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창의적 문제해결을 위한 교과-소프트웨어융합 수업설계 원리 개발 연구

A Study on Development of an Instructional Design Principles of Integrating Subject Matter and Software for Creative Problem Solving

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주제분류교육학

초록

본 연구는 교육공학의 맥락에서 국어, 과학, 사회와 같은 일반 교과목의 지식을 소프트웨어 교육과 융합․연계한 교과-소프트웨어융합 수업설계 원리를 개발하는 것을 목적으로 실행되었다. 본 연구는 설계․개발 연구방법을 적용하였으며, 선행문헌 고찰을 통해 초기 설계원리와 상세지침을 개발하였다. 이후 총 3차의 전문가 타당화 및 사용성 평가를 통해 원리를 수정․보완하였다. 연구결과, 창의적 문제해결을 위한 교과-소프트웨어융합 수업설계를 안내하는 설계원리로 ① 수업 실행 가능성의 원리, ② 맥락 재구성의 원리, ③ 실제적 문제의 원리, ④ 소프트웨어도구 적합성의 원리, ⑤ 사용 용이성의 원리, ⑥ 자료의 명료성의 원리, ⑦ 프로그래밍 모둠 구성의 원리, ⑧ 문제이해 지원의 원리, ⑨ 아이디어 생성 지원의 원리, ⑩ 논리화 지원의 원리, ⑪ 점진적 문제해결 지원의 원리, ⑫ 공유 및 평가 지원의 원리로 총 12개의 원리가 개발되었다. 또한 각 수업설계 원리에는 그 원리를 구현하는데 필요한 상세지침 총 33개가 개발되었다. 이상의 연구결과에 기초하여 교과-소프트웨어융합 수업설계 원리, 연구의 이론적, 실천적 함의에 대해 논의하였고, 마지막으로 연구의 제한점을 제시하고 후속 연구를 제안하였다.

Abstract

This study developed integrated subject matter and software instructional design principles for creative problem-solving classes that used educational technology to link general subject knowledge, such as Korean, science, and social studies, with software education. A design and development research method was applied, with the initial design principles being developed from a literature review, after which they were reviewed by experts and a usability test conducted. The validation opinions related to the first version of the design principles then led to further modifications. Finally, twelve integrated subject matter and software instructional design principles for creative problem solving were identified: ① class feasibility; ② context reconstruction; ③ practical problems; ④ software tool suitability; ⑤ ease of use; ⑥ data clarity; ⑦ programming group formation; ⑧ understanding problem support; ⑨ supporting idea generation; ⑩ supporting logic; ⑪ progressive problem-solving support; and ⑫ sharing and evaluation support. To aid in implementation, 33 detailed guidelines were also developed for each instructional principle. The theoretical and practical implications of the study, the limitations, and possible follow-up studies are also discussed.

참고문헌 (84)

