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문제 정의
- 초등학교에서의 프로그래밍 교육은 전체 교과 특히, 수학 및 과학의 논리적 문제 해결 능력 향상에 많은 영향을 줄 수 있다. 본 연구에서는 인지능력이 뛰어난 초등학생 4-6학년들이 교과와 연관하여 프로그래밍 학습 시 어떤 문제점과 어려움이 발생할 수 있는지를 파악하여 적절히 대처하기 위한 방법으로 오류 데이터를 수집하고 유형별로 분류하고 분석하였다.
제안 방법
- 수 있다. 본 연구에서는 이러한 필요성을 기초로 특별활동 시간에 초등학생 4, 5학년(정보 영재 기 초반 13명)을 대상으로 프로그래밍 학습을 시킨 후 주어진 문제를 스스로 알고리즘화하도록 하고 프로그래밍하는 과정에서 발생한 오류들을 수집하고 유형별로 정리하여 분석하였다.
- 실험에 사용된 프로그래밍과제는 초등 수학 5-가의 배수와 약수. 분수의 곱셈 그리고 약분과 통분 영역을 응용하여 과제를 해결하는. 알고리즘 구현과 프로그래밍 문제이다.
- 수집된 오류의 분류는 기존에 연구 발표한 Lipow〔14〕의 오류분류(8항목)를 참조하여 실험 대상의 초등학생들이 빈번히 발생시키는 오류 항목들을 4항목(논리 오류, 데이터 정의 및 취급오류, 인터페이스 오류, 기타오류)으로 구분하여 재분류하였다. 또한.
- 이때, 함께 묶은 항목들 중 데이터 취급 및 정의 오류를 하나로 묶었으며 데이터 입.출력 오류와 인터페이스 오류를 함께 묶어 인터페이스 오류로 그리고 연산 오류를 논리 오류에 포함시켜 분류하였으며 데이터베이스 오류 항목은 본 연구의 비교 대상인 항목과 다소 거리가 있고 기존 연구에서도 평균 비율이 가장 낮아 무시하였다.
대상 데이터
- 본 연구에 필요한 오류 데이터 수집은 경상대학교와 진주교육대학교에서 공동운영하는 과학영재교육원의 원생 중 기초정보 영재교육을 받는 13명의 초등학생(4, 5학년생)들을 대상으로 4주간 (주당 3시간) 기초 프로그래밍(컴파일 및 실행/인터페이스 설계를 위한 기본 컨트롤/변수 및 데이터형/연산자/제어구조) 학습 후 2006년 1월 16일부터- 20일까지 6과 제의 프로그램을 작성하게 하였다. 이때, 프로그래밍 작성부터 실행 과정까지 발생한 모든 오류들을 4명의 오류 검사원에 의해 수집하게 하였다.
- 본 연구에 필요한 오류 데이터 수집은 경상대학교와 진주교육대학교에서 공동운영하는 과학영재교육원의 원생 중 기초정보 영재교육을 받는 13명의 초등학생(4, 5학년생)들을 대상으로 4주간 (주당 3시간) 기초 프로그래밍(컴파일 및 실행/인터페이스 설계를 위한 기본 컨트롤/변수 및 데이터형/연산자/제어구조) 학습 후 2006년 1월 16일부터- 20일까지 6과 제의 프로그램을 작성하게 하였다. 이때, 프로그래밍 작성부터 실행 과정까지 발생한 모든 오류들을 4명의 오류 검사원에 의해 수집하게 하였다. 사용된 프로그래밍 도구는 초등학생들이 이해하기 쉽고 친숙한 비주얼 베이직6을 사용하였다.
- 처럼 모두 16종류로 구분하였다. 수집한 오류의 총 건수는 13명의 초등학생들이 6과 제의 프로그래밍을 수행하는 과정에서 발생한 총 오류 수를 누적한 수 이다.
이론/모형
- 이때, 프로그래밍 작성부터 실행 과정까지 발생한 모든 오류들을 4명의 오류 검사원에 의해 수집하게 하였다. 사용된 프로그래밍 도구는 초등학생들이 이해하기 쉽고 친숙한 비주얼 베이직6을 사용하였다.
성능/효과
- 셋째로, 단순한 활용 위주의 교육에서 탈피하여 미래 세계 경쟁력을 한 단계 높일 수 있는 IT 기술능력 교육을 초등학교에서부터 시작할 수 있는 계기를 마련하고 정보과학의 영재성을 조기에 발굴할 수 있어 효과의 정도에 따라 국가 수준의 컴퓨터 교육의 발상과 기본 방향을 재정립할 수 있다.
