본 논문에서는 초동학생의 기초 알고리즘 개념 습득 및 프로그래밍 능력 함양을 위한 순서도 적용 방안을 제안한다. 컴퓨팅 사고력 함양을 위해서는 프로그래밍 전에 알고리즘을 설계하는 단계가 포함되어야 하며, 초등학생의 프로그래밍 교육은 블록형 프로그래밍 언어를 사용할 것을 권장한다. 알고리즘 설계에 순서도를 활용하는 것이 효과적이나, 블록형 프로그래밍 언어의 특성상 순서도의 기본 기호로만 블록을 표현하기에는 어려운 부분이 있다. 따라서 본 연구에서 반복구조와 선택구조를 중심으로 블록을 순서도로 표현하는 방법을 제안하고자 한다.
CTC(Connected Target Coverage) 문제는 주어진 전체 타겟을 관측하고 관측한 데이터를 싱크노드까지 전송하는데 관여하는 센서집합의 개수를 최대화하여 네트워크 수명을 최대화하는 문제이다. 본 논문은 확률 센싱 및 연결성 모델을 기반으로 CTC문제에 접근한다. CTC문제를 해결하기 위해 휴리스틱 알고리즘인 CWGC-PM 알고리즘을 제안하고 시뮬레이션을 통해 알고리즘이 CTC문제를 해결하기에 적합함을 보인다. 또한 확률모델이 다양한 커버리지 및 연결성 요구조건에 적용될 수 있음을 보인다.
본 논문에서는 노드의 로드밸런싱 속성을 이용하여 분산경로를 설정하는 L.T(Load Tolerance)알고리즘을 제안한다. 모바일 애드 혹 네트워크(Mobile Ad hoc Network)는 유동성을 가진 노드들로 구성된 네트워크로 토폴로지의 변화가 빈번하여, 기존 알고리즘에서는 라우팅 경로를 유지하기 위한 계층적 네트워크연구가 진행되어 왔다. 하지만 계층적 네트워크에서 특정 클러스터 헤드노드에게 로드밸런싱이 집중될 경우, 클러스터 헤드노드의 제한된 로드밸런싱을 초과되어 통신이 단절된다. 본 논문에서 제안한 알고리즘은 유효한 통신 반경 안에 존재하는 클러스터 헤드노드들의 로드밸런싱을 측정한다. 클러스터 헤드노드의 로드밸런싱이 높을 경우, 소속된 클러스터 멤버노드는 클러스터 헤드노들의 로드밸런싱과 동적속성을 분석하여 L.T 속성을 계산하며, 계산된 L.T 속성을 이용하여, 노드의 분산경로를 설정한다. 모의실험을 통해 클러스터 헤드노드의 로드 밸런싱이 높을 경우, 로드밸런싱이 낮은 분산 경로를 제공함에 따라 향상된 패킷 전송률을 보일 것으로 기대된다.
CTC(Connected Target Coverage)문제는 주어진 전체 타겟을 관측하고 관측한 데이터를 싱크노드까지 전송하는데 관여하는 센서집합의 개수를 최대화하여 네트워크 수명을 최대화하는 문제이다. 본 논문은 센서가 타겟을 관측할 확률이 타겟과의 거리에 영향을 받는다고 가정하는 확률 커버리지 모델을 기반으로 CTC문제에 접근한다. CTC문제를 해결하기 위해 휴리스틱 알고리즘인 CWGC-PM 알고리즘을 제안하고 시뮬레이션을 통해 알고리즘이 CTC문제를 해결하기에 적합함을 보인다.
본 연구는 초등학생의 논리성 향상을 위해 파이썬을 활용한 탐색 알고리즘 기반 수행시간 비교 및 분석 교육 프로그램을 개발하고 적용하여 그 효과를 분석했다. 본 교육 프로그램은 ${\bigcirc}{\bigcirc}$ 도내 초등학교 6학년 133명을 대상으로 실시한 사전 요구분석 결과를 활용하였고, ADDIE 모형의 절차에 따라 개발하였다. 개발한 교육 프로그램의 효과를 검증하기 위해서 ${\bigcirc}{\bigcirc}$대학교에서 실시한 교육기부 프로그램의 지원자 25명을 대상으로 6일간 42차시 수업을 진행하였고, GALT검사를 통해 교육의 사전 사후 효과를 비교 분석하였다. 분석해 본 결과, 본 연구에서 개발한 SW교육 프로그램이 초등학생의 논리성에 긍정적인 영향을 줄 수 있다는 것을 알 수 있었다.
