[논문]알고리즘과 프로그래밍 교육을 위한 정보과 교육내용체계에 대한 적절성 분석

정영식; 신수범; 성영훈

doi:10.14352/jkaie.2016.20.6.575

알고리즘과 프로그래밍 교육을 위한 정보과 교육내용체계에 대한 적절성 분석
Analysis of Appropriateness in Information Curriculum for Algorithm and Programming Education 원문보기

정보교육학회논문지 = Journal of the Korean Association of Information Education, v.20 no.6, 2016년, pp.575 - 584

정영식 (전주교육대학교 컴퓨터교육과) , 신수범 (공주교육대학교 컴퓨터교육과) , 성영훈 (진주교육대학교 컴퓨터교육과)

초록
AI-Helper

알고리즘과 프로그래밍 영역에 대한 초중고등학교 교육과정을 개발하기 위해 국내외 교육과정을 비교 분석하였다. 그 결과 2015 개정 실과 교육과정과 정보과 교육과정에 포함된 내용이 영국이나 미국, 인도와 비교할 때 내용의 범위와 수준이 미흡한 것으로 분석되었다. 따라서 본 연구에서는 이를 개선하기 위해 한국정보교육학회에서 개발한 소프트웨어 교육과정 표준 모델을 참조하여 알고리즘과 프로그래밍 영역을 구분하여 전문가들을 대상으로 설문을 통해 내용의 중요도와 교육 시기의 적절성을 조사하였다. 그 결과, 연구자가 제시한 영역별 내용 중에서 알고리즘의 평가 이외에는 모든 영역에서 중요하다고 응답하였으나 영역별 교육 시기는 전문가마다 의견이 달랐다.

Abstract ▼ AI-Helper

We compared domestic computer science curriculum with foreign curriculums in order to develop content for algorithm and programming education in elementary and secondary schools. The results show that the levels and ranges of information included in the practical arts and information subjects of the 2015 Revised Curriculum are insufficient when compared with those of England, India, and America. In this paper, we surveyed experts about the importance of content and the age-appropriate time to begin teaching algorithm and programming in schools. The surveys were conducted using questionnaires used in KAIE's software standard model. Except for algorithm evaluation, the experts largely believe all content areas of algorithm education are important. However, they had differing opinions about the best time to begin teaching this subject matter.

주제어

AI 본문요약
AI-Helper

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

문제 정의

그러므로 본 연구에서는 초중등학교 정보과 교육과정에서 가르쳐야 할 알고리즘과 프로그래밍에 교육에 대한 시수를 확보 내용 체계표를 만들기 위해 국내외 초중등학교에서 이루어지고 있는 알고리즘과 프로그래밍 내용 요소를 비교·분석하였다.
따라서 본 연구에서는 이러한 문제를 해결하기 위해 한국정보교육학회에서 개발한 소프트웨어 교육과정 표준 모델을 참조하여 알고리즘과 프로그래밍 영역을 세부적으로 구분하고 각각의 세부 영역에 대한 중요도와 교육 시기의 적절성을 분석하였다. 알고리즘에 대한 평가 이외의 모든 영역에서 전문가들은 중요하다고 응답 하였다.
알고리즘과 프로그래밍의 내용 요소에 대한 적절성을 평가하기 위해 교육 내용의 중요도와 교육 시기의 적절성을 검토하도록 하였다.

