[논문]초등정보영재를 위한 스마트폰 애플리케이션 레이아웃 교육 프로그램 개발

이미숙; 김갑수

문제 정의

두 동생의 숙제는 각각 두 수의 덧셈과 두 수의 곱셈을 하는 것입니다. 동생들의 수학 숙제 정답을 확인할 수 있는 애플리케이션의 UI를 개발해 봅시다.
본 논문에서는 여러 가지 스마트폰 중 안드로이드 운영체제를 사용하는 스마트폰에서 실행할 수 있는 애플리케이션을 개발하는 프로그램을 연구하였다. 안드로이드의 개발 언어는 자바 언어이고, 운영환경도 자바를 기반으로 하고 있기 때문에 자바의 개발도구인 JDK를 설치해야한다.
본 논문에서는 정보영재의 특성을 반영하고 스마트폰 애플리케이션 개발환경 및 과정 중 알맞은 교육 내용을 선정하여 초등정보영재를 위한 스마트폰 애플리케이션 레이아웃 교육 프로그램을 개발하였다. 다음과 같은 결론을 도출하였다.
두 번째 단계는 화면 설계 단계이다. 애플리케이션을 안드로이드폰의 화면에 어떻게 구현할 것인지 설계하는 것이다. 애플리케이션의 용도와 기능이 잘 드러나고 사용자가 이용하기 쉬운 화면(User Interface)을 설계하고 배치(layout)하는 것이 이 단계에서 할 중요한 일들이다.
일반적인 어플리케이션의 패턴에 대한 연구[2]가 되어 있지만 학생들의 창의성 개발에 대한 것은 없다. 이에 본 연구에서는 초등 정보 영재의 창의적 사고력 신장을 위해 영재아동이 직접 스마트폰 애플리케이션의 화면(User Interface)을 설계해 보는 교육 프로그램을 개발하였다. 본 연구를 위하여 안드로이드 운영체제를 기반으로 한 스마트폰 애플리케이션 개발환경[3]을 사용하고, 서울교육대학교에서 개발한 정보 분야 영재학급 표준기초교육과정[9]에 제시된 문제해결 학습모형인 개념 클립 문제해결 수업모형을 적용하였다.