  1. 강정찬, "창의·융합 교육을 위한 수업설계원리 개발", 교육방법연구, 27(3), pp.276~305 (2015), 한국교육방법학회[DOI]
  2. 강호감, "초등과학영재의 창의적 문제해결력 향상을 위한 융합인재교육(STEAM) 프로그램 개발", 영재교육연구, 24(6), pp.1025~1038 (2014), 한국영재학회
  3. 교육부, "소프트웨어 교육 운영 지침", 교육부, ~ (2015)
  4. 구덕회, "마이크로비트 기반의 창의 컴퓨팅 교육 프로그램 개발", 정보교육학회논문지, 22(2), pp.231~238 (2018), 한국정보교육학회
  5. 구양미, "창의적 문제해결을 위한 웹기반 교수-학습 모형과 학습 환경 설계 : 수학교과에서의 예시를 중심으로", 교과교육학연구, 10, pp.209~234 (2006)
  6. "국립국어원 표준국어대사전" (2021)[URL]
  7. 권정인, "Computational Thinking기반의 교수-학습이 학습자의 창의적 문제해결에 미치는 효과성 연구", 박사, 교과교육학과 컴퓨터교육전공, pp.2014
  8. 김경규, "컴퓨팅 사고력 기반 프로그래밍 학습의 효과성 분석", 컴퓨터교육학회 논문지, 19(1), pp.27~39 (2016), 한국컴퓨터교육학회[DOI]
  9. 김민영, "과학 영재의 창의적 문제해결력 향상을 위한 과학사 CPS 수업모형 개발과 유전영역 수업프로그램의 적용효과", 박사, 생물교육, pp.2006
  10. 김민정, "컴퓨팅사고력 측정에 사용되고 있는 도구 분석을 통한 새로운 검사도구 개발방향 제시", 컴퓨터교육학회 논문지, 20(6), pp.17~25 (2017), 한국컴퓨터교육학회[DOI]
  11. 김선희, "디지털 매체를 활용한 포럼연극 수업설계 모형 개발", 박사, pp.2014
  12. 김성열, "마이크로비트(MicroBit)를 활용한 IoT코딩 교육 효과성에 대한 연구", 한국전자통신학회 논문지, 15(2), pp.363~370 (2020), 한국전자통신학회[DOI]
  13. 김성욱, "모바일 탐구학습을 위한 수업설계 모형 개발 연구", 박사, pp.2016
  14. 김성일, "창의력 신장을 위한 설계 제품 제작 수업에서 예비교사들의 만족도에 대한 연구", 한국기술교육학회지, 12(2), pp.139~159 (2012), 한국기술교육학회
  15. 김수환, "Computational Thinking 교육에서 나타난 컴퓨터 비전공 학습자들의 어려움 분석", 컴퓨터교육학회 논문지, 18(3), pp.49~57 (2015), 한국컴퓨터교육학회[DOI]
  16. 김재휘, "컴퓨팅 사고력 향상을 위한 초등 피지컬 컴퓨팅 교육과정 개발", 정보교육학회논문지, 20(1), pp.69~82 (2016), 한국정보교육학회[DOI]
  17. 김진수, "STEAM 교육론" (2012), 양서원
  18. 노지예, "로봇 활용 SW 교육 프로그램 설계: 초등학생의 컴퓨팅사고력과 창의적 문제해결력을 중심으로", 교육공학연구, 34(1), pp.1~37 (2018), 한국교육공학회[DOI]
  19. 류미영, "초등 SW교육을 위한 CT교육 프로그램 개발", 정보교육학회논문지, 19(1), pp.11~20 (2015), 한국정보교육학회[DOI]
  20. 문대영, "STEM 통합 접근의 사전 공학교육 프로그램 모형 개발", 공학교육연구, 11(2), pp.90~101 (2008), 한국공학교육학회[DOI]
  21. 박영석, "STEAM 교사 연구회 개발 자료 분석: 융복합교육적 접근", 교육과정연구, 31(1), pp.159~186 (2013), 한국교육과정학회[DOI]
  22. 박주성, "창의적 문제해결력을 위한 가상 로봇 프로그래밍 수업 모형 연구", 한국컴퓨터교육학회 학술발표대회논문집, 15(2), pp.301~305 (2011)
  23. 박태정, "창의적 문제해결 기반 피지컬컴퓨팅 교육프로그램 설계원리 개발 및 적용", 교육공학연구, 34(3), pp.817~847 (2018), 한국교육공학회[DOI]
  24. 박현주, "STEAM 교육의 구성 요소와 수업 설계를 위한 준거 틀의 개발", 학습자중심교과교육연구, 12(4), pp.533~557 (2012), 학습자중심교과교육학회
  25. 배학진, "문제 중심 학습을 적용한 스크래치 프로그래밍 교수 학습 모형", 컴퓨터교육학회 논문지, 12(3), pp.11~22 (2009), 한국컴퓨터교육학회[DOI]
  26. 변현정, "사회문제 개선을 위한 팀 기반 창의적 문제해결 학습경험 설계원리 개발", 창의력교육연구, 19(1), pp.89~122 (2019), 한국창의력교육학회[DOI]
  27. 손영수, "IT 융합교육 활성화를 위한 Computational Thinking 수업 모형 설계", 한국전자통신학회 논문지, 11(5), pp.511~522 (2016), 한국전자통신학회
  28. 송해덕, "창의적 문제해결력의 구성요인과 교수설계원리의 탐색", 열린교육연구, 15(3), pp.55~73 (2007), 한국열린교육학회
  29. 신재한, "STEAM 융합교육을 위한 교육 과정설계 및 적용" (2015), 교육과학사
  30. 연은경, "사례기반학습을 위한 사례 설계 원리 개발 연구", 박사, 교육학과 교육공학전공, pp.2013
  31. 윤진아, "마이크로비트를 활용한 과학-SW 융합교육 프로그램 개발 및 적용", 컴퓨터교육학회 논문지, 23(6), pp.77~87 (2020), 한국컴퓨터교육학회[DOI]
  32. 이애화, "국내 소프트웨어교육 연구동향 분석", 교육정보미디어연구, 24(2), pp.277~301 (2018), 한국교육정보미디어학회[DOI]
  33. 이운발, "고등 사고력 함양을 위한 주제 스트랜드 중심의 사회과 통합교육과정 구성의 방략", 박사, 교육과정및방법, pp.2005
  34. 이재호, "SW코딩기반 메이커교육용 교수-학습모형의 효과성 검증", 창의정보문화연구, 2(2), pp.49~61 (2016), 한국창의정보문화학회
  35. 이철현, "초등 SW교육 방향 탐색 및 모델 개발", 한국실과교육학회지, 28(4), pp.207~222 (2015), 한국실과교육학회
