• 정보교육학회논문지
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• 제11권2호
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• pp.231-241
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• 2007

본 연구는 창의적 문제해결 능력 향상을 위한 알고리즘 학습도구로서 로봇을 이용한 프로그래밍 학습방법을 제안하는데 목적이 있다. 이를 위해 30차시 분량의 로봇 프로그래밍 교육과정과 교재를 개발하였으며, 초등학생 6학년을 대상으로 30차시를 학습시킨 후 평가하였다. 각 차시별 학습결과 산출물 중심으로 성취수준을 평가한 결과, 학습자들이 교육과정 내용을 대부분 이해한 수준으로 분석되었다. 이러한 결과는 개발한 교육과정과 교재가 초등학생들에게 충분히 공감하고 실천 가능하도록 구성되었다고 판단된다. 본 연구에서의 실행 경험을 통해 초등학교에서 로봇 프로그램 학습이 창의적 알고리즘 학습도구로 성공할 수 있는 가능성을 확인하게 되었다.

• 한국콘텐츠학회:학술대회논문집
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• 한국콘텐츠학회 2009년도 춘계 종합학술대회 논문집
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• pp.146-151
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• 2009

현대 설치 예술 분야에서 피지컬 컴퓨팅(physical computing)을 이용한 작품의 사례가 많아지고 있다. 하지만 인터랙션(interaction)을 위한 로봇 사용이 아닌 인터페이스(interface)가 장착된 드로잉(drawing)의 도구로 로봇을 사용하여 작업한 예는 쉽게 찾아 볼 수가 없다. 본 논문에서는 사용자와 통신할 수 있는 드로잉 작업용 시스템 설계와 개발 과정에 대해 언급하고자 한다. 작업 환경을 구성하는 로봇으로는 레고(Lego) 사(社)에서 나온 마인드스톰(Mindstorm) 지능형 로봇 NXT 시스템을 이용하였고, 현실에서의 실제 드로잉 환경과 이를 예측하여 운동을 시뮬레이트(simulate)하는 가상 환경으로 구분하였다. 실제 환경에서 드로잉을 하기 위하여 NXT 시스템을 제어할 수 있도록 하는 아이커맨드(Icommand) 라이브러리(library)를 이용하였고, 가상 환경을 표현하기 위하여 이미지 표현이 쉬운 프로세싱(processing) 라이브러리를 이용하였다. 라인(line) 드로잉을 위하여 벡터(vector) 방식 SVG(Scalable Vector Graphics) 파일을 기반으로 이미지 정보를 얻어 표현하였다. 이 시스템은 블루투스(bluetooth) 연동으로 실시간 통신이 가능하여 사용자의 요구에 따라 원하는 이미지를 만들어 낼 수 있다. 이러한 모습은 이미지의 결과에 그치는 것이 아니라 드로잉을 하는 과정에서 하나의 퍼포먼스(performance)로 작용할 수가 있다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제11권8호
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• pp.2975-2982
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• 2010

본 논문에서는 모델기반 설계를 이용한 이륜 도립진자 로봇의 설계방법에 대해 제시한다. 임베디드 시스템의 제어 프로그램 설계는 MATLAB/SIMULINK를 사용한 모델기반 설계에 의해 간편하고 손쉽게 구현되었으며, 로봇은 NXT 마인드스톰, 서보 직류전동기, 초음파센서, 자이로센서, 광센서로 구성되었다. 이 로봇은 불안정한 비선형시스템이며 몸체 경사각 제어문제를 가지고 있는데, 제어기 설계는 상태궤환 LQR 제어를 이용하였다. 타겟이 되는 프로세서에 종속적이지 않은 모델기반 설계는 문서기반 설계보다 프로그램 개발, 오류 발견 및 수정, 소프트웨어 구조 파악의 측면에서 장점을 가지고 있음을 제어기 설계와 실험을 통해서 확인할 수 있었다.

