초등학교 저학년을 위한 교육용 프로그래밍 언어 스크래치주니어와 비스킷 사용성 분석
1)
정나은*․김자미**․이원규***
고려대학교 교육대학원 컴퓨터교육전공*, **․고려대학교 정보대학 컴퓨터학과**
요약
2015개정 교육과정에 의해 2019년부터 초등학교 5, 6학년을 대상으로 실과과목에서 정보교육이 진행되고 있지 만, 국외에서는 초등학교 저학년부터 정보교육을 시행하는 경우가 많다. 이에 본 연구는 초등학교 저학년의 특성 을 고려한 프로그래밍 언어의 선택 방향성을 제시하기 위한 목적이 있다. 목적 달성을 위해 저학년의 발달특징 과 교육용 프로그래밍 언어의 필요요소를 고려하여 평가 준거를 개발하였다. 준거에 근거하여 두 언어의 사용성 을 분석한 결과는 다음과 같다. 첫째, 비스킷은 학령이 낮은 학생의 표현력 고려, 프로그래밍의 개념에 대한 학 습 없이 알고리즘 익히기 등에 활용할 수 있으며, 둘째, 스크래치 주니어는 알고리즘이나 프로그래밍에 대한 개 념 학습에 용이한 것으로 나타났다. 본 연구는 향후, 초등학교 저학년 대상의 프로그래밍 교육을 대비하여 학생 들의 발달 상태를 고려한 시사점을 제시했다는데 의의가 있다.
키워드 : 초등교육, 교육용 프로그래밍 언어, 프로그래밍교육, 스크래치주니어, Viscuit
Analysis of the usability of ScratchJr and Viscuit for the lower grades in elementary school
Naeun Jung*․Jamee Kim**․Wongyu Lee***
Major of Computer Science Education, Graduate School of Education, Korea Univ.*, **․ Dept. of Computer Science & Engineering, Korea Univ.***
ABSTRACT
Since 2019, the informatics education is being conducted for elementary school 5th, 6th grade students through the curriculum revised 2015. But, informatics education is implemented from the lower grades of elementary school in many countries. The purpose of this study was to suggest the direction in the choice of programming language considering characteristics for lower grades student. In order to achieve the goal, evaluation criteria were devel- oped considering the development characteristics of lower grades and necessary elements of educational program- ming language. The results of analyzing the usability of the two languages based on the criterion are as follows.
First, Viscuit can be used to consider the expressive power of students with lower school age or to learn algo- rithms without learning about programming concepts. Second, ScratchJr is easy to learn the concept of algorithm and programming. This study is meaningful in that has presented implications considering the developmental state of the students in preparation for rhe programming education.
Keywords : Elementary education, Programming education, Educational programming language, ScratchJr, Viscuit
교신저자 : 이원규(고려대학교 정보대학 컴퓨터학과) 논문투고 : 2019-06-27
논문심사 : 2019-08-14 심사완료 : 2019-08-19
1. 서 론
2015년 개정된 교육과정에서 정보과는 중학교는 2018 년부터, 초등학교는 2019년부터 5, 6학년을 대상으로 실 과에서 교육이 진행되고 있다[1].
영국과 인도에서는 초등학교 저학년을 포함한 전 학 령기의 교육과정에 정보교육을 필수로 제시하고 있다.
초등학교 저학년부터 명령어에 대한 이해와 알고리즘 학습을 시작으로, 3학년은 스크래치 또는 로고와 같은 교육용 프로그래밍 언어로 프로그래밍하는 것을 학습 목표로 하고 있다[2].
한국의 경우, 초등학교의 정보교육은 컴퓨팅 사고력 향상을 위해 교육과정에서 언플러그드 활동을 권고하고 있다[4]. 놀이 중심의 학습을 통해 학생의 흥미를 유발 하여 능동적인 참여를 독려하기 위함이다[5]. 즉, 이론이 나 개념이 아닌 놀이를 통한 습득을 고려한 것이다. 놀 이는 인간 삶의 원현상(原現象) 그 자체로 교육적 기능 을 수행한다. 학령이 낮을수록 놀이를 통해 사물의 현상 을 이해하고, 타인과 관계를 맺으며, 자신을 발견할 수 있다[6]. 즉, 인간은 본래 놀이하는 존재로 놀이를 통해 세계를 규명하고, 공동체를 인식한다[6]. 학령이 낮은 학 생들의 창의력을 끌어내기 위해서는 자신을 표현할 수 있는 도구를 활용할 필요가 있다.
정보과에서 활용하는 자기 표현의 도구인 교육용 프 로그래밍 언어에 대한 연구는 학습자 특성보다는 언어 의 기능을 중심으로 진행되었다[8]. 2015 개정 교육과정 은 중학교에서 블록 기반, 고등학교는 텍스트 기반 프로 그래밍 언어를 권장하고 있다[3]. 초등학교도 5, 6학년이 대상이기 때문에 학령이 더 낮은 학생을 위한 교육용 프로그래밍 언어 연구는 미비한 편이다. 다른 국가에서 는 초등학교 저학년부터 정보교육이 진행되고 있기 때 문에 한국도 이에 대한 준비가 필요할 것으로 판단된다.
초등학교 저학년의 인지발달특징과 행태를 고려하고, 놀 이학습의 의미를 내포한 교육용 프로그래밍 언어의 사 용성을 논의할 필요가 있다.
