[논문]초등학생의 논리적 사고력 향상을 위한 객체지향 프로그래밍 교육 연구

박경모; 홍태진

초등학생의 논리적 사고력 향상을 위한 객체지향 프로그래밍 교육 연구
A Study on Object-Oriented Programming Education for Improving Logical Thinking Ability of Elementary School Students 원문보기

디지털콘텐츠학회 논문지 = Journal of Digital Contents Society, v.10 no.2, 2009년, pp.367 - 373

박경모 (가톨릭대학교 컴퓨터정보공학부, 교육대학원 컴퓨터교육과) , 홍태진 (수입초등학교)

초록
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컴퓨터 프로그래밍 교육에서는 추상적 개념을 이해하고 주어진 문제를 스스로 해결하도록 한다. 기존의 프로그래밍 교육에서 BASIC, C와 같은 절차적 프로그래밍 언어에 대한 연구는 많이 있지만 JAVA와 같은 객체지향 프로그래밍 언어를 통한 교육콘텐츠는 찾아보기 힘들다. 본 논문에서는 구조 중립적이며, 분산 인터넷 환경에 적합한 특성을 가지고 있는 객체지향 프로그래밍(OOP)/JAVA 학습 시스템을 개발하여, 초등학교 학생들로 하여금 활용하도록 하였다. OOP/JAVA 학습 시스템을 통한 객체지향 프로그래밍 교육은 초등학생들의 논리적 사고력을 향상시키고, 수학, 과학 과목의 학습 성취도에 긍정적인 영향을 주는 동시에 컴퓨터에 대한 흥미도가 상승함을 실험을 통해 확인할 수 있었다.

Abstract ▼ AI-Helper

Computer programming education helps students understand abstract concepts better and solve given problems independently. Many previous studies on programming education have focused on procedural programming languages such as BASIC and C, but studies on objected-oriented program ming language like JAVA is rare. This paper examines how an architectural neural, objected-oriented JAVA programming study system can improve logical thinking ability and encourage self-led study and stimulate interests in computers among elementary school students. The system has been developed and is suitable for distributed Internet environment. The experiment results demonstrated that the objected-oriented programming education enhances logical thinking ability, exerts a positive impact on student achievement in math and science, and stimulate interests in computers.

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

컴퓨터를 활용하여 문제를 해결할 수 있는 능력을 기르기 위한 방법으로 컴퓨터 프로그래밍 교육이 그 대안이 될 수 있다. 따라서 본 논문에서는 객체지향 프로그래밍 개념과 자바 언어를 초등학교 학생들에게 교육 시킬 수 있는 OOP/JAVA 학습 시스템을 설계하고 구현하였다.
본 논문에서는 초등학교 6학년 학생을 대상으로 객체지향 프로그래밍 언어 중 JAVA를 통하여 객체지향 프로그래밍 교육을 실시하였다. 이를 통하여 객체지향 프로그래밍 교육이 아동들의 논리적 사고력을 향상시키고, 수학과 과학 교과목의 학습 성취도에 영향을 주며, 컴퓨터에 대한 흥미를 높여 준다는 것을 확인 할 수 있었다.
본 시스템은 기존의 연구 중 초등학생을 대상으로 한 컴퓨터 프로그래밍 교육 중 C 언어나 BASIC언어에 대한 시스템은 있으나 JAVA언어에 대한 학습 시스템이 매우 미흡하며, 컴퓨터 소양교육에 치우친 현행 초등학교 컴퓨터 교육과정의 문제점을 개선하고자 시스템의 개발을 기획하였다. 본 시스템을 통하여 아동의 논리적 사고력을 향상시키고, 프로그래밍에 대한 관심과 컴퓨터 교육에 대한 흥미를 높여, 초등학교 컴퓨터 교육의 목적을 극대화시키는데 개발의 목적을 두었다.
본 시스템은 기존의 연구 중 초등학생을 대상으로 한 컴퓨터 프로그래밍 교육 중 C 언어나 BASIC언어에 대한 시스템은 있으나 JAVA언어에 대한 학습 시스템이 매우 미흡하며, 컴퓨터 소양교육에 치우친 현행 초등학교 컴퓨터 교육과정의 문제점을 개선하고자 시스템의 개발을 기획하였다. 본 시스템을 통하여 아동의 논리적 사고력을 향상시키고, 프로그래밍에 대한 관심과 컴퓨터 교육에 대한 흥미를 높여, 초등학교 컴퓨터 교육의 목적을 극대화시키는데 개발의 목적을 두었다.

