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피지컬 컴퓨팅을 통한 기초 프로그래밍 교육 방법
Education Method for Basic Programming Subject through Physical Computing 원문보기

JPEE : Journal of practical engineering education = 실천공학교육논문지, v.9 no.2, 2017년, pp.139 - 148  

허경 (경인교육대학교 컴퓨터교육과) ,  손원성 (경인교육대학교 컴퓨터교육과)

초록
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사물과 컴퓨터의 연결이 쉬워지면서 피지컬 컴퓨팅을 활용한 학습은 초보자들을 대상으로 하는 프로그래밍 교육에 있어 제기되는 문제점들을 보완하기 위한 좋은 대안으로 제시되고 있다. 본 논문에서는 초보자들을 위한 기초 프로그래밍 강좌에 적용할 수 있는 교육방법을 제안한다. 이를 위해, 피지컬 컴퓨팅 방식으로 기초 프로그래밍 강의를 진행한다. 현재 피지컬 컴퓨팅 강좌들은 대부분 다양한 입력 센서 연결방법과 출력장치 제어에 초점이 맞추어져 있다. 그러나, 피지컬 컴퓨팅 재료들을 이용한 프로그래밍 교육 내용은 그 사례가 부족하다. 이에 본 논문에서는 피지컬 컴퓨팅에 사용되는 저가의 재료들을 이용하여, 프로그래밍 교육에 활용한 교육 방법을 제안하고 시험하였다.

Abstract ▼ AI-Helper 아이콘AI-Helper

As the connection between objects and computers becomes easier, learning using physical computing is presented as a good alternative to solve the problems raised in programming education for beginners. In this paper, we propose a training method that can be applied to basic programming courses for b...

주제어

#Arduino   #Design Thinking   #Physical computing   #Programming   #Software education  

