온라인 SW교양교육 효과에 영향을 미치는 요인

Abstract

As modern society enters a Software (SW)-centered society, SW has become an important factor in determining the value of products and services. In order to secure SW competitiveness, many countries are making educational efforts to cultivate talented people with SW capabilities. SW education is effective in improving problem-solving ability, creativity, and logic that can effectively solve complex problems (Bae et al., 2009; Yang, 2014; Yoo, 2009). The goal of SW education is the basic concepts and principles of computing. People with logical thinking about SW can creatively solve problems by using computational thinking. The purpose of the 'SW-centered University' which has been implemented since 2015 is to innovate university education centering on SW to strengthen SW competitiveness of students. In SW-centered universities, SW majors are trained as working-level talents with global competitiveness, and nonmajors are trained as convergent talents with knowledge of other majors and software skills. Based on SW-centered universities, many universities have newly established SW liberal arts courses for non-majors and designated them as essential requirements for graduation. Even if they are not majoring SW, they are intended to learn systematic logic through SW education to increase problem solving ability. However, non-majors who are new to SW education have great difficulty in understanding basic phrases such as variables, regression, arrays, and repetitions, and it is difficult to follow the instructor's practice. Meanwhile, due to COVID-19 pandemic in 2020, all education, work and communication activities have been conducted online. However, there are several advantages of online SW education. First of all, in an online class environment, there is an advantage that you can watch the class video repeatedly. Offline lectures have limitations due to the restrictions of time, space and human resources such as lecture hours, practice rooms, and instructors. As an alternative for this, online lectures can be an effective answer. Since SW education can be conducted more effectively in an online learning environment where students can execute programming and receive immediate feedback on the results (Robinson & Caroll, 2017). In the context of learning, the biggest concerns of professors and researchers are how learners learn, and what variables affect academic performance. In particular, in 2020, the transition from the face-to-face classroom environment to the online classroom environment requires many changes and interests from learners and instructors. In this study, based on Bandura's (1997) mutual determinism, the variables affecting the learner's computational thinking were identified, and the effects of online SW liberal arts education were explained. Bandura (1997) considered that humans do not move only by internal forces or by external stimuli, but individual factors and environmental events, including individual behavior and cognition, function through interaction. Based on