초등학교 저학년의 연령대를 분석한 언어 요소뿐만 아니라 인지발달 단계에 맞게 사용성과 학습 측면의 연 구가 병행되어야 할 것이다.
본 연구는 초등학교 저학년을 위한 정보교육을 준비 하기 위해 다른 유형의 두 교육용 프로그래밍 언어를
대상으로 프로그래밍 학습 측면을 학령이 낮은 학습자 인 만큼 발달특징을 함께 고려하여 분석하였다. 본 연구 는 분석내용을 토대로 교육현장에서 학습의 목표와 학 습자의 발달을 고려하여 교육용 프로그래밍 언어를 선 택할 수 있도록 방향성을 제시하기 위한 목적이 있다.
*본 연구에서 사용하는 정보교육의 용어는 각 나라에 따라 다르게 사용된다. 즉, 영국은 컴퓨팅 교육, 인도는 컴퓨터 교육 그리고 미국은 컴퓨터과학 교육과 프로그 래밍교육으로 사용된다. 본 연구는 모든 용어를 통일하 여 정보교육이라고 지칭한다.
2. 관련 연구
2.1 국가별 초등학교 저학년 정보교육과정
정보교육의 중요성을 교육과정에 반영한 다른 국가의 경우, 초등학교 저학년 때부터 정보교육을 필수교과로 지정하고 있다. 영국은 국가 수준 교육과정에서, 정보교 육을 1, 2학년부터 11학년까지 필수로 이수해야 하는 법 적 지정 과목으로 고시하였다[2].
nation Programming
England
- Learn that the computer generates the result depending on command.
- Learn loops and conditions.
- Plan the project and debug the code.
India
- Explain the process of “input-processing-output”
- Learn about sequence, loops and conditional.
- (in fourth grade) Programming in Scratch
U.S
- Create programs that use variables
- Create programs that include sequence, events, loops and conditional.
- Plan the development of a program
<Table 1> The programming learning contents for the lower grades presented in the national curriculum
인도는 국가에서 제공하는 일종의 정보교육에 대한 교육과정인 CMC에서 내용 요소를 규명하고 학습 전반 을 제시하였다. 2016년 6월에 제정된 CMC에 의하여 인 도의 학생들은 모두 1학년부터 12학년까지 일관성 있는 정보교육을 받고 있다[9]. 미국의 경우, ACM의 CSTA
에서 유치원부터 초등학교 2학년까지의 학습 요소를 정 의한 것을 보면 유치원부터 정보교육을 시행하고 있는 것을 알 수 있다[10].
<Table 1>은 현재 영국, 인도, 미국에서 한국의 초등 학교 저학년 1학년~3학년에 해당하는 교육과정에 포함된 프로그래밍 학습 내용을 정리한 것이다. 영국의 경우 Key Stage 1, 2에 해당하는 내용이고, 인도의 경우, 정보 교과를 배우는 1, 2, 4학년 그리고 미국의 경우, Grade K-5까지 해당하는 Level 1에 포함된 내용이다[2][9][10].
2.2 초등학교 저학년의 발달특징
발달심리학의 가장 영향력 있는 관점을 제시한 피아 제는 아동은 자신의 정신적 활동을 통해 외부세계에 대 한 지식을 발견하고 구성한다고 주장했다. 그리고 인지 구조의 질적인 변화를 묶어 총 4단계의 발달 단계를 제 안하였고, 초등학교 저학년은 여기서 구체적 조작기에 해당한다[12]. 구체적 조작기는 자기중심적 사고에서는 벗어나 논리적인 정신작용이 발달하기 시작하지만, 구체 적인 또는 물리적인 상황에서만 논리적인 사고가 가능 한 시기이다. 이 시기의 아이들은 이전 단계의 유아와는 전혀 다른 사고를 하게 된다. 체계적이고 논리적인 사고 를 할 수 있게 되고 가역성의 개념을 획득하여 보존과 제를 성공적으로 수행할 수 있게 된다[11][12].
피아제의 경우, 또래 집단과의 상호작용을 강조하면 서 아동의 사회적 발달에 집중하였다[13]. 사회성 발달 이론에 의하면 자아를 사회와 개인 간의 관계의 중재자 로 보고 어린이의 사회 심리학적 발달 단계를 4단계로 분류하였다[13]. 초등학교 저학년에 속하는 4단계는 근 면성 대 열등감의 시기로, 자아 성장의 결정적인 시기이 다. 4단계는 성과에 대한 성공 경험과 실패 경험이 자아 성장에 중요한 요소이며, 이에 따라 유능감과 열등감이 형성된다. 따라서 초등학교 저학년을 대상으로 학습을 준비할 때는 학습자가 조기 실패를 경험하지 않도록 구 성하는 것이 중요하다 할 수 있다.
2.3 초등학교 저학년 대상의 교육용 프로그래밍 언어 요소
교육용 프로그래밍 언어(Educational Programming Language)는 실제적인 문제 해결을 위해서가 아닌 학
생들의 알고리즘적 사고와 문제해결력을 키우기 위해 개발된 프로그래밍 언어이다[7][8].