가설 설정

A. TextView, EditText, Button, ImageView 등이 필요합니다.
A. 숫자를 입력하는 칸, 계산기처럼 계산한 값이 나오는 결과 창, 덧셈과 곱셈을 연산하는 버튼 등이 나타나야 합니다.

제안 방법

view들의 간격을 넓혀 빈 화면이 없도록 구성해보기를 하고, 제목의 글씨의 크기를 키우거나 색을 지정해서 강조하기를 하고, 빈 화면에 알맞은 그림 파일을 넣어주기를 하고, view들을 묶어서 가로 배열, 세로 배열을 섞어서 화면 구성해보기를 한다.
가중치 합계는 75(15명×5점)점이 최고점이 되고 상호 비교 및 분석의 용이함을 위하여 총 점수에 대한 해당 점수의 백분율을 구하였다.
설문 작성내용은 정보영재들의 특성[11,12]과 창의성 개발 교육 프로그램[1,5,8]을 참고로 만들었다. 구체적으로 설문 구성 내용은 개발한 프로그램이 교육 자료로서 적합한지 알아보기 위한 프로그램 구성 관련 내용과 프로그램이 정보영재의 특성을 만족하는지 알아보기 위한 정보영재의 특성 관련 내용으로 구성하였다. 프로그램 구성 관련 질문은 학습 주제, 난이도, 내용 분량, 예시자료, 지도서 형식 등 5문항을 선정하였고, 정보영재의 특성 관련 질문은 앞서 관련연구에서 정리한 정보영재의 여러 가지 특성 중 대표적인 것을 선정하여 질문으로 구성하였으며 모두 10문항이다.
애플리케이션의 용도와 기능이 잘 드러나고 사용자가 이용하기 쉬운 화면(User Interface)을 설계하고 배치(layout)하는 것은 중요한 일들이다. 따라서 이클립스를 이용하여 화면을 설계하는 main.xml 파일에서 프로그래밍을 할 수 있는 내용으로 학습 내용을 선정하였다. 이 학습을 위하여 학생들은 스마트폰 애플리케이션 제작의 4단계를 이해하고 있다는 전제가 필요하다.
본 연구에서는 지도서 형식으로 프로그램을 개발하여 교사들이 참고자료로 활용하기에 용이하도록 하였고, 이해를 돕기 위해서 학생 주도의 활동이 많은 4,5,6단계에 예시 자료들을 첨부하였다.
선형레이아웃(Linear Layout)을 이용하여 UI(User Interface)를 구성해보자.
설문 작성내용은 정보영재들의 특성[11,12]과 창의성 개발 교육 프로그램[1,5,8]을 참고로 만들었다. 구체적으로 설문 구성 내용은 개발한 프로그램이 교육 자료로서 적합한지 알아보기 위한 프로그램 구성 관련 내용과 프로그램이 정보영재의 특성을 만족하는지 알아보기 위한 정보영재의 특성 관련 내용으로 구성하였다.
설문 형식은 Likert척도를 사용하였고 5단계 척도로 응답할 수 있도록 하였다. 전문가의 응답을 수치화하기 위해서 매우 그렇다 5점, 그렇다 4점, 보통임 3점, 부족함 2점, 매우 부족함 1점으로 가중치를 부여하여 분석하였다.
레이아웃의 종류로는 선형레이아웃, 상대레이아웃, 절대레이아웃, 테이블레이 아웃, 프레임레이아웃 등이 있다. 이 레이아웃들을 주제로 하여 개념 클립 문제해결 수업 모형을 응용한 교수학습 단계에 맞추어 지도의 실제를 개발하였다.
가중치 합계는 75(15명×5점)점이 최고점이 되고 상호 비교 및 분석의 용이함을 위하여 총 점수에 대한 해당 점수의 백분율을 구하였다. 이때 소수 첫째자리에서 반올림하여 백분율 수치를 자연수화 하였다.
설문 형식은 Likert척도를 사용하였고 5단계 척도로 응답할 수 있도록 하였다. 전문가의 응답을 수치화하기 위해서 매우 그렇다 5점, 그렇다 4점, 보통임 3점, 부족함 2점, 매우 부족함 1점으로 가중치를 부여하여 분석하였다. 가중치 합계는 75(15명×5점)점이 최고점이 되고 상호 비교 및 분석의 용이함을 위하여 총 점수에 대한 해당 점수의 백분율을 구하였다.
특히 화면을 설계하는 여러 방법 중 배치와 관련된 layout을 구체적 학습 내용으로 선정하였다. 안드로이드의 view는 여러 가지이므로 이를 화면에 나타냈을 때 효과적으로 관리하는 것이 필요하다.
구체적으로 설문 구성 내용은 개발한 프로그램이 교육 자료로서 적합한지 알아보기 위한 프로그램 구성 관련 내용과 프로그램이 정보영재의 특성을 만족하는지 알아보기 위한 정보영재의 특성 관련 내용으로 구성하였다. 프로그램 구성 관련 질문은 학습 주제, 난이도, 내용 분량, 예시자료, 지도서 형식 등 5문항을 선정하였고, 정보영재의 특성 관련 질문은 앞서 관련연구에서 정리한 정보영재의 여러 가지 특성 중 대표적인 것을 선정하여 질문으로 구성하였으며 모두 10문항이다.
학습 내용으로 선정된 학습 내용과 교수・학습 단계의 흐름을 고려하여 전체 학습을 구성하였다. 학습 내용으로 선정된 다섯 가지 레이아웃인 선형레이아웃, 상대레이아웃, 절대레이아웃, 테이블레이아웃, 프레임 레이아웃의 교육 및 레이아웃의 조합을 포함하여 총 여섯 개의 학습 주제를 선정하여 모두 12차시로 개발하였다. 학습 활동에 제시된 문제 상황은 학습자에게 의미 있도록 실생활과 관련된 문제들로 설정하였다.
학습 내용으로 선정된 학습 내용과 교수・학습 단계의 흐름을 고려하여 전체 학습을 구성하였다. 학습 내용으로 선정된 다섯 가지 레이아웃인 선형레이아웃, 상대레이아웃, 절대레이아웃, 테이블레이아웃, 프레임 레이아웃의 교육 및 레이아웃의 조합을 포함하여 총 여섯 개의 학습 주제를 선정하여 모두 12차시로 개발하였다.

