초등학생을 위한 소프트웨어교육에서 파이썬과 같은 텍스트 기반 프로그래밍언어를 사용해 코딩을 교육하려는 연구가 활발히 이루어지고 있다. 일반적으로 블록 기반의 프로그래밍언어에 비하여 이러한 고급언어는 피지컬 컴퓨팅용 키트 또는 다양한 프로그래밍언어와 결합해 수행하는 학습 활동을 지원하고 있다. 본 연구는 텍스트 기반 언어의 어려움을 극복하기 위해 ARCS 모형을 적용한 컴퓨팅사고력 기반의 코딩 프로젝트를 수행하였다. 실험 결과에서 학생들은 전반적으로 동기유발 측면에서 프로그래밍에 대한 자신감 및 흥미를 나타나고 있으며, 특히 컴퓨팅사고력의 변화에서 반복, 함수, 객체에 대한 이해가 높게 나타났는데, 이러한 경향은 텍스트 기반 언어 사용과 파이썬 모듈의 효과로 여겨진다.
본 연구는 초등학생들을 대상으로 코두를 활용한 프로그래밍 수업이 문제해결력에 미치는 영향에 대해 조사한다. 어린 학생들이 컴퓨터 프로그래밍을 좀 더 쉽고 편하게 배울 수 있도록 다양한 도구들이 개발되었는데 그 중에서도 코두는 게임, 애니메이션과 음악 등과 같은 멀티미디어 응용을 개발하도록 만들어진 도구이다. 코두를 이용한 프로그래밍 수업을 통해 학생들이 자신들의 게임과 애니메이션 및 음악을 만들면서 문제해결력이 향상되는 것을 기대할 수 있다. 본 논문은 코두를 활용하여 초등학생들을 위한 프로그래밍 교육 프로그램을 개발하고 이를 서울시 소재 초등학교 5학년 학생 27명을 대상으로 수업을 적용하였다. 2014년 3월부터 5월까지 총 3개월간의 프로그래밍 수업을 통해 대부분의 학생들이 수업에 흥미를 가졌으며 수업 후에 문제해결력이 향상되는 결과를 보였다.
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.
현재 사용되고 있는 대부분의 프로그래밍 언어는 영어를 기반으로 제작되어 있다. 이러한 점은 비영어권 국가에서 프로그래밍 언어를 배우는 데 장벽이 된다. 완전하게 자국어로 만들어진 프로그래밍 언어가 있다면 프로그래밍의 교육비용이 많이 줄게 될 뿐만 아니라 학생들도 더 많은 흥미를 느끼게 될 것이다. 그러나 자국어를 바탕으로 한 프로그래밍 언어 설계는 큰 주목을 받지 못했으며 발표된 연구 결과도 많지 않다. 그 원인은 한편으로 프로그래밍 언어가 너무 빠르게 발전하고 있기 때문이며 다른 한편으로는 소스코드보다 프로그램의 효율성이 더 강조되어 왔기 때문이다. 하지만 자국어를 바탕으로 프로그래밍 언어를 설계하는 것은 하찮은 문제가 아니며 특히 프로그래밍 교육 측면에서 매우 중요하다. 사실 한글 프로그래밍 언어 분야에는 적잖은 연구 결과가 있었지만 실제로 한글 언어가 실제로 교육에 사용된 사례는 드물다. 이 논문에서는 배우기 쉬운 한글 프로그래밍 언어인 새싹을 소개한다. 새싹의 간결성을 입증하기 위해 두 개의 실험을 수행하였다. 첫째, 새싹으로 작성된 프로그램과 다른 한글 프로그래밍 언어로 작성된 프로그램의 크기를 비교하였다. 둘째, 새싹 언어 자체의 크기를 C나 Python 등 널리 사용되는 언어의 크기와 비교하였다. 실험 결과 새싹으로 작성된 프로그램의 크기는 다른 한글 프로그래밍 언어로 작성된 프로그램보다 평균 10% 더 간결하였다. 또한, 새싹 언어의 크기는 널리 사용되는 언어보다 평균 24% 간결하였다.
프로그래밍(알고리즘) 자동 평가 시스템은 주어진 문제에 대해 사용자가 제출한 소스코드의 정확성과 알고리즘의 시간/공간 효율성 등에 대한 즉각적인 평가 결과와 교정적인 피드백을 제공한다. 또한, 이러한 실시간 평가 결과를 통해 제공되는 문제별 채점 현황(제출 횟수, 통과 횟수), 랭킹 등의 경쟁적인 요소는 사용자에게 프로그래밍 학습에 대한 동기와 흥미를 제공하는 장점이 있다. 본 연구에서는 프로그래밍(알고리즘) 자동 평가 시스템의 이론적 배경과 선행 연구에 대한 고찰, 국 내외 자동 평가 시스템의 동향에 대해 알아보고, 고등학교와 대학의 학부 과정에서 활용할 수 있는 방안을 제시하였다. 즉, 2015 개정 교육과정의 고등학교 과학 계열 전문 교과인 '정보 과학' 과목에서 자동 평가 시스템의 활용을 제시하고 있으며, 이에 따라 C언어의 문법에 관한 기초적인 내용에서부터 주어진 문제의 알고리즘 설계와 프로그래밍 단계까지 폭넓게 적용할 수 있다. 또한, 대학의 자료구조와 알고리즘 강좌에서 동일 문제에 대한 각 알고리즘의 실제 소요 시간을 직접 비교해 봄으로써 알고리즘의 성능 차이를 확인할 수 있다.
