창의적 컴퓨팅 산출물 기반 알고리즘 교육 방법

Educational Method of Algorithm based on Creative Computing Outputs

Abstract

비전공 학부생을 대상으로 다양한 방식의 SW 교육이 대학별로 운영되고 있다. 그리고 대부분 컴퓨팅적 사고를 교육하는 데 초점을 맞추고 있다. 이러한 컴퓨팅 교육에 이어서 학생들마다 창의적인 컴퓨팅 산출물을 구현하고 평가하는 교육 방식이 필요하다. 본 논문에서는 창의적 컴퓨팅 산출물 기반 SW교육을 실현하는 한 가지 방안을 제안한다. 이를 위해 학생들이 디지털논리회로 장치를 창의적으로 구현하고, 이 장치의 기능을 구현하는 SW알고리즘을 디자인하는 교육방법을 제안한다. 제안한 교육 방법에서는 아두이노 보드를 사용한 간단한 LED 논리회로를 예로 들어 교육한다. 학생들은 2변수 논리회로 출력장치 두 쌍을 창의적으로 설계 및 구현하고, 구현한 장치의 패턴을 나타내는 알고리즘을 다양한 형태로 설계한다. 그리고 입력장치를 이용한 기능 확장 및 확장된 알고리즘을 설계한다. 제안한 교육방법을 적용하면, 비전공 학생들이 창의적 컴퓨팅 산출물 제작을 통해 알고리즘 설계의 개념과 필요성을 습득하는 성과를 얻을 수 있다.

Various types of SW education are being operated by universities for non-major undergraduates. And most of them focus on educating computational thinking. Following this computing education, there is a need for an educational method that implements and evaluates creative computing outcomes for each student. In this paper, we propose a method to realize SW education based on creative computing artifacts. To do this, we propose an educational method for students to implement digital logic circuit devices creatively and design SW algorithms that implement the functions of their devices. The proposed training method teaches a simple LED logic circuit using an Arduino board as an example. Students creatively design and implement two pairs of two input logic circuit devices, and design algorithms that represent patterns of implemented devices in various forms. And they design the functional extension and extended algorithm using the input device. By applying the proposed method, non-major students can gain the concept and necessity of algorithm design through creative computing artifacts.

그림 1. LED 16 개에 번호를 붙여 표시한 개념도 Fig. 1. Assignment of numbers to sixteen LEDs.

그림 2. 8개 LED들이 만드는 4가지 패턴 Fig. 2. Four patterns made from eight LEDs.

그림 3. 나머지 8개 LED들이 만드는 4가지 패턴 Fig. 3. Four patterns made from other eight LEDs.

그림 4. 조합된 16개 패턴 Fig. 4. Combinational sixteen patterns.

그림 5. 순차적인 LED 패턴 표현 알고리즘 Fig. 5. Sequential algorithms to express different LED patterns.

그림 6. 순차적인 LED 패턴 표현 s4a 알고리즘 Fig. 6. Sequential s4a algorithms to express LED patterns.

그림 7. 반복적인 LED 패턴 표현 s4a 알고리즘 Fig. 7. Iterative s4a algorithms to express LED patterns.

그림 8. 선택적인 LED 패턴 표현 s4a 알고리즘 Fig. 8. Conditional s4a algorithms to express LED patterns.

그림 9. s4a 알고리즘적 사고력 평가 문제 사례 Fig. 9. An example of s4a type problems to test algorithmic thinking ability.

표 1. 2입력 4출력 그림 2 LED 회로 진리표 Table 1. Truth table of two inputs and four outputs from eight LEDs in Fig. 2

표 2. 2입력 4출력 그림 3 LED 회로 진리표 Table 2. Truth table of two inputs and four outputs from eight LEDs in Fig. 3