제안 방법

OOP/JAVA 학습 시스템 적용 후 사후 학습 성취도 검사를 실시한 후, 사전 검사와 비교를 해 보았다. 비교집단의 사전-사후 학습 성취도 검사 비교 결과는 <표 4>와 같다.
OOP/JAVA 학습 시스템을 적용하기 전 연구 대상인 실험집단과 비교집단의 사전 학습 준비도를 실시하였다. 실시한 결과는 <표 3>과 같이, 두 집단은 학습 준비도에 있어서 수학, 과학 과목 모두 평균 점수에서 차이가 있었다.
객체지향 프로그래밍 교육이 학습자에게 어떠한 영향을 끼치는가를 알아보기 위해 학습 성취도 검사지, GALT (Group Assessment of Logical Thinking) 논리적 사고력 검사지 축소판, “홍선생의 자바교실” 학습 시스템, 컴퓨터 교육에 대한 흥미도 검사 설문을 실험도구로 삼았다.

대상 데이터

개발된 시스템을 경기도 부천시 오정구에 소재하는 오정초등학교 6학년 학생 79명을 실험집단(39명)과 비교집단(40명)으로 구분하여 활용하였다. 실험 결과 OOP/JAVA학습 시스템을 적용한 실험집단이 비교집단 보다 논리적 사고력과 학습 성취도에 있어 의미 있는 향상이 나타났다.
본 실험은 경기도 부천시 오정구에 소재하는 오정초등학교 6학년 A학급 39명과 B학급 40명의 두 개의 집단을 임의로 선정하여, A학급에 OOP/JAVA 학습시스템을 적용하였다. 객체지향 프로그래밍 교육이 학습자에게 어떠한 영향을 끼치는가를 알아보기 위해 학습 성취도 검사지, GALT (Group Assessment of Logical Thinking) 논리적 사고력 검사지 축소판, “홍선생의 자바교실” 학습 시스템, 컴퓨터 교육에 대한 흥미도 검사 설문을 실험도구로 삼았다.
본 연구에서 개발된 객체지향 프로그래밍(OOP) JAVA 학습 시스템은 Pentium 4 3.0 GHz, 512MB RAM, 120GB HDD, CD-RW COMBO의 하드웨어에 Microsoft Windows XP 환경에서 Scanner, 540만 화소 디지털 카메라, Macromedia Flash MX, Adobe Photoshop 7.0.1의 응용프로그램 등이 사용되었다. 학습 시스템은 Pentium 4.

데이터처리

0K for Windows 통계 프로그램을 사용하여 처리 되었다. 사전-사후의 논리적 사고력과 학습 성취도, 컴퓨터 교육에 대한 흥미도를 알아보기 위하여 t-test 검증을 하였으며, 연구대상의 배경 변인에 따라 각 조사 문항 간에 차이는 유의수준 1%, 5%에서 검증하였다.

이론/모형

OOP/JAVA 학습 시스템은 (그림 6)과 같이 플래쉬를 사용하여 구현하였으며, 객체지향 프로그래밍 교육에 활용하였다.

