인지도제 기반 짝 프로그래밍 환경에서 인지도제 모델과 짝 역할 바꾸기 제공이 컴퓨팅 사고와 협력적 조절에 미치는 영향

Abstract

The purpose of this study is to determine the impact of providing a cognitive apprenticeship model and pair role switching on computational thinking and co-regulation in novice learners in the cognitive apprenticeship-based pair programming environment This model was created for the instructional design of computational thinking education. For this purpose, the research was centered on three questions, first, in the cognitive apprenticeship-based pair programming environment, is there a significant difference in the computational thinking of novices between the cognitive apprenticeship model and the pair role-changing of pair programming? Second, is there a significant difference in the co-regulation of novices between the cognitive apprenticeship-based model and pair role switching in pair programming? Third, is there a significant difference between the cognitive apprenticeship model and the provision of pair role switching in pair programming in the interaction between novice' computational thinking and co-regulation? This study was applied to beginning learners in the 5th and 6th grades of elementary school at youth training centers in Gyeonggi-do, Korea. The subjects of the study were 85 novice learners with no experience in computational thinking education. They were divided into four groups and participated in a class they had signed up for 90 minutes. In addition, the class was conducted directly by the researcher, who has taught classes in the computational thinking education field for many years. Quantitative and qualitative data were collected through questionnaires, activity sheets, and reflection journals. The results for each research question can be summarized as follows. In according to research question 1 on whether the cognitive apprenticeship model and the provision of pair role switching had an effect on computational thinking, a significant difference of p <.001 was found in experimental group 1 in the pre-post test of computational thinking by group. In the cognitive apprenticeship-based pair programming environment, the provision of the cognitive apprenticeship model and pair role switching showed a significant difference in computational thinking p< .001. As to whether the provision of the cognitive apprenticeship model and pair role change in research question 2 had an effect on co-regulation, it was confirmed in Experimental Group 2 and Experimental Group 3, which received pair programming based on a modeling strategy. There was a significant difference p <.001 between Experimental Group 3, which was not provided with the pair role chage of the cognitive apprenticeship model and pair role switching, MANOVA showed the influence of the interaction between the cognitive apprenticeship model of research question 3 and the provision of pair role switching, computational thinking, and co-regulation. An interaction occured between the two dependent variables under the two independent variables, and the p was significant at < 0.001. Based on the results shown in this study, the following conclusions can be drawn. First, a learning frame based on theoretical evidence, such as the cognitive apprenticeship model to improve computational thinking, is helpful in developing computational thinking