중학생의 컴퓨팅 사고력과 학습 동기 향상을 위한프로젝트 기반 파이썬 게임 개발 교육 프로그램 개발
Development of a Project-Based Python Game Development Program to Foster Middle School Students’ Computational Thinking and Learning Motivation
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초록
본 연구는 중학생의 컴퓨팅 사고력과 학습 동기 향상을 목적으로 프로젝트 기반 파이썬 게임 개발 교육 프로그램을 개발하고, 그 교육적 효과를 분석하였다. 프로그램은 ADDIE 모형에 따라 2022 개정 중학교 기술 교과 교육과정을 토대로 설계되었으며, 중학교 1학년 학생 20명을 대상으로 파일럿 수업을 적용한 후 학습자 반응 분석 결과를 기반으로 1차 수정․보완을 수행하였다. 이후 교육공학, 기술교육, 프로그래밍 교육 전문가 10인의 타당도 검증을 거쳐 2차 수정․보완을 통해 최종 프로그램을 완성하였다. 완성된 프로그램은 Kilpatrick의 프로젝트 학습 모형과 BIE의 Gold Standard PBL 설계 원리를 바탕으로 ‘목적 설정-계획-실행-평가’의 4단계로 구조화되었다. 학습자의 흥미와 실제적 맥락을 반영하여 게임 개발을 프로젝트 주제로 선정하였으며, 생성형 인공지능 기반 피드백과 단계별 스캐폴딩, 협력적 성찰을 주요 교수․학습 전략으로 통합하였다. 이후 서울 소재 중학교 1학년 학생 60명을 대상으로 총 12차시에 걸쳐 프로그램을 적용하고 단일집단 사전․사후 검사를 실시하였다. 그 결과, 컴퓨팅 사고력의 하위 요인인 알고리즘적 사고, 문제 해결, 협력, 창의성, 비판적 사고 전반에서 유의미한 변화가 나타났으며, 학업적 흥미와 학업적 자기효능감을 포함한 학습 동기 또한 향상되는 경향을 보였다. 학습자 만족도 역시 높게 나타나 프로그램의 교육적 활용 가능성을 뒷받침하였다. 이러한 결과는 중학교 기술 교과에서 텍스트 기반 프로그래밍 교육 프로그램의 실질적인 적용 가능성을 보여주며, 체계적인 교수․학습 설계와 학습 지원이 의미 있는 학습 효과로 이어질 수 있음을 시사한다. 나아가 본 연구는 학교 교육 맥락에서 문제 해결 학습과 프로그래밍 학습을 유기적으로 연계하는 교수․학습 설계의 실천적 타당성을 제시하고, 인공지능 시대에 요구되는 컴퓨팅 사고력 기반 교육과 생성형 인공지능을 활용한 학습 지원 전략을 구체화하는 데 기초적 근거를 제공한다.
Abstract
This study developed a project-based Python game development program to foster middle school students’ computational thinking and learning motivation, and assessed its effectiveness. Designed using the ADDIE model and aligned with the 2022 revised national Technology curriculum, the program was piloted with 20 first-year middle school students, revised based on their feedback, and validated by ten experts. The finalized program comprised four stages, including goal setting, planning, implementation, and evaluation, based on Kilpatrick’s project learning model and the BIE Gold Standard PBL framework. Game development was selected as the theme to match learners’ interests and real-world relevance, incorporating strategies such as generative AI-based feedback, step-by-step scaffolding, and collaborative reflection. Implemented over twelve sessions with 60 first-year middle school students in Seoul, the program was evaluated through a single-group pretest–posttest design. Results indicated statistically significant gains in overall computational thinking and its sub-factors, alongside improvements in learning motivation, including academic interest and self-efficacy, and generally high learner satisfaction. Taken together, these findings provide preliminary evidence for computational thinking instruction in the AI era by demonstrating the applicability of text-based programming education and its integration with problem-solving learning within the middle school Technology curriculum.