교육용 프로그래밍 언어가 포함해야 할 요소들은 학 습자 대상과 논의한 시기에 따라 학자들의 주장이 조금 씩 다르다. 학자별로 제시한 교육용 프로그래밍 언어의 요소는 <Table 2>와 같다[3][14][15][16][17][18].
scholars Ease of learning
Visual
results Usability Algoruthm applicability
Transfer of learning Materson
(1984) ○ ○ ○
Hanheok Joe
(1991) ○ ○ ○
Kanemune ○ ○ ○
Seoungwook Yoo (2008)
○ ○ ○ ○ ○
Miye Moon
(2018) ○ ○ ○ ○
<Table 2> Eduactional Programming language factors as- serted by scholars
저학년의 경우, 교육용 프로그래밍 언어의 요소와 저 학년 학습자들의 특징을 고려해야 한다. EPL 요소에 저 학년의 발달특징과 함께 고려하여 정리하면 <Table 3>
과 같다[6][11][13][20][21].
language
factors the lower grades’ development language factors for the lower grades
Ease of learning
-Able to classify and rank(Piaget) -Need to use a clear term(Kang
SookHyun)
-Some failure may develop a sense of inferiority(Erikson) -The number of learning(Rhee
UnHai, Lee KiSook)
Simple syntax Intuitive development environment
Visual results
-Learn an abstract concept(Kang SookHyun)
-Become less egocentric and begin to think about others,Begin to thinking logically about concrete events(Piaget)
Check the result directly during programming Visual results
Usability -Some failure may develop a sense of inferiority(Erikson)
User Interface Intuitive functions Reliable system Algorithm
applicability
-begin using inductive logic, or reasoning(Piaget)
-The Development of the problem-solving ability(Kang SookHyun)
Composing basic algorithm Express the idea
<Table 3> Educational Programming language factors con- sidering the child development
2.4 스크래치주니어와 비스킷
스크래치주니어는 기존의 ‘스크래치’라는 블록형 프로 그래밍 언어를 만든 MIT 미디어랩에서 개발된 어린이 용 블록 기반 프로그래밍 언어이다. 블록을 조합하여 캐 릭터인 스프라이트를 움직이도록 한다. 기본적으로 스 프라이트와 배경화면을 제공하고, 사진 및 음성을 첨부 할 수 있는 다양한 기능을 포함하고 있다[23].
비스킷은 그림을 그려 그림을 움직이게 하는 비주얼 기반 프로그래밍 언어로 일본 하카다 하라세 연구원에 서 개발되었다[24]. 비스킷 개발자는 반복과 조건 분기 를 가르치는 것이 프로그래밍 입문에 적절하지 않다고 생각하였다. 비스킷의 목적은 어린 학습자들이 어떠한 컴퓨팅 개념과 프로그래밍을 전혀 몰라도 프로그래밍 만능감이 들도록 하는 것이다. 비스킷은 프로그램 에러 의 개념이 없으며 사용자가 그린 그대로 그림이 움직인 다. 기존의 프로그래밍과는 다르게 알고리즘을 그림으 로 표현하는 데에 중점을 둔 프로그래밍 언어이다.
3. 연구방법 3.1 연구 절차
초등학교 저학년 대상으로 개발된 두 교육용 프로그 래밍 언어를 비교 분석하기 위해 다음 일곱 가지 절차 로 진행하였다.
(Fig. 1) Research procedure
첫째, 기존의 교육용 프로그래밍 언어의 요소, 저학년 의 발달특징과 교육과정 평가척도를 분석하는 것으로 시 작하여 저학년의 프로그래밍 언어의 요소를 제시하였다.
둘째, 초등학교 저학년 학생들을 대상으로 하는 두 개의 교육용 프로그래밍 언어인 스크래치주니어와 비스 킷을 선정하였다.
셋째, 문헌분석과 두 언어의 기능을 토대로 두 언어 를 비교 분석하기 위한 최종 평가 준거를 개발하였다.
넷째, 초등학교 교사와 정보‧컴퓨터 교사를 대상으로 두 언어를 비교하는 설문을 제작하였다.
다섯째, 학생들의 사용성 관련 내용을 관찰하기 위해 저학년 대상의 수업을 계획하였다.
여섯째, 저학년 학생들을 대상으로 프로그래밍 수업 을 진행하였다.
일곱째, 연구자, 교사, 수업 관찰에 대한 최종 비교 분 석을 진행하였다.
3.2 스크래치주니어와 비스킷 수업 진행
모두 4차시에 걸쳐 진행된 수업의 내용은 <Table 4>
와 같다.
time ScratchJr Viscuit
1st Software and hardware Make my own computer 2nd
Algorithms and programming Order picture cards
Draw friends’ imaginary animal
3rd
Algorithms and programming Order picture cards Draw friends’ imaginary animal
Learn the Viscit rules -get used to Viscuit
rules by programming simple projects.
4th
Program development
-make own project and describe their projects to friend
activity
<Table 4> Class contents for lower grades in elemantary school
Transfer of learning
-The Development of the problem-solving ability(Kang SookHyun)
Transfer to other programming languages Transfer to computing idea in real life
Collaboration
-The importance of the relationship with the surroundings -Promote community spirit during
group play(Kang Gisu)
Simple way to share the project
Remix the project
첫째, 수업 관찰을 위해 초등학교 저학년을 대상으로 스크래치주니어와 비스킷 언어 수업을 진행하였다.
