[논문]비전공자 SW 프로그래밍 교육과정 및 콘텐츠 개발 모형의 효과성 탐색: SW 해결안의 시각적 표현을 중심으로

이민정

doi:10.9728/dcs.2017.18.7.1313

비전공자 SW 프로그래밍 교육과정 및 콘텐츠 개발 모형의 효과성 탐색: SW 해결안의 시각적 표현을 중심으로
Exploring the Effect of SW Programming Curriculum and Content Development Model for Non-majors College Students : focusing on Visual Representation of SW Solutions 원문보기

디지털콘텐츠학회 논문지 = Journal of Digital Contents Society, v.18 no.7, 2017년, pp.1313 - 1321

초록
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ICT 기반 디지털 융합이 가치를 창출하는 미래사회에는 다양한 분야의 전문가가 협업하며 SW적 문제 해결을 주도하는 역량이 더욱 강조된다. 비전공자에게는 전문 분야의 문제를 풀기 위해 SW 전문가와 효과적으로 협업할 수 있는 SW적 소통 능력이 필요하다. 따라서 비전공자를 위한 SW 교육은 높은 수준의 코딩 역량을 목표로 하는 기존의 SW 전공자 대상 프로그래밍 교육과는 달라야 한다. 또한 다이어그램 기반의 시각적 표현이 원활한 소통과 협업에 도움이 된다는 것은 이미 알려져 있다. 본 연구에서는 비전공자를 위한 SW 교육목표를 'SW적 문제해결을 위한 시각적 프로그래밍 역량 함양'이라 정의하고, 이를 달성하기 위한 비전공자 SW 프로그래밍 교육과정과 SW 해결안의 시각적 표현에 중점을 둔 SW 교육 콘텐츠 개발 모형을 탐색하였다. 본 논문의 결과는 비전공자를 위한 적절한 SW 학습 방안을 마련하고 실질적인 SW 역량을 함양하기 위한 방향을 설정하는 데 도움이 될 것이다.

Abstract ▼ AI-Helper

In the future society where ICT-based digital convergence creates new value, collaborative skills among experts in various fields and SW based problem solving ability is more emphasized. Non-SW specialists are required to have SW based communication skills to effectively collaborate with SW experts to solve their problems. Therefore, SW programming curriculum for non-major college students should be different from the existing programming education for SW-majors aiming at a high level of coding ability. It is also known that diagram-based visual representation is helpful for productive communication and collaboration. In this study, we defined the SW education objectives for the non-majors as cultivating the visual programming ability for SW based problem solving. In order to accomplish this, we explored SW programming curriculum and content development model for non-majors focusing on visual representation of SW solutions. The results of this paper will help to provide appropriate SW learning model for non-majors and to cultivate practical SW capabilities.

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

본 연구에서는 미래사회의 SW비전공 분야의 인재상을 자신의 분야에서 소프트 콘텐츠 역량을 기반으로 한 SW 융복합을 선도하고 SW적 소통과 협업이 가능한 인재라고 보고 이에 적합한 비전공자 SW 프로그래밍 교육과정과 콘텐츠 개발 모형을 탐색하였다.
이번 연구에서는 SW 프로그래밍 교육과정을 실제 비전공자 대상의 SW 교과목에 적용하였을 때 SW 교육목표 달성에 필요한 학습자의 흥미유발 및 효능감을 중심으로 평가하였다. 향후에는 프로그래밍 언어 중심의 기존의 SW 교육과정을 적용한 대조군과의 비교 실험을 진행하여 본 논문에서 제안한 비전공자 SW 프로그래밍 교육과정의 적정성과 함께 해결안의 시각화 표현을 중심으로 한 교육 콘텐츠 개발 모형이 SW적 문제해결을 위한 협업 역량에 미치는 효과를 측정할 필요가 있다.
최근 사회 모든 분야에서 SW 역량이 강조됨에 따라 SW 교육의 대상과 범위는 빠르게 확대되고 있으나 대학에서 비전공자 대상의 SW 교육은 전공에 따른 다양한 학습 배경과 진로에 비해 획일적이고 최적화되지 못한 것이 현실이다. 이에 본 연구에서는 미래사회를 대비하여 비전공자에게 필요한 SW 역량을 전공 분야의 전문성을 바탕으로 소프트 콘텐츠를 설계할 수 있고 SW 전문가와 원활한 소통과 협업을 통해 구현할 수 있는 능력이라고 보고, 이 역량을 강화하기 위한 비전공자 SW 프로그래밍 교육과정과 콘텐츠 개발모형을 탐색하였다.
이에 본 연구에서는 비전공자를 위한 SW 프로그래밍 교육과정과 문제해결안의 시각적 표현을 기반으로 한 콘텐츠 모형을 제안하고 그 효과성을 탐색하였다