성능/효과

과목별로 살펴보았을 때, 수학 과목의 학업 성취도 향상은 의미 있는 향상을 보였으나, 과학 과목의 경우는 학업 성취도에서 많은 점수의 변화를 가져오긴 하였지만 통계적으로 의미 있는 변화는 아니었다. 그리고 OOP/JAVA 학습 시스템 적용 후 컴퓨터에 관한 흥미도가 높아짐을 설문지를 통하여 알 수 있었다.
본 실험결과와 같이 객체지향 프로그래밍 학습 시스템의 적용을 통해 학생들의 컴퓨터에 대한 흥미도가 증가하였다는 것을 알 수 있다. 시스템의 적용 전에는 컴퓨터에 대하여 잘 모르고 있었지만, 시스템 적용 후 컴퓨터의 작동원리를 자세히 배우고 프로그래밍이라는 것을 알게 됨으로써 흥미도의 향상에 도움을 주는 것이라고 볼 수 있다.
OOP/JAVA 학습 시스템을 실험집단에 적용한 후 실시한 사후 논리적 사고력 검사와 사전 논리적 사고력 검사 결과간의 차이를 알아본 결과는 <표 2>와 같다. 비교집단은 사전 논리적 사고력 검사의 사전 검사 평균 점수가 4.50에서 사후 논리적 사고력 평균 점수가 4.68로 평균점수가 0.18점 높아졌지만 유의미한 차이는 없었다. 실험집단은 사전 논리적 사고력 검사의 평균 점수가 4.
실시한 결과는 과 같이, 두 집단은 학습 준비도에 있어서 수학, 과학 과목 모두 평균 점수에서 차이가 있었다.
개발된 시스템을 경기도 부천시 오정구에 소재하는 오정초등학교 6학년 학생 79명을 실험집단(39명)과 비교집단(40명)으로 구분하여 활용하였다. 실험 결과 OOP/JAVA학습 시스템을 적용한 실험집단이 비교집단 보다 논리적 사고력과 학습 성취도에 있어 의미 있는 향상이 나타났다. 과목별로 살펴보았을 때, 수학 과목의 학업 성취도 향상은 의미 있는 향상을 보였으나, 과학 과목의 경우는 학업 성취도에서 많은 점수의 변화를 가져오긴 하였지만 통계적으로 의미 있는 변화는 아니었다.
실험 집단에 OOP/JAVA 학습 시스템을 적용하기 전에 두 집단에 실시한 논리적 사고력 검사를 통해 동질성 검사를 한 결과, 실험집단의 평균점수가 4.36, 비교집단의 평균점수가 4.50으로 비교집단이 평균점수 0.14점이 높게 나타났으나, 두 집단 간 평균점수의 차이는 통계적으로 의미 있는 차이가 아니다.
18점 높아졌지만 유의미한 차이는 없었다. 실험집단은 사전 논리적 사고력 검사의 평균 점수가 4.36에서 학습 시스템을 적용한 후 사후 논리적 사고력 검사의 평균점수가 5.49로 평균점수가 1.13 향상된 의미 있는 변화가 나타났다.(t=-3.
하지만 통계적으로 의미 있는 차이라고 볼 수 없었다. 실험집단의 경우 수학 과목은 사전검사 평균 63.08에서 사후검사 평균 75.38로 12.30점이 상승한 것으로 나타났으며, 이는 의미 있는 향상이었다.(t=-5.
본 논문에서는 초등학교 6학년 학생을 대상으로 객체지향 프로그래밍 언어 중 JAVA를 통하여 객체지향 프로그래밍 교육을 실시하였다. 이를 통하여 객체지향 프로그래밍 교육이 아동들의 논리적 사고력을 향상시키고, 수학과 과학 교과목의 학습 성취도에 영향을 주며, 컴퓨터에 대한 흥미를 높여 준다는 것을 확인 할 수 있었다.

