Journal of the Korean Society of Earth Science Education (대한지구과학교육학회지)

The Korean Society of Earth Science Education (대한지구과학교육학회)
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The preliminary study of developing computational thinking practice analysis tool and its implementation

컴퓨팅 사고 실천 분석도구 개발 및 이의 활용에 대한 기초연구

  • Received : 2017.06.20
  • Accepted : 2017.08.20
  • Published : 2017.08.31
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Abstract

The purpose of this study was to develop computational thinking (CT) analysis tool that can be used to analyze CT practices; first, by defining what CT practices are, and then, by identifying which components of CT are reflected in STEAM classes. Exploring various kinds of CT practices, which can be identified while applying the proposed CT analysis tool for exemplary STEAM classes, is another goal of this study. Firstly, to answer the question of "What is CT in science education" and thereby to develop the proposed CT practice analysis tool, three types of published documents about CT definition as the main data in this study have been considered. In the first "analysis tool development" part of this study, the following five elements have been identified as the main components of CT analysis tool as follows; (1) connecting open problems with computing, (2) using tools or computers to develop computing artifact, (3) abstraction process, (4) analyzing and evaluating computing process and artifact, and (5) communicating and cooperating. Based on the understandings that there is a consistent flow among the five components due to their interactions, a flow chart of CT practice has also been developed. In the second part of this study, which is an implementation study, the proposed CT practice analysis tool has been applied in one exemplary STEAM program. To select the candidate STEAM program, four selection criteria have been identified. Then, the proposed CT practice analysis tool has been applied for the selected STEAM program to determine the degree of CT practice reflected in the program and furthermore, to suggest a way of improving the proposed CT analysis tool if it shows some weak points. Through the findings of this study, we suggest that the actual definition of computational thinking will be helpful to converge Technology and Engineering to STEAM education and a strong complement to reinforce STEAM education.

본 연구의 목적은 컴퓨팅 사고(Computational Thinking, 이하 CT)의 실천을 분석하는데 사용할 컴퓨팅 사고 실천 분석 도구(Computational Thinking_STEAM_Analyzing Tool, 이하 CT_STEAM_AT)를 개발하는 것이다. 먼저, STEAM 프로그램에 반영되어 나타나는 CT의 실천이 무엇인지에 대해 조작적 정의를 내리고, 이를 바탕으로 CT가 STEAM 수업에서는 어떠한 특징으로 나타나는지를 파악하여 CT실천을 관찰할 수 있는 CT_STEAM_AT를 개발하는 것이다. 또한, 이를 바탕으로 모범적인 STEAM 수업을 분석하였을 때 얼마나 다양한 CT실천이 포함되어 있는지를 탐색하는 것이 연구의 목적이라 할 수 있겠다. 먼저, CT_STEAM_AT 개발연구에서는 '과학교육에서의 CT란 무엇인가?'라는 질문을 시작으로 CT의 실천 구성요소에 대해 정의하기 위해 3가지의 중요한 자료를 주요 연구자료로 이용하고 분석하여 CT_STEAM_AT를 개발하였다. 첫 번째 개발연구에서는 CT_STEAM_AT의 CT의 실천 구성요소를 크게 5가지로 구분하였다. (1) 현실문제와 컴퓨팅 연결하기, (2) 컴퓨팅 산출물(artifact)을 개발하기 위한 도구나 컴퓨터 사용하기, (3) 추상화 과정, (4) 컴퓨팅 실천과정 및 산출물을 분석하고 평가하기, 그리고 (5) 의사소통하고 협력하기이다. 또한, 연구를 진행하던 중 CT의 구성요소들 사이의 상호작용으로 인하여 일정한 흐름이 존재한다고 해석하여 CT실천 흐름도를 개발하였다. 두 번째 CT 적용연구에서는 CT_STEAM_AT를 모범적인 STEAM 프로그램에 적용하였다. 먼저, 모범적인 STEAM 프로그램을 선정하기 위해서 4가지의 선정조건을 고려하여 선정하였다. 이런 과정을 통해 선정된 STEAM 프로그램에 CT_STEAM_AT를 적용시켜 CT가 반영된 정도를 파악하고, 더 나아가 부족하거나 제한적으로 나타난 CT의 실천 부분을 보완할 수 있는 방안을 제안해보았다. 본 연구의 결과, 개발된 CT_STEAM_AT를 통해 STEAM 프로그램에 반영된 CT 종류 및 수준을 파악하는데 효율적임을 알 수 있었고, 기술과 공학 부분을 보충하고, 실제적으로 나타나는 CT의 실천을 정의함으로 인해 STEAM 교육의 활성화를 기대할 수 있을 것이다.

Keywords

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