[논문]RAPTOR 프로그래밍 교육도구를 이용한 알고리즘 교육

김성율; 이종연

[국내논문] RAPTOR 프로그래밍 교육도구를 이용한 알고리즘 교육
Education of Algorithms Using the RAPTOR Programming Educational Tool 원문보기

컴퓨터교육학회논문지 = The Journal of Korean Association of Computer Education, v.18 no.6, 2015년, pp.23 - 31

초록
AI-Helper

소프트웨어 교육은 건전한 정보윤리의식을 바탕으로 컴퓨팅 사고력 기반의 문제해결력을 기르는데 목적을 두고 있다. 이러한 목적을 달성하기 위해서 많은 교육기관에서 EPL(Educational Programming Language), 피지컬 컴퓨팅, 로봇 등 다양한 교육이 시도되고 있다. 하지만 특정 EPL과 상용 제품 등에 초점이 맞추어진 교육은 컴퓨팅 사고력 향상에 초점을 맞추고 있는 소프트웨어 교육의 창의성 교육을 획일적으로 유도할 우려가 있다. 따라서 본 논문에서는 순서도 기반의 비주얼 프로그래밍인 RAPTOR를 알고리즘 교육 도구로 제안하였다. 또한 일반계고등학교 학생을 대상으로 5단계에 걸쳐 12차시의 교육을 적용한 결과 RAPTOR를 이용한 알고리즘 교육이 높은 효과가 있음을 확인하였다.

Abstract ▼ AI-Helper

The main aim in software education is to improve problem-solving ability based on computational thinking with the healthy information ethics. For this purpose, many institutions have attempted various educational programs such as Educational Programming Language, Physical Computing, and Robot education. However, it is possible to obscure the essence of computer education for computational thinking if the computer education focuses on using certain special education programming language and products. Therefore, this paper suggests a method of algorithm education using RAPTOR which is a visual programming development environment and is based on flowcharts. In order to verify the effectiveness of the algorithms education using the RAPTOR, 16 high-school students were applied to an educational program for twelve hours on five steps and then we obtained positive results.

주제어

AI 본문요약
AI-Helper

* AI 자동 식별 결과로 적합하지 않은 문장이 있을 수 있으니, 이용에 유의하시기 바랍니다.

문제 정의

따라서 본 논문에서는 RAPTOR의 교육적 가치를 제시하고 RAPTOR를 이용한 알고리즘 교육의 효과성을 검증하고자 한다.
본 논문은 RAPTOR를 활용한 효과적인 알고리즘 교육을 위한 4가지의 교육목표를 다음과 같이 선정하였다. 첫째, RAPTOR의 사용법을 이해하고 순서도를 작성할 수 있다.
이에 초·중학교에서 학습한 소프트웨어 교육의 지식과 창의성을 확대하여 고등학교 정규교과, 동아리 활동, 방과 후 활동 등에서 적용이 가능하며, 블록 기반 언어(Scratch, Entry 등)이 아닌 비주얼 프로그래밍 기반의 효과적인 알고리즘 교육 도구인 RAPTOR의 사용을 제안하고자 한다.

