초등학생을 위한 문제해결력 기반 컴퓨팅 사고력 평가 문항 개발 및 적용 :Development and application of evaluation items of computational thinking based on problem-solving skills for elementary school students

유지수

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자료유형: 학위논문

저자정보: 유지수 (서울교육대학교, 서울교육대학교 교육전문대학원)

발행연도: 2019

저작권: 서울교육대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.

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초록· 키워드

소프트웨어 교육의 도입과 더불어 컴퓨팅 사고력은 미래 인재에게 필요한 핵심 역량으로 자리 잡았다. 컴퓨팅 사고력은 프로그래밍 도구를 사용하는 데 필요한 제한적인 능력이 아닌 일상생활에서 문제를 해결하는 데 누구에게나 필요한 역량이다. 컴퓨팅 사고력은 문제해결력과 밀접한 관계를 가지고 있으며 컴퓨팅 사고력의 평가 역시 문제 해결 과정 안에서 이루어지는 것이 타당하다. 그러나 기존의 컴퓨팅 사고력 평가에 대한 연구는 주로 프로그래밍 능력을 평가하거나 컴퓨팅 사고력 요소의 일부만을 평가하여 초등학교 현장에 적용하기에는 다소 어려움이 있다.
이에 본 연구에서는 초등학생을 위한 문제해결력 기반 컴퓨팅 사고력 평가 문항을 개발 및 적용하였다. 먼저, 컴퓨팅 사고력과 문제해결력에 관한 여러 가지 선행 연구를 살펴보고 컴퓨팅 사고력과 문제해결력의 관계성에 대해 고찰하였다. 컴퓨팅 사고력은 문제 해결 과정에서 필수적인 역량임을 확인하여 문제를 해결하는 각각의 단계 안에서 활용될 수 있는 컴퓨팅 사고력 핵심 요소를 추출하였다. 또한, 기존 컴퓨팅 사고력 평가 도구의 한계점과 초등학교 현장에서 컴퓨팅 사고력을 평가할 수 있는 실제적이고 구체적인 평가 문항의 필요성을 인식하여 평가문항을 개발하였다.
평가 문항 개발을 위해 초등학교 현직 교사들의 컴퓨팅 사고력 평가에 대한 사전 요구조사를 실시하여 이를 기반으로 초등학생을 위한 문제해결력 기반 컴퓨팅 사고력 평가 문항을 개발하였다. 구체적으로 일상생활에서 마주칠 수 있는 초등학생 수준의 문제 상황에 기초하여 문항 간 연계성을 고려하여 개발하였다. 또한, 문제 해결 과정에서 컴퓨팅 사고력 핵심 요소를 평가할 수 있도록 개발하였다. 개발된 평가 문항은 초등학교 6학년 담임 교사와 실과 교과 전담 교사를 대상으로 검토 의견을 수합하여 문항을 수정 및 보완하였다. 완성된 평가 문항을 초등학교 6학년에게 적용하고 공인 타당도 검증을 위해 KERIS에서 개발한 컴퓨팅 사고력 측정 도구의 결과와 비교 분석하였다. 현장 적합성 검토 결과 5점 척도의 문항 평균 4.17점과 Cronbach alpha 계수의 0.745 값을 통해 비교적 높은 신뢰도를 보였다. 또한, Pearson 상관 계수는 0.709의 값으로 나타나 비교적 높은 공인 타당도를 보여 개발된 평가 문항이 초등학교 현장에서 컴퓨팅 사고력을 평가하는 도구로 활용될 수 있는 가능성을 확인하였다.
향후 본 연구를 통해 개발된 컴퓨팅 사고력 평가 문항은 초등학교 현장에서 일련의 문제 해결 과정 중에 활용되는 컴퓨팅 사고력의 핵심 요소를 평가하는 데 활용될 수 있을 것이다. 특히, 본 연구에서 개발한 평가 문항은 교사들에게 도움을 주어 학생들의 상세하고 정확한 컴퓨팅 사고력 평가를 가능하게 할 수 있다.

With the introduction of software education, computational thinking has become a core competency for future talent. Computational thinking is not the limited ability to use programming tools, but the ability to solve problems in daily life. Computing thinking ability is closely related to problem solving ability, and it is reasonable that evaluation of computing ability is also done in problem solving process. However, existing research on evaluation of computational thinking ability is mainly difficult to apply to the elementary schools since computational thinking ability has been evaluated by evaluating only programming ability or a part of computational thinking ability.
In this study, evaluation items for computational thinking ability based on problem solving ability for elementary school students are developed. In order to develop evaluation items, first, various prior studies on computational thinking ability and problem solving ability are examined, and the relationship between computational thinking ability and problem solving ability is also studied. Based on the fact that computational thinking ability is an essential competence in problem solving process, core elements of computational thinking that can be utilized in each stage of solving problems are extracted. In addition, the evaluation items are developed by recognizing the limitations of existing computational thinking tools and the necessity of practical and concrete evaluation items to evaluate computational thinking skills in elementary schools.
In order to develop evaluation items, a preliminary survey on the evaluation of computational thinking ability of elementary school teachers is conducted. Based on the results, items for evaluating computational thinking ability based on problem solving ability for elementary school students are developed. Specifically, based on situations that could be faced on daily life for elementary school students, evaluation items are developed by considering linkage among items. Also, evaluation items are developed to evaluate the core elements of computation thinking ability in problem solving process. The developed items are revised and supplemented by review opinions of 6th grade elementary school classroom teachers and Practical Arts subject teachers. The completed evaluation items are applied to the 6th grade elementary school students and, for verifying the concurrent validity, results are compared with the results by applying computational thinking ability evaluation tool developed by KERIS. As a result of the field suitability test, the reliability of the evaluation items was relatively high through 4.17 points of the 5-point scale and 0.745 of the Cronbach alpha coefficient. In addition, Pearson correlation coefficient was 0.709, which showed relatively high concurrent validity, confirming the possibility that the developed evaluation items could be used as a tool to evaluate computational thinking ability in elementary school.
In the future, the evaluation items of computational thinking ability developed through this study can be used to evaluate the core elements of computational thinking used during the series of problem solving process in elementary school. In particular, the evaluation items developed in this study can help teachers to evaluate students'' detailed and accurate computational thinking ability.

#문제해결력 #소프트웨어 교육 #컴퓨팅 사고력 #평가 문항

논문요약 ⅳ
I. 서 론 1
1. 연구의 필요성 1
2. 연구의 목적 3
II. 이론적 배경 4
1. 컴퓨팅 사고력 4
2. 문제해결력 13
3. 2015 개정 소프트웨어 교육과정 16
4. 선행 연구 21
III. 연구 방법 23
1. 연구 대상 23
2. 연구 기간 및 절차 24
3. 연구 도구 26
Ⅳ. 문제해결력 기반 컴퓨팅 사고력 평가 문항 개발 31
1. 컴퓨팅 사고력과 문제해결력 31
2. 평가 문항 개발 방향 32
3. 문제해결력 기반 컴퓨팅 사고력 평가 문항 개발 35
4. 문제해결력 기반 컴퓨팅 사고력 평가 문항 검토 40
Ⅴ. 결론 및 향후 연구과제 44
1. 결론 44
2. 향후 연구과제 46
참고문헌 48
외국어초록 51
부록 54

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