프로그래밍 교육은 프로그래밍에 필요한 지식 교육부분과 문제해결능력과 연관된 프로그래밍 전략을 교육하는 부분이 함께 필요하다. 프로그램 작성 기술을 교육하는 과정은 단순한 지식 습득과정이 아니므로 수업과정에서 학습자 스스로 문제해결능력을 배양할 수 있는 유도과정이 필요하다. 이러한 특성의 프로그래밍 수업의 대표적인 수업방식은 실습방식으로, 실제 수업에서 학습자들의 서로 다른 수준을 고려하면서 실습수업을 효과적으로 운영하기에는 수업시간에 대한 제약이 많이 발생한다. 본 연구에서는 프로그래밍 교육에서 사전 프로그래밍 과제를 활용하여 주어진 학점과 시간 안에서 실습 중심의 학습 효과를 높일 수 있는 교수 학습 모델을 제시한다. 이를 통해 프로그래밍 언어 교육 과정에서 발생하는 제한된 실습수업 시간으로 인해 학습자 스스로가 문제해결능력을 배양할 수 있도록 유도하는 수업을 실시하는데 발생하는 어려움을 해결하여, 학습자가 문제해결능력을 향상시키고 좋은 프로그램 작성 기준에 적합한 프로그램 개발 능력을 배양하는 결과를 얻을 수 있었다.
본 연구의 목적은 중 고등학교 학생들을 대상으로 로봇C언어 교육프로그램을 개발하고 로봇C언어 교육프로그램이 창의력과 프로그래밍 능력 향상에 미치는 효과를 검증하는 것이다. 로봇C언어 교육프로그램의 내용은 로봇의 이해, 로봇의 기초와 조립(교육용 키트의 사용법 및 기구학) 및 로봇C언어 프로그래밍 학습, 과제 로봇 만들기, 창작 로봇 만들기로 구성하였으며 최종적으로 창의적으로 로봇 프로그래밍을 할 수 있도록 개발하였다. C과학 고등학교 1학년 학생(38명) 중에서 로봇C언어 교육프로그램과 C++프로그래밍 과정을 이수한 실험집단(11명)과 C++프로그래밍 과정만을 이수한 비교집단(27명)의 창의력과 프로그래밍 능력 향상 정도를 사전 사후 검사로 비교하였다. 로봇C언어 교육프로그램을 이수한 학생들은 과제 로봇과 창작 로봇의 산출물을 얻었으며, 또한, 이수한 학생들은 TTCT 창의력 검사(도형)결과 창의력 향상에 유의미한 효과가 나타났으며, 자체 평가 결과 C++언어 프로그래밍 능력도 향상되는 것으로 나타났다.
테크놀로지가 교육에 활발하게 도입됨에 따라 수업에 교사가 테크놀로지를 활용할 수 있는 역량을 향상시키기 위하여 Technological Pedagogical Content Knowledge(TPACK)이 등장하였다. 테크놀로지의 발달에 따라 TPACK 연구가 활발하게 진행되었다. 이러한 흐름에 발맞추어 김성원과 이영준(2017)은 예비 교사의 수업 전문성 향상을 위한 프로그래밍 기반 TPACK 교육 프로그램을 개발하였다. 또한, 김성원과 이영준(2018)의 연구를 통하여 프로그래밍 기반 TPACK 교육 프로그램을 개선하였다. 본 연구에서는 프로그래밍 기반 TPACK 교육 프로그램의 개선이 예비 교사의 자아 효능감에 미치는 효과를 살펴보았다. 연구를 위하여 대조군에게는 기존의 프로그래밍 기반 TPACK 교육 프로그램을 적용하였다. 실험군에게는 개선된 프로그래밍 기반 TPACK 교육 프로그램을 적용하였다. 그 결과, 사전 검사에서는 두 집단 간의 자아 효능감은 같았다. 사후 검사에서는 실험군이 대조군보다 자신감과 과제 난이도 선호에서 유의미한 차이가 나타났다. 이를 통하여 프로그래밍 기반 TPACK 교육 프로그램의 개선이 예비 교사의 자아 효능감의 세부 영역에 효과적인 것으로 나타났다. 본 연구에서는 자아 효능감의 모든 영역에서 향상이 나타나지 않았다. 향후 연구에서는 자기 조절 효능감까지 향상될 수 있도록 교육 프로그램의 개선이 이루어져야 한다.