제안 방법

또한 이 과정을 통해 교수자가 학생들의 학습 수준을 확인함으로써 피드백을 제공하고 미션의 난이도를 조정할 수 있다. 12주차 이후에는 팀 단위로 자유 과제를 진행하며 각 팀에서 직접 아이디어를 조율하고 SW의 설계, 개발, 발표, 공감까지 SW 개발 과정 전체를 진행하게 한다. 이 과정에서 학생들은 스스로 문제 분해를 통해 역할을 분담하고 각자 담당한 미션의 해법을 시각적으로 표현한 다이어그램으로 소통하고 협업하는 방법을 습득할 수 있다.
SW 프로그래밍 교육과정을 마친 후 학습자를 대상으로 수업 활동 중 콘텐츠 선호도와 SW에 관한 인식 변화를 조사하였다. 그림 7은 수업 중 흥미로운 활동을 조사한 결과이며 ‘게임의 원리를 구현하는 작업’을 72%로 가장 많이 선택하였다.
SW 프로그래밍 수업에 앞서 학습자의 SW적 경험의 특이점을 확인하기 위해 SW 학습 경험을 설문하였다. 그림 6에 따르면 약 11%의 학생이 컴퓨팅 사고를 접한 적이 있으며 약 6%의 학생이 프로그래밍 언어를 학습한 적이 있는 것으로 나타났다.
- 컴퓨팅 환경으로 변환된 문제의 해결안을 도출해야 하는데, 이 때 해결안을 반드시 코딩하여 SW로 만드는 것을 최종 목표로 삼지 않아도 된다. 대신 해결안의 주요 동작을 순서도, NS차트, 동작흐름도 등의 다이어그램을 활용하여 명시적이고 시각적으로 표현하는 연습을 반드시 진행한다. 이 과정은 초보 개발자가 SW 개발 작업에 매몰되지 않고 애초에 만들고자 했던 소프트 콘텐츠에 집중하여 해결안을 구성하고 검증할 수 있는 역량을 키울 수 있게 해준다[17].
두 번째 단계로 일상의 문제를 컴퓨팅 환경에서의 문제로 전환하여 해법을 도출한다. 이를 위해서는 무엇보다 다양한 유형의 일상의 문제를 실세계로부터 컴퓨팅 환경으로 투사하는 작업을 반복적으로 수행하는 것이 효과적이라고 알려져 있다[21].
후반부에는 직접 아이디어를 발굴하고 이를 구현할 SW의 설계와 개발, 발표를 포함한 팀별 과제를 수행한다. 모든 미션은 학습자 스스로 문제를 해석하고 적절한 해결안을 시각화(visualization)한 후 직접 설명하도록 하였다.
본 연구에서 제안한 비전공자를 위한 SW 프로그래밍 교육 과정을 구현할 콘텐츠 개발 모형을 표 1과 같이 설계하였다.
비전공자 SW 프로그래밍 교육과정의 목표를 ‘SW적 문제해결을 위한 시각적 프로그래밍 역량 함양’으로 설정하고 이를 달성하기 위한 교육내용으로 ‘① 일상의 문제를 컴퓨팅 환경의 문제로 재구성’, ‘② SW 해결안의 시각적 표현’, ‘③ 시각화한 SW 해결안 기반 소통과 협업’을 구성하였다.
비전공자 대상 SW 프로그래밍 교육과정의 목표를 ‘SW적 문제해결을 위한 시각적 프로그래밍 역량 함양으로 정하고 이를 달성하기 위한 3개의 수행 목표를 함께 제시하였다.
비전공자 SW 프로그래밍 교육과정의 목표를 ‘SW적 문제해결을 위한 시각적 프로그래밍 역량 함양’으로 설정하고 이를 달성하기 위한 교육내용으로 ‘① 일상의 문제를 컴퓨팅 환경의 문제로 재구성’, ‘② SW 해결안의 시각적 표현’, ‘③ 시각화한 SW 해결안 기반 소통과 협업’을 구성하였다. 비전공자들에게 가장 필요한 학습으로 정보처리 관점에서의 컴퓨팅 환경에 대한 이해와 SW적 해결안의 설계 과정에 집중하기 위해 순서도, NS차트, 동작흐름도와 같은 다이어그램을 이용한 비주얼 프로그래밍을 활용하였으며 SW 프로그래밍 교육방법으로서 주차별 학습 모델과 콘텐츠를 제시한다.
