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.
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.
두리틀은 프로그래밍을 통해 컴퓨터 과학의 원리 및 개념의 학습을 돕는 교육용 프로그래밍언어이다. 로봇을 이용한 프로그래밍 학습은 학습자의 흥미를 유발하여 학업성취도를 향상시킨다. 그러나 두리틀과 로봇 제어용 언어는 명령어나 언어체계, 실행체계가 다르다. 따라서 학습자는 로봇제어를 위해 사실상 두 가지 언어를 습득해야 하므로 두리틀의 교육용언어로써의 장점을 감소시킨다. 이러한 문제점을 해결하기 위하여 두리틀 거북객체 명령어를 로봇 제어 명령어로 변환하여 주는 parser를 이용하여 두리틀과 로봇 로봇제어용 언어의 일원화를 시도하였지만, 거북객체와 로봇의 속성이 다름으로 인해 적용 가능한 명령어가 일부분에 그치는 제약을 극복하지 못하였다. 본 연구에서는 두리틀 표준객체군에 로봇을 직접 제어할 수 있는 로봇객체를 추가함으로써 두리틀과 로봇 제어용 언어 일원화의 근본적인 해결책을 제시하여 로봇을 포함한 두리틀의 다양한 객체를 동시에 제어하는 프로그래밍이 가능하도록 하여 로봇을 이용한 프로그래밍 학습의 교육적 효과를 제고하였다.
최근 SW교육 방법의 일환으로 초등학교 모든 실과교과서에서 엔트리 사이트를 활용하고 있다. 하지만 모두 블록형 프로그래밍 언어를 학습하고 있어 일상생활에서 활용할 수 있는 프로그램을 제작하는데 어려움이 있다. 본 연구는 엔트리 파이썬으로 프로그래밍을 학습하는 것이 초등학생의 논리적 사고력과 프로그래밍 흥미도에 미치는 영향에 관한 연구이다. 총 8차시의 수업 전과 후 논리적 사고력 검사와 프로그래밍 흥미도 검사를 진행하였다. 수업 전, 후 논리적 사고력 점수가 평균 6.6점에서 9.4점으로 상승하였으며 프로그래밍 흥미도 또한 평균 46.7점에서 59.1점으로 상승하였다. 이를 통해 엔트리 파이썬을 활용한 프로그래밍 학습이 초등학생의 논리적 사고력 및 프로그래밍 흥미도 증진에 유의미하다는 결과를 얻었다.
본 연구에서는 소프트웨어 교육의 전면 시행을 앞두고 학교 급별 연계성 있는 교육과정 운영을 위한 가이드라인을 제시하고자 하였다. 이를 위하여 학생들의 수준에 맞는 교육용 프로그래밍 언어의 형태를 제시하기 위해서 해외의 사례를 살펴보았다. 해외의 사례는 현재 필수교육과정으로써 프로그래밍 과정을 운영하고 있는 나라의 교육과정을 분석하여 초-중-고등학교에 제시된 프로그래밍 언어의 유형을 살펴보고, 이를 통해 우리나라의 소프트웨어 교육 체제 구성을 위한 제언을 하고자 하였다. 해외의 사례를 살펴본 결과, 초등학교에서는 블록기반의 프로그래밍 언어를 활용하고 있고, 중학교부터는 텍스트 기반의 프로그래밍 언어를 중점적으로 사용하고 있는 것으로 나타났다.
예비교사들의 소프트웨어교육 능력을 키우기 위한 방안으로 정규 교과시간에 두 종류의 프로그래밍 도구(파이썬, 스크래치)를 이용하여 프로그래밍 학습을 각각 실시하였다. 프로그래밍 학습에서 지속적으로 흥미와 성취감 및 창의성을 저해하는 요소인 각종 오류들의 종류들을 수집하고 유형별로 분석하였다. 분석된 자료들을 활용하면 향후 예비교사들이 초등학교에서 가르쳐야 할 소프트웨어교육에서 발생 가능한 오류들을 줄일 수 있도록 대처할 수 있는 능력을 키울 수 있어 최적의 학습효과를 올릴 수 있다. 본 연구에서는 평균적으로 텍스트를 입력하는 기존 형태의 언어와 불럭을 조립하는 형태의 언어 모두에서 프로그래밍 시 가장 많은 오류를 발생시키는 유형이 논리오류(37.63%)로 가장 많았다. 또한, 두 언어에서 차이점이 많이 나타나는 세부적인 오류는 문법 등의 사용미숙, 오타 등으로 인한 단순오류가 파이썬이 14.3%, 스크래치가 3.5%로 큰 차이가 있음을 알 수 있었다.