제안 방법

RAPTOR를 활용한 교육이 컴퓨팅 사고력의 하위 요소인 알고리즘 및 절차 영역에 효과가 있는지 측정하기 위하여 교육대상자 16명에게 사전, 사후 평가 후 그 결과를 활용하여 대응표본 t-검증을 실시하였는데, 사전 평가는 C언어 기초 문법을 활용한 예제 문제 교육 후 실시하였고, 사후 평가는 RAPTOR 프로그램을 적용 후 평가를 실시하였다.
RAPTOR를 활용한 효과적인 알고리즘 교육을 위해서 5단계(12차시) 교수-학습지도안을 작성하였으며, Start단계는 4차시(50분/1차시) 수업, 나머지 단계는 각각 2차시(50분/1차시) 수업을 진행하였다. 설계된 교수-학습지도안¹⁾은 [부록 1]과 같으며 총 5단계로 작성되었다.
RAPTOR의 효과성을 분석하기 위해 연구대상자들에게 Start단계 4차시, Basic단계 2차시, Thinking단계 2차시, Creativity1 단계 2차시, Creativity 2단계 2차시, 총 12차시 수업을 4주에 걸쳐 진행하였으며, 각 단계별 수업 내용은 와 같다.
그리고 12차시에 걸쳐 RAPTOR를 활용한 알고리즘 교육을 실시하고, 그 효과성을 측정하기 위해 한국정보올림피아드 2015 시도예선 중고등부 50개 문항 중 과 같이 C언어 프로그램을 활용하여 문제를 해결하는 문항 중 20개를 선택하여 평가를 실시하였다.
알고리즘 교육 도구로서 RAPTOR의 효과성을 분석하기 위해 3절에서 언급한 것과 같이 총 5단계(Start–Basic–Thinking–Creativity1–Creativity2)의 교육 내용을 준비하였고, 교육대상은 D일반계 고등학교 1, 2학년 학생 중 컴퓨터 관련 학과로 대학 진학을 희망하는 자발적 참여 학생 16명을 선발하여 동아리를 구성하여 진행하였다.
이러한 교육 목표를 달성하기 위하여 Start, Basic, Thinking, Creativity1, Creativity2의 5단계로 수업을 설계하였고, 각 단계별 학습내용은 다음과 같다. Start 단계의 학습 내용은 RAPTOR 기본 사용법 익히기와 간단한 순서도 그리기, Basic 단계의 학습 내용은 간단한 수학 문제의 해결, Thinking 단계의 학습 내용은 일반적인 수학 문제의 해결, Creativity 1단계의 학습 내용은 그래픽 프로그램의 표현, Creativity 2단계의 학습 내용은 그래픽 프로그램의 구현으로 선정하였다.
그리고 각 단계별 학생 활동 내용과 교사 활동 내용은 <그림 2>과 같이 설계하였다.특히 학생 활동의 경우 RAPTOR를 이용하여 순서도를 직접 작성하기 전에 모둠별로 주어진 문제를 풀기위한 방법을 토의하고, 직접 찾게 함으로써 학생들의 적극적인 활동을 유도하였으며, 작성된 RAPTOR 프로그램을 학생들이 직접 다른 학생에게 설명하고 토의하는 방식의 평가를 진행 하였다.

이론/모형

RAPTOR는 비시각화된 환경과 어려운 구문이 가지는 단점의 극복과 정렬된 추론을 위하여 빠른 프로토타이핑(Rapid Prototyping)기법으로 설계되었다. 또한 학생들이 기본적인 그래픽 기호를 조합하여 알고리즘을 만들 수 있으며, 학생들이 만들어낸 알고리즘을 단계적으로 실행할 수 있다.

성능/효과

RAPTOR가 단순히 도형만 활용하여 알고리즘을 표현하는 도구가 아니라 의사코드를 각 심볼(도형)에 입력해야 하기 때문에 C언어 프로그램을 활용한 문항이 적절하다고 판단하였다. 또한 한국정보올림피아드(KOI)는 미래창조과학부에서 주최하고 한국정보화진흥원에서 주관하는 국내 최고의 권위를 가진 대회이다.

