21세기 지식 정보 사회에 인공지능 교육이 매우 중요하다. 4차 산업혁명 시대에 컴퓨터 교육에서 인공지능을 이해하고 컴퓨터 프로그래밍 교육을 해 보는 것이 매우 중요하지만 인공지능에 대해서 이해하고, 컴퓨터 프로그래밍 교육을 하는 교수 학습 모델이 없다. 본 연구에서는 제안하는 모델은 문제 이해 단계, 데이터 정리하기 단계, 인공지능 모델 정하기 단계, 프로그래밍하기 단계, 보고서 작성하기 단계로 구성된다. 프로그래밍하기 단계에서는 학생들의 수준에 적합하게 복사하기, 변형하기, 창조하기, 도전하기로 나눌 수 있다. 본 연구에서는 초등학교 교사들의 델파이 평가로 모델의 타당도를 입증하였고, 그에 따라 초등학생들이 쉽게 이해할 수 있는 사례를 만들었다. 본 연구의 결과는 초등학생들에서 인공지능 프로그램을 실습해 볼 수 있는 좋은 기회를 제공한다.
최근 프로그래밍과 인공지능에 대한 관심이 지속적으로 높아지고 있으며 초등학교부터 필수 교육으로 소프트웨어 교육을 실시하고 있다. 효율적인 프로그래밍 교육을 위해서 기본적으로 학생과 교사에게 적합한 실습실 환경을 구축해야 하지만 노후 컴퓨터와 네트워크 장비 구축 미비 등으로 인한 성능 문제가 있으며 이러한 컴퓨터들의 교체를 통해 성능을 높이는 일은 단기간에 현실적으로 불가능하다. 따라서 본 논문에서는 프로그래밍 실습 환경에 대한 문제 해결을 위해 React와 Spring boot를 사용하여 웹 페이지 기반의 온라인 실습환경 및 알고리즘 경진대회 채점 시스템을 제안한다. 이를 통해 사양이 낮은 컴퓨터에서도 웹 브라우저만을 사용하여 프로그래밍 학습을 진행할 수 있을 것으로 사료된다. 또한 학습하고자 하는 언어와 관계없이 여러 가지 프로그래밍 언어를 학습할 수 있으므로 실습 환경 구축을 위해 시간적 비용을 줄일 수 있을 것으로 사료된다.
최근 IT 및 융합기술 발달로 로봇이 컴퓨터를 대신하여 문제해결력, 알고리즘향상 학습을 위한 새로운 창의성교구로 각광을 받고 있다. 본 연구에서는 초등학교 고학년생이 재량활동시간에 라인트레이서를 이용하여 프로그래밍학습을 할 수 있도록 교육과정(12차시분)을 제안하고 성공 가능성을 평가하기 위해 차시별 학습결과물 중심으로 성취수준을 평가하였다. 결과로서, 실행오류의 분석을 통해 라인트레이서를 이용한 프로그래밍 학습이 컴퓨터프로그래밍 학습에 비해 창의성요소가 우수함을 확인하였다. 또한, 라인트레이서를 이용한 프로그래밍학습 방법은 컴퓨터를 대신할 새로운 창의성 학습도구로 성공할 수 있는 가능성을 확인하였다.
Computational literacy 교육은 정보화 사회가 성숙되어 가면서 그 중요성이 점차 더 부각되고 있으나 이를 위한 교육전략에 대한 연구는 미비한 실정이다. 전통적인 교육에서는 학습자의 특성을 고려한 교육을 통해 학습효과를 높이고 있으며, 이를 computational literacy 교육에 적용하려면 해당 영역에서 학습자의 특성을 분석하는 연구가 선행되어야 한다. 따라서 본 연구에서는 computational literacy의 핵심영역인 프로그래밍을 가르친 후, 이때 나타난 학습자의 특성을 Felder의 학습스타일, 다중지능을 중심으로 분석하였다. 대학생 194명을 대상으로 교육용프로그래밍언어인 스크래치를 교육한 후, 학생들의 프로그래밍 성취도와 학습양식, 다중지능과의 관련성을 분석하였다. 나아가 프로그래밍 전문가 집단과 일반 학생들의 차이를 비교, 분석하여 시사점을 제시하였다.