두 번째 단계는 일상의 문제를 컴퓨팅 세계에서 동작할 수 있는 문제로 변형한다. 이 과정에서 필요한 데이터를 특정하고, 동작의 조건분기와 반복을 활용하여 해법을 절차적으로 표현하는 훈련을 한다. 이때 해법의 코딩보다 내부 알고리즘을 다이어그램으로 명확하게 시각적으로 표현하는 활동에 중점을 둔다.
따라서 문제를 해결할 SW를 실제로 설계, 구현하고, 나아가 공유, 공감하는 과정이 동반되어야 한다. 이를 만족하기 위해 교육과정 전반부에 일상의 문제를 컴퓨팅 문제로 재구성할 수 있도록 컴퓨터의 기본 구조와 동작, SW적 문제해결 과정을 학습한다. 중반부에는 애니메이션, 게임, 학습 콘텐츠, 시뮬레이션 등 다양한 주제의 문제 해결 알고리즘을 다이어그램으로 표현하는 작업을 반복함으로써 SW 해결안을 시각화하는 역량을 강화한다.
전수진[15]은 SW 교육 콘텐츠 중 스토리텔링, 학습콘텐츠, 실생활 중심의 콘텐츠가 가장 선호되고 있음을 분석하였다. 이를 토대로 본 연구에서는 인문 계열의 수학 학습 과정에서 다루는 잘 알려진 문제, 반복 패턴에 기반한 동작 시뮬레이션, 여러 객체 간 상호 동작과 동기화를 설정하는 애니메이션과 역할 게임 등의 장르를 활용하였다[10],[22]. 일상의 문제를 컴퓨팅 환경으로 전환하여 표현할 때에는 순서도, NS차트, 동작흐름도 등 다이어그램을 활용하여 SW 해결안의 내용과 흐름을 시각화하여 명시적으로 표현하는 다이어그래밍 활동을 진행한다.
- 실세계에서 발견한 문제나 새로운 아이디어를 컴퓨터와 SW로 해결하려면 컴퓨터에서 실제로 동작할 수 있는 수준으로 문제의 규모를 제한하거나 동작 조건을 명확하게 확정해야 한다. 이처럼 실세계와 컴퓨팅 환경 사이의 차이를 이해하기 위해 기본적인 컴퓨터의 구조와 SW 동작과 제어 방법을 학습한다.
이를 토대로 본 연구에서는 인문 계열의 수학 학습 과정에서 다루는 잘 알려진 문제, 반복 패턴에 기반한 동작 시뮬레이션, 여러 객체 간 상호 동작과 동기화를 설정하는 애니메이션과 역할 게임 등의 장르를 활용하였다[10],[22]. 일상의 문제를 컴퓨팅 환경으로 전환하여 표현할 때에는 순서도, NS차트, 동작흐름도 등 다이어그램을 활용하여 SW 해결안의 내용과 흐름을 시각화하여 명시적으로 표현하는 다이어그래밍 활동을 진행한다.
Wing[11]은 일상의 문제를 해결함에 있어 문제의 핵심 요소를 추출하고 해법을 컴퓨팅 기기로 자동화할 수 있는 능력을 컴퓨팅 사고라고 정의하였다. 즉, 컴퓨팅 사고가 컴퓨터 과학이나 정보통신 지식의 학습 수준이나 SW 프로그래밍 능력 자체를 의미하는 것이 아니라, 문제를 체계적으로 인식하여 추상화하고, 필요한 자료를 수집하고 분석할 수 있으며, 최적화된 해법을 찾아 정보과학적으로 구현하는 방법을 설계하는 전체 과정에 필요한 사고 체계로 간주하였다.

