이 논문은 학부생들이 처음 접하는 프로그래밍을 어려워하는 이유와 관련된 컴퓨팅 사고력(Computational Thinking)을 기를 수 있는 내용개발에 관한 연구로서 기존의 프로그래밍 교육에서 간과한 학습, 즉 사고중심의 교육내용 개발 연구에 초점을 두었다. 현재 국·내외적으로 소프트웨어 교육을 강조하고 있고 컴퓨팅 사고기반으로 문제를 해결하는 능력의 함양을 위해 프로그래밍 교육에 중점을 두고 있다. 이러한 현실에서 이 논문은 대학에서 프로그래밍교육을 처음 접하는 학생들에게 사고의 초점을 두어 ‘무엇을 가르쳐야 효과적인 프로그래밍 교육을 할 수 있을까?’ 라는 고민으로부터 출발하였다. 이 고민의 해결을 위해 먼저, 학습자 분석으로 프로그래밍 수업에서 가장 어려워하는 이유와 관련된 사고가 무엇인지 규명하였고, 그 다음으로는 교육내용의 방향과 범위를 선정하기 위해 전문가 설문을 토대로 프로그래밍을 어려워하는 사고와 관련된 컴퓨팅 사고를 추출하였다. 그렇다면 ‘프로그래밍을 어려워하는 컴퓨팅 사고력은 무엇을 통해 길러질 수 있는가?’ 라는 컴퓨팅 사고력 교육내용 개발에 대한 답을 찾기 위해 두 차례에 걸친 전문가 설문을 실시하여 무엇을 배워야 할지에 대한 내용 즉, 교육내용 개발에 필요한 윤곽으로써 기본 학습 내용을 추출할 수 있었다. 이렇게 추출된 내용들을 기반으로 본격적인 교육내용 개발하기 위해 성취기준, 핵심개념과 내용을 구성하여 두 차례에 걸친 전문가들의 타당성 검증을 받은 후 실제 수업이 가능하도록 컴퓨팅 사고력 교육 내용을 개발하였다. 더 나아가 컴퓨팅 사고력 역량별 내용 개발의 특징과 실제 교수설계의 적용 가능성을 제시하였다. 논문의 전체과정을 요약하자면 다음과 같다.
첫째, 내용 개발에 앞서 학습자 분석을 위해 프로그래밍을 처음 배우는 학부생 122명을 대상으로 프로그래밍이 어려운 이유에 대한 질문을 실시하였다. 질문 항목은 요인분석을 통해 유사항목으로 묶었고 신뢰도(Cronbach''s α > 0.6이상의 값)를 검증하였다. 연구 분석 결과 프로그래밍의 모든 단계에서 학생들은 어려워하고 있다는 것을 알 수 있었다. 이로써 프로그래밍 작성 전에 사고 교육을 분리하여 학습할 필요성을 밝혀냈다.
둘째, 교육 내용 개발에 앞서 교육내용의 방향과 내용 범위 선정을 위해 앞의 설문조사의 질문 항목들 중 유사항목으로 묶인 요인에 속한 항목 중 사고(프로그래밍 작성 전 사고)와 관련된 항목과 관련된 컴퓨팅 사고 능력 요소를 찾기 위해 전문가들을 대상의 설문을 실시하였고, 다중 응답 결과를 이용한 분석 결과로 프로그래밍을 처음 접하는 학습자가 어려워하는 사고는 컴퓨팅 사고와 모두 관계가 있다는 결론을 얻을 수 가 있었다.
셋째, 본격적인 컴퓨팅 사고력 교육 내용 개발에 앞서 교육내용의 윤곽을 잡기 위해 먼저, 내용 설계를 위한 기본 연구를 시작하였다. 각 컴퓨팅 사고력 역량을 기르기 위해 배워야할 내용 즉, 학습내용들을 알아내기 위해 2차례에 걸친 설문 조사를 실시하여 진행 하였다. 1차 조사는 포커스 그룹 인터뷰 방법(Focused-Group Interview, FGI) 과 폐쇄형문항으로 조사를 실시하여 폐쇄형 질문으로 수렴적 응답을 도출하고 FGI에서는 개방형 질문에 대한 의견을 받을 수 있었다. 이러한 응답과 의견을 반영하여 2차 설문문항을 구성하고 조사를 실시하여 내용타당도와 신뢰도와 안정도를 통해 각 컴퓨팅 사고력 요소의 역량별 학습내용을 도출하였다.
넷째, 본격적으로 프로그래밍을 어려워하는 이유와 관련된 컴퓨팅 사고력의 내용을 개발을 위해, 앞의 연구들의 결과를 토대로 학부생들이 가장 어려워하는 항목과 관련 있는 컴퓨팅 사고력의 4개의 영역(추상화와 알고리즘과 자동화와 시뮬레이션)을 독립적인 역량으로 보고 역량별 내용 요소 선정과 구성을 하였다. 두 차례에 걸친 컴퓨터 교육전문가와 컴퓨터전공 전문가의 검토와 조사를 실시하여 진행하였다. 1차 조사는 FGI와 설문을 동시에 진행하여 검토의견과 함께 신뢰도와 내용타당도, 안정도를 통해 학습개념과 성취기준과 교육내용을 추출할 수 있었다. 2차 조사는 1차 조사의 결과를 반영한 항목을 토대로 조사하였고 신뢰도와 내용타당도와 안정도를 통해 최종적인 컴퓨팅 사고력의 4개 역량에 대한 핵심개념과 성취기준과 교육내용을 추출하였다. 그 결과 컴퓨팅 사고의 요소별 능력을 기르기 위한 교육내용을 개발 할 수 있었다.
다섯째, 이 논문에서 개발한 교육내용의 특징과 적용의 가능성을 제시하기 위해 기존의 컴퓨팅 사고력교육내용과 비교분석과 교수설계를 하였다. 이 연구에서 개발한 컴퓨팅 사고력 역량별 교육내용의 특징은 영국이나 미국의 AP교육과정에서 제시한 컴퓨팅 사고력보다는 거시적인 관점으로 컴퓨팅 사고력 역량별로 독립적인 능력을 함양하는 것으로 보았기 때문에 좀 더 명확하고 구체적으로 제시할 수 있었다. 또한 백워드 2.0 설계 모형을 기반으로 이 연구에서 개발한 추상화, 자동화, 알고리즘, 시뮬레이션의 교육내용을 적용하여 설계하였고 설계의 적합성을 검토함으로 이 연구에서 개발한 컴퓨팅 사고력 교육내용의 적용가능성을 보여 줄 수 있었다.
이 논문을 통하여 컴퓨팅 사고력 학습이 처음 프로그래밍을 접하는 학부생들에게 선행될 필요성이 있음을 제시하였다. 또한 컴퓨팅 사고력의 요소를 각각의 독립적인 역량으로 보고 이러한 컴퓨팅 사고 능력을 기르기 위해 대학에서 무엇을 배워야하는지에 초점으로 두고 구체적인 컴퓨팅 사고력 교육내용 개발을 하였다. 즉, 프로그래밍을 어려워하는 사고와 관련된 컴퓨팅 사고력의 역량별 세부 내용 요소와 구성을 구체적으로 제시하였다. 따라서 이 논문은 프로그래밍 교육을 위한 컴퓨팅 사고력 역량별 교육내용 개발을 통해 교육과정의 초석을 마련하였다.