제안 방법

다음으로 프로그래밍의 내용 영역은 프로그램의 개념(프로그램의 의미, 필요성, 종류, 장점, 알고리즘과의 관계, 컴퓨터와의 관계), 프로그램의 작성(간단한 프로그램 작성, 알고리즘을 프로그램으로 옮기기, 산술.비교.논리 연산자, 텍스트 프로그래밍), 제어 구조(이벤트, 순차, 반복, 조건, 중첩 반복), 자료형(변수, 변수의 범위, 배열, 리스트), 라이브러리(함수, 매개변수, 사용자정의함수, 표준입출력, 파일입출력, 라이브러리 호출), 프로그램의 평가(다양한 정렬과 탐색, 오류 수정, 성능 평가), 프로그램의 실제(통합개발환경, 디버깅, 문서 작성, 협력하여 프로그램 설계 및 개발) 등으로 구분하였다.
그러므로 본 연구에서는 초중등학교 정보과 교육과정에서 가르쳐야 할 알고리즘과 프로그래밍에 교육에 대한 시수를 확보 내용 체계표를 만들기 위해 국내외 초중등학교에서 이루어지고 있는 알고리즘과 프로그래밍 내용 요소를 비교·분석하였다. 또한, 알고리즘과 프로그래밍 교육 내용에 대한 타당성과 교육 시기의 적절성을 확보하기 위해 전국 교육대학교 컴퓨터교육과 교수를 대상으로 설문 조사를 실시하였다.
셋째, 교육 시기의 적절성을 분석하기 위해 다음과 같이 합의도를 산출하였다. 일반적으로 합의도는 0.
셋째, 프로그래밍과 관련된 내용을 살펴보면, 초등학교에서는 프로그래밍 언어의 기본 요소를 이해하고, 주어진 프로그램을 동일하게 만들거나 수정하여 간단한 프로그램을 만들도록 하였다. 중학교에서는 프로그래밍 언어의 개념, 종류, 개발 환경을 이해하고, 자료의 입출력문, 제어구조, 비교·논리 연산자를 다루고, 프로그램에서 오류를 확인하여 수정할 수 있도록 하였다.
알고리즘과 프로그래밍 교육과 관련된 국내외 교육과 정을 분석한 결과를 토대로 우리나라 교육과정의 개선 방안을 제시하기 위해 2014년부터 한국정보교육학회에서 개발한 소프트웨어 교육과정 표준 모델을 참조하여 [26], 알고리즘과 프로그래밍의 내용 영역을 구분하고, 전국 교육대학교 컴퓨터교육과 교수를 대상으로 온라인 설문조사를 실시한 후 내용 영역에 대한 적절성을 검토 하였다. 응답자는 39명이었다.
우선, 알고리즘의 내용 영역은 알고리즘의 개념(일의 순서, 알고리즘의 의미, 프로그램과의 관계), 알고리즘의 표현(문제해결 과정을 말, 글, 그림, 기호, 순서도, 의사 코드 표현), 알고리즘의 분해(복잡한 알고리즘 분해, 알고리즘 간의 관계), 알고리즘의 구조(순차. 반복. 조건 구조, 중첩 반복, 복잡한 제어 구조), 알고리즘의 결과(현재 상태와 목표 상태, 결과 예측, 오류 수정, 알고리즘 개선), 알고리즘의 실제(탐색과 정렬, 협력하여 알고리즘 만들기), 알고리즘의 평가(장단점 비교, 수행시간과 복잡도, 성능 평가와 선택) 등으로 구분하였다.
첫째, 교육 내용의 중요도는 리커드 척도를 활용하여 매우 적절하다를 5점으로, 전혀 적절하지 않다는 1점으로 평가하였으며, 교육 시기의 적절성은 초등 1～2학년, 초등 3～4학년, 초등 5～6학년, 중학교, 고등학교 등 5단계 중에서 선택하도록 하였다.

대상 데이터

국외의 교육과정 중에서 알고리즘과 프로그래밍 교육을 초중등학교에서부터 도입하고 있는 영국과 미국, 인도를 중심으로 살펴보았다.
알고리즘과 프로그래밍 교육과 관련된 국내외 교육과 정을 분석한 결과를 토대로 우리나라 교육과정의 개선 방안을 제시하기 위해 2014년부터 한국정보교육학회에서 개발한 소프트웨어 교육과정 표준 모델을 참조하여 [26], 알고리즘과 프로그래밍의 내용 영역을 구분하고, 전국 교육대학교 컴퓨터교육과 교수를 대상으로 온라인 설문조사를 실시한 후 내용 영역에 대한 적절성을 검토 하였다. 응답자는 39명이었다.

