을 통해 문제를 해결하는 데 기 여한다면, 프로그래밍 학습에서 알고리즘의 역할 이 무엇인지 고려할 필요가 있다. 즉, 타인을 위 한 표현이 아닌 혼자의 생각을 정리하기 위한 알 고리즘이라면, 순서도라는 강제된 사고에서 벗어 나야 할 것이다. 본 연구를 토대로 할 때, 학령이 낮은 학습자일수록 자신의 생각을 보다 자유롭게 표현할 수 있도록 해야 하며, 표현의 방법으로 알 고리즘이나 프로그래밍을 접할 수 있도록 학습이 구성될 필요가 있다.
본 연구는 블록형 프로그래밍 학습이 텍스트형 프로그래밍 학습으로 긍정적 전이효과가 있음을 제시하였다. 또한 학령이 낮은 학습자에게 알고리 즘이나 프로그래밍 학습이 어떻게 이루어져야 하
는지에 대한 방법을 제시했다는 것에 의의가 있 다.
나아가 SW 교육의 점진적인 발전과 활성화를 위해 초등학교에서부터 수준별 프로그래밍 교육 과정을 마련할 필요가 있다. 학령이 낮은 학생들 에게 프로그래밍과 알고리즘이 평등으로 그리고 수월성의 측면에서 제공될 때, 학생들의 자유로운 사고의 표현으로 정보교육이 나아갈 수 있을 것 이기 때문이다[58]. 본 연구는 15명의 초등학생을 대상으로 했지만, 향후에는 보다 많은 대상이 참 여한 연구가 진행되어야 할 것으로 사료된다.
나아가 텍스트형 프로그래밍 학습에서 학습자 들의 오류를 분석함으로써 학생들이 자주 겪는 오류를 토대로 수준별 프로그래밍 교육에서 교사 에게 필요한 디버깅에 대한 지도방안을 제안할 필요가 있다.
표현을 제안하는 프로그래밍 학습에서 학습자 의 표현을 저해할 수 있는 요인에 대한 연구가 진행되어, 초등학교 수준에서 보다 활발한 프로그 래밍 학습이 이루어지는 데 기여할 수 있도록 해 야 할 것이다.
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소 미 현
2002 숭의여자대학교 전산학과(전문학사)
2014～현재 고려대학교 교육대학원 컴퓨터교육전공 석사과정 관심분야: 정보교육, EPL, 학습과학
E-Mail: [email protected]
김 자 미
1992 이화여자대학교 교육학과(문학사) 1995 이화여자대학교
교육학과(문학석사) 2011 고려대학교 컴퓨터교육학과(이학박사) 2015～현재 고려대학교 교육대학원
컴퓨터교육전공 조교수 관심분야: 정보교육, 교육평가, 이러닝 E-Mail: [email protected]