일반적으로 여학생이 프로그래밍 교육에 흥미가 낮은 것으로 지금까지 여러 연구를 통해 밝혀졌다. 본 연구는 초등학교 여학생의 창의성 신장을 위한 프로그래밍 교육 방법으로 로봇 활용 프로그래밍 교육 프로그램을 제시하였다. 정보영재학급 5, 6학년 로봇 교육과정을 분석하여 주제를 선정하고 이를 아두이노(Arduino)와 EV3를 활용하여 로봇활용 프로그래밍 교육 프로그램을 개발하였다. 개발한 교육 프로그램의 교육효과를 분석하기 위해 정보영재학급 5, 6학년 여학생을 실험집단으로 선정하여 개발한 프로그램을 투입하였고 사전 사후검사 결과를 분석하였다. 분석 결과 본 연구에서 개발한 교육 프로그램이 초등학교 여학생의 창의성 신장에 도움을 주는 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.
프로그래밍 학습은 학습자들이 어렵게 느끼기도 하며, 프로그래밍 학습에 흥미를 잃거나 포기하는 사례도 많다. 이러한 상황에서 학습자들이 딛고 일어서서 탄력을 받아 학습에 자신감을 얻게 하는 능력이 회복탄력성이다. 또한 프로그래밍 언어 및 도구에 따라서 학습자들이 느끼는 인지적인 부담과 학습 동기가 다를 수 있다. 이에 본 연구에서는 교양 프로그래밍 강좌의 스크래치 강좌와 파이썬 강좌의 수강생들을 대상으로 회복탄력성의 차이를 비교 분석하였다. 연구의 결과로 파이썬 강좌와 스크래치 강좌의 회복탄력성 차이는 유의미한 수치로 차이가 있었으나 두드러지지는 않았다. 본 연구를 통하여 프로그래밍 언어 및 도구와 학습자 성향에 따른 학습 전략을 세울 수 있었다.
프로그래밍 언어 학습 경험이 학습 동기에 미치는 변화를 분석하였다. 프로그래밍 언어 학습은 전공생에게도 어려운 과정으로 평가되는 것이 일반적이다. 비전공자에게로 확대되고 있는 현 시점에서 프로그래밍 학습과 관련된 심리적 태도 변화를 측정하는 것은 학습자 분석에 필요하다. 동기 관련 구인요인인 성취목표, 학업적 흥미, 학업적 자기효능감, 인지적 관여, 학업적 자기조절을 측정하여 전반적인 학습자 태도 변화를 알아보았다. 측정 결과 학습 태도 관련 모든 요인에서 사후 검사 값이 감소한 것으로 나타났다. 이 결과는 학습과정의 난이도가 프로그래밍 학습 의욕을 감소시킨 것으로 해석된다. 학습자가 인지하는 난이도가 클 수록 학습의욕이 더 크게 감소하는 것으로 나타났다. 이런 연구결과를 바탕으로 학습자가 느끼는 학습 난이도의 정도를 낮출 수 있는 상황과 피드백을 줄 수 있는 체계적인 학습환경과 학습과정의 중요성을 시사점으로 제시하고자 한다.
7차 교육과정에서는 초등학교 실과교과에 로봇에 대한 내용이 교과에 포함되어 있다. 또한 각 기관의 영재 교육 기관에서도 로봇이용교육이 이루어지고 있다. 이는 로봇 이용 프로그래밍 교육은 학생들의 흥미도 향상과 창의력 향상에 이점이 있기 때문이다. 그러나 일부 학교에서 방과 후 교육에서 로봇교육을 일부 많이 실시하고 있지만 일반학생을 대상으로 한 로봇이용 교육은 활성화되지 못하고 있다. 특히 여학생의 경우에는 컴퓨터에 대한 친숙도가 남학생에 비해 낮은 편이다. 본 연구에서는 일반학생을 대상으로 한 로봇 이용교육 활성화 방안을 제시하기위한 기초 연구로 중등학생의 로봇이용교육의 실태를 분석한다. 특히 여학생들의 로봇 이용 교육에 대한 실태를 분석함을 목적으로 한다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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