성능/효과

교육 시기의 적절성에 있어서는 합의가 거의 이루어지지 않았으나, 알고리즘의 결과는 초등학교 고학년에, 알고리즘의 실제와 함수, 라이브러리, 프로그램의 평가는 중학교 수준에서 다루는 것이 적절하다는 의견을 주었다. 본 연구 결과를 토대로 다음과 같이 제언하고자 한다.
둘째, 교육 내용의 중요도는 조사 결과의 타당도를 분석하기 위해 타당도 비율(CVR; Content Validity Ratio)을 다음과 같이 계산한 후 응답한 패널 수가 39명임을 감안하여 CVR 값이 0.33 이상인 값을 타당한 것으로 판단하였다[10].
둘째, 우리나라는 프로그래밍 언어를 배우는 시기가 다른 나라에 비해 너무 늦다. 영국과 인도는 초등학교 3 학년부터 시작하고 있으나, 우리나라는 초등학교 5∼6 학년부터 배우고 있다.
둘째, 프로그래밍 교육과 관련하여 3학년은 그래픽 기반의 프로그래밍 언어를 이용하여 간단한 프로그램을 작성하고 실행하기, 4학년은 조건문, 반복문, 이벤트 핸들링 활용하기, 5학년은 키보드 입력, 변수, 리스트 개념 적용하기, 6학년은 텍스트 기반 프로그래밍 언어 사용하여 순서도를 프로그램으로 변경하기, 7학년은 변수, 배열, 입출력 함수 사용하기, 8학년은 서브루틴과 문자열 함수, 라이브러리를 호출하기 등을 포함하고 있다.
셋째, 우리나라 초등학교에서 가르치는 알고리즘과 프로그래밍 구성 요소의 수준이 다른 나라에 비해 낮다. 특히 프로그램의 오류를 찾아 수정할 수 있는 디버깅에 대한 개념을 영국에서는 초등학교 저학년부터 도입하고 있으나, 우리나라는 중학교 수준에서 제시하고 있다.
셋째, 초등학교에서 가르치는 알고리즘과 프로그래밍 교육 내용은 중학교 정보과에 중복되는 부분이 많으며, 내용 수준도 매우 낮아 초등학교에서 현재 실시되고 있는 알고리즘과 프로그래밍 교육은 이미 2015 개정 실과 교육과정에서 제시한 수준 이상을 가르치고 있다[25].
3) 과 같이 나타났다. 알고리즘 결과와 알고리즘 실제는 합의도가 0.75로서 전문가들이 대체적으로 초등학교 고학년이나 중학교에서 가르치는 것이 적절하다고 응답하였다. 그 외의 영역에 대해서는 합의가 이루어지지 못했다.
알고리즘과 프로그래밍 영역에 대한 국내외 사례를 분석한 결과, 2015 개정 실과 교육과정과 정보과 교육과 정에 포함된 내용이 영국이나 인도와 비교할 때 내용의 범위와 수준이 미흡한 것으로 분석되었다.
92로 가장 낮았지만 여전히 보통 이상으로 나타났다. 알고리즘의 개념은 4.53으로 가장 높았고, 알고리즘의 표현과 제어 구조가 4.45로 높게 나타났다. 응답자의 신뢰도는 알고리즘의 평가만 0.
첫째, 소프트웨어 교육 운영지침에 제시된 내용 수준과 2015 개정 교육과정에서 제시된 내용 수준이 서로 일치하지 않는다. 예를 들면, 소프트웨어 교육 운영지침 에서는 정렬과 탐색 알고리즘이 초등학교에 제시되고 있으나, 정보과 교육과정에서는 고등학교 수준에 제시되고 있다.
첫째, 알고리즘 교육과 관련하여 초등학교 3학년부터 컴퓨터 없이 단계적 활동을 하도록 하며, 4학년에서는 주어진 일의 순서를 적기, 5학년은 주어진 문제 해결을 위해 알고리즘 사고 활용하기, 6학년은 다양한 해결 방법 중에서 선택하기, 7학년은 작업을 체계적으로 나누어 해결하기, 8학년은 배운 것을 여러 분야에 적용하기 등을 포함하고 있다.
첫째, 초등학교 실과에 포함된 알고리즘과 프로그래밍 교육 내용은 중고등학교의 정보과 교육과정과 내용 영역 면에서 일관성이 부족하다. 실과는 ‘가정 생활’과 ‘기술의 세계’로 구분하고, 알고리즘과 프로그래밍 교육을 별도의 영역 구분 없이 기술의 세계의 하위 영역인 기술 시스템 속에 포함하고 있다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	게임 프로 그래밍을 통해 어떤 도움을 받을 수 있는가?	이러한 문제를 해결하는 방안 중 하나는 게임을 직접 제작함으로써 해결할 수 있다. 즉, 게임 프로 그래밍은 게임 중독을 예방할 뿐만 아니라[11], 게임 중독을 치료할 수 있으며, 나아가 공부에 대한 자신감을 높이고, 진로 교육에도 도움이 된다[24].
	영국의 컴퓨팅 교육 연령대는?	영국은 2014년부터 학생들에게 프로그램 사용법에서 벗어나 만드는 방법을 배울 수 있도록 ICT(Information and Communication Technology) 교과 대신에 ‘컴퓨팅 (Computing)' 과목을 신설하여 소프트웨어의 작동 원리를 이해하고, 프로그램을 직접 개발할 수 있는 역량을 키워나가고 있다. 더욱이 5세부터 14세의 모든 학생들에게 컴퓨터 프로그래밍을 배울 수 있도록 결정하였다[1].
	알고리즘의 내용 영역은 어떻게 구분하였는가?	우선, 알고리즘의 내용 영역은 알고리즘의 개념(일의 순서, 알고리즘의 의미, 프로그램과의 관계), 알고리즘의 표현(문제해결 과정을 말, 글, 그림, 기호, 순서도, 의사 코드 표현), 알고리즘의 분해(복잡한 알고리즘 분해, 알고리즘 간의 관계), 알고리즘의 구조(순차. 반복. 조건 구조, 중첩 반복, 복잡한 제어 구조), 알고리즘의 결과(현재 상태와 목표 상태, 결과 예측, 오류 수정, 알고리즘 개선), 알고리즘의 실제(탐색과 정렬, 협력하여 알고리즘 만들기), 알고리즘의 평가(장단점 비교, 수행시간과 복잡도, 성능 평가와 선택) 등으로 구분하였다.