대상 데이터

비전공자 SW 프로그래밍 교육과정의 효과를 확인하게 위해 C 대학교의 경영학부 신입생 39명 대상의 SW 교육에 실제 적용하였다. 사전 설문 조사에서 11%의 학생은 컴퓨팅 사고력이라는 용어를 접한 적이 있으나 6%의 학생만이 SW 프로그래밍을 학습한 적이 있다고 응답하였다.
C 대학은 비이공계열인 SW 비전공 신입생을 대상으로 비주얼 프로그래밍을 활용하여 SW적 문제해결 과정을 습득하고 컴퓨팅 사고력을 기를 수 있는 SW 기초 교과목을 운영한다. 시범적으로 경영학부 학생을 39명을 대상으로 본 연구에서 제안한 SW 프로그래밍 교육과정과 콘텐츠를 적용한 수업을 진행하였다.

성능/효과

(3) 시각화한 SW 해결안을 기반으로 소통, 협업하여 복잡한 문제를 해결할 수 있다.
전수진[10]은 SW 교육 콘텐츠를 스토리텔링, 게임, 미디어 아트, 교육학습 콘텐츠, 시뮬레이션, 실생활 중심 콘텐츠로 6가지 주제 영역으로 나누고 비전공자들의 SW 교육 콘텐츠에 대한 선호도를 분석하였다. 그 결과 주로 개인의 흥미와 교수자의 영향을 받지만 게임과 스토리텔링 주제에 선호가 가장 높다는 것을 확인하였다. 이를 기반으로 SW 교육내용을 설계할 때 학습자의 선호도와 특성을 반영한다면 학습 참여도와 컴퓨팅 사고력 향상에 도움이 될 것이다.
또한 33%의 학생이 ‘순서도를 활용한 문제해법을 설계하는 과정’을 선택하여 생각에 머물던 아이디어와 해결방법을 체계화하고 도식화하는 과정에 흥미를 느낀 것을 확인할 수 있다.
김수환[8]은 비전공자를 대상으로 진행한 컴퓨팅 사고력 교육 과정에서 나타난 학습자들의 어려움을 분석하였는데, 가장 어려워하는 부분은 변수와 리스트의 학습, 아이디어를 생각하고 구현하는 과정, 적합한 명령어의 사용의 순으로 나타났다. 또한 교육 내용이 학습자의 흥미와 재미를 유발했을 때 컴퓨팅 사고력 향상에 긍정적인 영향을 준다는 점을 확인하였다. 또한, 성정숙[9]은 SW 교육에서의 초보 학습자의 특성을 분석하였는데 프로그래밍 수업이 진행되면서 난이도가 높아질수록 흥미가 떨어지다가 개별 프로젝트를 끝낸 후 흥미가 급상승하는 것을 확인하였다.
즉, 실험군의 학생은 프로그래밍 경험이 거의 없는 초보 개발자이다. 한 학기 동안 SW 프로그래밍 수업을 진행한 후 SW에 대한 인식 변화를 조사하였는데, 약 72%의 학생이 SW의 동작을 잘 이해할 수 있게 되거나 개발자 입장에서 SW를 바라보게 되었다고 응답하여 SW에 대한 자신감이 상승한 것을 알 수 있었다.