- 오류의 항목별 전체 분포 비율은 논리 오류가 14.52%이고 데이터 정의 및 취급오류가 29.84%, 인터페이스 오류가 18.55% 그리고 기타 오류가 가장 높은 비율인 37.09%로 나타났다. 이것은 소프트웨어 개발업체에서 소프트웨어 개발 과정에서 일반적으로 가장 높은 비율로 나타나는 논리 오류 비율과 대조적인 결과를 나타내고 있다.
- 논리 오류에서 종류별 오류 발생 경향은 부적절한 논리 개념 도입이 4.0%이고 논리식 오류가 9.67%로 나타났다. 이것은 실제 프로그램 작성과정이 소프트웨어 개발업체처럼 소프트웨어 규모가 크거나 복잡한 논리적 개념을 요구하는 프로그래밍 과정이 아니었기 때문에 비교적 낮게 나타난 것으로 판단된다.
- 학습 시간을 많이 할애해야 할 것으로 판단된다. 기타 오류에서의 종류별 오류 발생 분포는 열기 또는 저장 등의 프로그램 사용 미숙으로 인한 오류 발생이 14.51%로 나타났으며 단순한 오타가 20.96%로 가장 많은 오류로 나타났다. 이는 코딩이 영어로 되어 있고 코딩 자체가 다소 생소해 숙련되지 않은 관계로 나타나는 현상으로 일정한 시간이 경과하면 오류를 가장 많이 줄일 수 있을 것으로 판단된다.
- 논리 오류 발생 유형에서는 전문 소프트웨어를 개발하는 업체의 프로그래머들에게는 40% 전후의 가장 높은 비율의 오류 발생이 나타나는 것으로 조사되었지만 초등학생들에게는 정반대로 가장 낮은 오류 발생 비율로 나타났다. 이는 초등학생들의 프로그램 평가 과제가 소프트웨어 개발업체와 같이 규모가 크고 복잡한 프로그램 작성을 요구한 것이 아닌 가장 큰 이유가 된다.
- 데이터 정의 및 취급 오류 발생 유형에서는 기존 연구 및 초등학생들 모두에게서 24-30%까지의 비교적 높은 비율의 오류 발생이 나타났다.
- 그러나 본 연구의 실험집단인 초등학생들 대부분이 프로그래밍 언어의 문법적 이해 부족에서 많은 오류(30%)를 발생시키는 것으로 판단된다. 인터페이스 오류 발생 유형에서는 프로그램 경력이 높고 전문적일수록 오류 발생 정도(28~21%)가 높게 나타났다. 이는 사용자의 요구도를 충족할 수 있는 비교적 복잡한 소프트웨어 개발에 참여하는 프로그래머들의 집단이 높은 경력의 소유자일 것으로 판단되고 신입 프로그래머들에게는 상대적으로 단순한 인터페이스를 요구하는 프로그래밍에 참여하는 경향이 많은 것으로 추측된다.
- 실제로 6과 제의 전체 프류그램 완성도 및 성취도는 프로그램 수행 과정 중에 실시한 자기만족도 설문조사에서 87%의 높은 결과로 나타났다.
- 분석된 오류 데이터에서 가장 오류 건수가 많은 기타 오류에서 프로그래밍 기초학습에서 기본적인 코딩 방법 및 실습을 통해 초등학생들에게 다소 생소한 영문 코딩에 익숙 시킬 필요가 있으며 또한, 프로그래밍 작동을 위한 소프트웨어 사용 방법 학습에 다소 충분한 시간을 늘릴 필요가 있다. 두 번째로 많은 데이터 정의 및 취급오류의 문제점은 변수, 제어 구조, 배열 등의 프로그래밍 언어의 문법 이해가 초등학생들에게 큰 어려움으로 나타났다. 실제로 이 영역에 가장 많은 시간을 할당하여 교수-학습할 필요가 있으며 초등학생들이 이해도와 활용능력 배양게 중요한 포인트가 된다.
후속연구
- 이것은 실제 프로그램 작성과정이 소프트웨어 개발업체처럼 소프트웨어 규모가 크거나 복잡한 논리적 개념을 요구하는 프로그래밍 과정이 아니었기 때문에 비교적 낮게 나타난 것으로 판단된다. 향후 프로그램 복잡도가 높아지면 가장 많은 오류가 발생할 것으로 판단된다.
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