제 7차 컴퓨터교과 교육과정은 소프트웨어 활용 부분에 치중되어 컴퓨터과학에 관한 원리교육이 이루어지지 못하고 있다. 한편, ACM K-12 컴퓨터과학 교육과정 모델에 관한 보고서에서는 현재의 컴퓨터교육이 그릇된 방향이며 컴퓨터과학 중심의 컴퓨터교육을 위해서 프로그래밍언어 교육을 통한 원리교육의 중요성을 강조하고 있다. 본 논문에서는 프로그래밍 체험학습을 위한 객체지향 기반의 새로운 교육용프로그래밍언어인 두리틀(Dolittle)을 소개한다. 두리틀은 간결한 구문과 한국어와의 대응성, 인크리멘탈 방식의 프로그래밍, 수치, 문자열, 배열과 같은 알고리즘과 구조화, 텍스트 위주의 프로그래밍 등의 설계방침을 적용한 언어이다. 중학생을 대상으로 실제 수업에 적용해 보고 학습효과를 분석한 결과, 객체지향기반이지만 클래스나 상속 등의 개념을 모르고도 활용 가능한 교육용프로그래밍언어라는 것을 확인할 수 있었다. 또한 객체와 메소드 활용을 통하여 프로그래밍 결과를 쉽게 확인할 수 있고 오류 수정이 용이하므로, 학생들의 높은 흥미도를 유지하면서 학업성취도를 향상시키고 차후 학습으로의 연계가 수월하였다.
4차 산업혁명시대를 맞이하여 학생들에 대한 프로그래밍 교육이 더욱 중요시되고 있다. 그러나, 학생들이 프로그래밍 능력을 습득하는 데에는 많은 시간과 연습이 필요하다. 특히, 산업현장에서 널리 사용되고 있는 JAVA, C++와 같은 객체지향언어를 학습하는데 있어서 학생들은 더욱 많은 어려움을 느낀다. 본 논문에서는 객체지향프로그래밍 개념을 교육하고, 기능을 이해하며, 소스코드 분석 및 이해향상에 도움을 줄 수 있는 객체 상호작용 시각화 방법을 제안한다. 제안된 시각화 방법은 기존 소스코드를 자동적으로 변경하여 프로그램 실행과 동시에 객체들이 동작하는 모습을 시각적으로 보인다.
인공지능은 우리 사회 전반에서 그 영역을 넓혀가고 있으며 교육 분야도 그 적용 범위에 있어 예외가 아니다. 이러한 시대의 흐름 속에 교사들을 위한 컴퓨터 프로그래밍 수업을 진행하였다. 이 수업의 최종 목적은 학생들에게 컴퓨터 프로그래밍을 가르쳐 인공지능에 적용할 수 있도록 교사의 프로그래밍 역량을 키우는 데 있다. 이러한 역량을 기르기 위한 방법으로 본 논문에서는 학습자인 교사들의 논리적 사고력 및 일관성이 프로그래밍 적합도와 어떠한 관계를 가지는지 연구하고 해당 수업에 적용된 교육적 환경 요소를 제시하였다. 한 학기 수업 과정에서 치른 프로그래밍 시험 결과와 논리적 사고력 간의 관계는 비례 관계인 것을 확인할 수 있었다. 이러한 결과는 프로그래밍 언어를 배우는 학생들에게도 적용할 수 있을 것으로 예상된다. 또한 일반적인 프로그래밍 수업에서 팀 구성이 필요할 경우 논리적 사고력이 뛰어난 학생을 각 팀에 포함시킴으로써 좀 더 나은 학습 효과를 얻을 수 있을 것으로 예상된다.