this, this study examined learners' 'cognitive factors', 'environmental factors' and, 'behavioral factors' as variables that affect learners in online SW education. First of all, Bandura (1986) stated that students organized and reacted to themselves according to the assigned learning tasks and set their own goals. Self-regulation, which regulates one's behavior for one's own development and become aware of one's abilities (Pajares, 2009; Zimmerman, 2000), is inherently important in all learning contexts, but more particularly in an online learning environment. This is because, due to the autonomous nature of the learning environment, the learner is entirely responsible for the planning and execution of learning in an online learning situation (Artino, 2008). Learners who lack self-regulation skills may fail to learn, such as giving up midway due to not being able to properly control time and effort, while successful online learners regularly check class announcements and self-evaluate and check their learning process. They actively and proactively immerse themselves in learning (You, 2016). Therefore, this study investigated how self-regulation in which learners take the initiative in their own learning affects learners' behavior in actual online SW liberal arts education. Next, when a non-major learns SW education in an online learning environment, it is easy to lose confidence or motivation due to various problem situations, and it is possible to feel the need for encouragement from instructors (Burford & Gross, 2000). In order to realize educationally meaningful learning effects in SW liberal arts education, the 'teaching presence' of environmental factors that design and guide learners' cognitive and social processes was selected as the main variable. Finally, in the online learning environment, the learner's voluntary and continuous engagement is required. This learning engagement has been found to be a major variable predicting the success or failure of learning (Fredricks et al., 2004; Hu & Kuh, 2002). Therefore, it is necessary to explore whether non-majors are making continuous efforts in the learning process to achieve the learning goals of SW education. In other words, the need to check what kind of engagement pattern the learner shows about the content of the lessons learned in online SW education is raised. Therefore, in this study, learning engagement was selected as the 'behavioral factor'. The research questions selected in this study based on the preceding studies above are as follows: 1. In online SW liberal education, does learning engagement mediate the relationship between self-regulation and computational thinking? 