본 논문에서는 학생들이 프로그래밍언어를 더 잘 이해하고, 프로그래밍 능력을 향상시킬 수 있는 몇 가지 방법을 제안한다. 현재 컴퓨터공학부뿐만 아니라, 전자공학, 메카트로닉스공학 등에서도 프로그래밍교육이 이루어지고 있으며, 특히 컴퓨터공학의 경우 프로그래밍 교과목은 가장 기본적인 교과목이라고 할 수 있다. 하지만, 컴퓨터 프로그래밍 언어를 이해하고, 주어진 프로그래밍 문제를 해석하여 프로그래밍언어로 구현하는 것에 많은 학생들이 어려움을 겪고, 프로그래밍언어를 가르치는 교수자들도 효과적인 프로그래밍 언어 교육에 관심이 많다. 학생들이 좀 더 잘 프로그래밍언어를 이해하고, 프로그래밍 기술을 향상시킬 수 있는 교육방법을 몇 가지 제안하면 다음과 같다. 첫째 학생들이 프로그래밍언어를 잘 이해하기 위해서는 먼저 컴퓨터 프로그램의 기본적인 동작원리 또는 컴퓨터구조에 대한 사전지식이 필요하다. 둘째 문법위주의 주입식 이론교육보다는 다양한 프로그래밍 예제실행 위주의 프로그래밍언어 교육이 더 효과적이다. 셋째 프로그램의 실행과정과 메모리 할당/해제 흐름에 대한 메모리상태 가시화교육이 필요하다. 넷째 효과적인 실습과 과제 프로그래밍문제들을 통한 프로그래밍 응용능력을 배양하도록 하자. 다섯째 본인 스스로 프로그래밍할 수 있도록 유도하고, 프로그래밍의 자유도를 충분히 부여하자. 마지막으로 텀프로젝트를 통한 개개인의 프로그래밍 능력을 극대화하는 것이 필요하다.
컴퓨터를 학교교육(學校敎育)에서 다루어야 할 부분(部分)은 컴퓨터의 발전사(發展史), 사회적영향(社會的影響), 사회적(社會的)문제 등과 같은 컴퓨터 인식수준(認識水準)( computer awareness )과 프로그래밍, 시뮬레이션, 그래픽, 문제해결(問題解決) 펙케이지 등과 같은 컴퓨터 리터러시( computer literacy )가 있다. 박성익, 1988) 이 중에서 문제해결(問題解決)팩케이지가 CAI 인데 이를 위해서는 코스웨어가 중요하고 코스웨어를 위해서는 저작자(著作者) 언어(言語)가 반드시 있어야 한다. 이 저작자(著作者) 언어(言語)는 코스설계(設計) 지원(支願), 코스입력지원(入力支願), 코스 디버그 지원(支願), 코스 편집(遍輯) 지원(支願), 코스자료(資料) 작성지원(作成支願), 평매(評賣)지원 등이 가능해야 한다. (중산화언(中山和彦), 1987) 그러나 우리나라에서는 이 저작자(著作者) 언어(言語)가 없어 CAI 연구(硏究)에 제약을 받아 훌륭한 프로그램이 작성(作成)되지 못하고 있다. 본 연구(硏究)도 저작자(著作者) 언어(言語)를 사용한 것이 아니고 BASIC 언어(言語)를 사용한 것이기 때문에 많은 제약이 있어 일반화(一般化) 하기에는 다소 문제(問題)가 있다. 이상의 연구(硏究) 결과(結果)를 요약하면 다음과 같다. 1. 일반물이학(一般物理學) 력학단원(力學單元)의 CAI 학습목표(學習目標)를 제시하였다. 2. 사전평가(事前評價) 20문항, 개별학습(個別學習) 90문항, 최종평가(最綜評價) 20문항을 개발(開發)하였다. 3. BASIC 언어(言語)로 주프로그램, 사전평가(事前評價) 루틴, 개별학습(個別學習) 루틴, 최종평가(最終評價) 루틴으로 응성(鷹成)된 프로그램을 개발(開發)하였다. (63,000번으로 구성) 4. 개발(開發)된 프로그램으로 20명의 학생(學生)에게 적용(適用)해본 결과(結果)는 학습능솔(學習能率)이 현저히 향상(向上)됨을 보여주었다. 5. 수년간(數年間) 시행(施行)하면서 수정(修正)하는 일은 앞으로의 과제(課題)이다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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