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문제 정의
- 본 연구는 초등학생을 위한 소프트웨어 교육에서알고리즘적 사고를 가르치기 위한 목적으로 알고리즘을 설계하고 블록형 프로그래밍 도구로 구현하는 단계를 구분하여 제공할 수 있는 도구를 제안하고 사용성을 평가하였다.
- 본 연구에서는 학생이 언플러그드 활동으로 설계한 알고리즘을 직관적인 과정을 통해 코드로 변환하여 실행시킬 수 있는 텐저블 프로그래밍 도구를 제안하고자 한다. 제안하는 도구는 학생이 종이에 인쇄된 블록을 손으로 조합하여 순서도를 작성하는 수준에서 알고리즘을 설계하고, 종이 블록을 사진 찍어 즉각적으로 블록형 프로그래밍 도구에 소스 코드로 변환할 수 있도록 개발하였다.
제안 방법
- 개발한 도구의 사용성 평가를 위한 목적으로 소프트웨어 교육을 통해 블록형 프로그래밍 활동을 경험한 적이 있는 초등학교 6학년 27명을 대상으로 텐저블 코딩 도구를 적용하였다.
- 첫째, 학생이 문제해결 절차를 포스트잇에 작성하고,작성한 내용에 따라 필요한 텐저블 블록을 찾아 포스트잇을 붙이면서 블록을 조합한다. 둘째, 블록형 프로그래밍 도구를 사용하여 조합한 텐저블 블록을 촬영하고 블록형 코드로 변환한다. 셋째, 변환된 블록에 변수와 값을 설정하고, 실행하여 학생이 설계한 알고리즘을 확인한다.
- 본 연구에서 제안하는 텐저블 코딩 도구는 초등학생이 언플러그드 활동을 할 수 있도록 종이에 인쇄하여 활용이 가능한 수준에서 설계하였다. 또한,설계한 알고리즘을 사진을 찍는 간단한 조작으로 블록형 프로그래밍 도구의 코드로 변환할 수 있도록 앱을 설계하였다.
- 본 연구에서 제안하는 텐저블 코딩 도구는 초등학생이 언플러그드 활동을 할 수 있도록 종이에 인쇄하여 활용이 가능한 수준에서 설계하였다. 또한,설계한 알고리즘을 사진을 찍는 간단한 조작으로 블록형 프로그래밍 도구의 코드로 변환할 수 있도록 앱을 설계하였다.
- 텐저블 코딩 도구는 블록 이름, 명령어에 따른바코드, 문제해결 절차를 작성하는 칸으로 구성하여 인쇄할 수 있도록 제작하였다. 사용하는 텐저블블록의 종류는 변수선언, 화면(UI)변수선언, 조건문(if) 시작과 종료, 반복문(for) 시작과 종료, 처리명령어와 실행화면에서 사용하는 텍스트 입력칸,버튼 등의 컴포넌트로 구성하였다.
- 둘째, 블록형 프로그래밍 도구를 사용하여 조합한 텐저블 블록을 촬영하고 블록형 코드로 변환한다. 셋째, 변환된 블록에 변수와 값을 설정하고, 실행하여 학생이 설계한 알고리즘을 확인한다. 결과에 따라 블록형 프로그래밍 도구에서 디버깅 활동을 수행한다.
- 연구는 텐저블 코딩 도구로 알고리즘을 설계한 이후 블록형 프로그래밍 도구 앱으로 사진을 찍어 프로그래밍하여 문제를 해결하는 방법과 별도의 알고리즘 설계 없이 블록형 프로그래밍 도구 앱으로 프로그래밍하여 문제를 해결하는 방법을 모든 학생이 3시간 동안 경험하고 텐저블 코딩 도구에 대한 사용성 평가를 수행하였다.
- 제안하는 도구가 초등학생의 수준에서 사용하기 적합한 것인지 판단하기 위한 목적으로 기존의 초등학생을 대상으로 하는 사용성 설문도구를 제안하는 도구에 적합하도록 수정하여 5점 척도로 설문하였다[22]. 개발된 텐저블 코딩 도구에 대한 사용성 설문 도구의 신뢰도는 Cronbach α 계수를 산출한 결과 .
- 본 연구에서는 학생이 언플러그드 활동으로 설계한 알고리즘을 직관적인 과정을 통해 코드로 변환하여 실행시킬 수 있는 텐저블 프로그래밍 도구를 제안하고자 한다. 제안하는 도구는 학생이 종이에 인쇄된 블록을 손으로 조합하여 순서도를 작성하는 수준에서 알고리즘을 설계하고, 종이 블록을 사진 찍어 즉각적으로 블록형 프로그래밍 도구에 소스 코드로 변환할 수 있도록 개발하였다. 학생은 제안하는 도구를 사용하여 설계한 알고리즘의 결과를즉시적으로 확인할 수 있고, 디버깅할 수 있다.