2. In online SW liberal education, does learning engagement mediate the relationship between teaching presence and computational thinking? To confirm the above research problems, a school that teaches basic SW subjects was selected. The selection was made for 94 students in the SW liberal course at A Women's University located in the capital area. This lecture is a liberal arts lecture for first-year students, and is a required liberal arts course for graduation, and is conducted for non-majors. The collected data was subjected to correlation analysis and regression analysis through SPSS 19, and the significance of the mediating effect was verified using the SPSS Process Macro. The results of this study and the implications are as follows: First, it was found that learning engagement partially mediated the relationship between self-regulation and computational thinking. This means that learners with high self-regulation are eagerly engaged in online SW liberal arts education, and this engagement eventually affects computational thinking. When instructors provide online education programs to enhance learners' self-regulation, they should provide orientation for self-regulation before the start of learning, and if the importance of self-regulation and efficient learning methods in online classes are provided in advance, learners will enhance their self-regulation (Kim & Lim, 2017). Second, it was found that learning engagement partially mediated the relationship between teaching presence and computational thinking. This means that the learner's engagement can be changed according to the sense of teaching presence that the learner perceives during the learning process, which in turn has an effect on computational thinking. These results are in line with the findings of Cho and Do (2020) that learning engagement played a mediating role between the sense of presence and learning outcomes. Therefore, instructors should provide appropriate comments in terms of motivation and management to support learners' awareness of the instructor. This perception will lead to active engagement in learning, and in the end, it will have a positive effect on the goal of the class, which is computational thinking. The limitations of this study are as follows: First, this study was conducted at A Women's University, and all subjects were female freshmen. According to a study by Lee et al. (2017), the average of female students' creativity was higher than that of male students, and male students had higher average learning interests than female students. Since research results may vary according to gender, this study has a limitation in that it does not have diversity in terms of gender and age. Second, all variables in this study were measured through a self-report questionnaire. This is a questionnaire method based on respondents' perception and may differ from the actual learner's learning state or situation. Further exploration should use data from the school's LMS system, project outputs or programming test scores to measure computational thinking. Third, SW liberal arts lectures are designated as compulsory liberal arts, so most students listen to them a lot, but in this study, only 94 students were surveyed. Since the number of students is relatively small, it is difficult to state that the sample group is representative of the online SW liberal arts learning experience of the population. In the future, it is