본 연구는 초등학생들의 인공지능에 대한 이미지를 긍정적으로 향상시키고자 하는 인지 모델링기반 인공지능 알고리즘 교육 프로그램의 개발에 관한 것이다. 먼저 인공지능 알고리즘 중 협력필터링의 개념을 분석하고 이를 인지모델링 방법을 활용하여 교육 프로그램을 개발하였다. 이후 전문가 타당도 검사를 통해 인지 모델링기반의 콘텐츠 개발 방법과 개발된 프로그램에 대한 적절성이 CVR .80 이상으로 타당함을 확인하였다. 개발 프로그램은 초등학교 6학년 학생들에게 수업으로 적용하였고 형용사 단어 23쌍을 이용한 의미분별법을 이용하여 사전-사후에 인공지능에 대한 학생들의 이미지 인식의 변화를 살펴보았다. 학생들의 인공지능에 대한 이미지는 총 23개 단어 쌍 중 12개에서 유의미한 긍정적 변화를 확인할 수 있었다.
현재 교육대학교의 컴퓨터교육 전공에서 알고리즘 및 문제해결력 향상을 위해 프로그래밍교육을 실시하고 있다. 기존의 프로그래밍언어를 도구로 하는 학습은 오타 등 다량의 오류발생, 문법 표현 및 이해의 어려움, 알고리즘 표현의 난해함 등 많은 구조적인 문제점이 있어 프로그램학습 본래의 목적을 달성하기가 어렵다. 최근 ICT의 급속한 발전으로 프로그램학습을 교육용로봇을 활용할 수 있다. 본 연구에서는 교육용로봇 중 가장 많이 사용되고 있는 Mindstorms로봇의 NXT소프트웨어를 이용하여 컴퓨터교육 전공 학생들이 쉽게 프로그래밍학습을 할 수 있게 학습모형(교육과정 및 교재)을 개발하였다.
본 논문에서는 분수 나눗셈 알고리즘 지도 방법 개선을 위한 기초 작업의 일환으로, 우리나라 초등학교 수학 교과서에서의 분수 나눗셈 알고리즘 정당화 과정을 분석한다. 교과서에서는 간접적인 방법으로 분수 나눗셈식을 분수 곱셈식으로 변환시켜 알고리즘을 정당화하고 있다. 그 방법으로 추이성을 이용하는 것, 수 막대나 직사각형 모델을 이용하는 것의 두 가지가 있다. 2007 개정 교육과정에 따른 수학 교과서 ${\ll}5-2{\gg}$, ${\ll}6-1{\gg}$에서 분수 나눗셈 알고리즘은 외형상 6개이다. 그 중 4개는 형태상 제수의 역수를 곱하는 표준 알고리즘이다. 본 논문에서는 이러한 분석 결과를 바탕으로 다음의 세 가지 제언을 결론으로 제시한다. 첫째, 초등학교 5학년에서 역수라는 용어의 사용을 전향적으로 고려할 필요가 있다. 둘째, 비표준 알고리즘을 표준 알고리즘 형태로 도입하는 것을 고려할 필요가 있다. 셋째, 차후의 교육과정에서 분모가 1인 분수의 취급에 관해 논의할 필요가 있다.
본 연구는 알고리즘 학습을 초등학생에게 적용하여 알고리즘적 사고에 긍정적 효과가 있음을 보여준다. 알고리즘 학습에 대한 사전 경험이 없는 초등학교 6학년 35명을 대상으로 4주간 총 11회의 그래프 컬러링 문제를 활용한 알고리즘 학습을 실시하였다. 알고리즘 수업 후 학습자들의 알고리즘 흥미도와 절차적 사고능력의 변화를 검사하였다. 이와 같은 자료 분석을 통해 얻어진 연구 결과는 다음과 같다. 첫째, 알고리즘 흥미도의 하위요인인 알고리즘 학습 태도는 학습자에게 긍정적인 영향을 미치는 것으로 나타났다. 둘째, 그래프 컬러링을 활용한 알고리즘 학습은 학습자의 절차적 사고 능력을 향상시키는 것으로 나타났다. 따라서 알고리즘 학습은 초등학생의 절차적 사고 발달에 도움이 되며, 알고리즘 흥미도를 높이는 효과를 보여줌으로써 초등 교육 현장에서 알고리즘의 새로운 교육 방법을 제시하는데 의미가 있다.
4차 산업혁명 시대를 맞이하여 창의적인 프로그래밍 학습을 위한 교육활동이 중요해지고 있다. 프로그래밍 교수학습 방법에 대한 많은 연구들 중에서 특히 알고리즘과 프로그래밍 교육은 초보 학습자들이 프로그래밍 활동을 효과적으로 하기 위한 중요한 교육이 될 수 있다. 이에 본 연구는 언플러그드 활동, 스크래치와 자바스크립트 프로그래밍 활동을 통한 수업을 진행하고, 프로그램 인식과 수업만족도를 분석하였다. 연구 결과, 프로그래밍 활동에 대한 흥미와 문제해결에 대한 인식이 모두 높았고, 프로그래밍 활동의 두려움을 극복하는 모습을 확인할 수 있었다. 본 연구는 초보 학습자를 위한 프로그래밍 활동에서 알고리즘을 작성하고 프로그래밍 언어로 구현하는데 도움을 주는 교수학습 방법을 제시했다는데 의의가 있다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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