로봇교육과 프로그래밍교육이 학습자들에게 미치는 긍정적인 효과는 거의 동일하지만, 로봇교육은 프로그래밍교육에 비하여 로봇구입이라는 경제적 비용과 학습자의 인지적 부담을 증가시키는 로봇 제작 과정이 포함되기도 하는 차이점이 있다. 이러한 차이점으로 인하여 모든 학교급 또는 모든 학습 목표에 대하여 프로그래밍교육이 동일한 효과를 갖지 않을 수도 있을 것이다. 이러한 가정을 확인하기 위하여 본 연구에서는 국내에서 발표된 로봇교육의 효과에 대한 논문을 메타분석하여 효과크기를 산출하고 프로그래밍교육의 효과크기와 비교한다. 비교 결과를 바탕으로 로봇교육의 방향을 제시하고자 한다. 로봇교육과 프로그래밍교육의 평균 효과크기는 각각 0.6664과 0.4060로 유의미한 차이를 보였다. 초등학생의 경우 평균 효과크기가 로봇교육은 0.373, 프로그래밍교육은 0.667로 유의미한 차이를 보였다. 중학생이 로봇교육과 프로그래밍교육 모두에서 가장 큰 효과를 보였으며, 학교급이 높아질수록 프로그래밍교육에 비하여 로봇교육의 효과가 커짐을 알 수 있었다. 목적별 분석 결과 프로그래밍교육은 모든 영역에 고르게 중간의 효과를 보인 반면 로봇교육은 인지적 영역보다 정의적 영역에 더 큰 효과가 있었다. 교육방법별로 분석한 결과 로봇제작의 효과크기는 1.3294로 높은 효과를 보이며, 로봇제작과 프로그래밍, 로봇프로그래밍, 로봇활용의 순으로 중간의 효과를 보였다. 본 연구의 결과에 따라, 프로그래밍교육이 로봇교육에 비하여 전반적으로 효과가 크고, 로봇교육은 중학생 이상의 대상에 대하여 프로그래밍 교육보다 효과가 크며, 로봇교육은 정의적 영역의 향상에 효과가 있다. 또한 로봇교육은 단순 로봇활용보다는 로봇제작, 로봇프로그래밍을 포함하여, 다양한 주제에 적용할 때 더 큰 효과가 있음을 알 수 있다.
프로그래밍 교육은 학생들의 창의력, 문제해결력, 논리적 사고력 향상 등에 긍정적인 영향을 끼친다. 하지만, 프로그래밍을 하기 위해서는 기본 문법과 구조를 이해하고 프로그램을 사용하는 방법을 익히는데 너무 많은 노력을 요구하는 등 문제점을 갖고 있으며, 이로 인해 학습자에게 프로그래밍에 대한 부정적인 인식을 갖게 한다. 따라서 본 연구에서는 배우기 쉽고, 직관적이며, 학습자의 문제해결력 향상을 도모할 수 있는 교육용 프로그래밍 언어(EPL)인 '스크래치'를 CPS(Creative Problem Solving) 모형을 활용해 적용해봄으로써 중학교 남녀 학습자에게 있어 문제해결력 향상과 프로그래밍 교육에 대한 태도에 어떠한 영향을 미치는지 단일집단 사전사후 검사를 통해 검증하였다.
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.
2015개정 교육과정에 의해 2019년부터 초등학교 5, 6학년을 대상으로 실과과목에서 정보교육이 진행되고 있지만, 국외에서는 초등학교 저학년부터 정보교육을 시행하는 경우가 많다. 이에 본 연구는 초등학교 저학년의 특성을 고려한 프로그래밍 언어의 선택 방향성을 제시하기 위한 목적이 있다. 목적 달성을 위해 저학년의 발달특징과 교육용 프로그래밍 언어의 필요요소를 고려하여 평가 준거를 개발하였다. 준거에 근거하여 두 언어의 사용성을 분석한 결과는 다음과 같다. 첫째, 비스킷은 학령이 낮은 학생의 표현력 고려, 프로그래밍의 개념에 대한 학습 없이 알고리즘 익히기 등에 활용할 수 있으며, 둘째, 스크래치 주니어는 알고리즘이나 프로그래밍에 대한 개념 학습에 용이한 것으로 나타났다. 본 연구는 향후, 초등학교 저학년 대상의 프로그래밍 교육을 대비하여 학생들의 발달 상태를 고려한 시사점을 제시했다는데 의의가 있다.