necessary to structurally check the relationship between each variable targeting a large number of students. Suggestions for follow-up studies are as follows: First, SW liberal arts education for non-majors in universities was opened only 3 to 4 years ago, and studies on the effectiveness of various learners' characteristics and contexts should be continuously conducted. If sufficient research is conducted, design guidelines for effective SW education can be created. Second, affected by COVID-19, face-to-face class of SW liberal arts education suddenly took the form of online learning. However, there has been no research on SW liberal arts education in an online context. Since, COVID-19 can continue in the future (Martin et al., 2020), and if there are many studies that verify the effectiveness of SW liberal arts education on online learning, online learning can be provided to learners more effectively.;현대 사회가 소프트웨어(Software, 이하 SW) 중심 사회로 진입하며, SW는 다양한 산업의 가치를 결정하는 중요한 요소가 되었다. 세계 여러 국가에서는 SW경쟁력을 확보하기 위하여 SW역량을 가진 인재를 양성하려는 교육적 노력을 기울이고 있다. SW에 대한 교육은 복잡한 문제를 효과적으로 해결할 수 있는 문제해결능력, 창의력, 논리력 향상에 효과적이며(배학진 외, 2009; 양창모, 2014; 유정수, 2009), SW교육의 목표는 컴퓨팅의 기본 개념과 원리를 기반으로 문제를 효율적으로 해결할 수 있는 사고능력을 함양하는 것이다(교육부, 2015). SW에 대한 논리적인 사고를 가진 사람들은 각자 자신의 전공분야에서, 컴퓨팅사고를 활용해 창의적으로 문제를 해결할 수 있다. 2015년부터 실시된 ‘SW중심대학’의 목적은 대학교육을 SW중심으로 혁신하여 학생, 기업, 사회의 SW경쟁력을 강화하고, SW가치의 확산을 실현하는 것이다. SW중심대학에서는 수요자에 맞는 SW교육을 통해 전공자는 글로벌 경쟁력을 갖춘 실무형 인재로, 비전공자는 타 전공지식과 SW소양을 겸비한 융합인재로 양성시킨다. SW중심대학을 기반으로 많은 대학에서는 비전공자 대상 SW교양 교과목을 신설하여 졸업을 위한 필수 요건으로 지정하고 있는데, 전공자가 아니더라도 SW교육을 통해 체계적 논리를 배워 문제해결능력을 키우기 위함이다. 하지만, SW교육을 처음 접하는 비전공자는 변수, 회귀, 배열, 반복문과 같은 기초적인 구문들을 이해하는 데 큰 어려움을 겪으며, 교수자의 실습을 따라가기 힘들어한다(이충기, 홍석원, 2004). 한편, 2020년 전세계를 팬데믹 상황에 빠지게 한 COVID-19로 인하여 모든 교육, 업무 및 커뮤니케이션 활동은 온라인으로 진행되었다. 온라인으로 SW교육을 하게 된다면 여러 장점이 있다. 우선, 온라인 수업 환경에서는 수업 영상을 여러 번 반복해서 볼 수 있다. 기존, 오프라인 강의로는 강의시간, 실습실, 강사와 같은 시공간적 자원 및 인적자원 제약으로 인한 한계가 있는데, 이를 위한 대안으로 온라인 강의가 효과적인 해답이 될 수 있다. 학생들이 프로그래밍을 실행하고 결과에 대해 즉시 피드백을 받을 수 있는 온라인 학습환경에서 SW교육은 보다 효과적으로 진행될 수 있기 때문에(Robinson & Caroll, 2017), 온라인으로 진행되는 SW교육의 강점을 활용하여 그 효과에 대해 탐구해볼 필요성이 있다. 학습 맥락에서 교수자와 연구자의 가장 큰 고민은 학습자로 하여금 어떻게 학습이 일어나는지, 그리고 학업 성과에 어떠한 변인이 영향을 주는지 이다. 특히, 2020년은 기존 면대면 수업환경에서 온라인으로 수업 환경이 전환되면서 학습자 및 교수자에게 많은 변화와 관심을 요구하고 있다. 본 연구에서는 Bandura(1997)의 상호결정론을 바탕으로 대학 온라인 SW교양교육의 목표인 학습자의 컴퓨팅사고력에 영향을 미치는 변인들을 규명하고, 온라인 SW교양교육의 효과를 설명하였다. Bandura(1997)는 인간은 내적인 힘에 의해서만도, 외부 자극에 의해서만도 움직이는 것이 아니라, 개인의 인지와 행동 그리고 환경적 사건들이 상호작용을 통해 영향을 미치며 작용한다고 보았다. 우선, Bandura(1986)는 학생들이 부여 받은 학습 과제에 따라 스스로 조직 및 반응하며, 자신의 목표를 설정한다고 하였다. 자신의 발달을 위해 자신의 행동을 규제하며 자신의 능력을 알게 되는 자기조절은(Pajares, 2009; Zimmerman, 2000) 모든 학습의 상황에서 본질적으로 중요하지만, 특히 온라인 학습 환경에서는 학습자의 학습 경험에 보다 결정적인 영향을 미친다. 학습환경의 자율적인 특성으로 인해 온라인 학습상황에서는 학습에 대한 계획과 수행에 대한 책임이 전적으로 학습자에게 있기 때문이다(Artino, 2008). 자기조절능력이 부족한 학습자는 시간과 노력을 적절히 조절하지 못해 중도에 포기하는 등 학습에 실패할 수 있는 반면, 성공적인 온라인 학습자는 정기적으로 수업 공지사항을 확인하고, 자신의 학습과정을 스스로 평가 및 점검하는 등 적극적, 주도적으로 학습에 몰입한다(You, 2016). 이에 본 연구에서는 학습자가 자신의 학습의 주도권을 가지는 자기조절이 실제 온라인 SW교양교육에서 학습자의 행동에 어떠한 영향을 미치는지 연구하였다. 