[논문]초등학교 재량활동시간에 라인트레이서를 이용한 C프로그래밍 학습모형

문외식

초등학교 재량활동시간에 라인트레이서를 이용한 C프로그래밍 학습모형
A C-Programming Learning Model Using a Line Tracer in Discretionary Activity Hours in Elementary Schools 원문보기

정보교육학회논문지 = Journal of the Korean Association of Information Education, v.15 no.4, 2011년, pp.603 - 612

초록
AI-Helper

최근 IT 및 융합기술 발달로 로봇이 컴퓨터를 대신하여 문제해결력, 알고리즘향상 학습을 위한 새로운 창의성교구로 각광을 받고 있다. 본 연구에서는 초등학교 고학년생이 재량활동시간에 라인트레이서를 이용하여 프로그래밍학습을 할 수 있도록 교육과정(12차시분)을 제안하고 성공 가능성을 평가하기 위해 차시별 학습결과물 중심으로 성취수준을 평가하였다. 결과로서, 실행오류의 분석을 통해 라인트레이서를 이용한 프로그래밍 학습이 컴퓨터프로그래밍 학습에 비해 창의성요소가 우수함을 확인하였다. 또한, 라인트레이서를 이용한 프로그래밍학습 방법은 컴퓨터를 대신할 새로운 창의성 학습도구로 성공할 수 있는 가능성을 확인하였다.

Abstract ▼ AI-Helper

This study suggested an educational curriculum(12 class periods) in order for higher level elementary school students to learn programming in discretionary activity hours using a line tracer and evaluated achievement level based on the outcome of learning by class period to assess the possibility of success. As a result, it could confirm that the programming learning using the line tracer was more excellent in creativity than the computer programming learning. In addition, it has been found that the programming learning method using the line tracer had a potential to be successful as a new creative tool that could replace the computer.

주제어

AI 본문요약
AI-Helper

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문제 정의

본 연구에서는 알고리즘적 창의성 학습교구인 로봇 중 구입비용이 저렴하고 교사가 특별한 사전지식이 없어도 수월하게 접근하여 알고리즘 학습을 할 수 있는 프로그래밍형 라인트레이서 교육과정을 개발하였으며 이를 기초로 학습 후 평가하여 초등학생들이 최적으로 프로그래밍학습 할 수 있도록 교육과정을 피드백 하였다. 또한, 일부영역 이지만 기존의 재량활동시간에서 많이 활용되는 컴퓨터프로그래밍 교육 등 일부 정규교과와의 연계가 가능함을 확인하였을 뿐만 아니라 컴퓨터기반 프로그래밍학습에 비해 학습하기가 쉽고 동기유발 효과와 결과를 완성하려는 호기심 발생빈도가 높아 알고리즘 및 창의성학습에 효과적이다.