IT기술의 발달로 SW 중요성이 높아짐에 따라서 대학졸업자들의 프로그래밍 능력에 대한 산업체 요구가 점점 높아지고 있다. 그 결과로, 시스템 위주의 전자공학 전공 교과목에서도 프로그래밍이 이미 많은 비중을 차지하고 있으며, 컴퓨터 실습실과 같은 교육환경은 상당히 개선되었고, 교수들이 강의의 질 및 교육 결과를 향상시키고자 많은 노력을 하고 있다. 하지만, 여전히 프로그래밍 교육에 대한 사회 및 산업체의 요구를 만족시키지 못하는 것도 현실이다. 본 논문에서는 한국기술교육대학교 전기전자통신공학부 전자전공에서 이루어지고 있는 프로그래밍 교육 현황을 소개하고, 프로그래밍 교육의 근간이 되는 1학년 대상 프로그래밍 언어 교육에 대한 문제점을 학생, 교재, 담당교수, 수강학생수 그리고 수업시간 면에서 고찰 한 후, 개선방안을 제안한다.
트리즈는 처음에는 기술 분야에서 사용되었으나 현재는 창의적으로 문제를 해결하기위해 교육, 문화 등 비 기술적인 부분에서도 많이 연구되고 있다. 프로그래밍 교육방법에서도 가능한 대안을 생각해보고 오류를 검증 및 수정하는 과정에서 창의적인 사고과정이 포함되어 있다. 따라서 프로그램밍 교육에도 트리즈의 원리를 사용한다면 확산적 사고를 증진시키는 프로그래밍을 교육할 수 있을 것이다. 이에 본 연구에서는 트리즈의 40가지 발명원리를 활용한 프로그래밍 교육을 제안하였다. 프로그래밍 교육에 트리즈의 발명원리를 적용하여 프로그래밍에 다양한 방법을 시도하는 창의적인 프로그램 교육이 가능할 것이다. 추후에 프로그래밍 교육을 위한 더 다양한 트리즈의 원리를 활용하는 교육방법 연구가 필요하다.
프로그래밍 교육은 문제해결력, 논리적 사고력과 같은 고등사고능력 향상에 효과적이지만, 프로그래밍 언어의 어려운 구조와 문법은 프로그래밍 학습을 어렵게 만드는 요인이 되었다. 이러한 문제점을 보완하기 위한 방안으로 언어 습득 자체의 부담을 줄인 교육용 프로그래밍 언어나 로봇을 활용한 프로그래밍 교육이 이루어지기 시작했다. 하지만 로봇 활용 교육은 높은 비용과 관리의 어려움, 교육용 프로그래밍 언어는 실제 세계와 연결된 실제적인 문제해결 측면에서 한계가 있기 때문에 보다 보편적으로 활용할 수 있으면서 여러 분야에 적용이 가능한 다양한 도구의 도입이 요구된다고 본다. 이에 따라 본 연구에서는 프로그래밍 교육을 위한 도구로써 라즈베리 파이를 제안하며, 활용 방안에 대해 논의하고자 한다.
본 연구의 목적은 CL(Computatioanl Literacy) 교육에서 중요한 교육 내용인 프로그래밍 문제해결 과정을 규명하는데 있다. 프로그래밍 초보학습자들의 인지적 사고과정 분석을 통해 프로그래밍 문제해결 과정에서 나타나는 사고 특성을 조망하는 분석틀을 제시하고, 실제 CL 문제해결 과정에서의 초보학습자들의 사고과정을 규명하는 것이다. 이를 위해 사고발성법을 적용하여 프로그래밍 과정에서 나타나는 여러 상황을 분석하였다. 본 연구에서는 학생들의 사고 특성을 추출하는 분석코드와 프로그래밍 과정 코드를 이용한 코딩조직를 개발하였고, 프로그래밍 과정에서 겪는 어려움과 이를 해결하는 과정을 Nvivo를 사용하여 종합적으로 분석하였다. 특히 프로그래밍 과정에서 나타나는 사고력의 활용에 대한 분석과 시사점을 제시하였다. 본 연구는 프로그래밍 과정에서 나타나는 인지적 사고 특성과 흐름을 이해하는데 기여하며 프로그래밍에서의 사고 과정을 과학적으로 분석할 수 있는 준거를 제시한다.
SW 중심사회가 도래하면서 사회 모든 분야에서 SW 기반의 문제해결 역량이 강조되고 있다. 대학에서도 비전공자를 위한 SW 기초교육을 의무화하고 프로그래밍 교육을 진행하는 추세이다. 본 연구는 프로그래밍 언어의 설계 원칙 중 간결성과 일반성을 수용하는 문법요소를 도출하고 이를 기반으로 비주얼 프로그래밍 언어(스크래치, 앱인벤터)와 다이어그래밍 언어(랩터, 플로우고리즘)를 비교 분석하였다. 그 결과 간 결성과 일반성에 있어 랩터의 표현력과 효율성이 스크래치보다 우세한 것으로 분석되었으며 학습자의 결과물을 통해 이를 확인하였다. 본 연구를 통해 프로그래밍 언어의 특징에 기반한 프로그래밍 기초교육의 설계와 구현에 기여할 것으로 기대한다.
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.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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