[논문]A Study on the Utilization of Open Source Hardware Platform for Convergence IT Education

Kim, Seong-Yeol

doi:10.9708/jksci.2017.22.01.143

A Study on the Utilization of Open Source Hardware Platform for Convergence IT Education 원문보기

韓國컴퓨터情報學會論文誌 = Journal of the Korea Society of Computer and Information, v.22 no.1, 2017년, pp.143 - 151

Kim, Seong-Yeol (School of Information Technology, Ulsan College)

Abstract ▼ AI-Helper

In this paper, we suggest a method utilizing OSHW(Open Source HardWare) in order to raise up students who are competent in IT convergence and integration as a basic research to improve the university software education. Software education cannot be too much emphasized in the age of big change of Fourth Industrial Revolution. It hardly seems to have changes in the software education area of university where has to train competent technicians to be deployed into the industrial field, although software education is planned even in elementary, middle, and high school. In this situation, we expect that utilizing OSHW in software education can result in gaining a meaningful effect. However, we don't have various and systemic approach which use it as a education system component, unlike the response and necessity OSHW market. Therefore in this paper we suggest models which constitute software education environment based on OSHW and exemplify how to use it in each model. In addition, we compare and analyze each model in order to give a criteria to choice one of them according to the condition.

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

OSHW 플랫폼은 다양한 분야에 활용될 수 있는 특징으로 인하여 IT와 타 분야의 융합에 주도적인 역할을 하고 있다. 따라서 단순히 소프트웨어만 활용하는 기존 학습 환경보다는 OSHW 플랫폼을 활용하는 것은 효과적인 교육 방법일 뿐만 아니라 타 분야에 대한 관심과 적응도를 높일 것이란 판단으로 본 연구는 수행되었다. 연구의 개시 전인 2013년부터 매년 OSHW를 기반으로 하는 캡스턴디자인을 수행하여 왔다.
본 연구는 기존의 대학 소프트웨어 교육을 개선할 수 있는 방안을 제시하고자 하였으며 본 논문에서는 그 구체적인 방법의 일부를 제시하였다. 또한 제시된 구성에 대한 비교를 통하여 각 교육 현장에서 요구되는 제약 또는 상황에 따라 교육환경을 선택할 수 있는 기본 정보를 제공하고자 하였다. 현 시대적, 사회적 환경 변화에 대응하는 소프트웨어 중심적 인재 육성을 위해서는 지속적인 방안들이 제시되어지고 시도되어져야 할 것으로 생각된다.
RASPBIAN JESSIE WITH PIXEL의 경우 GUI(Graphic User Interface)와 CLI(Command Line Interface)를 동시에 지원하며 다양한 응용 프로그램의 사용이 가능한 반면 RASPBIAN JESSIE LITE의 경우 CLI만 지원하며 부가 기능이 제외되어 개발에 최적화 되었다고 할 수 있다[24]. 본 논문에서는 RASPBIAN JESSIE WITH PIXEL을 이용한 환경설정 방법을 제시하고자 한다.
현재 스크래치 기반의 S4A(Scratch for Arduino)는 사용자들에게 무료로 제공되며 아두이노 통합개발환경을 이용해 아두이노에 S4AFirmware16 펌웨어를 설치함으로써 아두이노에 연결된 다양한 센서 및 액츄에이터 제어가 가능해진다. 본 논문에서는 다양한 아두이노 보드 중 아두이노 우노를 이용한 환경설정 방법을 제시한다.
일반적으로 OSHW에 대한 정보는 보드 자체의 특성에 대한 비교를 그 중심으로 하고 있다. 본 논문에서는 소프트웨어 교육을 위한 OSHW 환경을 구성하고 이를 기반으로 구체적 전개 가능성을 보였다. Table.
본 연구는 기존의 대학 소프트웨어 교육을 개선할 수 있는 방안을 제시하고자 하였으며 본 논문에서는 그 구체적인 방법의 일부를 제시하였다. 또한 제시된 구성에 대한 비교를 통하여 각 교육 현장에서 요구되는 제약 또는 상황에 따라 교육환경을 선택할 수 있는 기본 정보를 제공하고자 하였다.
본 연구는 대학 소프트웨어 교육방법의 개선을 위한 기초 연구로서 융합 IT 인재를 길러내기 위하여 OSHW를 활용하는 구체적인 툴(Tool)과 방안을 제시하고자 하였다. 다양한 OSHW 도구를 이용하여 환경을 구성하고 학습자를 대상으로 경험하게 하여 효과성이 있다고 판단된 방식에 대하여 교육요소를 구성하고 교육에 활용하는 접근법을 제시하였다.

