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컴퓨팅 사고력 기반 지구과학 언플러그드 활동의 효과와 시사점 탐색: 고체지구 영역의 문제해결을 중심으로

Exploring the Effects and Implications of Earth Science Unplugged Activities Based on Computational Thinking: Focusing on the Problem Solving of Solid Earth Domain

홍석영
대한지구과학교육학회 (The Korean Society of Earth Science Education)|2021.08|대한지구과학교육학회지 (Journal of the Korean Society of Earth Science Education)|제14권 제2호|pp. 80-94

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문제해결problem solving지구과학computational thinkingearth science컴퓨팅 사고력solid earth언플러그드 활동unplugged activities고체지구References

초록

본 연구에서는 고등학교 지구과학 I 고체지구 영역에서 컴퓨팅 사고력 기반의 교수학습활동을 개발하고, 그 효과와 시사점을 살펴보았다. 이를 위해 총 8차시에 해당하는 문제해결 중심 언플러그드 활동을 개발하고, 이를 A 고등학교 학생 65명을 대상으로 적용하였다. 교수학습활동을 실시한 결과 학생들의 컴퓨팅 사고력과, 컴퓨팅 사고력에 대한 인식 측면에서 유의미한 변화를 확인하였다. 활동 이후 학생들의 자기보고서의 응답과 면담자료를 토대로 지구과학 문제해결과정에서 컴퓨팅 사고력과 컴퓨팅 사고력에 대한 인식에영향을 준 요인을 살펴보았다. 또한 컴퓨팅 사고력 기반의 교수학습설계와 진행의 측면에서 고려해야 하는요소에 대한 시사점을 도출하였다. 연구 결과를 토대로 지구과학을 포함한 다양한 교과목을 통한 컴퓨팅사고력 개발을 위한 교수학습활동의 필요성과 운영방안을 제안하였다.

Abstract

In this study, teaching-learning activities were developed based on computational thinking (CT) in high school Earth Science I Solid Earth domain. And their effects and implications were examined. To this end, 8 sessions unplugged activities based on problem solving were developed, and applied it to 65 high school students. As a results, significant changes have been were confirmed in both student’s perception about CT and CT. After that, based on student’s responses to self-reports and interview, the affecting factors for perception about CT and CT in the earth science problem solving process were investigated. In addition, implication that should be considered in terms of design and progress of teaching-learning based on CT were derived. Based on these results, the necessity and operation of teaching-learning activities was suggested for developing CT through various subjects including earth science.

참고문헌 (39)

