[논문]대학 프로그래밍 입문 수업에서 짝 프로그래밍의 효과: 학습성과와 학생 만족도 측면에서

정충교

doi:10.14352/jkaie.2017.21.5.537

[국내논문] 대학 프로그래밍 입문 수업에서 짝 프로그래밍의 효과: 학습성과와 학생 만족도 측면에서
Effects of Pair Programming in an Introductory Programming Course for College Students: Academic Performance and Student Satisfaction 원문보기

정보교육학회논문지 = Journal of the Korean Association of Information Education, v.21 no.5, 2017년, pp.537 - 545

초록
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대학교 프로그래밍 입문 수업에 짝 프로그래밍 방식의 실습을 도입하여 운영한 경험과 교훈을 소개한다. 짝 프로그래밍을 적용하지 않은 반과 적용한 반의 수업 성과와 설문조사 데이터를 통해 짝 프로그래밍의 효과를 분석하였다. 그 결과 상당 수준의 짝 프로그래밍 성과가 관찰되었지만 짝 프로그래밍 방식으로 실습한 학생 전반적으로 효과가 있다고 보기는 어려웠다. 일부 학생들에게서는 뚜렷한 학습 성과가 있었고 일부 학생들은 그렇지 못하였다. 짝을 어떻게 지어 주는가가 수업 성과와 학생 만족도에 영향을 주는 매우 중요한 요소임이 설문조사를 통해 드러났다. 이 수업 운영 경험을 바탕으로 짝 짓는 방안을 포함하여 짝 프로그래밍을 수업에 적용하는 방법을 제시한다.

Abstract ▼ AI-Helper

This paper presents the results of adopting pair programming practices in an introductory university programming course. The effectiveness of pair programming is analyzed by comparing the performance and survey data gathered from the experimental class that adopted the practice to those from the control class that did not. An analysis of the performance data found that pair programming improved student performance; however, not all students in the pair programming class benefited from the practice as only some students showed clear improvements in learning outcomes. The survey showed that the specific method for matching students into pairs is a critical factor affecting their performance and satisfaction. Based on the lessons learned from this pair programming class, I propose some suggestions and guidelines for applying pair programming to programming classes including 'pair matching'.

주제어

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문제 정의

이 논문은 2016학년도 2학기에 강원대학교 컴퓨터학부에 개설된 "자바프로그래밍" 과목[16]에 짝 프로그래밍을 도입하여 운영한 경험을 제시하고 짝 프로그램의 효과를 분석한다.
이는 짝 프로그래밍에 대한 국내외의 많은 연구들의 결과가 현장에서 인정되지 않고 있거나, 짝 프로그래밍을 이용한 교육에 대한 정보가 보급되지 않았기 때문일 것이다. 이 연구는 대학의 입문 프로그래밍 과목에 짝 프로그래밍을 실제로 도입하여 적용한 경험을 정리하여 제시한다.
그나마 발표된 논문들은 주로 초중등 과정을 대상으로 삼았으며, 대개는 교육학적인 성과 요소들을 평가하기 위해 프로그래밍 교육 과정 자체는 비교적 단순화한 실험 목적의 수업 모델을 수립하고 실험을 수행했다. 이 연구에서는 대학에서 운영되는 실제 수업에 짝 프로그래밍을 적용한 경험과 데이터 그리고 분석, 검토 결과를 보고하였다. 이 논문이 국내의 여러 프로그래밍 입문 수업에 참고가 되기를 기대한다.