후속연구

본 논문에서 주장하는 것은 앞에서 지적한 문제점에 대한 대안이 RAPTOR를 활용한 교육이라는 것이 아니라, 특정 EPL과 특정 상용 제품의 사용도 교육적 의미가 있겠지만, 효과적이고 창의적인 소프트웨어 교육을 위해 의미 있는 교육적 도구들을 다양하게 활용하자는 것이다. 그러한 출발점에서 RAPTOR를 활용한 알고리즘 교육을 제안하였고, 앞으로도 컴퓨팅 사고력을 증진시키기 위해서 다양한 교육 도구들에 대한 효과성 검증이 이루어진다면 보다 창의적인 창의력 향상 교육이 이루어질 것으로 기대한다.
끝으로 소프트웨어 교육이 학교 현장에서 올바르게 정착되어 학생들의 창의적 사고력을 향상시키고 급변하는 디지털 사회에 효과적인 교과로 자리 잡기 위해 보다 다양한 교육과정과 교육방법의 연구가 지속되어야 할 것이다.
본 논문에서 주장하는 것은 앞에서 지적한 문제점에 대한 대안이 RAPTOR를 활용한 교육이라는 것이 아니라, 특정 EPL과 특정 상용 제품의 사용도 교육적 의미가 있겠지만, 효과적이고 창의적인 소프트웨어 교육을 위해 의미 있는 교육적 도구들을 다양하게 활용하자는 것이다. 그러한 출발점에서 RAPTOR를 활용한 알고리즘 교육을 제안하였고, 앞으로도 컴퓨팅 사고력을 증진시키기 위해서 다양한 교육 도구들에 대한 효과성 검증이 이루어진다면 보다 창의적인 창의력 향상 교육이 이루어질 것으로 기대한다.
첫째, 학생들이 초·중등학교에서 학습한 소프트웨어 교육을 바탕으로 대학과 진로까지 연계할 수 있는 고등학교 교육 체계가 필요하다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	RAPTOR를 이용하여 학생들은 어떻게 알고리즘을 만드는가?	RAPTOR는 비시각화된 환경과 어려운 구문이 가지는 단점의 극복과 정렬된 추론을 위하여 빠른 프로토타이핑(Rapid Prototyping)기법으로 설계되었다. 또한 학생들이 기본적인 그래픽 기호를 조합하여 알고리즘을 만들 수 있으며, 학생들이 만들어낸 알고리즘을 단계적으로 실행할 수 있다.[5] 뿐만 아니라 RAPTOR는 AdaGraph[7]에 기초한 단순한 그래픽 라이브러리를 제공하고 있어 학생들의 흥미를 유발하는데 매우 효과적이다.
	알고리즘이란?	알고리즘(Algorithms)은 주어진 문제를 해결하는데 필요한 유한개의 명령어 집합(a set of instructions)라고 정의할 수 있으며, 알고리즘의 표현 방법에는 자연어, 순서도 의사코드 (Pseudocode), 프로그래밍 언어 등이 있다. 2015 교육과정 소프트웨어 교육내용을 살펴보면 초·중 학교에서 사용하는 알고리즘 표현 방법은 자연어로 기술하는 방법을 많이 사용하고 있다.
	교육과정 개정 방향에 따르면 소프트웨어 교육은 무엇을 목적으로 하고있는가?	소프트웨어 산업의 부가가치 증대와 교육 선진국의 소프트웨어 교육 강화 등 시대적 요구에 따라서 2015 문·이과 통합형 교육과정에 기존의 정보 교육과정을 소프트웨어 교육 중심으로 개편하여 초·중·고등학교에서 소프트웨어 교육을 강화할 예정이다. 교육과정 개정 방향에 따르면 소프트웨어 교육은 건전한 정보윤리의식을 바탕으로 컴퓨팅 사고력 기반의 문제해결력을 기르는데 기본 목적으로 두고 있으며, 이를 토대로 다양한 분야에서 소프트웨어 역량을 융합하여 창의적으로 문제를 해결할 수 있는 창의·융합 인재 양성을 목적 으로 하고 있다.[1]

참고문헌 (10)