대상 데이터

본 연구에서는 4 단계 중에서 2단계인 ‘화면설계’를 학습 내용으로 선정하였다.

데이터처리

본 연구에서 개발한 프로그램이 정보영재의 특성을 만족하는지 타당성을 검증하기 위하여 델파이 분석을 하였다. 델파이 분석[7]을 위한 전문가 집단은 총 15명으로 5년 이상의 지도 경력이 있거나 초등영재 교육 대학원 또는 초등 컴퓨터 교육 전공자를 대상으로 하였다.

이론/모형

이에 본 연구에서는 초등 정보 영재의 창의적 사고력 신장을 위해 영재아동이 직접 스마트폰 애플리케이션의 화면(User Interface)을 설계해 보는 교육 프로그램을 개발하였다. 본 연구를 위하여 안드로이드 운영체제를 기반으로 한 스마트폰 애플리케이션 개발환경[3]을 사용하고, 서울교육대학교에서 개발한 정보 분야 영재학급 표준기초교육과정[9]에 제시된 문제해결 학습모형인 개념 클립 문제해결 수업모형을 적용하였다.

성능/효과

그러나 지도서 형식으로 구조화된 프로그램이 참고자료로서 용이하게 구성되었는가에 대한 분석 결과는 88%로 나와 영재교육 담당교사가 지도서로 활용하기 위해서는 좀 더 단계별로 명확하고 보기 편하도록 형식을 수정할 필요가 있음을 알 수 있었다. 또한 초등정보영재에게 적합한 난이도로 구성되었는가에 대한 분석 결과 역시 88%로 나왔는데 이에 대한 기타 의견이 다양하게 나타나 난이도 조절에 대한 연구가 더 필요함을 알 수 있었다.
그밖에도 정보영재의 다양한 특성을 만족하는가에 대해 전반적으로 90%이상의 긍정적인 결과가 나타났으나 창의성 향상 및 의사소통 능력, 알고리즘 개발 능력에 대해서는 80%대의 결과가 나타났다.
특히 본 프로그램이 정보영재의 정보 분야에 대한 흥미와 호기심을 만족시키는가에 대해 96%로 가장 높게 나타났다. 또한 본 프로그램은 정보영재의 소프트웨어 활용 능력과 프로그래밍 실력 향상에 기여할 것인가에 대해서도 95%의 높은 결과를 얻었는데 이는 스마트폰 애플리케이션을 개발하기 위해서 사용하는 다양한 소프트웨어와 프로그래밍 과정이 영재교육에 효과적이라는 것을 의미한다.
특히 학생이 직접 레이아웃을 구상하고 프로그래밍을 하는 학생 주도 단계에 연구자가 제시한 예시 자료의 적절성은 96%로 가장 높게 나왔다. 또한 학습문제 상황이 학습주제에 적합한가와 차시별 내용의 양이 초등정보영재 수업에 적절한가에 대해서도 90%가 넘는 적절성을 보였다.
정보영재의 특성과 관련하여서는 <표 6>과 같이 10가지 측면에서 분석하였다. 분석 결과 전체적으로 80% 이상의 긍정적인 결과를 얻었다.
셋째, 본 연구에서 개발한 교육 프로그램을 통해 초등정보영재의 정보 분야에 대한 지적 호기심과 흥미를 만족시키고, 정보 분야 관련지식을 쌓을 수 있다. 이처럼 정보영재의 인지적 특성뿐만 아니라 정의적 특성까지 만족시킬 수 있다는 결론을 얻을 수 있었다.
첫째, 본 연구에서 개발한 스마트폰 애플리케이션 레이아웃 교육 프로그램은 초등정보영재의 수준에 적합하다. 따라서 초등정보영재 교육을 위해 본 연구에서 개발한 교육 프로그램의 지도 자료는 정보영재 교육기관에서 사용하기에 효과적이고 적합한 자료가 될 수 있다.
특히 본 프로그램이 정보영재의 정보 분야에 대한 흥미와 호기심을 만족시키는가에 대해 96%로 가장 높게 나타났다. 또한 본 프로그램은 정보영재의 소프트웨어 활용 능력과 프로그래밍 실력 향상에 기여할 것인가에 대해서도 95%의 높은 결과를 얻었는데 이는 스마트폰 애플리케이션을 개발하기 위해서 사용하는 다양한 소프트웨어와 프로그래밍 과정이 영재교육에 효과적이라는 것을 의미한다.
프로그램에 대한 총평으로는 프로그램이 매우 흥미롭고 학생들의 관심 분야라서 매력적이라는 의견 및 스마트폰이 없어도 컴퓨터로 스마트폰 애플리케이션을 개발할 수 있는 점이 우수하다는 의견이 있었고, 각각의 과정이 마무리 되는 부분에 논리적인 사고를 통해 문제를 해결할 수 있는 과정이 추가되었으면 좋겠다는 의견이 있었다.

