창의적 디지털 역량향상을 위한 디자인 수업 설계원리 개발

Abstract

In the 21st century, we will solve daily life problems in collaboration with digital technology. Because of the development of mobile devices and the Internet of Things, we always live with digital devices. In these societies, it is important to solve the problems in special ways. Most people can solve problems on more than a certain level because anyone can exchange information and resources necessary for problem solving through digital devices. With the collaboration of digital devices, it became possible for more people to deal with problems that only some experts could. In this way, people who can create original and sophisticated ideas are more competitive than simple technicians in the future. For this reason, in the 21st century, it is necessary to have the ability to solve daily life problems creatively with digital devices. This ability was defined as creative digital competence in this study. Creative digital competence is the ability to create new solutions and ideas by creatively using digital devices to solve practical problems. And this competence can be taught through design activities. This is because the process of design thinking that forms ideas and produces output for practical problem solving is similar to the purpose of creative digital competence. In addition, the design activity enables the evaluation of creative digital competence because it expresses the students' thoughts in the form of concrete output. Therefore, in order to improve creative digital competence, it is necessary to do design lessons using digital devices. However, the 2015 revision software curriculum and previous research addressed design skills using digital devices through an emphasis on computational thinking but did not directly address the improvement of creativity. This can be complemented by a design thinking process. The design thinking process emphasizes problem solving and creativity at the same time. However, the existing design thinking process did not take into account the differences in the levels of competence among students in the design process. Creative digital competence is constructed from the experience of each student, and since levels of students differ, it becomes necessary for this to be considered during actual class instruction. Therefore, this study developed instructional design principles of design class that can diagnose and adaptively improve students' creative digital competence. Three research questions were formulated to guide the study: Firstly, what are the instructional design principles of design class for enhancing creative digital competence? Secondly, are these instructional design principles of design class valid internally? Thirdly, what are the effects of instructional design principles of design class for creative digital competence? In order to address the research questions, a study was conducted according to the development research methodology. First, the instructional design principles of design class for enhancing creative digital competence through the review of previous literature were developed. Also, two experts in educational technology and two field experts reviewed the instructional design principles of design class. To indicate this, first instructional design principles of design class were revised, and the internal validity of the instructional design principles of design class were verified through Content Validity Index (CVI) and Inter-Rater Agreement (IRA). After that, the revised instructional design principles of design class were applied to 12 existing classes. In this study, 25 elementary school students of Gyeonggi-do and one homeroom teacher participated. The quantitative data collected during this process was analyzed by the corresponding sample T-test and the qualitative data was then analyzed via the qualitative analysis method. The research confirmed the effect of the instructional design principles of design class for creative digital competence. Through this process, we developed nine instructional design principles of design class and 28 detailed guidelines for creative digital competence enhancement. The instructional design principles of design class are based on empiricism, promoting creative idea formation and adaptive support of student activity. From these three points of view, instructional design principles of design class were derived. Firstly, from the results based on empiricism the following principles were derived: practical problem-oriented principle, learning through execution, reflective thinking and repetitive construction. Secondly, from the promoting creative idea formation the following were derived: the principles of convergence with design thinking, generating collaborative ideas, and promoting idea formation. Thirdly, from the support of student activity the following were derived: the principles of Level based support and giving adaptive feedback. Subsequently, detailed guidelines for each instructional design principle of design class were derived through a review of relevant literature. It was proved that the instructional design principles of design class are internally valid as a result of the expert's review. It is also confirmed that the developed instructional design principles of design class are effective in improving students' creative digital competence. As a result of evaluating the level of creative digital competence through the students' design product, the level of competence of students after the 12th lesson was improved when compared to that of the 6th lesson. In addition, the interest of the class and the efficacy of the digital device utilization were significantly improved after the instructional design principles of design class were implemented. Teacher's and students' responses to the instructional design principles of design class were also positive. Both the teacher and students where decisive in their opinion that the instructional design principles of design class emphasized student-centered activities and adaptive support at the student level. In addition, the instructional design principles emphasized practical problem-oriented lessons, problem-solving through collaboration, and lowered students' entry barriers to software education through principles like using block coding and physical computing tools. For this reason the instructional design principles are beneficial for software education. This research suggests the direction in which software education should continue in the 21st century, as well as the specific content and methods needed to cope with it in classrooms via the instructional design principles of design class for enhancing creative digital competence. First, the concept of creative digital competence proposed in this research serves as a goal that software education in the 21st century should aim for. The concept of creative digital competence complements the core competencies needed in the 21st century while complementing the imperfections of computational thinking. In addition, these instructional design principles of design and detailed guidelines serve as specific educational content and methods that teachers can refer to when designing real software lessons. Therefore, instructional design principles for improving creative digital competence will be a guide for designing national-level software curriculum as well as one unit of instruction.