제안 방법

이를 위하여 2장에서 소프트웨어 교육 현황과 연구, OSHW에 대하여 기술하고, 3장에서는 구체적인 OSHW를 이용한 교육환경 구성과 이용 방안에 대하여 제시하였다. 그리고 각 방식에 대한 비교 분석을 통하여 상황에 맞는 구성을 선택할 수 있도록 하였다. 4장에서 결론을 맺는다.
스크래치는 대표적인 블록 기반의 교육용 프로그래밍 언어로서 문제해결능력향상에 도움이 되는 알고리즘 교육의 도구로 널리 사용되고 있다. 기존 스크래치의 기능을 확장한 스크래치포 아두이노를 이용하여 아두이노에 연결된 액츄에이터와 사운드를 직접 제어해 보도록 한다. Fig.
본 연구는 대학 소프트웨어 교육방법의 개선을 위한 기초 연구로서 융합 IT 인재를 길러내기 위하여 OSHW를 활용하는 구체적인 툴(Tool)과 방안을 제시하고자 하였다. 다양한 OSHW 도구를 이용하여 환경을 구성하고 학습자를 대상으로 경험하게 하여 효과성이 있다고 판단된 방식에 대하여 교육요소를 구성하고 교육에 활용하는 접근법을 제시하였다. 이를 위하여 2장에서 소프트웨어 교육 현황과 연구, OSHW에 대하여 기술하고, 3장에서는 구체적인 OSHW를 이용한 교육환경 구성과 이용 방안에 대하여 제시하였다.
파이썬 프로그래밍 언어의 경우 문법이 매우 직관적이고 쉬워 빠르게 익힐 수 있으며 소스코드가 매우 간결한 특징을 가지고 있다. 또한 마인크래프트 API를 이용하여 파이썬을 통한 마인크래프트 파이 에디션 게임을 직접 제어해 보도록 한다.
스크래치와 더불어 대표적인 교육용 프로그래밍 언어인 Snap 및 Snap for Arduino를 확장한 로킷브릭 코드론을 활용하여 드론을 제어해 보도록 한다.

대상 데이터

기본적으로 내장된 센서 외에 Bluetooth 및 Zigbee 등과 같은 다양한 외부 센서의 사용도 가능하다[22]. 본 논문에서는 다양한 프로그래밍 언어 중 Rokit Brick을 기준으로 하며, 하드웨어의 구조와 사양은 Fig.3과 Table 3에 나타난 바와 같다.
현재 라즈베리파이를 활용한 IoT기반의 스마트 홈 및 빅 데이터 분석 등과 같은 연구에 적극적으로 활용되고 있다[18]. 본 연구에서는 2016년에 출시된 라즈베리파이3 모델 B를 기준으로 하고 있으며, 그 하드웨어 구조와 사양은 Fig.1과 Table 1에 나타내었다.
성능과 용도에 따라 다양한 종류의 아두이노 보드가 존재하며 이 중 아두이노 우노 보드가 가장 많이 사용되고 있다[20]. 본 연구에서는 아두이노 우노를 기준으로 하고 있으며, 하드웨어의 구조와 사양은 Fig.2와 Table 2에 나타내었다.

성능/효과

따라서 정규교과에서 기존의 소프트웨어 교육환경을 개선하여야 한다. 연구를 진행하는 동안에도 사회 여러 부분에서 기존과는 다른 소프트웨어 및 알고리즘 교육에 대한 도전이 시작되었으며 이는 본 연구가 충분한 필요 동기를 가지고 시작되었음을 반증하는 것으로 판단할 수 있었다.
이를 통하여 OSHW를 이용한 소프트웨어 교육이 알고리즘 향상, 문제해결 능력, 융합적 사고력 등을 크게 신장할 수 있으며, 궁극적으로 학습태도 및 학업 성취력을 높이는 것을 정성적으로 파악할 수 있었다. 하지만 캡스턴디자인은 비교과과정으로 진행될 뿐만 아니라 제한된 학생만이 참여할 수 있다는 한계가 있다.
[5]는 전 세계에서 소프트웨어를 중심에 둔 컴퓨터 교육의 변화가 진행되고 있음을 언급하면서 미국의 ‘CSTA K-12 Computer Science Standards', 영국의 ’the national curriculum in England; Computing', 한국의 ‘2015개정 교육과정’, 이스라엘의 ‘컴퓨터과학 교육과정’ 등을 비교 분석하였다. 이를 통하여 핵심의 협력(Collaboration), 컴퓨팅사고력(Computational Thinking), 컴퓨팅연습과 프로그래밍(Computing Practice and Programming), 컴퓨터와 커뮤니케이션 장비(Computers and Communication Devices), 커뮤니티와 세계화, 윤리적 영향력(Community, Global and Ethical Impacts) 등의 공통 키워드를 도출하였다.

후속연구

현 시대적, 사회적 환경 변화에 대응하는 소프트웨어 중심적 인재 육성을 위해서는 지속적인 방안들이 제시되어지고 시도되어져야 할 것으로 생각된다. 추후에는 제안된 플랫폼을 기반으로 더 구체적인 컨텐츠를 개발하고 이를 교과과정으로 구성하는 연구를 진행하고자 한다.

참고문헌 (25)

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ROKIT BRICK Codrone, http://rokitarduino.org/rokit-brick-codrone/

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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