본 연구에서는 교원양성 대학에서 정보과학적 문제 해결력의 기본이 되는 자료구조 강의를 수강하는 학생들에게 학습 동기를 부여하고 몰입도를 증가시킬 수 있는 방안의 하나로서, 문제해결 프로그래밍 자동평가 시스템을 적용하기 위해 자료구조의 주요 토픽별 문제 은행을 개발하였다. 자료구조의 주요 토픽에 적합한 프로그래밍 평가 문제은행 70여 문항을 개발하여, 이를 온라인 자동평가 시스템에 탑재하고, 실제 수업에 적용하였다. 수업 적용 후 결과에 따른 학습동기와 몰입도 등을 분석함으로써, 교원양성 대학에서 문제해결 프로그래밍, 자료구조 수업에서 활용할 수 있는 '학습 동기를 부여하며, 몰입하여 해결하는' 교수-학습 콘텐츠와 활용방법을 제시하였다.
초보자들은 프로그래밍 입문 수업을 통해 프로그래밍 언어의 문법적 지식뿐만 아니라, 알고리즘 구상과 프로그램 작성을 위한 문제해결력을 키우는 과정이 필요하다. 문제를 해결하기 위한 문제해결력을 키우는 과정 없이 프로그래밍언어의 지식과 문법위주의 교육이 주가 되는 현실에서 기초 학력수준이 상대적으로 낮은 전문대학의 컴퓨터전공 학생들이 프로그래밍언어 수업에서 느끼는 어려움은 더 크다고 할 수 있다. 본 연구에서는 교육용 프로그래밍언어인 스크래치를 활용한 학생들이 활용하지 않은 반 학생들에 비해 문제 해결력, 프로그래밍 작성 능력, 수업의 만족도면에서 크게 향상되었음을 비교 분석하였다.
정보기술이 발전함에 따라 정보교육은 정보과학의 원리와 개념을 효과적으로 가르치기 위한 교육과정으로 개정되었다. 개정된 교육과정에 따라, 프로그래밍 언어를 활용한 알고리즘 사고 학습 및 문제해결능력 향상의 효과를 검증하는 연구들이 진행되고 있다. 그러나 학습자의 수준과 능력을 고려한 프로그래밍 교육에 대한 연구는 부족한 편이다. 따라서 본 연구는 대학교 3학년을 대상으로 학습자의 문제해결과정 각 단계가 프로젝트 완성도에 미치는 영향을 분석하였다. 문제해결 수준에 따른 프로젝트 완성도의 차이를 분석한 결과, 문제해결 수준이 높은 집단이 낮은 집단보다 프로젝트 완성도가 높은 것으로 나타났다. 문제해결과정 각 단계가 프로젝트 완성도에 미치는 영향을 분석한 결과, 문제발견 요인이 프로젝트 완성도에 유의미한 영향을 미치는 것으로 나타났다. 본 연구는 학습자의 프로젝트 완성도에 영향을 미치는 문제해결과정 단계를 탐색하여, 문제를 발견하는 활동과 반성적 성찰을 통한 문제해결 검토 과정이 중요함을 제안하였다.
In this paper, we propose a new teaching-learning model with two-step feedback on programming language learning, which is a basic preliminary learning for programming. Programming learning is aimed at improving problem solving skills and thinking by experiencing problem solving through programming. For programming, the learner must know how to work with the computer and what to do with it. To do this, concrete thinking should be established and described in an accurate programming language. In recent, most studies have focused on the effects of programming learning and have not studied the effects of education on language itself. Therefore, in this study, the teaching-learning model for programming language education is presented and applied to the field, and the results are compared with the existing instructional-teaching model.