둘째, 원활한 설문 평가를 위해 교사들을 대상으로 스크래치주니어와 비스킷에 익숙해지도록 각 언어에 대 해 2차시의 수업을 진행하였다.
3.3 연구 도구
두 언어의 비교 분석을 위해 개발된 평가 준거는 크 게 프로그래밍 학습 측면과 사용성 측면으로 나누었다.
프로그래밍 학습 관점은 학생들이 교육용 프로그래밍 언어를 통해 학습하여야 할 내용이며, 이 시기의 어린이 들의 인지발달에 도움을 줄 수 있는 부분을 언급한다.
프로그래밍 학습 관점에는 세부적으로 문법 및 알고리 즘 학습, 표현, 전이, 협업이 있다. 사용성 관점은 교육 용 프로그래밍 언어가 아직 컴퓨터에 익숙하지 않기도 하며, 손으로 하는 조작능력이 원활하지 않은 어린 학습 자들의 특징에 초점을 맞추었는지에 대한 것이다. 저학 년 학습자들이 아이콘의 의미를 즉각적으로 인지할 수 있는지와 시스템의 기능 선택 또는 과정에서 실수할 때, 원치 않는 상태로부터 확실한 ‘비상구’를 제공하고 있는 지를 평가한다[22].
연구 과정에서는 두 항목을 각각 학습과 활동 과정으 로 묶어 학습 과정에는 문법과 알고리즘 학습, 즉각적인 인지 그리고 학습자들의 프로그래밍 활동 과정으로는 표현, 협업 그리고 사용성으로 재구성하였다.
<Table 5>에 제시된 대로 평가가 이루어진다.
evaluation items User Teacher Researcher syntax and
the algorithm composition
syntax ○ ○
algorithm ○ ○ ○
transfer of
learning ○
Programming activity
layout expression ○ ○ ○
collaboration ○
Recognition ○
User control and freedom ○ ○ ○
Analysis method class
observation survey evaluation
<Table 5> Analysis method and the assessment frame
본 논문에서 평가를 위한 준거는 다음과 같은 7단계 를 거쳐 내용 타당도를 검증하였다.
첫째, 교육용 프로그래밍 언어의 특징을 제시한 문헌을 분석하여 교육용 프로그래밍 언어의 특징을 분류하였다.
둘째, 본 연구의 대상이 초등학교 1-2학년인 만큼 학 습자들의 발달단계를 고려할 필요가 있다. 따라서 학습 자의 발달단계와 더불어 발달단계에 따라 학습시켜야 하는 요소들을 고려하였다.
셋째, 교육용 프로그래밍 언어의 특징과 학습자의 발달 단계를 고려하여 1차로 평가를 위한 준거를 추출하였다.
넷째, 추출된 준거는 컴퓨터교육 교수 3인의 검증을 거쳐 1차 수정되었다.
다섯째, 수정된 내용은 초등학교 1-2학년 담당 교사 경력이 5년 이상, 석사학위 이상의 전문가 5인의 검증을 통해 발달단계 맞는 내용인지를 검증하였다.
여섯째, 양쪽 전문가의 검증을 거친 준거는 2차 내용 을 추출하였고, 다시 전문가 검증을 진행하였다.
일곱째, 4회에 걸친 전문가 검토를 거친 다음 최종적 으로 현재의 준거를 추출하였다.
사용자는 저학년 학생들로 수업 관찰을 통해 진행되 고, 평가 준거에서 객관적으로 분석할 수 없는 내용이 있어, 현직 교사들을 대상으로 하는 설문을 개발하여 교 사를 대상으로는 설문을 진행한다. 연구자는 두 평가 자 료와 언어에서 제공하는 기능을 평가항목에 맞게 객관 적인 내용을 중점으로 분석한다.
4. 연구 결과
4.1 프로그래밍 학습 측면
4.1.1 문법 학습 및 즉각적인 인지
프로그래밍과 관련된 문법 및 즉각적 인지의 측면을 분 석하였다. 문법은 프로그래밍 학습에서 지식에 해당하는 내용이다. 두 언어를 비교한 결과는 <Table 6>과 같다.
Scratch Jr Viscuit
blocks and glasses
syntax
<Table 6> The rule of ScratchJr and Viscuit
스크래치주니어의 경우, 인지해야 할 문법의 양이 상대 적으로 많다. 명령어 형식은 블록의 모양이 정해져 있어 시작과 끝을 지정해주면 된다. 비스킷의 경우, 안경과 터 치 도구를 인지하면 더 알아야 할 형식은 없다. 두 언어 모두 프로그래밍 도구에 글 대신 아이콘을 사용하기 때문 에 직관성 측면은 좋다고 할 수 있다. 교사들은 <Table 7>과 같이 비스킷(3.32)은 안경의 사용법을 읽혀야 해서 스크래치주니어(3.68)보다 덜 직관적이라고 인지하였다.
question Scratch Jr Viscuit the meaning of the icon 3.68 3.32
<Table 7> The survey result for ‘Recognition’
학생들의 수업 진행 결과이다. 두 언어 모두 학생들 이 처음 접했기 때문에, 기능을 어려워하였다. 스크래치 주니어 경우, 블록 아이콘의 의미를 설명하는데 많은 시 간이 소요되었다. 예를 들면, 기능을 나타내는 블록의 종류가 다양하여 학생들이 직관적으로 습득하는 데는 한계가 있었다.