다음으로, 온라인 학습환경에서 비전공자가 SW교육을 배우게 될 시에는 다양한 문제상황으로 인해 자신감이나 동기가 저하되기 쉬우며, 교수자의 격려를 더욱 필요로 느낄 수 있기(Burford & Gross, 2000) 때문에 비전공자 대상 온라인 SW교양교육에서 교육적으로 유의미한 학습 효과를 실현할 수 있도록 학습자의 인지, 사회적 과정을 설계하고 안내하는 환경적 요인의 ‘교수실재감’을 주요 변인으로 선정하였다. 마지막으로, 온라인 학습환경에서는 학습자의 자발적이고 지속적인 몰입이 요구된다. 이러한 학습몰입은 학습의 성패를 예측하는 주요한 변인(Fredricks et al., 2004; Hu & Kuh, 2002)으로 밝혀지면서 그 관심이 집중되고 있는데, 온라인 SW교양교육은 SW에 대한 개념이 다소 낯선 비전공자를 대상으로 하고 있기 때문에 비전공자가 SW교육의 학습목표를 성취하기 위하여 학습 과정에 지속적인 노력을 쏟고 있는지 탐구해볼 필요가 있다. 즉, 온라인 SW교양에서 배우는 수업 내용에 대해 학습자가 어떠한 몰입 양상을 보이는지 확인해볼 필요성이 제기된다. 이에, 본 연구에서는 ‘행동적 요인’으로 학습몰입을 선정하였고, 온라인 환경에서의 성공적인 학습은 온라인 학습 환경 접속, 강의 계획서 읽기, 토론 학습몰입, 과제물 제출, 학습자료 및 보조자료 학습, 평가몰입, 성적확인 등까지 학습자의 몰입에 의해 이루어지기 때문(임연욱, 이옥화, 2008)에 학습몰입을 매개변인으로 선정하였다. 위의 선행연구를 기반으로 본 연구에서 선정한 연구문제는 다음과 같다. 연구문제 1. 온라인 SW교양교육에서 학습몰입은 자기조절과 컴퓨팅사고력 간의 관계를 매개하는가? 연구문제 2. 온라인 SW교양교육에서 학습몰입은 교수실재감과 컴퓨팅사고력 간의 관계를 매개하는가? 위의 연구문제를 확인하기 위해 SW중심대학을 기준으로 SW기초 과목을 가르치는 학교를 선정하였다. 수도권 소재 A여자대학교 SW교양과목 수강생 94명을 대상으로 선정하였다. 본 강의는 1학년 학생을 대상으로 하는 A여자대학교의 교양강의로 졸업을 위한 필수 교양과목에 해당하며, 비전공자를 대상으로 진행되었다. 수집된 데이터는 SPSS 19를 통해 상관관계분석 및 위계적 회귀분석을 실시했고, SPSS Process Macro를 활용하여 매개효과의 유의성을 검증하였다. 본 연구의 결과와 이를 바탕으로 제시한 시사점은 다음과 같다. 첫째, 학습몰입은 자기조절과 컴퓨팅사고력 간의 관계를 부분매개하는 것으로 나타났다. 이는 자기조절이 높은 학습자는 온라인 SW교양교육 맥락에서 학습에 열심히 몰입하게 되고 이러한 몰입은 결국 컴퓨팅사고력에 영향을 미친다는 것을 의미한다. 교수자는 학습자의 자기조절을 높일 수 있도록 온라인으로 교육 프로그램을 제공할 때, 학습 시작 전 자기조절에 대한 오리엔테이션을 제공하고, 온라인 수업 내에서 자기조절의 중요성 및 효율적인 학습 방법을 미리 제공한다면 학습자들은 이를 숙지하여 자신의 자기조절을 향상시킬 수 있을 것이다(김성빈, 임규연, 2017). 둘째, 학습몰입은 교수실재감과 컴퓨팅사고력 간의 관계를 부분매개하는 것으로 나타났다. 이는, 학습자가 학습과정 중 인식하는 교수실재감에 따라 학습자의 몰입이 달라질 수 있다는 것을 의미하며, 이는 결국 컴퓨팅사고력에 영향을 미친다는 것을 보여준다. 이러한 결과는 교수실재감과 학습성과 사이에서 학습몰입이 매개역할을 하였다는 조진숙과 도현미(2020)의 연구결과와 맥락을 같이한다. 따라서, 교수자는 동기유발, 과제수행 촉진 멘트, 운영 및 관리 측면의 멘트를 알맞게 제공하여, 학습자의 교수자에 대한 인식이 높아지도록 지원해야 한다. 이러한 인식은 학습의 능동적인 몰입으로까지 이어질 것이고, 결국 수업의 목표인 컴퓨팅사고력에 긍정적인 영향을 미치게 될 것이다. 본 연구를 진행하며 나타난 제한점은 다음과 같다. 첫째, 본 연구는 수도권 소재 A 여자대학교에서 진행된 연구로, 모든 대상은 대학교1학년 여성이었다. 이정민 외(2017)의 연구에 따르면 SW교육에서 성별에 따른 컴퓨팅사고력의 차이는 유의하지 않았지만, 남학생에 비해 여학생의 창의성 평균이 더 높았고, 남학생은 여학생에 비해 학습흥미 평균이 높았다. 성별에 따라 연구 결과가 달라질 수 있다는 점에서 본 연구는 대상의 성별, 연령 측면의 다양성을 지니지 못한다는 제한점이 있다. 하지만 비전공자 대상 교양 강의인 만큼 여러 전공의 학생이 몰입하여 전공 다양성을 지니기 때문에, 후속 연구에서 성별과 연령의 다양성까지 고려하여 연구를 진행할 필요가 있다. 둘째, 본 연구의 모든 변인은 자기보고식 설문을 통해 측정되었다. 이는, 응답자의 지각을 바탕으로 이루어지는 설문 방식으로 실제 학습자의 학습상태나 상황과 차이가 있을 수 있다. 학습몰입은 학교 LMS 시스템에 있는 데이터를 사용하거나, 컴퓨팅사고력 측정을 위해 프로젝트 산출물이나 프로그래밍 시험 성적을 사용하였다면 더 심층적인 탐색이 가능했을 것이라고 생각한다. 셋째, SW교양 강의는 필수교양으로 지정되어 대부분 학생이 많이 듣는 수업이지만 본 연구에서는 두 분반을 대상으로 94명의 학생만 조사했다. 비교적 많지 않은 학생 수이기 때문에 표집된 집단이 모집단인 대학의 온라인 SW 교양교육 학습경험자를 대표한다고 보기 어렵다. 향후, 많은 인원의 학생을 대상으로 하여 각 변인 간의 관계를 구조적으로 확인해볼 필요성이 있다. 본 연구를 기반으로 한 후속연구를 위한 제언은 다음과 같다. 첫째, 대학에서 비전공자를 대상으로 한 SW교양교육은 불과 3~4년 전에 개설된 것으로 다양한 학습자 특성과 맥락을 고려한 효과성에 관한 연구가 지속적으로 이루어져야 한다. 충분한 연구가 이루어진다면, 효과적인 SW교양교육을 위한 설계 지침이 생길 것이다. 둘째, 기존 면대면 수업이나, 플립러닝으로 이루어지던 SW교양교육이 급작스럽게 온라인 학습의 형태를 갖추게 된 것은 COVID-19의 영향이 크다. 기존 면대면 수업으로만 이루어졌던 SW교양교육이었기에 온라인 맥락에서 대학 SW교양교육을 탐구한 연구는 실존하지 않았다. 하지만 앞으로도 COVID-19가 지속될 수 있으며(Martin et al., 2020), 온라인 학습에 대한 SW교양교육의 효과성을 검증하는 연구가 많이 이뤄진다면, 기존 면대면 수업보다 효과적으로 학습자들에게 온라인 학습을 제공할 수 있을 것이다.