후속연구

본 연구에서 제시한 비전공자 SW 프로그래밍 교육과정과 콘텐츠 모형을 통해 비전공자가 실전적인 SW 학습을 진행함으로써 각자의 전문 분야에서 사회가 기대하는 융합적 SW 역량의 토대를 마련할 수 있을 것이다. 향후, SW 프로그래밍 교육의 콘텐츠 모형을 다양한 전공계열로 확대 적용하여 전공 분야별 학습자의 특성에 따른 학습 성취도와 효과의 차이를 분석하고 이를 기반으로 비전공자를 위한 SW 학습 모델을 강화할 계획이다.
본 연구의 비전공자 SW 프로그래밍 교육과정과 콘텐츠 개발 모형은 비전공자에 대한 적절한 SW 프로그래밍 학습 방안을 제시하고 실질적으로 미래 사회를 대비하는 교육 효과를 제고하는 데 기여할 것이다.
그 결과 주로 개인의 흥미와 교수자의 영향을 받지만 게임과 스토리텔링 주제에 선호가 가장 높다는 것을 확인하였다. 이를 기반으로 SW 교육내용을 설계할 때 학습자의 선호도와 특성을 반영한다면 학습 참여도와 컴퓨팅 사고력 향상에 도움이 될 것이다.
본 연구에서 제시한 비전공자 SW 프로그래밍 교육과정과 콘텐츠 모형을 통해 비전공자가 실전적인 SW 학습을 진행함으로써 각자의 전문 분야에서 사회가 기대하는 융합적 SW 역량의 토대를 마련할 수 있을 것이다. 향후, SW 프로그래밍 교육의 콘텐츠 모형을 다양한 전공계열로 확대 적용하여 전공 분야별 학습자의 특성에 따른 학습 성취도와 효과의 차이를 분석하고 이를 기반으로 비전공자를 위한 SW 학습 모델을 강화할 계획이다.
이번 연구에서는 SW 프로그래밍 교육과정을 실제 비전공자 대상의 SW 교과목에 적용하였을 때 SW 교육목표 달성에 필요한 학습자의 흥미유발 및 효능감을 중심으로 평가하였다. 향후에는 프로그래밍 언어 중심의 기존의 SW 교육과정을 적용한 대조군과의 비교 실험을 진행하여 본 논문에서 제안한 비전공자 SW 프로그래밍 교육과정의 적정성과 함께 해결안의 시각화 표현을 중심으로 한 교육 콘텐츠 개발 모형이 SW적 문제해결을 위한 협업 역량에 미치는 효과를 측정할 필요가 있다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	ICT 기반 디지털 융합이 가치를 창출하는 미래사회에서 강조되는 역량은?	ICT 기반 디지털 융합이 가치를 창출하는 미래사회에는 다양한 분야의 전문가가 협업하며 SW적 문제 해결을 주도하는 역량이 더욱 강조된다. 비전공자에게는 전문 분야의 문제를 풀기 위해 SW 전문가와 효과적으로 협업할 수 있는 SW적 소통 능력이 필요하다.
	비전공자가 전문 분야의 문제를 풀기 위해 가져야 할 능력은?	ICT 기반 디지털 융합이 가치를 창출하는 미래사회에는 다양한 분야의 전문가가 협업하며 SW적 문제 해결을 주도하는 역량이 더욱 강조된다. 비전공자에게는 전문 분야의 문제를 풀기 위해 SW 전문가와 효과적으로 협업할 수 있는 SW적 소통 능력이 필요하다. 따라서 비전공자를 위한 SW 교육은 높은 수준의 코딩 역량을 목표로 하는 기존의 SW 전공자 대상 프로그래밍 교육과는 달라야 한다.
	인공지능, IoT, 빅데이터, 모바일 통신 등의 정보통신기술을 가상현실, 드론, 자율주행자동차, 로봇산업, 핀테크, 스마트팜, 신재생에너지, 스마트시티, 스마트공장, 스마트헬스와 같은 산업 분야에 적용시킬 수 있게 하는 중요한 것은?	인공지능, IoT, 빅데이터, 모바일 통신 등의 정보통신기술 (ICT: Information and Communication Technology)을 기반으로 가상현실, 드론, 자율주행자동차, 로봇산업 등 상상 속에 있던 새로운 산업이 등장하고 핀테크, 스마트팜, 신재생에너지, 스마트시티, 스마트공장, 스마트헬스 등 기존 산업과 ICT가 융복합하여 새로운 가치를 재창출하는 4차 산업혁명 시대를 맞이하고 있다. 이처럼 다양한 산업 분야의 요구에 ICT와 같은 첨단기술을 유연하게 적용하고 확장할 수 있게 하는 가장 중요한 요소가 소프트웨어이다[1],[2].

참고문헌 (23)

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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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