수학과 코딩의 융합 수업을 위한 교수·학습 자료 개발

Abstract

제 4차 산업혁명 시대의 기술이 대부분 코딩의 결과물이며 2015개정 교육과정의 비전은 창의·융합형 인재양성이다. 또한 코딩은 효율적으로 코드를 작성하는 과정에 수학의 원리가 많이 숨어 있으므로 코딩과 수학이 적절히 융합되는 것이 필요하다. 따라서 본 연구에서는 초보자들이 쉽게 접근할 수 있는 교육용 프로그래밍인 파이썬(Python)을 활용한 수학과 코딩의 융합 수업을 위한 교수·학습 자료의 개발 및 적용을 통해 결과를 분석한다. 이를 위해 다음과 같은 연구 문제를 설정하였다.

가. 개발한 교수·학습 자료를 학습자들에게 적용한 후 수업 방법 및 수업 내용이 적절한가? 나. 개발한 교수·학습 자료를 학습자들에게 적용한 후 학습자들이 학습목표에 도달하였는가? 다. 개발한 교수·학습 자료를 학습자들에게 적용했을 때 나타나는 정의적 특성은 어떠한가?

본 연구는 교육용 프로그래밍인 파이썬을 활용한 수학과 코딩의 융합 수업을 위한 교수·학습 자료를 중학교 1학년 소인수분해와 평면도형 단원을 중심으로 수업지도안과 학생 활동지를 개발하여 적용하였다. 중학교 1학년 2명의 학생들에게 적용한 후 수업 방법 및 수업 내용과 학습자들이 학습 목표에 도달하였는지를 분석하여 교수·학습 자료를 수정·보완 하였다. 또한 학습자들의 수학 흥미도와 프로그래밍 흥미도인 정의적 특성도 분석하였다. 본 연구의 결과로부터 다음과 같은 결론을 얻을 수 있다.

첫째, 개발한 교수·학습 자료의 수업 방법 및 수업 내용은 학습자들에게 대체적으로 적절하였다. 차시별 수업 적용 결과, 각 차시의 수업 시간 연장, 모둠별 활동 수업 추가, 에러와 들여쓰기 설명, 소인수분해 프로그램을 위한 추가 정보 제공에 대한 문제점을 수정·보완하는 것 외에는 학습자들이 모든 차시의 정해진 수업 방법에 따라 수업 내용을 대부분 이해하였다. 둘째, 학습자들은 개발한 교수·학습 자료의 학습 목표에 대부분 도달하였다. 학습자들은 4차 산업혁명과 파이썬 프로그램을 이해하고 수학과 프로그래밍의 관계를 이해하였다. 하지만 소수 판별과 소인수분해 프로그램은 코딩하는데 어려움을 겪어 계속적인 발문으로 프로그램을 완성하였다. 그러나 평면도형 단원에서는 활동지에서 주어진 문제뿐만 아니라 반복문(for문, while문)을 이용한 응용 프로그램도 완성하였다. 이를 통해 학습자들이 교수·학습 자료의 주어진 학습목표에 대부분 도달하였다고 볼 수 있다. 셋째, 개발한 교수·학습 자료를 학습자들에게 적용했을 때 수학 흥미도와 프로그래밍 흥미도는 모두 향상되었다. 사후 면담을 통해 학습자들의 정의적 특성을 분석한 결과, 학생A는 평소에 좋아했던 수학을 코딩을 이용해서 하니 수학이 더 재미있어지고 코딩에도 흥미가 생겼다고 하였으며 학생B는 평소 수학은 머리를 쓰는 과목이라 좋아하지 않았지만 코딩을 할 때 수학적 원리를 이용하니 수학과 코딩에 모두 흥미가 생겼다고 하였다. 이를 통해 개발한 교수·학습 자료가 학습자들의 정의적 특성에 긍정적인 영향을 주었다고 볼 수 있다.

본 연구의 소인수분해와 평면도형 단원의 교수·학습 자료는 수업 방법 및 수업 내용이 대부분 적절하게 이루어져있으며 학습자들이 학습목표에 대부분 도달하도록 구성되었고 수학과 코딩에 대한 정의적 특성에 대해서 긍정적인 변화를 가져 왔다는 시사점을 얻을 수 있다.