- 개발한 도구를 사용하는 방법은 다음과 같다. 첫째, 학생이 문제해결 절차를 포스트잇에 작성하고,작성한 내용에 따라 필요한 텐저블 블록을 찾아 포스트잇을 붙이면서 블록을 조합한다. 둘째, 블록형 프로그래밍 도구를 사용하여 조합한 텐저블 블록을 촬영하고 블록형 코드로 변환한다.
- 초등학교 저학년을 대상으로 알고리즘 표현 도구인 순서도를 활용하여 놀이기반의 학습을 통해 순차, 선택, 반복의 절차적 사고를 가르칠 수 있는지 학습의 가능성을 분석하였다[13]. 분석 결과, 놀이 중심으로 학습한 학생의 성취도가 컴퓨터를 사용하여 학습한 학생들에 비해 높은 것으로 분석되었다.
- 텐저블 블록을 위에서 아래로 순차적으로 조합하여 알고리즘을 설계한 내용을 사진 찍어 블록형 프로그래밍 도구로 변환하기 위해 리액트 네이티브(React Native), 바코드 인식 라이브러리, 블록키(Blockly)를 사용하여 자바스크립트 언어에 기반한 블록형 프로그래밍 앱을 제작하였다.
- 텐저블 블록을 활용하여 알고리즘을 설계한 이후, 스마트기기의 카메라를 사용하여 촬영하고 이미지를 분석하여 블록형 프로그래밍 도구의 명령어 블록으로 변환한다. 이후 변환된 명령어 블록을 실행하여 학생이 설계한 알고리즘을 즉각적으로 확인하거나 알고리즘을 수정할 수 있다.
- 텐저블 코딩 도구는 블록 이름, 명령어에 따른바코드, 문제해결 절차를 작성하는 칸으로 구성하여 인쇄할 수 있도록 제작하였다. 사용하는 텐저블블록의 종류는 변수선언, 화면(UI)변수선언, 조건문(if) 시작과 종료, 반복문(for) 시작과 종료, 처리명령어와 실행화면에서 사용하는 텍스트 입력칸,버튼 등의 컴포넌트로 구성하였다.
- 텐저블 코딩 도구는 블록형 프로그래밍 도구의 명령어를 각기 고유한 바코드로 구분하고, 바코드가 인쇄된 종이 블록을 문제해결 절차에 따라 조합하여 알고리즘을 설계할 수 있도록 제작하였다. 설계한 알고리즘을 스마트기기로 사진 촬영하여 분석된 바코드를 블록형 프로그래밍 도구의 코드로 변환하고, 스마트기기에서 기존의 블록형 프로그래밍방식에 따라 계속하여 프로그래밍할 수 있다.
- 텐저블 코딩 도구로 알고리즘을 설계하고 블록형 프로그래밍 도구로 프로그래밍하는 활동과 알고리즘 설계 없이 블록형 프로그래밍 도구로 프로그래밍하는 두 활동을 모두 수행한 이후, 새로운 문제를 접한다면 어떤 방법으로 해결하고 싶은지 하나의 방법만 선택하도록 설문하였다. 설문 결과, 텐저블 코딩 도구를 사용하여 알고리즘을 설계한 이후 프로그래밍 활동을 하는 방법을 선호하는 학생이 17명(63.
성능/효과
- 학습 활동지는 출발지에서 목적지까지 로봇을 이동시키기 위한 문제를 제시하고, 순차, 분기, 반복의 알고리즘 표현 유형에 따른 명령어를 사용하여 시작과 종료의 논리적인 연결을 수행할 수 있도록 제작되었다. 동일한 문제를 제안하는 활동지로 풀이한 집단과 스크래치로 풀이한 집단을 비교한 결과, 제안하는 활동지를 이용한 집단이 풀이 시간이 더 적게 걸리고 문제 풀이 성공률도 더 높은 것으로 분석되었다.
- 0%)으로 나타났다. 두 가지 프로그래밍 활동에 대한 남학생의 선호도는 비슷하였지만, 여학생의 경우 프로그래밍 활동 전 텐저블 코딩 도구를 사용하는 것을 선호하는 것으로 나타났다.
- 초등학교 저학년을 대상으로 알고리즘 표현 도구인 순서도를 활용하여 놀이기반의 학습을 통해 순차, 선택, 반복의 절차적 사고를 가르칠 수 있는지 학습의 가능성을 분석하였다[13]. 분석 결과, 놀이 중심으로 학습한 학생의 성취도가 컴퓨터를 사용하여 학습한 학생들에 비해 높은 것으로 분석되었다.
- 텐저블 코딩 도구는 블록형 프로그래밍 도구의 명령어를 각기 고유한 바코드로 구분하고, 바코드가 인쇄된 종이 블록을 문제해결 절차에 따라 조합하여 알고리즘을 설계할 수 있도록 제작하였다. 설계한 알고리즘을 스마트기기로 사진 촬영하여 분석된 바코드를 블록형 프로그래밍 도구의 코드로 변환하고, 스마트기기에서 기존의 블록형 프로그래밍방식에 따라 계속하여 프로그래밍할 수 있다. 알고리즘 설계 활동과 프로그래밍 활동을 통합할 수 있는 텐저블 코딩 도구와 블록형 프로그래밍 도구의 연계방안을 단계적으로 정리하면 다음과 같다.