제안 방법

6학년 실과단원과 과학단원 일부와 경남 초등학교에서 재량활동시간에 실시하고 있는 컴퓨터프로그램을 연계하여 총 12차시로 구성한 교육과정을 과 같이 제안하였다.
김진웅(2010)은 이전의 라인트레이서로봇을 활용한 교육에서 조금 더 진전되었다. 로봇교육의 기초가 될 수 있도록 정규교과(5학년 실과 『전기.전자 단원』)내에서 하드웨어 및 소프트웨어 성격을 찾아 프로그램 모델을 구성하여 교과와 연계하였다. 그러나 체계적인 교육과정을 구성하지 않고 담당교사가 학습시 때마다 교육과정을 만들어야 하는 번거로움과 체계적이지 못하다[5].
본 연구에서는 라인트레이서 프로그래밍 학습에 참여하는 학생들이 경기장 제작에 필요한 소재구입이 문방구 등 인근에서 쉽게 구할 수 있고 별다른 방법 없이 가위 또는 칼만 있으면 쉽게 만들 수 있도록 마분지와 흑색 테이프만을 사용하여 (그림 6)처럼 간단히 만들어 사용하였다. 만든 경기장은 어디서든지 펼쳐서 사용 가능하며 참여 학생들이 만든 각각의 경기장을 서로 교환하여 사용 할 수 있다.
그러나 아직까지 초등학교에서는 기존 컴퓨터에 비해 로봇을 활용한 교육환경(하드웨어, 소프트웨어, 교육과정, 교재 등)이 재대로 구축되어 있지 않고 있다. 본 연구에서는 이러한 열악한 교육적 환경에서도 비교적 수월하게 학습 환경을 변경하여 로봇학습을 할 수 있게 라인트레이서를 활용한 프로그래밍 학습모형을 제안하고 이를 초등학생 6학년을 대상으로 재량활동시간에 적용하고 성취수준을 평가하였다.
널리 알려진 Basic, C, Java등이 라인트레이서 동작용 프로그램으로 사용되고 있으며 최근에는 프로그래밍 작성이 편리하도록 시각적 화면(GUI)구성 방식으로 명령어를 아이콘 모양의 함수로 만들어 단순히 드래그&드롭 형태로 프로그래밍 할 수 있어 복잡한 문법 및 명령어 그리고 번거로운 코딩문제를 해결할 수 있다. 본 연구에서는 초등학생들의 창의성 도구로 많이 사용하는 C언어를 기반으로 하는 ATmel AVR 툴인 AVR Studio4를 실험 및 학습용으로 선택하였다. 이 언어는 컴퓨터기반 C언어에 비해 기능별로 많은 함수 위주로 이루어져 있어 초등학생들이 가장 많이 발생시키는 코딩오류를 많이 줄일 수 있는 장점이 있다.
라인트레이서는 제조공장이나 물류창고 등의 산업현장 등에서 제품을 이동시키는데 가장 많이 사용되는 메카니즘으로 프로그래밍에 의해 동작하는 프로그래밍형 라인트레이서와 단순히 하드웨어인 센서에 의해 동작하는 비프로그래밍형 두 가지로 구별한다. 본 연구에서는 프로그래밍학습을 위해 Basic 및 C언어로 동작하는 프로그래밍형 라인트레이서를 실험적 학습도구로 선택하였다.
제안한 교육과정을 기초로 라인트레이서 프로그래밍 학습에서 가르치고 성취해야할 내용들을 추출하여 성취 및 평가기준표를 와 같이 4단계로 작성하였다.
학습 후 평가는 지필과 실기시험 두 형태의 수행평가를 병행 실시한 후 이미 마련한 성취기준과 평가 기준에 의해 평가값을 추출하였다[9]. 또한, 라인트레이서 로봇동작을 위한 학습 프로그램언어는 각종 과학영재대회 등에서 가장 많이 사용되고 있는 텍스트 기반 C프로그래밍 언어를 선택하였다.
학습에 참여한 집단은 2011년 7월 방과후 학습방법으로 진주 A초등학교 6학년생(26명-남 13명, 여13명)이며 제안한 12차시분의 교육과정을 기초한 교재로 학습하고 모형의 효과를 검증하기 위해 지필고사, 미션수행의 수행평가를 통해 결과를 도출하였다.
학습용 라인트레이서는 조립되지 않은 ATMEL 사의 MCU프로세서를 사용하는 부품으로 2인당 한 세트 씩 제공하여 팁별로 학습 및 실습을 하였다.

성능/효과

또한, 드래그&드래그 방식의 데이터 입력방식으로 구성되어 있어 텍스트 입력이 월등히 적어 오타로 인한 오류검색과 수정 시간이 훨씬 적었음을 알 수 있다.
본 연구에서는 알고리즘적 창의성 학습교구인 로봇 중 구입비용이 저렴하고 교사가 특별한 사전지식이 없어도 수월하게 접근하여 알고리즘 학습을 할 수 있는 프로그래밍형 라인트레이서 교육과정을 개발하였으며 이를 기초로 학습 후 평가하여 초등학생들이 최적으로 프로그래밍학습 할 수 있도록 교육과정을 피드백 하였다. 또한, 일부영역 이지만 기존의 재량활동시간에서 많이 활용되는 컴퓨터프로그래밍 교육 등 일부 정규교과와의 연계가 가능함을 확인하였을 뿐만 아니라 컴퓨터기반 프로그래밍학습에 비해 학습하기가 쉽고 동기유발 효과와 결과를 완성하려는 호기심 발생빈도가 높아 알고리즘 및 창의성학습에 효과적이다.
마지막으로 교사가 제시한 미션을 팀별 스스로 프로그래밍하고 동작을 시키는 영역인 『미션수행』에서 12%는 오류 없이 미션을 수행하였으며 창의성의 결정적 요소인 오류수정 후 미션을 완료시키는 과정의 학생들은 전체의 42%로 분석되었다.
컴퓨터기반 C학습에 비해 라인트레이서로봇 C학습에서는 의 오류요소가 현저히 줄어들면서 학습자들이 문제해결 과정에서 쉽게 싫증을 내지 않고 끝까지 해결하려는 성향이 증가함을 알 수 있었으며 또한, 라인트레이서 C는 대부분 문법구성이 함수형태로 이루어져 있어 프로그래밍 학습과정에서 문법을 이해하는데 소요되는 시간을 많이 줄일 수 있었다.
특히, 본 연구에서 학습 후 미션을 제시하고 이를 수행하는 과정과 결과물을 분석한 결과 본 논문에서 제안한 학습모형이 초등학교 재량활동시간, 특별활동 시간에 긍정적인 창의성 평가요소들이 컴퓨터 프로그래밍 학습에 비해 우수함을 확인하였다.
이는 라인트레이서 C학습 작업환경이 컴퓨터기반 C학습에 비해 비교적 쉽게 구성되어 있으며 초등학생들에게 보다 쉬운 문법과 친숙한 GUI 환경요인으로 분석된다. 특히, 초등학생들이 가장 많이 싫증을 내는 단순오타에서는 비주얼C학습이 29%, 라인트레이서 C학습에서 10.2%로 나타났다. 이는 기존 텍스트기반 비주얼 C학습에 비해 대부분 문법이 복잡하지 않고 간단한 함수형태로 구성되어 있기 때문인 것으로 분석된다.