in novice learners. Second, changing pair roles in pair programming based on the cognitive apprenticeship model is an important consideration in instructional design because it promotes co-regulation. Third, the provision of pair role switching in pair programming based on the cognitive apprenticeshipe model affects novice learners' computational thinking and co-regulation and should be included as pedagogical support for novice learners. Based on the results and conclusions drawn from this study, we would like to make the following recommendation. First, since the teaching stage of the cognitive apprenticeship learning theory has been confirmed to be helpful in promoting computational thinking, additional empirical research using the teaching stage of coaching, articulation, and exploration in addition to modeling, scaffolding, and reflection is needed. Second, this study had a quasi-experimental design, and the experiment was conducted on a group with a sample size of less than 30 people. There are limitations in generalizing and applying the results to learners of various ages. Therefore, more empirical data is needed on the application of the cognitive apprenticeship model that distinguishes the instructional design linearly. Third, research is also now needed on how providing partner role switching in cognitive apprenticeship model-based pair programming affects the complete learning and learning transfer of novice learners.|본 연구의 목적은 컴퓨팅 사고 교육의 교수-학습 설계 규명를 위해 인지도제 기반 짝 프로그래밍 환경에서 인지도제 모델과 짝 역할 바꾸기 제공이 초보학습자들에게 컴퓨팅 사고와 협력적 조절에 대한 영향을 파악하였다. 이를 위해 첫째, 인지도제 기반 짝 프로그래밍 환경에서 인지도제 모델과 짝 프로그래밍의 짝 역할 바꾸기 제공이 초보학습자의 컴퓨팅 사고에 유의한 차이가 있는가? 둘째, 인지도제 기반 짝 프로그래밍 환경에서 인지도제 모델과 짝 프로그래밍의 짝 역할 바꾸기 제공이 초보학습자의 협력적 조절에 유의한 차이가 있는가? 셋째, 인지도제 기반 짝 프로그래밍 환경에서 인지도제 모델과 짝 프로그래밍의 짝 역할 바꾸기 제공이 초보학습자의 컴퓨팅 사고와 협력적 조절과의 상호작용에 유의한 차이가 있는가? 의 연구문제를 설정하였다. 본 연구는 경기도내 청소년수련관 초보학습자 초등학교 5학년, 6학년을 대상으로 적용하였다. 연구 대상은 컴퓨팅 사고 교육에 경험이 없는 초보 학습자들 85명이 참여하였고, 4개의 집단으로 나누어 본인이 신청한 수업에 90분에 걸쳐 참여하였다. 또한 수업은 컴퓨팅 사고 교육 현장에서 다년간 수업을 진행한 본 연구자가 직접 실행하였고, 설문지와 활동지, 성찰일지를 통해 양적, 질적 자료를 수집하였다. 각 연구 문제에 대한 연구 결과는 다음과 같이 정리해볼 수 있다. 연구 문제1의 인지도제 모델과 짝 역할 바꾸기 제공이 컴퓨팅 사고에 영향을 미쳤는지에 대한 결과, 집단별 컴퓨팅 사고의 사전사후 검사는 실험집단1에서 <.001로 유의한 차이가 발견되었다. 또한 인지도제 기반 짝 프로그래밍 환경에서 인지도제 모델과 짝 역할 바꾸기의 제공은 컴퓨팅 사고에 유의한 차이를 보였다(p< .001). 연구 문제2의 인지도제 모델과 짝 역할 바꾸기 제공이 협력적 조절에 영향을 미쳤는지 확인 결과, 인지도제 기반 짝 프로그래밍에서 협력적 조절은 모델링 전략 기반의 짝 프로그래밍을 제공받은 실험집단2와 실험집단3, 인지도제 모델 기반 짝 프로그래밍의 짝 역할 바꾸기를 제공받지 않은 실험집단3과 인지도제 모델과 짝 역할 바꾸기를 제공받은 실험집단1간의 차이에서 유의한 차이(p< .001)를 나타냈다. 연구 문제3의 인지도제 모델과 짝 역할 바꾸기 제공과 컴퓨팅 사고 및 협력적 조절간의 상호작용 영향에 관한 MANOVA 결과, 두 독립변수 하의 두 종속변수들 간에는 상호작용이 발생하며 p값이 <0.001로 유의하게 나타났다. 본 연구에서 나타난 결과를 토대로 다음과 같이 결론을 도출할 수 있다. 첫째, 컴퓨팅 사고의 신장을 위하 인지도제 모델과 같은 이론적 근거 기반의 학습 프레임은 초보학습자의 컴퓨팅 사고 신장에 도움이 된다. 둘째, 인지도제 모델 기반 짝 프로그래밍의 짝 역할 바꾸기는 협력적 조절을 신장하므로 교수설계에 중요하게 고려할 부분이다. 셋째, 인지도제 모델 기반 짝 프로그래밍의 짝 역할 바꾸기 제공은 초보학습자의 컴퓨팅 사고 및 협력적 조절에 영향을 미치며 초보학습자에게 교수적 지원으로써 학습 프레임 적용은 가능하다. 본 연구에서 도출한 결과 및 결론을 바탕으로 다음과 같이 제언하고자 한다. 첫째, 인지도제 학습이론의 교수단계는 컴퓨팅 사고의 신장에 도움이 되는 것으로 확인되었으므로, 모델링, 스캐폴딩, 성찰 이외에 코칭과 명확화, 탐구의 교수 단계를 활용한 실증 연구가 추가적으로 필요할 것이다. 둘째, 본 연구는 준실험설계이자, 샘플수가 30인 미만의 집단을 대상으로 실험을 실행하였으므로. 여러 연령의 학습자에게 결과를 일반화하여 적용하는데 한계가 존재한다. 그러므로 보다 대상을 구분하고 학습 내용을 선형적으로 제시한 인지도제 모델을 적용에서의 실증 데이터가 더 필요하다. 셋째, 인지도제 모델 기반 짝 프로그래밍의 짝 역할 바꾸기 제공이 초보학습자의 완전학습 및 학습전이에 어떠한 영향을 미치는지에 관한 연구도 필요할 것이다.