- 텐저블 코딩 도구로 알고리즘을 설계하고 블록형 프로그래밍 도구로 프로그래밍하는 활동과 알고리즘 설계 없이 블록형 프로그래밍 도구로 프로그래밍하는 두 활동을 모두 수행한 이후, 새로운 문제를 접한다면 어떤 방법으로 해결하고 싶은지 하나의 방법만 선택하도록 설문하였다. 설문 결과, 텐저블 코딩 도구를 사용하여 알고리즘을 설계한 이후 프로그래밍 활동을 하는 방법을 선호하는 학생이 17명(63.0%), 별도의 알고리즘 설계 없이 프로그래밍 활동만 하는 방법을 선호하는 학생이 10명(37.0%)으로 나타났다. 두 가지 프로그래밍 활동에 대한 남학생의 선호도는 비슷하였지만, 여학생의 경우 프로그래밍 활동 전 텐저블 코딩 도구를 사용하는 것을 선호하는 것으로 나타났다.
- 연구 결과, 제안하는 텐저블 코딩 도구의 사용성은 만족하는 것으로 분석되었고, 남학생보다 여학생의 사용성이 높은 것으로 나타났다. 인터뷰를 통해 텐저블 블록을 사용하여 알고리즘을 설계하고 블록형 프로그래밍 도구로 프로그래밍하는 활동은 컴퓨터로 문제를 해결하는 활동에 익숙하지 않은 학생에게 적합한 것으로 분석되었다.
- 연구의 결과를 종합해보면, 제안하는 텐저블 코딩 도구는 알고리즘 설계와 프로그래밍 활동을 동시적으로 수행하기 어려운 학생에게 설계와 구현을 연계하는 학습경험을 제공하여 알고리즘적 사고의 학습에 도움을 줄 수 있는 것으로 해석할 수 있다.
- 인터뷰를 통해 두 방법 중 선호하는 이유를 문의한 결과, 블록형 프로그래밍 도구에서 충분히 알고리즘을 설계하면서 동시에 프로그래밍할 수 있을 뿐 아니라 별도로 제시된 텐저블 코딩 도구를 사용하고 자연어로 알고리즘을 기술하는 활동이 번거로워 알고리즘 설계 없이 즉각적으로 프로그래밍하는 방법을 선호하는 것으로 응답하였다. 반면, 제시된 문제가 복잡하거나 아직 알고리즘을 설계하는 것에 익숙하지 않은 경우, 책상 위에서 텐저블 코딩 도구를 조작하여 문제해결 절차를 고민하고 다른 친구와 상호작용을 할 수 있어 텐저블 코딩 도구를 선호하는 것으로 분석되었다.
- 연구 결과, 제안하는 텐저블 코딩 도구의 사용성은 만족하는 것으로 분석되었고, 남학생보다 여학생의 사용성이 높은 것으로 나타났다. 인터뷰를 통해 텐저블 블록을 사용하여 알고리즘을 설계하고 블록형 프로그래밍 도구로 프로그래밍하는 활동은 컴퓨터로 문제를 해결하는 활동에 익숙하지 않은 학생에게 적합한 것으로 분석되었다.
- 학생은 제안하는 도구를 사용하여 설계한 알고리즘의 결과를즉시적으로 확인할 수 있고, 디버깅할 수 있다. 제안하는 도구는 초등학교 6학년을 대상으로 적용하여 사용성을 검증한 결과, 알고리즘 중심의 프로그래밍 활동에 활용 가능한 것으로 분석되었다.
- 반면, 제시된 문제가 복잡하거나 아직 알고리즘을 설계하는 것에 익숙하지 않은 경우, 책상 위에서 텐저블 코딩 도구를 조작하여 문제해결 절차를 고민하고 다른 친구와 상호작용을 할 수 있어 텐저블 코딩 도구를 선호하는 것으로 분석되었다. 즉, 제안하는 텐저블코딩 도구가 프로그래밍 활동에 익숙하지 않는 학생에게 효과적이라고 할 수 있다.
- 텐저블 코딩 도구에 대한 사용성 평가 결과,4.13점으로 나타나 만족하는 것으로 분석되었다.
후속연구
- 향후 연구로 알고리즘 설계에 필요한 텐저블 블록의 명령어의 종류와 조작 방법에 대한 구체적인 연구가 필요하고, 학생의 알고리즘적 사고 수준에 따라 알고리즘 설계와 프로그래밍 활동을 통한 구현의 단계를 보다 세부적으로 구분할 필요가 있다.
※ AI-Helper는 부적절한 답변을 할 수 있습니다.