급변하는 지식정보화사회에서 교육은 창의적 문제해결능력을 지닌 인재를 어떻게 양성할 것 인가에 초점을 두고 있다. 컴퓨터 과학의 알고리즘은 학생들의 논리적 사고력과 문제해결능력을 신장시키는데 효과적인 학습 내용이다. 하지만 알고리즘 교육은 대학에서 주로 이루어지던 현실을 고려했을 때 초등학생들의 인지 구조와 수준에 맞게 가르치는 것이 매우 중요하다. 본 연구에서는 알고리즘의 원리를 기반으로 한 교육용 콘텐츠를 통해 학생들이 스스로 원리를 이해하고 문제 상황을 최선의 방법으로 해결할 수 있는 능력을 신장시키고자 한다. 게임의 흥미 요소가 포함된 콘텐츠는 학생들이 흥미를 갖고 적극적으로 참여하는데 효과적인 교육 방법으로 알고리즘의 원리를 이해하는데 큰 도움이 될 것이다.
프로그래밍(알고리즘) 자동 평가 시스템은 주어진 문제에 대해 사용자가 제출한 소스코드의 정확성과 알고리즘의 시간/공간 효율성 등에 대한 즉각적인 평가 결과와 교정적인 피드백을 제공한다. 또한, 이러한 실시간 평가 결과를 통해 제공되는 문제별 채점 현황(제출 횟수, 통과 횟수), 랭킹 등의 경쟁적인 요소는 사용자에게 프로그래밍 학습에 대한 동기와 흥미를 제공하는 장점이 있다. 본 연구에서는 프로그래밍(알고리즘) 자동 평가 시스템의 이론적 배경과 선행 연구에 대한 고찰, 국 내외 자동 평가 시스템의 동향에 대해 알아보고, 고등학교와 대학의 학부 과정에서 활용할 수 있는 방안을 제시하였다. 즉, 2015 개정 교육과정의 고등학교 과학 계열 전문 교과인 '정보 과학' 과목에서 자동 평가 시스템의 활용을 제시하고 있으며, 이에 따라 C언어의 문법에 관한 기초적인 내용에서부터 주어진 문제의 알고리즘 설계와 프로그래밍 단계까지 폭넓게 적용할 수 있다. 또한, 대학의 자료구조와 알고리즘 강좌에서 동일 문제에 대한 각 알고리즘의 실제 소요 시간을 직접 비교해 봄으로써 알고리즘의 성능 차이를 확인할 수 있다.
알고리즘은 컴퓨터와 관련된 모든 이론들의 기반이 되는 개념으로 매우 중요하다. 응용문제를 해결하기 위한 컴퓨터 알고리즘에 대한 연구는 많이 있지만 컴퓨터 알고리즘 개념을 어떻게 가르칠 것인가에 대한 효과적인 교수방법에 대한 연구물들은 매우 드물다. 본 논문에서는 초등학교 4학년 수학문제를 이용하여 문제를 해결하는 과정을 통하여 컴퓨터 알고리즘 개념을 학습하는 교수방법을 설계하였다. 설계한 교수방법을 현장에 적용하였으며, 결과 분석을 통하여 제안한 교수방법이 전통적인 교수방법보다 효과가 있음을 보인다.
본 논문에서는 정보교육과정의 "문제해결방법과 절차" 영역에 필요한 알고리즘적 사고 문제 모델을 활용하고, 두리틀 프로그래밍 내용 요소를 적용하여 두리틀 프로그래밍 알고리즘적 사고 문제를 제안하였다. 그리고 개발된 두리틀 프로그래밍 알고리즘적 사고 문제들에 대해 실험수업을 실시하여 알고리즘적 사고에 따른 답안들의 다양성과 효율성 및 개발된 문제들의 난이도 적절성에 대한 분석을 통해 본 논문에서 제안된 문제들에 대한 두리틀 프로그래밍 알고리즘적 사고 문제로서의 적합성을 검증하였다.