  1. "2015", ~
  2. 김미영, "피지컬컴퓨팅 활용 과학적 문제해결교육이 고등학생의 컴퓨팅사고(CT)에 미치는 효과", 학습자중심교과교육연구, 20(8), pp.387~410 (2020), 학습자중심교과교육학회[DOI]
  3. 김순화, "컴퓨팅 사고력 기반 융합인재교육프로그램의 효과성 분석 연구", 컴퓨터교육학회 논문지, 18(3), pp.105~114 (2015), 한국컴퓨터교육학회[DOI]
  4. 김지예, "코딩블록을 활용한 초등 과학영재 대상 피지컬 컴퓨팅수업의 교수·학습 과정 분석", 정보교육학회논문지, 22(6), pp.613~628 (2018), 한국정보교육학회[DOI]
  5. 김현석, "초등과학 수업에서 절차적 사고과정을 활용한 학습 전략이 컴퓨팅 사고력과 창의적 문제해결력에 미치는 효과", 과학교육연구지, 43(3), pp.329~341 (2019), 과학교육연구소[DOI]
  6. 송진웅, "미래세대를 위한 ‘과학교육표준’의 주요 내용과 특징", 한국과학교육학회지, 39(3), pp.465~478 (2019), 한국과학교육학회[DOI]
  7. 윤진아, "마이크로비트를 활용한 과학-SW 융합교육 프로그램 개발 및 적용", 컴퓨터교육학회 논문지, 23(6), pp.77~87 (2020), 한국컴퓨터교육학회[DOI]
  8. 정영식, "알고리즘, 프로그래밍, 로봇과 컴퓨팅 영역의 성취 기준과 컴퓨팅 사고력의 관련성 연구", 정보교육학회논문지, 21(1), pp.105~114 (2017), 한국정보교육학회
  9. 정하나, "플립러닝 기반 피지컬 컴퓨팅 수업을 통한 초등학교 과학영재의 컴퓨팅 사고력 계발", 영재교육연구, 30(1), pp.1~23 (2020), 한국영재학회[DOI]
  10. 컴퓨터·정보 소양 및 컴퓨팅 사고력 성취 특성과 향상 방안 탐색: ICILS 2018 심층 분석, "한국교육과정평가원", ~, pp.연구보고 RRE 2020-6 (2020)
  11. 소프트웨어교육 역량 진단 및 분석 연구, "한국교육학술정보원", ~, pp.연구보고 RR 2018-7 (2018)
  12. 한신, "블록형 코딩프로그램을 활용한 지구과학 수업에서 학생들의 컴퓨팅 사고력에 대한 인식 및 과학적 태도 변화 연구", 대한지구과학교육학회지, 12(2), pp.131~140 (2019), 대한지구과학교육학회
  13. 한영신, "문제중심학습(PBL) 기반 프로그래밍 교육의 효과성: 컴퓨팅 사고력을 중심으로", 예술인문사회 융합 멀티미디어 논문지, 8(7), pp.433~445 (2018), 사단법인 인문사회과학기술융합학회[DOI]
  14. 홍석영, "데이터 기반 STEAM 교육을 통한 문제 해결 과정 분석: 대기대순환과 표층 해류 내용을 중심으로", 대한지구과학교육학회지, 13(3), pp.330~343 (2020), 대한지구과학교육학회
  15. 황요한, "소프트웨어 활용 탐구 활동을 통한 고등학생의 프로그래밍과 컴퓨팅 사고력에 대한 인식 변화와 과학 학습에 대한 태도 조사 - 스크래치와 피지컬 컴퓨팅 교구의 활용을 중심으로 -", 한국과학교육학회지, 36(2), pp.325~335 (2016), 한국과학교육학회[DOI]
  16. 황요한, "컴퓨팅 사고 기반 과학 관련 사회쟁점(CT-SSI) 교육 프로그램을 통해 나타나는 학생들의 컴퓨팅 사고 역량과 그 변화 분석", 교육문화연구, 26(2), pp.175~196 (2020), 교육연구소[DOI]
  17. ACM, & IEEE-CS, "Computing curricula 2020:Paradigms for future computing curricula", ~ (2020)
  18. Basu, S., "Learner modeling for adaptive scaffolding in a computational thinking-based science learning environment", User Modeling and User-Adapted Interaction, 27(1), pp.5~53 (2017)
  19. Basu, S., "Identifying middle school students’ challenges in computational thinking-based science learning", Research and Practice in Technology Enhanced Learning, 11(1), pp.1~35 (2016)
  20. Chongo, S., "Impact of the plugged-in and unplugged chemistry computational thinking modules on achievement in chemistry", Eurasia Journal of Mathematics, Science and Technology Education, 17(4), pp.em1953~ (2021)[DOI]
  21. "Computational thinking:a guide for teachers" (2015)[URL]
  22. Department for Education, "National curriculum in England: Computing programs of study", Retrieved July, ~ (2013)
  23. Easterbrook, S., "From computational thinking to systems thinking", The 2nd International Conference ICT for Sustainability(ICT4S) (2014)
  24. Flavell, J. H., "Metacognition and cognition monitoring a new area of cognitive development inquiry", American Psychologist, 34, pp.906~911 (1979)
  25. Futschek, G., "Developing algorithmic thinking by inventing and playing algorithms", Proceedings of the 2010 Constructionist Approaches to Creative Learning, Thinking and Education: Lessons for the 21st Century(Constructionism 2010), pp.1~10 (2010)
  26. Griffin, P., "Assessment and teaching of 21st century skills" (2011), Springer
  27. Haseski, H., "Defining a new 21st century skill-computational thinking : Concepts and trends", International Education Studies, 11(4), pp.29~42 (2018)
  28. Operational definition of computational thinking for K-12 education, "ISTE, & CSTA.", ~ (2011)
  29. Kalelioglu, F., "A framework for computational thinking based on a systematic research review", Baltic Journal of Modern Computing, 4, pp.583~596 (2016)
  30. Lapawi, N., "The effect of computa"tional thinking module on achievement in science", Science Education International, 31(2), pp.164~171 (2020)
  31. Mensan, T., "Development and validation of unplugged activity of computational thinking in science module to integrate computational thinking in primary science", Education Science Education International, 31(2), pp.142~149 (2020)
  32. NGSS Lead States, "Next generation science standards : For States, By States" (2013), NGSS Lead States
  33. NRC, "Report of a workshop on the scope and nature of computational thinking" (2010), The National Academies Press
  34. 박영신, "Bringing Computational Thinking into Science Education", 한국지구과학회지, 40(4), pp.340~352 (2019), 한국지구과학회[DOI]
  35. Sengupta, P., "Integrating computational thinking with K-12science education using agent-based computation : A theoret"ical framework", Education and Information Technologies, 18(2), pp.351~380 (2013)
  36. Vourletsis I., "Research on E-Learning and ICT in Education" (2021), Springer
  37. Weintrop, D., "Defining computa"tional thinking for mathematics and science classrooms", Journal of Science Education and Technology, 25(1), pp.127~147 (2016)
  38. Wing, J. M., "Computational thinking", Communications of the ACM, 49(3), pp.33~35 (2006)
  39. Yadav, A., "Introducing computational thinking in education courses", Proceedings of the 42nd ACM Technical Symposium on Computer Science Education (SIGCSE '11), pp.465~470 (2011), Association for Computing Machinery

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