• 정보교육학회논문지
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• 제13권1호
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• pp.69-76
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• 2009

본 논문에서는 레고 마인드스톰 NXT라는 로봇을 활용하여 프로그래밍을 재미있게 수업할 수 있는 방안에 대해서 모색하였다. 수업의 목표는 단편적인 지식 습득이 아닌 미로찾기라는 문제해결을 목표로 한다. 이 로봇은 컴퓨터에 설치된 NXT-G라는 GUI와 USB를 통해서 통신을 하도록 되어있다. 이 GUI는 텍스트 기반 방식이 아닌 아이콘 기반 방식 프로그래밍 도구이다. 본 논문에서는 16주를 초급 단계, 중급 단계, 고급단계로 나누어서 계획하였다. 초급 단계에서는 GUI 사용 방법과 로봇의 센서들의 작동방법을 익히는 것에 주안점을 두었다. 중급 단계에서는 저(低)난이도 미로를 설계하여 프로그래밍하는 단계로 구성하였다. 고급 단계에서는 중(中)난이도와 고(高)난이도의 미로를 설계하여 프로그래밍하는 단계로 구성하였다. 모든 미로찾기 문제는 알고리즘 작성, 순서도 작성, 스택을 이용한 프로그래밍이라는 3가지 과정을 거치도록 구성하였다.

• 컴퓨터교육학회논문지
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• 제9권1호
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• pp.49-59
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• 2006

기존 프로그래밍 교육은 내용과 방법, 대상에 대한 고려가 부족하였다. 특히, 초등학생에 적합한 교육은 거의 이루어지지 않아 교육현장에서 중요성이 점점 감소하게 되었다. 이러한 문제를 해결하고자 본 연구에서는 초등학생들에게 적합한 프로그래밍 교육 도구로서 MINDSTORMS의 활용을 제안하고, 학습자의 창의력에 미치는 효과를 검증하였다. 학교에서 적용 결과 학생들의 창의력 신장에 많은 도움을 주는 것으로 나타났다. 프로그래밍 교육의 목적은 단지 프로그래밍 언어의 이해가 아니라 문제해결력, 논리적 사고력, 창의력 신장에 두어야 한다. 또한, 학생들이 스스로 그들의 학습활동을 통제하고 능동적으로 문제를 해결할 수 있는 환경을 조성해 주어야 하며, 이러한 프로그래밍 교육에 MINDSTORMS은 매우 유용하고 적절한 도구가 될 수 있다.

• 한국정보과학회:학술대회논문집
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• 한국정보과학회 2005년도 한국컴퓨터종합학술대회 논문집 Vol.32 No.1 (B)
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• pp.334-336
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• 2005

본 논문은 정형 명세 언어인 Esterel이 가지는 취약점을 보안하기 위해 Safety-Critical Aided Development Environment를 추가로 활용하여 신뢰성 있고 안전적인 임베디드 제어 소프트웨어 개발을 위한 기법을 제시하고 있다. 그 뿐만 아니라 제시한 기법을 이용하여 개발된 간단한 자동 강속 제어 소프트웨어를 인터페이스와 기능 부분에 대해서 각각 확인 및 검증을 수행한 후 임베디드 시스템인 레고 마인드 스톰으로 제작된 차량 로봇에 탑재한 후 실험을 하고, 실험을 통해 기존 개발 기법과의 차이점을 분석한다.