학습자가 수학적 지식이 정말로 가치 있고 유용한 것이라는 실감을 갖게 하기 위해서는 학습자가 학습의 주체로써 능동적인 참여 기회와 환경의 제공해야 할 것이다. 그러나 지금까지의 수학 학습은 주로 교과서에 제시된 내용과 순서에만 의존하여 교사가 자신의 관점에 근거하여 학생들을 가르치기 위해 수업을 설계하고 실행하고 평가함으로 해서 이미 만들어진 수학을 전수 받아 이를 암기하고 반복 연습하는 경우가 많았다. 특히 수학학습에서 가장 기본 ${\cdot}$ 기초가 되는 알고리즘 학습의 경우 학생들이 가지고 있는 기존의 경험이나 지식에 근거하여 그들 스스로 알고리즘을 구안 ${\cdot}$ 적용해 볼 수 있는 기회를 통해 문제를 해결하는 경험이 중요하다고 보겠다. 이런 맥락에서 본고에서는 인간의 창조적 활동의 산물인 표준화된 알고리즘을 직접적으로 도입 ${\cdot}$ 적용하기에 앞서서 학습자의 수준에서 창의적으로 알고리즘을 고안 ${\cdot}$ 활용해 볼 수 있도록 하기 위해 초등학교 수학에서 알고리즘을 지도하는 방안에 대해 알아보고자 한다
본 논문은 SVM(Support Vector Machine) 학습알고리즘을 이용하여 자동차 썬루프 장치의 볼트 유무를 검사하는 자동차 부품 검사 장비에 관한 것이다. 자동화 시스템은 높은 정밀도와 생산성을 위한 빠른 처리 속도를 요구한다. 이를 위해 본 논문에서는 선형 SVM 학습알고리즘을 활용하여 자동차 썬루프 장치의 볼트 유무를 검사하는 알고리즘을 개발하였다. SVM 알고리즘은 분류를 위한 알고리즘이지만 ROI(Region-Of-Interest) 내의 모든 윈도우에 대한 분류를 수행하여 검출기 역할을 할 수 있도록 한다. 볼트가 있는 경우와 볼트가 없는 경우가 아닌 네거티브 샘플을 확보하기 위해 검출 대상 물체 주변에서 다양한 네거티브 샘플들을 추출한다. 그 결과 물체가 예상 위치에서 다소 빗나가는 경우에도 볼트 유무를 판별할 수 있을 뿐 아니라 볼트의 위치까지 검출할 수 있고, 처리 속도에서 자동화 시스템이 요구하는 수준에 도달함을 실험 결과를 통해 검증한다.
본 논문에서는 교육용 가상환경에서 학습자들에게 좀 더 효과적인 학습 효과를 주기 위해 학습 중에 보고 촬영했던 사진들을 자동으로 정리해서 사용자가 교육용 가상환경에서 체험했던 학습내용을 사진을 통해서 복습할 수 있도록 해주는 알고리즘을 소개한다. 기존의 날짜, 장소, 키워드 등의 정보를 이용하여 사진을 정리하는 알고리즘과는 달리, 본 논문에서는 사용자가 학습을 하면서 기억해야 할 중요한 내용이나 사용자의 관심도에 의해 사진 정리를 함으로써 사용자의 학습 효과를 높이는 것을 목적으로 하는 사진 정리 알고리즘을 소개한다. 이에 따라 알고리즘에서 학습적으로 중요한 사진을 뽑는 기준과 사용자의 관심도, 인지율 계산에 대해 설명하고 이 알고리즘을 기반으로 구현한 시스템을 설명한다. 또한 사용자 실험 분석을 하고 향후 연구방향에 대해 논한다.
프로그래밍은 문제분석, 논리적 사고력, 절차적 문제해결과 같은 다양한 능력을 요구하므로 많은 학생들이 어려워하고 있다. 본 논문에서는 알고리즘의 개념을 쉽게 정립할 수 있도록 알고리즘 시각화 시스템을 이용하여 교육한 후 학업성취도 및 설문평가를 통하여 시스템의 효용성을 분석하였다. 평가를 위해 3개 대학의 프로그래밍과 알고리즘 교과목을 수강하는 학생들을 2집단 각각 6팀으로 분류하여 교육을 실시하였다. 알고리즘 시각화 시스템을 이용하여 교육을 적용한 집단은 비적용집단 보다 학업성취도가 17.4점 이상 높게 나타났다. 또한 적용집단에 설문조사결과 흥미도, 집중도, 이해도, 효과성, 편리성이 높게 나타났다.
본 논문에서는 기존의 사이버 학습이 모든 학습자에게 동일한 교육 과정을 제시함으로써 제한된 교육효과를 가지는 단점을 개선하고자, 마케팅 전략의 하나인 CRM을 WBI에 접목시켜 개별 학습자에게 적합한 학습 방향을 제시하는 새로운 알고리즘을 제안하고, 제안된 알고리즘을 적용한 가상 영어 교육 시스템을 구축하였다. 본 논문에서 제안한 CRM 알고리즘은 학습자의 학습 과정에서 나타난 학습자의 흥미성향을 알고리즘에 내장된 방식에 의해 분석하여 학습 분야별 흥미보유 정도로 서열화하고 이를 사이버 학습에 활용할 수 있도록 하였다. 여기서 제시하는 학습자별 흥미에 기초한 학습 과정 설정방법은 학습자의 학습흥미를 더욱 높일 수 있는 사이버 교육 대안 중 하나가 될 수 있을 것으로 기대된다.
CSUnplugged에 나타난 교육용 정렬 놀이는 만 8세 이상이면 할 수 있지만, 학생들을 지도하기에 쉬운 활동은 아니다. 왜냐하면 (1) 좋은 정렬 방법을 찾는 것은 컴퓨팅 사고력이 뛰어난 전공자라 하더라도 어려울 수 있고, (2) 정렬 알고리즘의 수가 많아 모든 내용을 파악하기가 어렵기 때문이다. 또, (3) 우수한 성능을 나타낸다고 알려져 있는 정렬 알고리즘들이 교육용 정렬 놀이에서는 반드시 좋은 결과를 만들어 내지도 않는다. 본 논문에서는 정렬 놀이를 할 때 어떤 알고리즘이 더 효과적인지 분석하고, 교수자가 알아야 하는 내용이 무엇인지에 대해 논의한다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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