21세기에 우리는 일상생활의 문제를 디지털기기와 협력하여 해결하게 된다. 모바일기기와 사물인터넷의 보급으로 인해 우리의 생활반경에 항상 디지털기기가 존재하기 때문이다. 이러한 사회에서는 다른 사람과 차별화된 방법으로 문제를 해결하는 능력이 중요하다. 누구나 디지털기기를 통해 문제해결에 필요한 정보와 자원을 주고받을 수 있기에, 대부분은 일정수준 이상의 문제해결이 가능하기 때문이다. 심지어 디지털기기와의 협력을 통해 몇몇 전문가만이 가능했던 기술들을 점차 일반인도 다룰 수 있게 되었다. 이러한 흐름으로 볼 때 미래에는 단순 기술자보다 독창적이고 정교한 아이디어를 만들 수 있는 사람이 경쟁력을 갖는다. 종합해보면 21세기에는 일상생활의 문제를 디지털기기와 협력해서 창의적으로 해결할 수 있는 능력이 필요하다. 이러한 능력을 본 연구에서는 창의적 디지털 역량이라 정의하였다. 창의적 디지털 역량이란 실제적인 문제해결을 위해 디지털기기를 창의적으로 활용해서 새로운 해결책과 아이디어를 만들어 낼 수 있는 능력이다. 그리고 이러한 역량은 디자인 활동을 통해 가르칠 수 있다. 실제적인 문제해결을 위해 아이디어를 형성하고 산출물을 만드는 디자인 사고과정이 창의적 디지털 역량이 추구하는 바와 유사하기 때문이다. 그리고 디자인 활동은 학생의 생각을 구체적인 산출물 형태로 구현해주기 때문에, 창의적 디지털 역량의 평가를 가능하도록 한다. 따라서 창의적 디지털 역량향상을 위해 디지털기기를 활용한 디자인 수업을 할 필요가 있다. 그러나 2015 개정 소프트웨어 교육과정이나 이와 관련된 기존 연구들은 컴퓨터적 사고의 강조를 통해 디지털기기를 활용한 디자인 활동을 다뤘지만, 창의성을 직접적으로 다루지는 않았다. 이러한 점을 디자인 사고과정이 보완할 수 있다. 디자인 사고과정은 문제해결과 창의성을 동시에 강조하기 때문이다. 그러나 기존의 디자인 사고과정은 디자인 과정에서 발생하는 학생의 역량 수준 차이를 고려하지 않았다. 창의적 디지털 역량은 학생 각자의 경험으로부터 형성되는 것으로, 학생마다 그 수준이 다르기 때문에 실제 수업에서 이를 고려할 필요가 있다. 따라서 본 연구에서는 이러한 문제를 해결하기 위해 학생의 창의적 디지털 역량 수준을 진단하고 적응적으로 향상시킬 수 있는 디자인 수업 설계원리를 개발하였다. 본 연구의 연구문제는 다음과 같다. 첫째, 창의적 디지털 역량향상을 위한 디자인 수업 설계원리는 무엇인가? 둘째, 창의적 디지털 역량향상을 위한 디자인 수업 설계원리는 내적으로 타당한가? 셋째, 창의적 디지털 역량향상을 위한 디자인 수업 설계원리의 효과는 어떠한가? 이상의 연구문제를 해결하기 위해 개발연구 방법론에 따라 연구를 진행하였다. 먼저 선행 문헌 고찰을 통해 창의적 디지털 역량향상을 위한 1차 디자인 수업 설계원리를 개발하였다. 그리고 교육공학 전문가 2명과 현장전문가 2명을 대상으로 전문가 검토를 실시하였다. 이를 반영하여 1차 디자인 수업설계원리를 수정하였으며, 내용타당도와 평가자간 내용 일치도 지수를 통해 디자인 수업 설계원리의 내적타당도를 검증하였다. 