스크래치주니어 수업
A학생 : 선생님, 이 초록 깃발이 뭐에요??
B학생 : 이거 안 움직이는 거 같은데...
교사 : 여러분, 초록색 깃발은 블록의 시작을 알리는 깃발이에요..
A학생 : 어 이건 터치할 때 움직이는 건가?
C학생 : 편지봉투 블록은 뭐에요 선생님?
비스킷 수업
교사 : 여러분 터치 도구도 사용해보세요. 손 가락 모양의 버튼 있죠?
Z학생 : 근데 이거 어떻게 하는지 모르겠는데요….
Y학생 : 그럼 이건 뭐예요?(소리 도구) 이것도 안경 안에 넣는 건가?
수업 사례와 같이 비스킷은 도구가 많지 않아서 설명 은 쉽게 이해하였다. 설령 이해가 되지 않은 경우라 하더 라도 그림을 안경에 넣어서 사용해야 한다는 점을 기억하 여, 쉽게 진행하였다. 이러한 결과는 비스킷이 덜 직관적 이라고 한 교사들과 상반되는 결과이다. 따라서 학생들의 의견에 근거한 언어의 선택이 필요할 것으로 판단된다.
4.1.2 알고리즘 구성
알고리즘의 구성은 기초적인 순서를 이해하고 있는가 에 대한 것이다. 학생들이 기초적인 순서를 어떻게 이해 하고 표현하는지를 분석한 결과이다.
(Fig. 2) The movement of fish
알고리즘 구성의 주제는 ‘바 닷속 이야기’로 (Fig. 2)과 같 이 물고기를 움직이기 위한 것이다.
순서도는 조건문과 반복문 을 표현한 것으로 각각 어떻 게 표현될 수 있는지를 비교 분석하였다.
(Fig. 2)의 알고리즘을 프로그래밍 언어로 표현하면
<Table 8>과 같다.
Scratch Jr Viscuit
<Table 8> The code of fish’s movement
스크래치주니어의 경우, ‘고래와 부딪히면’이라는 조건 문을 표현하기 위해 ‘부딪히면 시작’이라는 블록을 사용 하여 표현한다. ‘부딪히면 시작’이라는 블록은 특정 이벤 트 발생 시에만, 동작을 시작하는 블록이다. 즉, 위의 스 크래치주니어 코드에서 물고기는 사실상 고래가 아닌 어 떠한 스프라이트를 만나도 사라지게 되는 특징이 있다.
비스킷은 조건을 그림으로 표현하여 안경의 알에 담 을 수 있다면, 학습자가 조건을 만들 수 있다. 스크래치 주니어와 다른 특징은 그림으로 조건을 표현할 수 있으 므로 고래와 부딪히면 사라지는 절차를 표현할 수 있다.
반복문의 표현에서 스크래치주니어는 반복 실행 기능 의 블록이 두 가지가 있다. 즉, 반복 횟수를 제한할 수 있는 블록과 한 명령어 전체의 움직임을 무한 반복시키 는 블록이 그것이다.
비스킷은 반복을 위해 안경의 개수를 늘려서 표현할 수 있으며, 반복 횟수도 안경의 개수로 제한할 수 있다.
question Scratch Jr Viscuit Develop programs with sequence 4.04 3.60 Develop programs with loops 4.16 3.92 Make project with story 4.08 3.24 Make game project 4.00 3.16
<Table 9> The survey result for ‘algorithm composition’
알고리즘에 대한 교사들의 의견 분석 결과는 <Table 9>와 같다.
기본적인 알고리즘 구조 표현에 대한 두 문항 모두 스크래치주니어가 더 편리한 것으로 나타났고, 스토리텔 링과 게임 만들기에서도 더 높은 점수를 보였다. 다음은 학생들의 프로젝트 화면이고, 두 언어로 구현한 내용을 비교하면 <Table 10>과 같다.
Scratch Jr Viscuit
<Table 10> Students’ Projects
스크래치주니어 프로젝트 활동에서 학생 대부분이 화
면 전환 블록을 사용하여 스토리텔링을 구성하였다. 단 순 움직임보다는 스프라이트를 선택적으로 움직이고 말 풍선을 활용하였다.
비스킷은 하나의 객체를 여러 번 사용하지는 않았다.
일정한 움직임을 표현하였고, 다양한 객체를 사용하여 오히려 풍부한 프로젝트를 구성하였다.
두 언어를 프로그래밍 관점에서 표현하면, 스크래치 주니어는 다양한 개념을 활용한 것으로 판단된다. 반면, 비스킷은 자신이 표현하고 싶은 객체의 다양성을 살렸 다고 해석할 수 있다.
4.1.3 전이
실생활 속 컴퓨팅 원리 이해로의 전이는 학습자가 해 당 언어로 프로그래밍함으로써 프로그램이 포함된 실생 활 속 물건이나 상황을 인지할 수 있거나 더 나아가 그 흐름을 이해할 수 있는가를 의미한다.
스크래치주니어는 학습자가 블록의 의미를 이해하기 만 해도 실생활 속 컴퓨팅 원리를 쉽게 이해할 수 있다.
예를 들면 시작 블록들은 기존에 컴퓨팅 원리 중 이벤트 의 역할과 유사하며, 실생활 속 여러 프로그램이 시작되 는 원리와 유사하다. 또한, 화면 전환 블록도 화면이 전 환되는 여러 실생활 속 프로그램과 연관 지을 수 있다.