  36. 임정훈, "소프트웨어 교육의 주요 이슈와 소프트웨어 교육 발전을 위한 교육공학자의 역할", 교육공학연구, 34(3), pp.679~709 (2018), 한국교육공학회[DOI]
  37. 임철일, "교수설계 이론과 모형" (2012), 교육과학사
  38. 임철일, "창의적문제해결을위한스마트지원시스템의수업적용: 미술대학 수업 사례", 아시아교육연구, 15(3), pp.171~201 (2014), 교육연구소[DOI]
  39. 임철일, "온라인 지원 시스템 기반의 ‘창의적 문제해결 모형’을 활용하는 통합형 대학 수업 모형의 개발", 교육공학연구, 25(1), pp.171~203 (2009), 한국교육공학회
  40. 임철일, "예비교사를 위한 소프트웨어-교과융합 교육 프로그램 개발 연구", 교육정보미디어연구, 27(1), pp.1~27 (2021), 한국교육정보미디어학회[DOI]
  41. 임철일, "공학교육에서의 창의성 증진을 위한 학습환경 설계모형", 공학교육연구, 14(4), pp.3~10 (2011), 한국공학교육학회[DOI]
  42. 전수진, "SW 교육에서의 컴퓨팅 사고력 신장을 위한 개발 중심 모형의 설계 및 효과", 정보교육학회논문지, 21(6), pp.619~627 (2017), 한국정보교육학회[DOI]
  43. 전용주, "새로운 교육과정의 소프트웨어 교육을 위한 컴퓨팅 사고력 기반 창의적 문제해결(CT-CPS) 수업모형의 개발 및 적용", 박사, pp.2017
  44. 4차 산업혁명 시대의 소프트웨어 교육방안, "정영식", 한국정보화진흥원, ~, pp.special report 2017-11 (2017)
  45. 조연순, "창의성 교육: 창의적 문제해결력 계발과 교육방법" (2008), 이화여자대학교출판부
  46. 지현경, "창의적 문제해결을 위한 교과-소프트웨어 융합 수업설계 모형 개발 연구", 박사, pp.2021
  47. 최소영, "미래 공학자 만들기, 소프트웨어 초등교육으로부터", 공학교육동향, 24(1), pp.22~25 (2017)
  48. 한국과학창의재단, "손에 잡히는 STEAM 교육: 무엇이 아이들을 즐겁게 하는가" (2012), 한국과학창의재단
  49. 함성진, "융합적사고력 신장을 위한 초등학생용 CT 기반융합인재교육(CT-STEAM) 프로그램 개발", 컴퓨터교육학회 논문지, 17(6), pp.81~91 (2014), 한국컴퓨터교육학회[DOI]
  50. 허경, "비전공자 대상 Java SW교육 강좌에서 마이크로비트를 이용한 컴퓨팅적 사고과정 교육 방법", 실천공학교육논문지, 11(2), pp.167~174 (2019), 한국실천공학교육학회[DOI]
  51. 홍미영, "창의적 문제해결을 위한 이러닝 지원시스템 설계원리 개발연구 : CPS 모형을 중심으로", 박사, 교육학과 교육공학전공, pp.2012
  52. 홍정미, "스크래치를 활용한 소프트웨어융합교육 프로그램이 초등학생의 ICT소양과 소프트웨어인식에 미치는 영향", 석사, pp.2015
  53. 홍현미, "융합인재교육(STEAM)을 위한 플립러닝 수업설계원리 개발 연구", 박사, pp.2017
  54. Barr, V., "Bringing computational thinking to K-12 : What is involved and what is the role of the computer science education community?", Acm Inroads, 2(1), pp.48~54 (2011)
  55. Brennan, K., "New frameworks for studying and assessing the development of computational thinking", Proceedings of the 2012 annual meeting of the american educational research association (2012)
  56. Chen, Y. F., "Integrating computer-supported cooperative learning and creative problem solving into a single teaching strategy", Social Behavior and Personality : an international journal, 37(9), pp.1283~1296 (2009)
  57. "The 2013 IEEE International Conference on Robotics and Automation", 2013, ~
  58. Davis, L. L., "Instrument review : Getting the most from a panel of experts", Applied nursing research, 5(4), pp.194~197 (1992)
  59. Firertien, R. L., "From basics to breakthroughs" (1982), DOK
  60. White paper on promising practices in undergraduate STEM education. Commissioned paper for the Evidence on Promising Practices in Undergraduate Science, Technology, Engineering, and Mathematics (STEM) Education Project, "Froyd, J. E.", The National Academies Board on Science Education, ~ (2008)
  61. Green, S. L., "Training K-12 teachers in STEM education: A multi-disciplinary approach", Proceedings of 2013 IEEE Integrated STEM Education Conference (ISEC), pp.1~4 (2013), IEEE
  62. Hamza, M., "Fostering problem-solving & creative thinking in the classroom: Cultivating a creative mind", The National Forum of Applied Educational Research Journal-Electronic (2006)