후속연구

위와 같은 결론을 바탕으로 본 연구에서 개발한 교육 프로그램을 각 영재교육기관에서 정보영재교육 자료 및 주제로 활용할 것을 제안한다. 그동안 부족하였던 정보영재와 관련된 교육 프로그램 중 하나로 추가한다면 프로그램을 다양화할 수 있을 것이다.
정보영재는 특히 정보화기기의 구조 및 원리, 변화에 민감하며 호기심이 많으므로 단순한 정보화기기 사용자가 되기보다는 적극적인 개발자 또는 창조자가 되었을 때 만족도가 더욱 높을 수 있다. 그러므로 스마트폰 애플리케이션 개발을 통하여 정보 영재의 호기심을 만족시키고 창의성을 개발할 수 있는 기회를 제공할 수 있을 것이다.
둘째, 본 연구에서 개발한 교육 프로그램을 통해 소프트웨어 활용 능력 및 프로그래밍 능력, 탐구력, 문제해결력 등과 같은 정보영재의 특성을 더욱 발달 시킬 수 있다.
첫째, 본 연구에서 개발한 스마트폰 애플리케이션 레이아웃 교육 프로그램은 초등정보영재의 수준에 적합하다. 따라서 초등정보영재 교육을 위해 본 연구에서 개발한 교육 프로그램의 지도 자료는 정보영재 교육기관에서 사용하기에 효과적이고 적합한 자료가 될 수 있다.
그러나 지도서 형식으로 구조화된 프로그램이 참고자료로서 용이하게 구성되었는가에 대한 분석 결과는 88%로 나와 영재교육 담당교사가 지도서로 활용하기 위해서는 좀 더 단계별로 명확하고 보기 편하도록 형식을 수정할 필요가 있음을 알 수 있었다. 또한 초등정보영재에게 적합한 난이도로 구성되었는가에 대한 분석 결과 역시 88%로 나왔는데 이에 대한 기타 의견이 다양하게 나타나 난이도 조절에 대한 연구가 더 필요함을 알 수 있었다.
셋째, 본 연구에서 개발한 교육 프로그램을 통해 초등정보영재의 정보 분야에 대한 지적 호기심과 흥미를 만족시키고, 정보 분야 관련지식을 쌓을 수 있다. 이처럼 정보영재의 인지적 특성뿐만 아니라 정의적 특성까지 만족시킬 수 있다는 결론을 얻을 수 있었다.
앞으로도 다양하고 체계적인 스마트폰 애플리케이션 개발 교육 프로그램에 관한 연구가 많이 일어나 스마트폰 애플리케이션에 대한 교육적 접근을 활발하게 하고, 좀 더 효과적이면서 어렵지 않게 학습자에게 다가갈 수 있는 학습 자료와 적절한 학습 문제들이 축적된다면 스마트폰 애플리케이션 개발은 정보영재교육에 이바지할 수 있는 중요한 교육 분야가 될 수 있을 것이다.
위와 같은 결론을 바탕으로 본 연구에서 개발한 교육 프로그램을 각 영재교육기관에서 정보영재교육 자료 및 주제로 활용할 것을 제안한다. 그동안 부족하였던 정보영재와 관련된 교육 프로그램 중 하나로 추가한다면 프로그램을 다양화할 수 있을 것이다.