비스킷은 그림으로 알고리즘을 구성하는 것에 초점을 맞춘 언어이다. 비스킷에 익숙해진 학습자들은 실생활 속 알고리즘의 절차를 비스킷 안경 속 그림처럼 이미지 화하여 인지하기 때문에 알고리즘 측면의 전이가 더 쉬 울 것으로 판단된다.
4.2 프로그래밍 활동 측면
4.2.1 레이아웃 표현
어린 학습자들의 표현력 향상을 위해 프로그래밍 과정 에서 자신을 다양하게 표현할 수 있어야 한다. 프로그래밍 과정에서 해당 레이아웃 표현 기능이 어느 정도 필요한지 에 대한 교사들의 의견 분석 결과는 <Table 11>과 같다.
표현력 향상을 위해 필요한 기능에 대한 의견 분석 결과 ‘배경이나 캐릭터를 그릴 수 있는 것’(4.60)에 대한 응답이 가장 높았다. 다음은 ‘그림을 붙일 수 있는 것’(4.20) 등의 순이었다. 즉, 학령이 낮을수록 그들의 표 현력을 기르기 위해서는 프로그래밍에 대한 개념이나
원리 보다는 학령기에 적합한 활동 중심으로 교육을 구 성해야 한다는 연구와 일치하는 결과이다.
question necessity
draw characters and background 4.60 attach pictures 4.20 attach sound or the recording 4.16 add text in background 4.16
<Table 11> The survey result for ‘The necessity of expression functions’
두 언어를 대상으로 레이아웃 표현과 관련된 기능들 을 어느 정도 포함하고 있는지를 확인한 결과는 <Table 12>와 같다.
question Scratch Jr Viscuit Make it as student thinks (ex. drawing) 3.76 4.00 Make it as the daily process 3.76 3.76
<Table 12> The survey result for ‘expression convenience’
스스로 생각해서 그림을 그려 나가는 것에 대해서는 비스킷이(4.00)더 높은 점수를 보였다. 일기 쓰기와 같이 일상생활 속 표현 기능의 편리성은 두 언어 모두 3.76으 로 나타났다.
function Scratch Jr Viscuit
Paint Editor
Add
text do not have text function.
Add sound
Change backgro und
<Table 13> The function for expression
이에 스크래치주니어와 비스킷에서 제공하는 표현 관
련 기능을 정리한 내용은 <Table 13>과 같다.
스크래치주니어 수업
교사 : 우와 고래가 핑크색이네?
E학생 : 네 핑크 고래예요. 핑크 고래에 리본 도 그렸어요!
F학생 : 선생님 저는 이 고양이 터치하면 사 람 말로 말해요(웃음)
비스킷 수업
W학생 : 이거 투명하게 해서 해파리 만들었어요!
교사 : 우와 진짜 해파리 같네.
W학생 : 똑같은 해파리 색만 다르게 그리고 싶다.(중얼거리며)
교사 : 해파리 그림을 터치해서 그림판으로 가 면 해파리 모양의 밑그림이 나와요. 똑 같이 그리기 쉽죠?
W학생: 오? 네!!
스크래치주니어는 학습자들이 표현을 위해 직접 그리 기 보다, 제공되는 그림을 선택하는 형태이다. 따라서 알고리즘의 순서 읽히기 등의 활동 때 그림을 잘 그리 던 학생도 주어진 스프라이트의 색을 바꾸거나 사진을 넣는 등의 수정만을 주로 하였다.
비스킷의 경우, 수업에서는 많은 학생이 그림 그리는 것에 초점을 맞추었고, 자신이 직접 그린 그림이 움직이 는 것에 흥미가 있었다. 즉, 자신의 생각을 표현할 수 있는 도구로는 비스킷을 더 선호하는 경향을 보였다.
4.2.2 협업
공유와 협업은 이 시대를 살아가는 일반 역량으로 정 의되고 있다. 프로그래밍의 가치 또한 개발자들 간의 협 업을 통한 산출물 생성, 자신이 개발한 프로그램 코드의 공유 등이라 할 수 있다. 함께 협업하는 것에 대해 두 언어는 어떤 환경을 제공하는 지 살펴본 결과는 <Table 14>와 같다.
Scratch Jr Viscuit
<Table 14> The function for the collaborative project
스크래치주니어는 프로젝트를 파일 형태로 이메일 또 는 에어드랍으로 전송할 수 있는 기능을 제공하고 있지 만, 프로젝트를 공유할 수 있는 서버는 제공하지 않는다.
반면 비스킷은 프로젝트를 파일 형태로 전송할 수 없 지만, 프로젝트를 ‘랜드’라는 서버에 업로드하는 형태로 공유할 수 있다. ‘랜드’에서는 타 프로젝트를 구경하거나 리믹스하여 새 프로젝트를 만드는 등의 협업도 가능하다.
4.2.3 사용자에게 주도권 제공
프로그래밍 도중 학습자들에게 사용 권한이 부여되는 기능을 정리하면 <Table 15>와 같다.