  63. Hutchins, N. M., "C2STEM : A system for synergistic learning of physics and computational thinking", Journal of Science Education and Technology, 29(1), pp.83~100 (2020)
  64. "Computational Thinking - Teacher Resources 2nd edition" (2011)[URL]
  65. Kong, S. C., "A framework of curriculum design for computational thinking development in K-12 education", Journal of Computers in Education, 3(4), pp.377~394 (2016)
  66. Krauss, J., "Computational thinking and coding for every student : The teacher’s getting-started guide" (2017), Corwin Press
  67. 임철일, "Development of instructional design strategies for integrating an online support system for creative problem solving into a University course", Asia Pacific Education Review, 21(4), pp.539~552 (2020), 교육연구소[DOI]
  68. Lin, Y. T., "Design and implementation of interdisciplinary STEM instruction : Teaching programming by computational physics", The Asia-Pacific Education Researcher, 28(1), pp.77~91 (2019)
  69. Mayer, R. E., "Historical foundations of educational psychology", pp.327~347 (1987), Springer
  70. Papert, S., "Mindstorms : Children, computers, and powerful ideas" (1980), Basic Books, Inc
  71. Parnes, S. J., "Creative behavior guidebook" (1967), Scribner
  72. Puccio, G. J., "A review of the effectiveness of CPS training : A focus on workplace issues", Creativity and innovation management, 15(1), pp.19~33 (2006)
  73. Richey, R. C., "Handbook of research on educational communications and technology", pp.141~150 (2014), Springer
  74. Seymour, P., "Mindstorms: Children, computers, and powerful ideas" (1980), Basic Books
  75. Scott, G., "The effectiveness of creativity training : A quantitative review", Creativity research journal, 16(4), pp.361~388 (2004)
  76. Seoane-Pardo, A. M., "Computational thinking beyond STEM: An introduction to" moral machines" and programming decision making in ethics classroom", The Fourth International Conference on Technological Ecosystems for Enhancing Multiculturality (2016)
  77. Shen, J., "Emerging Technologies for STEAM Education. Educational Communications and Technology: Issues and Innovations" (2015), Springer
  78. Stohlmann, M., "Considerations for teaching integrated STEM education", Journal of Pre-College Engineering Education Research(J-PEER), 2(1), pp.4~ (2012)
  79. Treffinger, D. J., "Creative problem solving: An introduction" (2000), Prufrock Press
  80. Weininger, O., "Some thoughts on creativity and the classroom", The Journal of Creative Behavior, 11(2), pp.109~118 (1977)
  81. Weintrop, D., "Defining computational thinking for mathematics and science classrooms", Journal of Science Education and Technology, 25(1), pp.127~147 (2016)
  82. Wells, J., "PIRPOSAL model: Design to understand(D2U)", Integrative STEM education professional development for elementary education (2015), STEM education Collaboratory
  83. Wilson, E., "통섭, 지식의 대통합" (2005), 사이언스북스
  84. Wing, J. M., "Computational thinking", Communications of the ACM, 49(3), pp.33~35 (2006)

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