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

문제 정의

  • 디지털 출력 명령을 통한 물리적인 장치의 동작을 이해한 후, 아날로그 출력 명령에 따른 장치의 동작을 이해하고 프로그래밍할 수 있기 때문이다. 동일한 장치에 대해, 다음 교육단계에 해당하는 교육방법으로 아날로그 출력 명령과 장치 동작 이해를 통한 피지컬 컴퓨팅 교육 방법을 제안하고자 한다. 또한, 본 논문에서 제안한 교육방법 실현을 위한 강의 및 실험 체계, 결과확인 절차, 평가 절차, 학업성취도 확인 등의 객관적 데이터 수집과정과 분석 방법을 추후 연구하고자 한다.
  • 제안한 교육 방법에서는 우선적으로 아두이노 디지털 출력 명령을 이용한 피지컬 컴퓨팅 교육 방법이 제시되었다. 본 논문에서 소개된 피지컬 컴퓨팅 교육 방법은 기본적인 입출력 장치 만을 가지고 소개한 것이다. 제안한 교육 방법을 활용하여 확장된 교육 내용을 설계할 수 있다.
  • 참고문헌[6]에서는 아두이노 프로그래밍을 통해 디지털 논리회로를 제어하는 한 학기 기간의 기초 디지털 논리 회로 실습 교육 과정을 제안되었다. 본 논문에서는 디지털 논리회로가 아닌 SW 교육을 위한 프로그래밍 교육에 초점을 맞춘 피지컬 컴퓨팅 교육방법을 제안하였다. 본 논문에서는 초보자들을 위한 기초 프로그래밍 강좌에 적용할 수 있는 피지컬 컴퓨팅 교육방법을 제안하였다.
  • 본 논문에서는 디지털 논리회로가 아닌 SW 교육을 위한 프로그래밍 교육에 초점을 맞춘 피지컬 컴퓨팅 교육방법을 제안하였다. 본 논문에서는 초보자들을 위한 기초 프로그래밍 강좌에 적용할 수 있는 피지컬 컴퓨팅 교육방법을 제안하였다. 제안한 교육 방법에서는 피지컬 컴퓨팅에 사용되는 저가의 재료들을 이용하여, 우선적으로 아두이노 디지털 출력 명령을 이용한 교육 방법을 제안하고 시험하였다.
  • 본 장에서는 사운드 센서 입력 장치를 연결하여, 자동화된 결과를 만들어 내는 프로그래밍 교육 절차를 제안한다. 그림 9는 사운드 센서 입력장치와 아두이노 보드 연결 방법을 나타낸다[7].
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
피지컬 컴퓨팅이란? 최근 사물과 컴퓨터의 연결이 쉬워지면서 피지컬 컴퓨팅을 활용한 학습은 초보자들이 프로그래밍 교육에 있어 제기되는 문제점들을 보완하기 위한 좋은 대안으로 제시되고 있다. 피지컬 컴퓨팅은 디지털 신호와 아날로그 신호정보의 입력을 통해 처리한 결과를 물리적인 방식으로 출력하는 컴퓨팅으로 정의할 수 있다[1]. 피지컬 컴퓨팅 교육의 장점은 평면적인 결과물이 아닌 입체적이고 물리적인 결과를 확인하면서, 자신이 작성한 컴퓨팅 알고리즘의 문제를 쉽게 디버깅할 수 있다는 것이다.
피지컬 컴퓨팅 교육의 성취기준에는 무엇이 있느낙? 피지컬 컴퓨팅 교육에서 성취기준으로는 문제 해결 목적에 따라 구성한 피지컬 컴퓨팅 장치를 제어하기 위해서 프로그램을 작성할 수 있어야 하며, 다양한 입·출력 장치를 하드웨어 구성과 동작 순서에 맞게 설계할 줄 알아야 한다.
아두이노의 특징은 무엇인가? 특히 아두이노(Arduino)는 오픈소스 기반의 피지컬 컴퓨팅 플랫폼으로 AVR 마이크로컨트롤러 보드와 소프트웨어 통합 개발환경을 제공한다. 다양한 디지털 센서, 아날로그 센서 들을 이용하여 값을 입력받아 SW를 통한 처리과정을 거쳐 LED, 모터 등 다양한 출력장치들을 제어할 수 있으며 실생활의 환경과 상호작용이 가능한 프로토타입을 만들어 낼 수 있다. 또한 오픈 소스 기반으로 운영되어 다양한 입출력 장치를 구매하여 구동할 수 있으며, 프로그래밍 지식이 있는 경우 유연한 소스코드 변형이 가능하여, 기초적인 전기전자 지식과 실습 경험을 갖춘다면 쉽게 피지컬 컴퓨팅을 구현할 수 있다[1].
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참고문헌 (7)

  1. Massimo Banzi. How Arduino is Open-Sourcing Imagination [Internet]. Available: https://www.ted.com/talks/massimo_banzi_how_arduino_is_open_sourcing_imagination/. 

  2. Y. J. Lee, J. W. Hwang, D. M. Hwang, K. M. Yun, B. G. Lee, S. T. Yu, and I. Y. Moon, "Design and implementation of software program based on web for basic electronic circuit practice," Journal of Practical Engineering Education, vol. 7, no. 2, pp. 113-117, December 2015. 

    원문보기 상세보기 crossref

  3. H. B. Lee and K. H. Kwon, "Development of a convergent teaching-learning materials based on logic gates using water-flow for the secondary informatics gifted students," Journal of the Korea Society of Computer and Information, vol. 19, no. 12, pp. 369-384, December 2014. 

    원문보기 상세보기 crossref

  4. H. B. Lee and K. H. Kwon, "A performance evaluation of circuit minimization algorithms for mentorship education of informatics gifted secondary students," Korea Information Processing Society Transactions on Computer and Communication Systems, vol. 4, no. 12, pp. 391-398, December 2015. 

  5. S. F. Najam, M. L. P. Tan, and Y. S. Yu, "General SPICE modeling procedure for double-gate tunnel field-effect transistors," Journal of Information and Communication Convergence Engineering, vol. 14, no. 2, pp. 115-121, June 2016. 

    원문보기 상세보기 crossref

  6. K. Hur, "Curriculum for basic digital logic circuit practices through arduino device programming," Journal of Practical Engineering Education, vol. 9, no. 1, pp. 41-48, June 2017. 

  7. RNU. Arduino Prime Kit Manual [Internet]. Available: http://www.irnumall.co.kr/. 

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