본 연구에서는 프로그램을 보다 쉽고 편리하게 작성할 수 있도록 교육용 한글 프로그래밍 언어인 HanScript를 개발하여 학교 현장에 적용하였다. 또한 HanScript를 평가하기 위해서 교육용 프로그래밍 언어의 조건을 가독성, 가작성, 교정성으로 구분하고, 이를 Visual Basic과 비교하였다. 그 결과 HanScript는 우리말식으로 표현되어 있어 Visual Basic에 비해 가독성과 교정성이 높게 나타났다. 그러나 Visual Basic에 비해 라이브러리가 부족하여 복잡한 기능을 구현하기 어려웠고, 소스 코드를 쉽게 작성할 수 있는 편집기가 제공되지 않아 실습하는 데 어려움이 많았다. 따라서 HanScript가 풍부한 라이브러리와 자세한 디버그 정보를 제공하고, 소스를 편리하게 작성할 수 있는 편집기를 제공한다면 보다 유용한 교육용 프로그래밍 언어가 될 수 있을 것이다.
창의성 및 문제해결력이 핵심역량이 되면서, 초 중등학교 교육과정에서 이루어지는 프로그래밍 과목의 교육목적은 '컴퓨팅 사고력(computational thinking)'에 있다. 이러한 목적은 단순한 컴퓨터 활용 능력과 프로그래밍 언어의 특성을 파악하는 수준으로는 달성할 수 없다. 프로그래밍 언어를 활용하여 실생활의 문제 해결을 위한 알고리즘을 작성하고 프로그램으로 구현할 수 있는 능력이 필요하다. 이러한 능력을 배양하기 위해 초 중등학교 교육과정에 프로그래밍 영역 교육과정을 강화하였고, 성취도를 평가하기 위한 기준도 마련되었다. 그러나 실제 교육현장에서 활용할 수 있는 교육과정은 아직 확립되어 있지 않다. 본 연구에서는 기존 프로그래밍 교육과정들에 대한 연구들을 분석하고 이런 교육과정이 성취기준과 얼마나 부합하는지를 평가하였다. 또한 프로그래밍 교육과정 연구시 고려할 사항과 교육과정의 운영 결과가 성취기준과 부합하는지 검증하는 방법을 제시할 수 있었다. 아울러 초 중등학교 프로그래밍 교육과정에서의 향후 연구방향을 제시하였다.
이 연구에서는 교육용 프로그래밍 언어인 두리틀과 로봇 교육이 창의성 신장에 미치는 효과를 비교 분석하였다. 초등학교 6학년 3개반 99명을 대상으로 두리틀 교육반, 로봇 교육반, 일반 수업반으로 나누어 실험을 하였다. 두리틀 교육반, 로봇 교육반 학생들에게 10주 동안 10차시 분량의 구체적인 조작활동과 피드백, 토의 활동을 통한 교육을 진행하였다. 실험 결과 두 개의 프로그래밍 교육반 모두 일반 학급보다 창의적 능력과 창의적 성격이 신장되었으며, 특히 로봇 교육반 학생들의 창의성이 가장 많이 신장되었다. 또한 학업 성취도 하위 집단 학생들의 창의성 평균이 상위 집단보다 다소 높은 것으로 드러나 학업 성취도와 창의성 간의 양의 상관 관계는 성립하지 않는 것으로 확인되었다.
스마트폰의 대중화로 이전 어느 때보다 컴퓨터와 컴퓨터 프로그래밍에 대한 관심이 높아지고 있다. 반면 대부분의 컴퓨터 관련 학과에서 첫 프로그래밍 언어로 가르치고 있는 C++나 자바 언어는 학생들이 이해하기에 쉽지 않다. 본 논문에서는 컴퓨터 관련전공 학생들의 컴퓨터 프로그래밍 분야에 대한 관심을 높이기 위한 첫 프로그래밍 언어로써 안드로이드 앱 인벤터를 활용하는 방안과 교육과정을 제시하였다. 교육 분석 결과를 통해 본 교육과정이 컴퓨터 프로그래밍에 대한 관심을 높이고 스마트폰 앱 개발에 대한 자신감을 향상시키는데 기여할 수 있음을 확인하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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