제안 방법

이 과목은 내가 지난 10년 동안 맡아 온 과목이다. 15주에 걸쳐 진행되는 3학점 실습 과목이며 매주 이론 강의 2시간, 실습 2시간 수업을 한다. 나는 일방적인 이론 강의의 효과가 낮은 것으로 판단하여 2013년부터는 이론 수업과 실습 수업을 모두 실습실에서 실습 위주로 진행하면서 짧은 여러 개의 강의를 실습 사이 사이에 삽입하는 방식으로 수업을 진행해 왔다.
두 반 학생들의 학습 능력과 기초실력에 차이가 있을 수 밖에 없으므로 두 반의 성적을 단순하게 비교를 하는 대신 두 반 각 학생의 중간고사 성적 대비 기말고사 성적 향상치를 관찰하여 학습성취도 측면에서의 짝 프로그래밍 성과를 측정했다. 각 학생의 필기시험과 실기 시험을 합한 중간고사, 기말고사 점수 각각을 100점 만점으로 환산한 후 중간고사 대비 기말고사 점수 상승을 계산했다. 홀로반의 경우 점수 상승 평균값이 2.
그럼에도 불구하고 우리나라에서 짝 프로그래밍을 실제 수업에 적용하고 그 결과를 분석하여 발표한 연구 논문을 찾기가 어렵다. 그나마 발표된 논문들은 주로 초중등 과정을 대상으로 삼았으며, 대개는 교육학적인 성과 요소들을 평가하기 위해 프로그래밍 교육 과정 자체는 비교적 단순화한 실험 목적의 수업 모델을 수립하고 실험을 수행했다. 이 연구에서는 대학에서 운영되는 실제 수업에 짝 프로그래밍을 적용한 경험과 데이터 그리고 분석, 검토 결과를 보고하였다.
실습 효과 제고, 공동작업 연습, 공동체 조성 등이 핵심 목표로 제시되었다. 그리고 그 이후 기말고사까지 진행한 6주간의 수업에서 매주 약 3시간 가량의 실습(강의 한 시간 별도)을 짝 프로그래밍 방식으로 진행했다. 매주 수업에서 주제와 목표가 제시되고 간단한 설명과 예를 통한 시범을 보인 후 학생들이 짝을 이루어 주어진 실습을 수행하도록 했다.
기말고사 시험을 통해 학습성취도를 측정하고 설문조사를 이용해 학생들의 주관적 평가를 조사하였다. 중간고사와 기말고사는 각각 한 시간 동안의 필기시험과 세 시간 동안의 실기시험으로 나누어 치렀다.
두 반 학생들의 학습 능력과 기초실력에 차이가 있을 수 밖에 없으므로 두 반의 성적을 단순하게 비교를 하는 대신 두 반 각 학생의 중간고사 성적 대비 기말고사 성적 향상치를 관찰하여 학습성취도 측면에서의 짝 프로그래밍 성과를 측정했다. 각 학생의 필기시험과 실기 시험을 합한 중간고사, 기말고사 점수 각각을 100점 만점으로 환산한 후 중간고사 대비 기말고사 점수 상승을 계산했다.
짝 프로그래밍은 두 사람이 짝을 이뤄 함께 프로그램을 작성하는 방법이다. 두 사람이 한 대의 컴퓨터를 이용하며, 한 사람이 운전사 (driver) 역할을 맡아 키보드와 마우스를 차지한 상태로 코드를 작성하고, 다른 사람은 항해사 (navigator) 역할을 맡아 알고리즘을 생각하고 작성 중인 코드에 문제가 없는지 관찰한다. 운전사 역할과 항해사 역할은 일정 시간 간격(10분～20분)으로 서로 바꿈으로써 공동작업성을 높인다.
학기 말에는 짝반 학생들을 대상으로 설문조사를 실시했다. 설문조사에서는 짝 프로그래밍의 목적에 공감 하는지, 그것이 능력 향상에 도움이 되는지, 협동작업 연습에 도움이 되는지, 공동체 활성화에 도움이 되는지, 그리고 내년에도 짝 프로그래밍을 하는데 찬성하는지를 물어 보고, 각 질문에 대해 1점부터 5점까지 다섯 등급 척도로 답하게 했다. 각 질문에 대한 응답의 평균값은 [Table 1]과 같다.
매주 수업에서 주제와 목표가 제시되고 간단한 설명과 예를 통한 시범을 보인 후 학생들이 짝을 이루어 주어진 실습을 수행하도록 했다. 실습 결과는 매주 채점하여 돌려줌으로써 스스로 수업 성과를 진단하게 하였다.
기말고사 시험을 통해 학습성취도를 측정하고 설문조사를 이용해 학생들의 주관적 평가를 조사하였다. 중간고사와 기말고사는 각각 한 시간 동안의 필기시험과 세 시간 동안의 실기시험으로 나누어 치렀다. 필기시험에서는 아무 자료도 참고할 수 없으나 실기시험에서는 수업 중에 부과된 실습과제의 모범답안을 포함하여 모든 자료를 볼 수 있게 하였다.
또한, 짝 프로그래밍을 통해 성적 상승을 이루었는지 여부가 짝 프로그래밍에 대한 만족도와 큰 상관이 없다는 점도 확인하였다. 짝 프로그래밍에 대한 만족도는 성적 상승보다는 짝과의 조화가 큰 영향을 준다는 점을 서술식 설문 답변을 통해 확인하였다.
짝 프로그래밍을 하는 학생들은 두 사람이 한 대의 컴퓨터만을 이용해 코드를 작성하도록 했으며 15분 간격으로 운전사, 항해사 역할을 바꾸도록 했다. 획일적으로 시간을 맞춰 역할을 바꾸도록 하면 흐름이 끊어질 수 있으므로 시간만 알려 주고 가급적 그 시간 전후로 교대하도록 하였다. 그러나 실제로는 이를 잘 따르지 않는 짝도 적지 않아 반복적, 지속적으로 협조 요청을 해야 했다.