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	이클립스를 통해 스마트폰 어플리케이션을 어떻게 제작할 수 있는가?	번째 단계는 프로젝트 파일을 만드는 단계이다. 이 단계에서 Activity나 패키지 버전 등의 프로그램 기본 구조가 결정된다. 이때 Androidmanifest.xml을 관리한다. 안드로이드를 기반으로 한 스마트폰 애플리케이션을 제작하는 것이 목적이므로 ‘안드로이드 프로젝트’로 파일을 생성한다. 또한 프로젝트의 이름을 정하고 운영하는 장치를 선택할 수 있다. 두 번째 단계는 화면 설계 단계이다. 애플리케이션을 안드로이드폰의 화면에 어떻게 구현할 것인지 설계하는 것이다. 애플리케이션의 용도와 기능이 잘 드러나고 사용자가 이용하기 쉬운 화면(User Interface)을 설계하고 배치(layout)하는 것이 이 단계에서 할 중요한 일들이다. 개발자가 구상한 애플리케이션의 전체 그림을 표현하고 완성하는 단계라고 할 수 있다. 이 파일은 main.xml에서 관리한다. 번째는 자원을 관리한다. 기본적인 안드로이드에는 많은 자원이 있다. 우선 가장 기본적으로 문자열 자원이 있고 소리파일 및 그림파일도 이에 해당한다. 안드로이드 응용 프로그램에서 사용할 문자열 자원은 string.xml에서 관리한다. 마지막 네 번째 단계가 자바 프로그래밍 단계이다. 앞 단계에서 설계한 각 기능을 자바 언어를 이용하여 구현하는 것이다.
	이클립스란 무엇인가?	안드로이드의 개발 언어는 자바 언어이고, 운영환경도 자바를 기반으로 하고 있기 때문에 자바의 개발도구인 JDK를 설치해야한다. ‘이클립스’는 자바 언어를 효과적으로 개발할 수 있는 프로그램이다. 이클립스는 다양한 소프트웨어 도구들을 플러그인하여 기능을 추가할 수 있는 특징을 가지고 있어 안드로이드폰을 개발하기 위한 안드로이드 개발 환경을 이클립스에 추가할 수 있다.
	레이아웃이란 무엇인가?	안드로이드의 view는 여러 가지이므로 이를 화면에 나타냈을 때 효과적으로 관리하는 것이 필요하다. 화면을 효과적이고 의도한 용도로 사용하기 쉽게 설계하는 것이 바로 레이아웃(Layout)이다. 레이아웃의 종류로는 선형레이아웃, 상대레이아웃, 절대레이아웃, 테이블레이 아웃, 프레임레이아웃 등이 있다.

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