참고문헌 (25)

Bell, T., Witten L. H., Fellows, M., Adams, R. McKenzie, J. (2005). Computer Science Unplugged: d: An enrichment and extension programme for primary-aged children. University of Canterbury. Computer Science and Software Engineering.
Changho Lee(2013). Awareness among Youth about the Causes and Solutions of Internet Game Addiction. Youth Policy Reports, 50. National Youth Policy Institute.
Chul Kim, Gapsu Kim, Hyunbae Kim, Youngsik Jeong, Ingee Jeong(2015). Development of software education curriculum model. Korean Association of Information Education.
CSTA(2011). CSTA K-12 Computer SCience Standards, Revised 2011. TheCSTA Standards Task Force.
Dookwon Baek, Jongsun Hwang(1993). Computer Science. Hongreung Publishment.
England Department for Education(2013). Computing Programmes of sutdy for Key Stages 1-4. https://www.gov.uk/government/publications/national-curriculum-in-england-computing-programmes-of-study/national-curriculum-in-england-computing-programmes-of-study.
Eunhoo Park(2007), Development of concrete materials activities teaching-learning program for computer science in elementary school. Korean National University of Education.
Gyosik Moon(2007). On the Direction of the Computer Algorithm Education Based on Conceptual Algorithms. Journal of The Korean association of information education, 11(1), 29-38.
Hwakyong Lim, Jinah Kim, Jinho Bae(2004). A Instructional Learning of Sort Algorithm by Role-play for Computer Education in the Primary School. Jounal of the Korean Institute of Information Scientists and Engineers. 4.
Injoong Ju, Dongyeol Park, Misug Jin(2010). The Study of Core Competency's Domains and Levels. Korea Research Institute for Vocational Education & Training.
Jaewon Kwon(2004). A Case Study on Treatment of Youth's Game Addiction using Game Type Substitution Terapy. Korean Journal of Youth studies, 11(3).
Ministry of Education(2015). Software education guideline.
Ministry of Education(2015). Practical arts(Technology & Home Economics)/Information Curriculum.
Ministry of Science, ICT and Future Planning(2014). The Action Planning in Software Centric Society.
Seokyung Choi, Younghak Jin, Youngsik Kim(2011). Study on Anchored Instruction For Algorithm Learning of Elementary School Students. Proceeding of the Korean association of computer education, 15(2), 51-56.
SeonKwan Han, SooHwan Kim, JungBo Seo(2010). The Development of the Game Addiction Remedy Program based on Scratch Programming. Journal of the Korean Association of Information Education, 14(1), 61-68.
Soon-Jo Hong, Sun-Kwan Han(2004). Development of S/W Component for Search Algorithm Education. Journal of The Korean association of information education, 9(21), 179-187.
Sridhar, I., Farida, K., Sahana, M., Vijayalakshmi, C., Malathy, B. and Usha, V. CMC: A Model Computer Science Curriculum for K-12 Schools. IIT Bombay. https://www.cse.iitb.ac.in/internal/techreports/reports/TR-CSE-2013-52.pdf.
Sunghyun Baek(2009). The study on relief of elementary students' game addition through the program of game development education. Gyeongin National University of Education.
Tucker, A., Deek, F., Jones, J., McCowan, D., Stephenson, C. and Verno, A. (2002). A Model Curriculum for K-12 Computer Science. Report of the ACM K-12 Education Task Force Computer Science Curriculum Committee.
Youngsik Jeong(2014). A Study on the Content Framework of Algorithm Education in Primary and Middle Schools. Journal of The Korean association of information education, 18(2), 275-284.

원문보기 상세보기
Youngsik Jeong, Chul Kim(2014). A Study on the Learning Objectives, Instructional Design, and Evaluation Methods in the Software Developing Education. Journal of the Korean Association of Information Education, 18(1), 185-193.

원문보기 상세보기
Youngsik Jeong, Gapsu Kim, Ingee Jeong, Hyunbae Kim, Chul Kim, Jeongsu Yu, Jongwoo Kim(2015). Development of the software curriculum model of elementary students. Journal of the Korean Association of Information Education, 19(4), 457-480.
Youngsik Jeong, Jeongsu Yu(2014). The Effects of Elementary Students' Perception of the Game Programming Using KODU. Journal of the Korean Association of Information Education, 18(3), 453-460.

원문보기 상세보기
Youngsik Jeong, Soobum Shin, Younghoon Sung(2016). Analysis of Domestic and International Primary and Secondary Curriculum for Problem Solving, Algorithm and Programming.

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