Detailed evaluation item Scratch Jr Viscuit
Delete function ○ ○
Undo and Redo function ○ ×
Copy function ○ ×
Project Save function ○ × Build the result directly ○ ○
<Table 15> Functions for user control and freedom
프로그래밍을 위한 기본 기능들의 경우, 스크래치주 니어가 더 많은 기능을 갖고 있다. 즉, 스크래치주니어 의 경우, 프로그래밍에 대한 개념을 읽히고 이후 스크래 치로 언어를 전환하는 데 매우 유리하다. 유사한 스프라 이트나 개념들 때문이다.
반면, 비스킷은 프로그래밍의 원리나 개념보다는, 스 스로 사고해서 하나의 프로그램을 완성해 나가는 데 집 중한다. 생각을 표현할 수 있는 도구로 프로그래밍을 고 려한 것이라 할 수 있다.
<Table 16>은 두 언어의 프로그램 구성의 도구인 블록 과 안경의 사용에 관한 교사들의 의견을 분석한 것이다.
question Scratch Jr Viscuit Overall block and glasses usability 3.92 3.36 Delete during programming 3.76 3.40 Redo during programming 3.80 3.04 Provide various functions for usability 3.36 3.04
<Table 16> The survey result for ‘User control and freedom’
스크래치주니어 수업
C학생 : 선생님 이 블록들 어떻게 지워요?
교사 : 이렇게 블록을 이 프로그래밍 상자 밖 으로 드래그해서 내보내면 되요.
C학생 : 아..이렇게!
비스킷 수업
X학생 : Z야 이 그림 이 화면에 여러 개 놓으 면 이렇게 된다!
X학생과 Z학생 그린 그림을 계속 실행결과 화 면에 넣는다.
Z학생 : 어 야! (웃음) 이거 계속 늘어나!
X학생 : 선생님, 이 그림 여기에다 놓았더니 계 속 늘어나서 이렇게 되었어요! (웃음) 근데 이거 다시 원래대로 어떻게 해요?
교사 : 다시 손으로 해서 그림 창고에 넣어야 해요.
Z학생 : 이걸 다시 다요?
X학생 : 헐..(웃음)
분석 결과, 스크래치주니어가 전반적으로 더 편한 것 으로 인지하였다. 학습자들이 자신을 표현하는 데 편리 한 도구로 비스킷을 선호했던 것과는 다른 결과이다. 프 로그래밍 수업 중의 질문을 정리하면 다음과 같다.
스크래치주니어 수업
G학생 : 스프라이트를 없애고 싶어요 H학생: 블록이 밖으로 안 나가요
I학생 : 이전 상태로 돌아가고 싶은데요, 다 지 우고 하나요?
J학생 : 이전 것을 모두 지우고 다시 새로 하 니 너무 어려워요.
비스킷 수업
S학생: 안경을 없애고 싶어요
이상과 같이 기능이 많다는 것은 장점이기도 단점이 기도 하다. 많은 기능을 학습자들이 숙지하지 못할 경
우, 해당 기능은 오히려 단점이 될 수 있을 것으로 판단 하였다. 반면 비스킷은 많은 기능을 제공하지는 않지만, 학생들이 알고리즘을 익히거나 자기 생각을 표현하는 데는 무리 없음을 확인할 수 있었다.
5. 결론 및 논의 5.1 결론 및 시사점
프로그래밍을 초등학교 저학년부터 가르치는 많은 나 라가 있음에도 불구하고, 아직 한국은 5, 6학년에 머물 러 있다. 이에 본 연구는 초등학교 저학년을 대상으로 각 언어들의 특징을 비교 분석하였다. 분석 결과를 토대 로 저학년용 프로그래밍 도구를 제안하고자 한 본 연구 의 시사점은 다음과 같다.
첫째, 비스킷은 초등학교 저학년 학습자의 성향이나 발달단계를 고려할 때, 적합한 언어로 제시할 수 있다.
즉, 비스킷은 간단한 사용법과 직관적인 인터페이스로 컴퓨팅 지식이 전혀 없는 어린 학습자들에게 프로그래 밍 느낌을 전달하기에 적절하였다.
활동 측면에서는 선행연구나 교사들이 표현력 향상에 가장 중요하다고 본 그림판 기능이 학생들의 성향을 고 려한 형태로 구성되어 있었다. 또한 알고리즘의 구성에 있어서도 직관적인 인터페이스는 도움이 되었고, 그림판 및 도구와 간단한 사용법으로 인해 학생들이 좀 더 알 고리즘 구성에 집중할 수 있도록 하였다.
비스킷은 알고리즘과 프로그래밍을 처음 접하는 5살 이상의 유아부터 저학년에 이르기까지 프로그래밍 수업 이 가능할 것으로 판단하였다. 집중력이 짧은 학생들에 게 짧은 수업시간 동안 자신을 표현하는 알고리즘에 집 중할 수 있도록 하기 때문이다. 또한, 놀이 중심의 창의 적인 프로그래밍 활동에도 도움이 될 것으로 판단된다.
둘째, 스크래치주니어는 스크래치의 초급자 버전이라 할 수 있다. 즉, 블록 기반 프로그래밍 언어의 기능을 많이 포함하고 있으며, 스크래치를 배우는 데도 도움이 될 것으로 판단된다. 특히 프로그래밍에 대한 기본 개념 이나 원리를 블록에서 담고 있기 때문에 타 프로그래밍 언어로의 전이 측면도 긍정적이다.