이후 수정된 디자인 수업 설계원리를 실제 수업에 12차시에 걸쳐 적용하였다. 이 연구에 경기도 A초등학교 25명의 학생과, 담임교사 1명이 참여했다. 이 과정에서 수집한 양적 자료와 질적 자료의 분석을 통해 창의적 디지털 역량향상을 위한 디자인 수업 설계원리의 효과를 확인하였다. 이러한 과정을 통해 창의적 디지털 역량향상을 위한 9가지 디자인 수업 설계원리와 28가지의 상세지침을 도출하였다. 본 디자인 수업 설계원리는 경험주의 원리에 기반을 둔 메이킹, 창의적인 아이디어 형성 촉진, 학생 활동의 적응적인 지원을 통한 수업을 지향한다. 이 세 가지 지향점으로부터 디자인 수업 설계원리를 도출하였다. 먼저 경험주의 원리에 기반을 둔 메이킹으로부터 실제적 문제중심, 메이킹을 통한 학습, 반성적 사고, 반복적인 메이킹의 원리를 도출하였다. 그리고 창의적인 아이디어 형성 촉진으로부터 디자인 사고와의 융합, 협력적 아이디어 생성, 아이디어 형성 촉진이라는 원리를 도출했다. 마지막으로 학생 활동의 적응적인 지원으로부터 수준별 지원, 적응적 피드백이라는 원리를 도출하였다. 이후 각 디자인 수업 설계원리에 맞는 상세지침을 관련 문헌 고찰을 통해 도출하였다. 이후 개발된 디자인 수업 설계원리는 전문가의 검토 결과 내적으로 타당하다는 것이 검증되었다. 그리고 개발된 디자인 수업 설계원리가 학생들의 창의적 디지털 역량향상에 효과가 있음을 확인하였다. 먼저 학생 산출물을 통해 창의적 디지털 역량 수준을 진단한 결과, 디자인 수업을 진행한 이후 학생의 역량 수준이 수업 초반부보다 향상되었음을 확인할 수 있었다. 그리고 수업에 대한 흥미와 디지털기기 활용에 대한 효능감도 디자인 수업 실시 전보다 후에 유의미하게 향상되었음을 설문 분석을 통해 확인했다. 그리고 디자인 수업 설계원리에 대한 교사와 학생의 반응도 긍정적이었다. 교사와 학생 모두 본 디자인 수업 설계원리가 학생 중심의 수업과 학생 수준에 따른 적응적 지원을 강조한다는 점을 긍정적으로 생각했다. 더불어 실제적인 문제 중심의 수업을 강조한다는 점, 협력을 통한 문제해결을 강조한다는 점, 블록코딩과 피지컬컴퓨팅 도구 활용과 관련된 원리를 통해 소프트웨어 교육에 대한 학생의 진입장벽을 낮춰준다는 점이 본 디자인 수업설계원리의 장점이라고 응답했다. 본 연구는 창의적 디지털 역량향상을 위한 디자인 수업 설계원리를 통해 21세기에 추구해야 할 소프트웨어 교육의 방향과 이를 실제 수업에서 다룰 때 필요한 구체적인 교육내용과 방법을 제시한다. 먼저 본 연구에서 제안한 창의적 디지털 역량이라는 개념은 21세기 소프트웨어 교육이 지향해야 할 목표 역할을 한다. 창의적 디지털 역량의 개념이 21세기 디지털 사회에서 살아남기 위해 필요한 핵심 능력들을 종합적으로 다루고 있기 때문이다. 그리고 본 디자인 수업 설계원리와 상세지침은 교사가 실제 소프트웨어 수업을 설계할 때 참고할 수 있는 구체적인 교육내용과 방법 역할을 한다. 따라서 창의적 디지털 역량향상을 위한 디자인 수업 설계원리는 국가 수준의 소프트웨어 교육 방향 설정에서부터 한 단위의 수업을 설계하는 경우까지 두루 활용 가능한 지침 역할을 할 수 있을 것이다.