현상기반 수과학 수업에서 만 5세 유아의 컴퓨팅 사고 분석 연구

The Effect of Phenomenon-Based STEM Education on 5-year-old children’s Computational Thinking

본 연구에서는 교수학습의 체계로서 현상기반학습 원리에 근거하여 구성된 수과학 수업에서 만 5세 유아의 컴퓨팅 사고 변화를 분석하고자 하였다. 이를 위해 A 어린이집에 재원 중인 33명의 유아들을 대상으로 수학 및 과학 교육과정을 융합하여 수업하였으며, 컴퓨팅 사고를 구성하고 있는 하위요소(문제분해, 패턴인식, 축약화, 알고리즘, 디버깅)의 변화를 확인하였다. 유아의 컴퓨팅 사고 변화를 분석한 결과 문제분해 사고에서만 유의미한 차이를 보였다(Z=-2.842, p<.05). 성별에 따라 변화를 분석한 결과 남아의 경우 문제분해(Z=-2.493, p<.05), 축약화(Z=-2.179, p<.05), 알고리즘(Z=-1.812, p<.05), 여아의 경우 패턴인식(Z=-2.53, p<.05)에서 유의미한 차이를 보였으며, 디버깅 사고의 경우 두 집단 모두 유의미한 차이를 보이지 않았다. 이와 같은 결과를 통해 본 연구가 주는 의의는 다음과 같다. 첫째, Brennan과 Resnick(2012)의 컴퓨팅 사고 평가 프레임워크 중 실행 부분에 초점을 두고 하위 요소별, 수준별로 구분한 루브릭을 개발하여 컴퓨팅 사고를 다차원적으로 측정하였다. 둘째, 본 연구는 정보교과 혹은 소프트웨어 교육과는 차별화하여 현상기반 수과학 수업이라는 자연스러운 교실 상황에서 내재된 전략을 활용하여 컴퓨팅 사고를 향상시키고자 하였다.

This study investigated children s computational thinking which currently being discussed as a key competency that will live in future. To do this, it examined the effect of phenomenon-based STEM education on five-year old children’s computational thinking. As results, first, there was a significant difference only in problem decomposition(Z=-2.842, p<.05). Second, as a result of analyzing the changes according to gender, decomposition(Z=-2.493, p<.05), abstraction(Z=-2.179, p<.05), algorithm (Z=-1.812, p<.05) in boys, and pattern recognition in girls (Z=-2.53, p<.05). In the case of debugging, there was no significant difference in both groups. The implications of this study are as follows. First, we focused on the computational thinking practices of Brennan and Resnick (2012) s computational thinking assessment framework and developed rubrics that classify by five domains(decomposition; pattern recognition; algorithm; abstraction; debugging) and four levels, and measured computational thinking in a multidimensional manner. Second, this study differentiated from ICT or software education and tried to improve computational thinking by using embedded strategies in the natural classroom situation of phenomenon-based STEM. The results of the analysis show that the phenomenon based STEM education has positive effects on the computational thinking by improving the decomposition thinking of 5-year-old children. Based on these results, implications for research and suggestions for future studies were discussed.