후속연구

제안한 라인트레이서를 이용한 프로그래밍 교육과정을 초등학교 교육현장에서 활용하면 처음 로봇 교육을 시도하려는 교사들에게 좋은 자료가 될 것으로 판단된다. 향후 연구과제로서는 본 연구에서 얻어진 산출물을 피드백 하여 정규교과와 연계 가능한 교육과정으로 개선하는데 있으며 기타 교육용 로봇을 이용한 교육도 연계하여 교육과정 및 교재 개발 그리고 실험적 데이터 수집으로 초등학생용 로봇을 이용한 최적 C프로그래밍 학습모형의 재구성이 필요하다.
제안한 라인트레이서를 이용한 프로그래밍 교육과정을 초등학교 교육현장에서 활용하면 처음 로봇 교육을 시도하려는 교사들에게 좋은 자료가 될 것으로 판단된다. 향후 연구과제로서는 본 연구에서 얻어진 산출물을 피드백 하여 정규교과와 연계 가능한 교육과정으로 개선하는데 있으며 기타 교육용 로봇을 이용한 교육도 연계하여 교육과정 및 교재 개발 그리고 실험적 데이터 수집으로 초등학생용 로봇을 이용한 최적 C프로그래밍 학습모형의 재구성이 필요하다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	로봇이란?	로봇이란 일반적으로 전기, 전자, 기계, 컴퓨터, 통신 등의 다양한 공학기술의 복합체(융합기술)로 만들어지고 인간의 일부분을 닮은 지능형 기계장치로 인간이 요구하는 사항을 달성하기 위해 스스로 느끼고, 판단하며, 행동하여 결과를 얻는 기계라 할 수 있다[7]. 라인트레이서(Line tracer)란 Line(선)과 Tracer(추적자)의 합성어로 선을 따라 이동하는 로봇을 말한다[7].
	라인트레이서란?	로봇이란 일반적으로 전기, 전자, 기계, 컴퓨터, 통신 등의 다양한 공학기술의 복합체(융합기술)로 만들어지고 인간의 일부분을 닮은 지능형 기계장치로 인간이 요구하는 사항을 달성하기 위해 스스로 느끼고, 판단하며, 행동하여 결과를 얻는 기계라 할 수 있다[7]. 라인트레이서(Line tracer)란 Line(선)과 Tracer(추적자)의 합성어로 선을 따라 이동하는 로봇을 말한다[7]. 라인트레이서는 제조공장이나 물류창고 등의 산업현장 등에서 제품을 이동시키는데 가장 많이 사용되는 메카니즘으로 프로그래밍에 의해 동작하는 프로그래밍형 라인트레이서와 단순히 하드웨어인 센서에 의해 동작하는 비프로그래밍형 두 가지로 구별한다.
	라인트레이서의 제어부는 무엇으로 구성되어 있는가?	특히, 제어부는 (그림 2)처럼 주제어를 담당하는 CPU를 중심으로 4가지 부분으로 구성되어 있다. 먼저, 주행의 기준인 라인과 로봇의 상대적인 위치를 파악할 센서부가 있어야 하고, 센서부로부터 입력된 정보를 기초로 로봇의 자세를 수정하고 모터의 동작 명령을 계산하기 위한 제어부(알고리즘 수행)가 필요하다. 또한, 알고리즘 수행 결과 출력된 전체 시스템을 동작시키기 위한 전원부가 추가로 필요하다[8].

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].

내보내기 구분	파일저장 인쇄 메일전송
구성항목	기본정보 상세정보 관리번호, 논문명, 저널/프로시딩명, 저자 , 발행년, 권, 호, 시작페이지, 끝페이지, 발행기관 관리번호, 논문명, 대등논문명, 저자 , 저널/프로시딩명, 발행기관, 발행년, 발행언어, 권, 호, 시작페이지, 끝페이지, ISBN, ISSN, 주제분야, 키워드, 초록(한글), 초록(영문), 저자(소속기관)
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