스크래치주니어 경우, 비스킷으로 프로그래밍을 시작
하여 작업의 순차적인 흐름을 이해하고 있는 학생에게 적합할 것으로 판단된다. 따라서 초등학교 저학년 대상 의 프로그래밍 학습에 활용하는 것은 비스킷으로, 이후 프로그래밍의 개념이나 원리를 학습해야 할 경우는 스 크래치주니어를 단기간 활용하는 것도 긍정적으로 검토 할 필요가 있다.
5.2 논의
본 연구는 초등학교 저학년 학습자에게 적합한 프로 그래밍 언어에 대한 시사점을 갖기 위한 것이었다. 이를 위해 학습자 대상의 프로그래밍 수업을 진행한 내용을 토대로 본 연구를 논의하면 다음과 같다.
첫째, 모두가 참여하는 교수학습 방법을 적용할 필요 가 있다. 교육용 프로그래밍 언어를 수업에서 사용한다 고 모든 학생이 언어 목적에 맞게 프로그래밍 활동을 할 수 있는 것이 아니다. 관찰 결과, 자기 생각을 블록 또는 안경으로 구성하는 과정에서 대다수 학생이 질문 하였지만, 소극적인 학생은 질문하지 않았다. 결국, 본인 이 할 수 있는 영역 내에서 프로젝트를 완성했고, 알고 리즘 구성보다 표현에 더 집중하는 경향을 보였다. 많은 대화를 통해 소극적인 학습자들이 자신을 더 잘 표현할 수 있도록 지도할 필요가 있다.
둘째, 생각에 의한 프로그램 구성을 유도할 필요가 있다. 많은 학생들은 프로젝트 활동에서 단순한 동작의 알고리즘만을 구성하는 경향을 보였다. 자유 주제이므 로 무엇을 만들 것인지에 대한 구상의 시간이 부족하기 도 했지만, 목적은 정확했고, 직접 구현은 어려움이 있 었다. 즉, 프로그래밍 입문 과정의 학습자에게 프로젝트 를 제시할 때, 구체적일 경우, 학습자를 구속할 수 있다.
반면, 자유로울 경우, 학습자가 방향성을 잃을 수 있음 을 간과해서는 안 될 것이다.
셋째, 학습자의 학령을 고려하여 발달단계에 맞는 프 로그래밍 교육을 실시할 필요가 있다. 학습자는 실생활 속 이야기 또는 관심사 등 자기를 표현하는 것에 많은 관심을 보였다. 특히 한 학습자는 실행결과 화면을 유 튜브 영상 화면과 같이 자막을 넣어 표현하고자 하였다.
어린 학습자는 실생활 속 상황을 직접 표현하면서 흥미 를 느꼈다. 생활 속 주제가 오히려 학습자 개개인의 발 달단계에 더 적합할 수 있음을 고려해야 할 것이다.
넷째, 초등학교 저학년부터 공유와 협업의 일반 역량 을 기를 수 있도록 할 필요가 있다. 개인 프로젝트에서 도 프로그래밍 도중, 주위 학생들과 의논하고, 서로 모 르는 것을 알려주었다. 모든 과정을 놀이처럼, 또래 친 구들과 즐기는 경향을 나타내었다. 프로그래밍 특성상, 다른 수업 활동과 비교하면 특별한 규칙 없이 자기 생 각을 표현해낼 수 있는 활동임을 잊지 말아야 할 것이 다. 그리고 그 개개인의 생각은 협업과 공유를 통해 세 상에 전파될 수 있는 교육으로 발전시켜야 할 것이다.
SW를 통해 세상을 바라보고, 모두가 공교육의 안에 서 스스로의 힘을 키우는 평등한 프로그래밍 교육이 될 수 있도록 할 필요가 있다. 사고, 표현, 자유의 주제로 학령이 낮은 학습자부터 전문가에 이르기까지 동일한 추상화의 역량이 발달할 수 있도록 격려해야 할 것이다.
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https://www.scratchjr.org/about/info [24] Viscuit[Website](2019, May 30).
https://www.viscuit.com/
저자소개
정 나 은
2017. 건국대학교 인터넷미디어공 학과(공학사)
2019. 고려대학교 교육대학원 컴퓨 터교육전공(교육학 석사) 관심분야: 정보교육, 프로그래밍
교육, 정보･컴퓨터 교사 E-mail : [email protected]
김 자 미
1992. 이화여자대학교 교육학과 (문학사)
1995. 이화여자대학교 교육학과 (문학석사)
2011. 고려대학교 컴퓨터교육학과 (이학박사)
2011～2015 고려대학교 컴퓨터교 육과 연구교수
2015～현재 고려대학교 교육대학원 컴퓨터교육전공 조교수 관심분야: 정보교육, 교육과정평
가, 이러닝
E-Mail : [email protected]
이 원 규
1985. 고려대학교 영어영문학과 (문학사)
1989. 츠쿠바대학 이공학연구학과 (공학석사)
1993. 츠쿠바대학 공학연구과 전 자･정보공학전공(공학박사) 1993～1995 한국문화예술진흥원
문화정보본부 책임연구원 1996～2014 고려대학교 사범대학
컴퓨터교육과 교수
2014～현재 고려대학교 정보대학 컴퓨터학과 교수
관심분야: 정보교육, 정보표현, 정 보관리, 교육정책
E-Mail : [email protected]