대상 데이터

설문조사에서는 학생들이 자유롭게 소감을 적을 수 있게 했다. 28명의 짝반 학생들 중 16명이 서술 응답을 했는데 그 중 9개의 서술 응답이 짝과의 관계에 대한 언급이었다. 짝과 잘 맞지 않아 어려움이 있다는 것이다.
[Table 2]는 이 연구에 사용된 데이터 전체와 정제 내역을 보여 준다. 두 반의 수강생 수는 78명인데 이 중 62명의 데이터만 분석에 사용되었다. 총 수업 시간 중 1/3 이상 결석하여 학칙에 따라 F 학점을 받은 학생들과 중간고사, 기말고사의 각 필기시험이나 실기시험을 보지 않은 학생들은 분석에서 제외하였다.
총 수업 시간 중 1/3 이상 결석하여 학칙에 따라 F 학점을 받은 학생들과 중간고사, 기말고사의 각 필기시험이나 실기시험을 보지 않은 학생들은 분석에서 제외하였다. 분석에 사용 된 62명의 데이터에는 출석 기준을 만족하고 중간고사, 기말고사를 제대로 치렀으나 점수가 낮아 F 학점을 받은 7명의 데이터가 포함되어 있다.
1)은 각 반 학생들의 점수 상승을 도수분포그래프로 그린 것이다. 홀로반 학생은 34명이고 짝반 학생은 28명이다.

데이터처리

8점 높다. 비교적 큰 차이인 것처럼 보이지만 이 차이가 통계적으로 얼마만큼이나 의미를 갖는지 보기 위해 유의성검정을 해 본다. "짝 프로그래밍을 통해 학생들의 (중간고사 대비 기말고사) 점수 상승 평균값이 높아지지 않는다"는 귀무가설을 놓고, 두 표본 t-검정(two-sample t-test)을 수행하면, t 통계량이 1.

성능/효과

데이터를 통해 짝반이 홀로반에 비해 평균 5.8점 더 높은 성적 상승(중간고사 대비 기발고사 성적 상승)을 거둔 것으로 나타났다. 이는 작지 않은 수치이지만 표준 편차가 큰 탓에 상승의 평균값이 갖는 의미는 다소 제한적이라고 할 수 있다.
상위권 학생들이 대체로 큰 효과를 거두지 못한다는 점 정도만 확인할 수 있다. 또한, 짝 프로그래밍을 통해 성적 상승을 이루었는지 여부가 짝 프로그래밍에 대한 만족도와 큰 상관이 없다는 점도 확인하였다. 짝 프로그래밍에 대한 만족도는 성적 상승보다는 짝과의 조화가 큰 영향을 준다는 점을 서술식 설문 답변을 통해 확인하였다.
두 사람이 짝을 지어 하나의 코드를 완성해 나가면서 서로 토론하고 협업하는 작업 자체에 더 큰 의미가 있다고 생각한다. 설문 조사에서도 학생들이 짝 프로그래밍의 기술적 성과에 비해 협업과 교류 측면에 더 높은 만족을 느끼는 것으로 나타났다. 짝 프로그래밍을 통해 만들어진 공동학습 환경이 각 학생의 학습 동기를 전반적으로 상승시키고 이것이 성적 상승으로 연결되는 것으로 해석할 수 있다.

후속연구

이 연구에서는 대학에서 운영되는 실제 수업에 짝 프로그래밍을 적용한 경험과 데이터 그리고 분석, 검토 결과를 보고하였다. 이 논문이 국내의 여러 프로그래밍 입문 수업에 참고가 되기를 기대한다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	짝 프로그래밍은 무엇인가?	짝 프로그래밍은 두 사람이 짝을 이뤄 함께 프로그램을 작성하는 방법이다. 두 사람이 한 대의 컴퓨터를 이용하며, 한 사람이 운전사 (driver) 역할을 맡아 키보드와 마우스를 차지한 상태로 코드를 작성하고, 다른 사람은 항해사 (navigator) 역할을 맡아 알고리즘을 생각하고 작성 중인 코드에 문제가 없는지 관찰한다.
	짝 프로그래밍은 어떻게 공동작업성을 높이는가?	두 사람이 한 대의 컴퓨터를 이용하며, 한 사람이 운전사 (driver) 역할을 맡아 키보드와 마우스를 차지한 상태로 코드를 작성하고, 다른 사람은 항해사 (navigator) 역할을 맡아 알고리즘을 생각하고 작성 중인 코드에 문제가 없는지 관찰한다. 운전사 역할과 항해사 역할은 일정 시간 간격(10분～20분)으로 서로 바꿈으로써 공동작업성을 높인다.
	짝 프로그래밍이 널리 알려지게 된 계기는 무엇인가?	짝 프로그래밍은 1990년대 초반부터 문헌을 통해 소개되기 시작했는데 1999년 Kent Beck이 극한 프로그래밍(eXtreme Programming) 개발 방법론[7]을 제안하면서 짝 프로그래밍을 실행방법들(practices) 중 하나로 포함시켰고 그 이후로 짝 프로그래밍이 널리 알려지게 되었다. 극한 프로그래밍은 기존의 소프트웨어 개발 방법론에서 추구하던 여러 목표와 수단들을 극한 수준까지 끌어 올리고자 하는 시도이다.

참고문헌 (16)

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Shamim Khan, Lydia Ray, Aurelia Smith and Angkul Kongmunvattana(2008). A Pair Programming Trial in the CS1 Lab. ACM SIGCSE Bulletin, 40(2), 93-96.
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http://dmrl.kangwon.ac.kr/lecture/1602/java/160 2_java.html.

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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