2009년에 개정된 정보 교과 교육과정의 '문제해결 방법과 절차' 영역에서는 실생활에서 발생하는 다양한 문제를 알고리즘적 사고를 통해 해결할 것을 강조하였다. 또한 설계한 알고리즘의 구현을 위해 프로그래밍 언어의 기본 사용법을 익혀 실생활의 다양한 문제를 해결할 것을 제시하고 있다. 최근 초등학교 학습자도 쉽게 사용할 수 있는 교육용 프로그래밍 언어가 제시되면서 프로그래밍 언어의 사용에 대한 학습자의 부담이 많이 줄어들었다. 그러나 초보 학습자가 자신이 작성한 문제해결 절차를 프로그래밍 언어로 구현하는 것은 쉽지 않다. 따라서 초등학교 학습자가 알고리즘 설계와 구현과정을 연계할 수 있는 효과적인 방법이 필요하다. 이에 본 연구에서는 프로그래밍 교육에서 학습자가 문제해결 절차를 작성하면서 동시에 구현에 필요한 내용도 작성할 수 있는 알고리즘 설계 활동지를 제안하고자 한다. 그리고 수업을 통해 본 연구에서 제안한 알고리즘 설계 활동지를 사용하여 문제해결 절차를 작성한 학습자가 일반적인 문제해결 절차를 작성한 학습자에 비해 얼마나 빠르고 정확하게 문제를 해결하는지를 확인해보았다.
프로그래밍 교육이 고차원적 사고능력을 함양시켜주는 교육임에도 불구하고, 기존의 프로그래밍 교육은 기본 문법과 구조를 이해하고 프로그램 사용법을 익히는데 너무 많은 노력을 요구하여 학습자들로 하여금 프로그래밍 학습을 기피하거나 포기하도록 만들었다. 이러한 문제점을 극복하기위해 본 연구에서는 배우기 쉽고, 직관적인 교육용 프로그래밍 언어(EPL) '스크래치'를 이용하여 중학생을 대상으로 게임제작 프로그래밍 수업을 12주에 걸쳐 실시하였다. 이와 더불어 교수방법에 있어서 메타인지 사고를 활성화하기위해 '자기질문' 방식을 가미한 시범-실습 수업모형을 활용하였다. 연구결과 스크래치를 이용한 게임제작 프로그래밍 수업은 메타인지에 있어 남녀 모두에게 긍정적 효과가 있음을 확인하였다. 하지만, 자기효능감에 있어서는 여학생 집단에 긍정적 영향을 주지 못했다.
최근 전세계적으로 프로그래밍 교육에 대한 관심이 증가하고 있다. 하지만 대부분의 언어는 컴파일러와 통합 개발 환경을 컴퓨터에 설치하여야만 사용할 수 있는 문제가 있다. 이를 해결하기 위해 Eclipse Che나 JDOODLE과 같은 웹 기반 프로그래밍 환경이 다수 개발되었지만 대부분이 GUI 프로그래밍을 지원하지 않고, 특히 한글 프로그래밍 언어는 지원하지 않는다. 이 논문에서는 '봄밭'이라고 하는 웹 기반 프로그래밍 환경을 제안한다. 봄밭은 한글 프로그래밍 언어인 새싹을 지원하고, GUI 프로그래밍도 지원한다. 콘솔 기반의 입출력 또한 지원한다. 콘솔 및 GUI 인터페이스를 모두 지원하기 위해서 봄밭에는 두 개의 서브 컴파일 시스템을 설계하고 구현하였다. 우리는 봄밭의 GUI 지원의 성능을 측정하기 위해서 Java의 모든 GUI 튜토리얼 코드를 새싹으로 변환하여 봄밭에서 실행해 보았다. 그 결과, 81.42%의 코드를 정상적으로 실행할 수 있는 것을 확인하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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