로봇과 같은 물리적인 객체와 교육용 프로그래밍 언어를 통합한 실체적 프로그래밍 지원 도구는 일반적인 문제해결력 신장 뿐 아니라, 창의적 사고 발현에 유용한 도구이다. 즉, 학습자가 설계한 문제해결과정을 가상의 시뮬레이션이 아닌 물리적 객체를 통해 시뮬레이션 하는 경험을 제공해 줌으로써, 사전지식이나 문제해결과정에 대한 고정관념을 최소화할 수 있는 기회를 제공한다. 이러한 경험은 새로운 해법을 꾸준히 탐색하고 능동적으로 환경을 변경하고자 하는 창의적 사고 유발에 효과적이다. 따라서 본 연구에서는 로봇을 활용한 프로그래밍 교수 학습 프로그램을 개발하여 이를 대학교 프로그래밍 입문 과정의 초보 학습자들에게 적용하였고, 로봇 활용 프로그래밍 학습이 학습자들의 창의적 문제해결성향 증진에 유의미한 영향을 주었음을 확인하였다. 특히 창의적 문제해결성향을 구성하는 3가지 하위요인 중 인지적 요인이 통제집단에 비해 유의미하게 높게 나타났다. 인지적 요인은 일반적인 문제해결력 뿐 아니라 창의성을 설명하는 문제인지 및 표상, 확산적 사고 등의 개념을 포함하고 있다. 따라서 이러한 결과는 로봇 활용 실체적 프로그래밍 학습이 학습자의 창의적 문제해결력 향상에 긍정적인 요인으로 작용할 수 있음을 의미한다. 또한 집단별 사전 사후 창의적 문제해결성향 향상 정도를 분석한 결과, 로봇 활용 프로그래밍 학습 집단은 인지적 요인, 정의적 요인, 지식구성 요인 모두에서 유의미한 향상을 보였다. 이러한 결과는 로봇 프로그래밍 학습을 위한 교수 전략들이 문제해결력 뿐 아니라, 동기와 같은 정의적 요인 모두에 유의미한 영향을 끼친 것으로 해석할 수 있다.
Today, computational thinking takes an important role in problem solving in software education. As a result, software education as liberal arts for non-CS major students is rapidly expanding. It is necessary to study the effects of computational thinking on software problem solving ability compared to traditional programming language education. In this paper, we propose an evaluation model for analyzing the effects of computational thinking on the overall software development process, and analyze how the problem solving process is different for learners who take computing thinking classes and programming language courses as liberal arts courses. As a result, students who learned computational thinking showed higher ability in problem analysis and design process.
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.
본 연구에서는 프로그래밍 학습 과정에서 학습자가 겪는 인지적 어려움을 효과적으로 조력하기 위한 새로운 교육 방법으로 로봇 프로그래밍 학습의 가능성을 제시하고자 하였다. 로봇 프로그래밍 학습을 위한 교수 설계는 $Merri{\ddot{e}}nboer$의 4CID 모형을 기반으로 한 하향식 접근법을 사용하여 프로그래밍 과정을 통한 학습자의 복잡한 인지 능력 향상을 효과적으로 조력할 수 있도록 구성하였다. 설계된 학습 내용을 토대로 대학교 프로그래밍 관련 강좌에 적용한 결과, 레고 마인드스톰 NXT와 NXT-G 소프트웨어를 활용한 프로그래밍 학습은 학습자의 문제해결력 향상에 효과가 있는 것으로 나타났다. 이는 본 연구를 통해 설계된 교수 전략을 기반으로 한 로봇 프로그래밍 학습이 문제해결력과 같은 인지적 영역에 있어서 긍정적인 영향을 주는 것을 의미한다.
프로그래밍 학습은 현대사회가 요구하는 복잡한 문제해결력 향상에 도움이 되지만, 학습자에게 과도한 인지적 부담을 줄 수 있다. 따라서 인지적 부담을 감소시키기 위한 프로그래밍 도구의 선택 및 학습 효과를 최대화하기 교수 학습 전략이 요구된다. 본 연구에서는 중학생의 문제해결력 향상을 위한 과제 중심 스크래치 프로그래밍 학습 프로그램을 개발하고 해당 프로그램이 학습자의 문제해결력에 미치는 영향을 분석하였다. 연구결과, 과제 중심 스크래치 프로그래밍 학습을 수행한 집단이 일반적인 스크래치 프로그래밍 학습과 비주얼 베이식 프로그래밍 학습을 실시한 집단에 비해 문제해결력이 유의하게 향상되었다. 특히 오류를 발견하고 수정하는 능력인 문제점 해결 영역에서 유의한 차이를 더 크게 드러났다.
This work aims to establish an algorithm for solving the problem of convex programming with several objective-functions with linear constraints. Starting from the idea of Rosen's algorithm for solving the problem of convex programming with linear con-straints and taking into account the solution concept from multi-dimensional programming represented by a program which reaches "the best compromise" we are extending this method in the case of multidimensional programming. The concept of direction of min-imization is introduced and a necessary and sufficient condition is given for a s∈Rn direction to be a direction is min-imal. The two numerical examples presented at the end validate the algorithm.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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