후속연구

향후 연구과제는 다음과 같다. 첫째, 컴퓨터 프로그래밍 교육을 시킴에 있어서 JAVA와 C/C++언어 중 어떤 것이 효과적인가에 대한 비교[10] 연구가 더욱 필요하다. 현재 실시되고 있는 정보 올림피아드 경진대회에서는 C/C++언어가 주로 사용되고 있으며, 프로그래밍을 배우는 학생들의 경우에 있어서도 C언어를 먼저 배운다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	컴퓨터 교육의 목적은?	컴퓨터 교육의 목적은 학생들로 하여금 미래사회의 중요한 도구인 정보기술 능력을 길러 주는 것이라고 볼 수 있다. 우리나라는 1960년대 후반에 컴퓨터 교육의 필요성이 제기되어, 제 3차 교육과정부터 일반 보통 교육으로써 컴퓨터 교육의 계기를 마련하게 되었으며, 제 7차 교육과정과 함께, 2000년 8월 초에 정보통신기술(ICT: Information Communication Technology) 교육 운영지침[1,2]을 제시하여 초등학교 1학년부터 정보통신기술 교육을 주당 한 시간 실시를 필수화하였다.
	컴퓨터를 활용하여 주어진 문제에 대한 해답을 얻는 과정 중 3단계와 4단계는?	컴퓨터를 활용하여 주어진 문제에 대한 해답을 얻는 과정은 1단계 시스템 분석, 2단계 입, 출력 결정, 3단계 알고리즘 설계, 4단계 코딩, 5단계 실행 및 테스트로 다섯 단계[6]를 거친다. 3단계와 4단계는 컴퓨터 프로그래밍의 구체적인 과정으로, 3단계는 추상적인 개념을 갖게 되는 과정이고, 4단계는 추상적인 개념을 구체적으로 표현하는 과정이다. 컴퓨터 프로그래밍은 학습자가 컴퓨터를 활용하여 자신이 원하는 것을 수행하도록 하는 작업이다.
	제 7차 컴퓨터 교육 과정의 문제점은?	우리나라는 1960년대 후반에 컴퓨터 교육의 필요성이 제기되어, 제 3차 교육과정부터 일반 보통 교육으로써 컴퓨터 교육의 계기를 마련하게 되었으며, 제 7차 교육과정과 함께, 2000년 8월 초에 정보통신기술(ICT: Information Communication Technology) 교육 운영지침[1,2]을 제시하여 초등학교 1학년부터 정보통신기술 교육을 주당 한 시간 실시를 필수화하였다. 제 7차 컴퓨터 교육 과정은 컴퓨터 교육의 체계성이 결여되어 내용의 중복이 심하고, 컴퓨터 소양교육에 초점이 맞추어져 학생들의 문제 해결 능력 신장을 하지 못한다는 문제점을 보이고 있다.

참고문헌 (11)

교육인적자원부. 초.중.등학교 정보통신기술교육 운영지침. 서울: 교육인적자원부, 2000.
교육인적자원부. 초.중.등학교 정보통신기술교육 운영지침 해설서. 서울: 교육인적자원부, 2006.
김승현. 열혈강의 Java Programming. 프리렉, 2006.
우치수, 강병욱, 강병도, 이명재. 소프트웨어 공학: 실무적 접근. 서울: 한국맥그로힐, 2005.
이원규. 유헌창. 김현철. 정순영. 컴퓨터 교육론. 서울: 홍릉과학출판사, 2003.
정인정. 알고리즘. 서울: 홍릉과학출판사, 2000.
Lemay, Laura. Perkins, Charles L. Teach yourself JAVATM 1.1 in 21Days Second Editions. Indiana: Sams.net, 2005.
박경모, 홍태진, 초등학생의 논리적 사고력 향상을 위한 객체지향 프로그래밍 교육 연구, 한국정보처리학회 추계학술발표논문집, 제14권 제2호, pp. 617-620, 2007.
자바 프로그래밍 언어, 위키피디아 백과사전, http://en.wikipedia.org/wiki/Java_(programming_language)
자바(Java)와 C++의 비교, 위키피디아 백과사전,http://en.wikipedia.org/wiki/Comparison_of_Java_and_C%2B%2B
James Gosling, Bill Joy, Guy Steele, and Gilad Bracha, The Java language specification, third edition. Addison-Wesley, 2005.

저자의 다른 논문 :

표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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