교육부(2015). 소프트웨어 교육 운영 지침.
한옥영, 김재현(2011). 효과적인 알고리즘 교육을 위한 교수-학습 모형 개발. 한국컴퓨터교육학회 논문지 제14권 제2호.
장윤재, 김자미, 이원규(2011). EPL을 활용한 프로그래밍 교육에서 문제해결 수준이 프로젝트 완성도에 미치는 영향. 한국컴퓨터교육학회 논문지 제14권 제6호.
Frank B. Gilbreth & L. M. Gilbreth(1921). PROCESS CHART: First Steps in Finding The One Way To do Work. The American Society of Mechanical Engineers.
Martin C. Carlisle, Terry A. Wilson, Jeffrey W. Humphries, Steven M. Hadfield(2005). RAPTOR: A Visual Programming Environment for Teaching Algorithmic Problem Solving. United States Air Force Academy, Department of Computer Science.
Watts, T.(2003). SFC - A Structured Flow Chart Editor Version 3. Faculty Poster SIGCSE 2003. Available at: .http://www.cs.sonoma.edu/-tiawatts/SFC/.
vanDijk, J. AdaGraph. Online Internet. Available: .http://ada95.com/jvandyk/adagraph.html
Nikunja Swain P.E.(2013). RAPTOR -A Vehicle Enhance Logical Thinking. American Society for Engineering Education.
Michael Thompson(2012). Evaluating the Use of Flowchart-based RAPTOR Programming in CS0. Division of Mathematics, Engineering, and Computer Science, Loras College.
Wayne Brown. Handouts - Introduction to Programming with RAPTOR. Available: http://raptor.martincarlisle.com/

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)
저장형식	Text(ASCII format) Excel format RefWorks Direct Export RIS format (for Reference Manager, ProCite, EndNote), Scholar's Aids, Mendeley
메일정보	받는사람 (필수) @ 보내는사람 (선택) @ 제목 내용 KISTI 검색결과 이메일 서비스
안내	총 건의 자료가 검색되었습니다. 다운받으실 자료의 인덱스를 입력하세요. (1-10,000) 검색결과의 순서대로 최대 10,000건 까지 다운로드가 가능합니다. 데이타가 많을 경우 속도가 느려질 수 있습니다.(최대 2~3분 소요) 다운로드 파일은 UTF-8 형태로 저장됩니다. 파일의 내용이 제대로 보이지 않을실 때는 웹브라우저 상단의 보기 -> 인코딩 -> 자동선택 여부를 확인하십시오. ~ Text(ASCII format) Excel format

연합인증

[국내논문] RAPTOR 프로그래밍 교육도구를 이용한 알고리즘 교육
Education of Algorithms Using the RAPTOR Programming Educational Tool 원문보기

초록
AI-Helper

Abstract ▼ AI-Helper

주제어

AI 본문요약
AI-Helper

문제 정의

제안 방법

이론/모형

성능/효과

후속연구

질의응답

참고문헌 (10)

이 논문을 인용한 문헌

저자의 다른 논문 :

관련 콘텐츠

원문 보기

원문 URL 링크

오픈액세스(OA) 유형

이 논문과 함께 이용한 콘텐츠

AI-Helper ※ AI-Helper는 오픈소스 모델을 사용합니다.

선택된 텍스트

연합인증

[국내논문] RAPTOR 프로그래밍 교육도구를 이용한 알고리즘 교육 Education of Algorithms Using the RAPTOR Programming Educational Tool 원문보기

초록 용어보기논문에서 용어와 풀이말을 자동 추출한 결과로, 시범 서비스 중입니다. AI-Helper

Abstract ▼ AI-Helper

주제어

AI 본문요약 엑셀 다운로드 AI-Helper

문제 정의

제안 방법

이론/모형

성능/효과

후속연구

질의응답

참고문헌 (10)

이 논문을 인용한 문헌

저자의 다른 논문 :

김성율 (1) 이종연 (44)

관련 콘텐츠

원문 보기

원문 URL 링크

오픈액세스(OA) 유형

이 논문과 함께 이용한 콘텐츠

AI-Helper ※ AI-Helper는 오픈소스 모델을 사용합니다.

선택된 텍스트

[국내논문] RAPTOR 프로그래밍 교육도구를 이용한 알고리즘 교육
Education of Algorithms Using the RAPTOR Programming Educational Tool 원문보기

초록
AI-Helper

AI 본문요약
AI-Helper