• 정보교육학회논문지
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• 제17권1호
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• pp.83-91
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• 2013

교육과학기술부는 2011년 융합형인재교육의 일환으로 STEAM교육을 발표하였다. 가장 중요한 문제는 "어떻게 STEAM교육의 목표를 달성하는가?"이다. 그래서 본 논문에서는 상황제시를 위한 초등학교 5학년 과학의 광합성 단원의 내용과 "심해탐사로봇"이라는 창의적 주제를 가지고 로봇을 활용한 STEAM교육을 실시하였다. 학생들은 13차시의 로봇 기초교육과정을 이수한 후, 10차시의 주제중심 로봇활용교육을 실시하였다. 로봇기초교육과정에서는 로봇을 제어할 때, 정규 수학 또는 과학과목에서 배운 내용을 적용할 수 있도록 구성되었으며, 로봇활용교육과정에서는 산소센서를 이용한 광합성 이해, 브레인스토밍, 아이디어 도출, 로봇 설계, 로봇 제작, 시연 및 발표의 과정으로 구성되었다. 이 두 개의 과정에는 STEAM의 모든 요소가 포함되었다. 모든 수업이 끝난 후, 학부모와 학생들의 교사면담을 통해서 창의성, 학습태도, 학교생활의 많은 부분에서 긍정적인 답변을 얻을 수 있었다. 특히 학교생활과 학습태도가 좋지 않은 학생들이 로봇경연 대회에서 우수한 성적을 거둠으로써, 학습의 자신감과 성취감을 가질 수 있었다. 통계적인 수치를 기술하지는 않았지만 이 수업으로 인하여 STEAM교육을 위한 로봇활용교육이 창의 인성, 직업탐색등에 매우 큰 효과가 있음을 알 수 있었다.

• 컴퓨터교육학회논문지
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• 제14권5호
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• pp.9-18
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• 2011

컴파일러 교과목에서 수행하는 컴파일러 개발 프로젝트는 많은 경험과 기술을 얻을 수 있다. 그러나 한 학기에 이수하기 부족한 강의 시간과 컴파일러 개발의 높은 난이도 때문에 수업에 어려움을 겪는다. 그리고 컴파일러 목적시스템은 대게 인터프리터로 구현되기 때문에 학생의 흥미를 유도하기도 어렵다. 이에 따라서 컴파일러 교육은 이론 위주의 교육이 되기 쉽다. 이러한 한계를 극복하기 위하여 본 논문에서는 컴파일러의 이론과 실제를 보다 쉽게 습득할 수 있는 통합개발환경을 제시한다. 개발된 통합개발환경에는 마인드스톰 NXT 로봇을 목적시스템으로 하는 레퍼런스 컴파일러와 컴파일러 제작 도구, 목적언어 테스트 도구, 코드생성 시각화 도구가 포함되며 이클립스 플러그인 기반으로 개발되어 편의성과 확장성이 뛰어나다. 개발된 통합개발환경은 학생들이 컴파일러를 보다 쉽게 이해하고 개발할 수 있도록 도와준다.

• 공학교육연구
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• 제12권2호
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• pp.83-88
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• 2009

본 논문은 저학년을 위한 공학설계입문 과목에서 레고 Mindstorm NXT를 이용하여 설계 실습교육을 효과적으로 하는 방안을 제안하고 적용 사례를 분석하였다. 공학설계입문 과목의 특성상 전공 지식을 요구하지 않으면서도 설계에 대한 다양한 경험을 제공해야 하면서 동시에 저학년들의 전공에 대한 흥미를 끌어내야 한다는 어려움이 있다. 본 연구 결과에 따르면, 레고의 Mindstorm NXT가 이러한 문제의 한가지 좋은 대안이 될 수 있다. LEGO Mindstormd NXT를 입문설계 수업에 사용했을 경우, 학생들의 설계에 대한 흥미 유발과 설계의 다양한 측면에 대한 경험이 충분히 가능하다. 즉, 설계의 목적설정, 설계 제약조건 찾기, 설계물의 기능 열거, 설계 공간의 탐색, 예비설계 수행 등의 설계 각 과정에 대한 경험을 제공할 수 있다. 또한, 본고에서는 레고를 공학설계 입문 과목에서 도입할 경우 사용할 만한 무선조정 축구 로봇, 라인 트레이서, 청소기 로봇 등의 프로젝트 목록을 제시하였다.