[논문]단계적 블라인드 프로그래밍 실습과정을 적용한 소프트웨어 기초교육에 관한 연구

정혜욱

doi:10.14400/jdc.2019.17.3.025

단계적 블라인드 프로그래밍 실습과정을 적용한 소프트웨어 기초교육에 관한 연구
A study on basic software education applying a step-by-step blinded programming practice 원문보기

디지털융복합연구 = Journal of digital convergence, v.17 no.3, 2019년, pp.25 - 33

초록
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최근 대학에서는 4차 산업혁명 시대에 활약할 수 있게 소프트웨어 기초교육을 강화하고 있다. 비전공 학생들의 경우 프로그래밍에 대한 기본지식이나 전공과목과의 연계성이 낮기 때문에 이들의 이해를 돕기 위한 다양한 교수법이 필요하다. 따라서 본 논문에서는 비전공자를 대상으로 하는 소프트웨어 기초교육의 개선 방안을 제언하고자 한다. 이를 위해, 시연중심모델을 기반으로 단계적 블라인드 처리된 프로그래밍 실습과정을 적용한 학습모델을 설계하여 실제 수업에 적용하고, 학습자들의 문제해결 능력을 분석한 결과, 주차가 진행될수록 학습자 스스로 문제를 해결하는 비율이 상승되는 것을 확인하였다. 제안하는 방법을 통해, 비전공자에게 프로그래밍 과목에 친숙해질 수 있는 기회를 제공하고 지속적인 학습동기를 부여할 수 있다. 후속 연구에서는 보다 다양한 측면에서 학습자들의 학습성과를 분석하고 학습내용의 난이도에 따른 효율적인 교수법에 대한 연구가 필요할 것으로 사료된다.

Abstract ▼ AI-Helper

Recently, universities have been strengthening software basic education to be active in the era of the fourth industrial revolution. Non-majored students need a variety of teaching methods because they have low knowledge of programming or a lack of connectivity with major courses. Therefore, in this paper, a learning model applying the step-by-step blind programming practice based on the Demonstration Modeling Making model was designed and applied to the actual lecture. As a result of analyzing the problem solving ability of the learner, it was confirmed that the learner's self - solving ratio increased as parking progressed. In the following study, it is necessary to analyze the learner's learning results in various aspects and to study effective teaching methods according to the difficulty of the learning contents.

주제어

표/그림 (11)

그림 Fig. 1. Learning model
그림 Fig. 2. Example of applied question in Step 1
표 Table 1. Practice contents of blinded programming step-by-step
표 Table 2. Student's Major and distribution of the first semester in 2018
표 Table 3. A survey result of programing experience
표 Table 4. Scope and curriculum of Python programming lecture
표 Table 5. Results of applied problem solving with(w/)/without(w/o) professor's feedback, Num of Person(%)
그림 Fig. 3. Distribution of applied problem solving with/without professor's feedback
그림 Fig. 4. Example of the executed project result
표 Table 6. Subjects of performed projects
표 Table 7. Examples of what you felt after you performed the project

AI 본문요약
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문제 정의

이 모델은 프로그래밍의 기초적인 문법이나 명령어의 사용방법을 교수자의 시연을 통해 학습자들이 학습한후 모방 및 연습을 반복하며 프로그램을 제작해보는 과정으로 구성되어 있다. 따라서 이러한 교수법은 프로그램을 처음 접하는 학습자가 프로그래밍 기능 및 작성 방법에 익숙해 질 수 있도록 반복적으로 연습할 수 있는 형태이므로, 본 연구에서는 이 모델에 기초하여 학습모델을 설계하였다.
본 연구에서는 소프트웨어 기초교육을 위한 학습모델을 설계하고 프로그래밍을 처음 접하는 비전공 신입생들을 대상으로 한 실제 수업에 적용한 후 학습자의 문제해결 능력의 변화와 프로그래밍에 대한 인식 및 반응에 대해 심도 있게 분석하였다. 제안한 학습모델을 기반으로 수업을 진행하며 단계적 블라인드 처리된 응용문제에 대해 교수자 피드백의 유·무에 따른 학습자의 문제해결 능력을 관찰한 결과, 교수자의 피드백 없이 문제를 스스로 해결한 학생의 비율이 주차가 지날수록 54.

제안 방법

1주~13주 동안의 강의진행 방식은 제안한 학습모델의 ‘이론학습 및 예제연습 → 응용문제 실습’ 절차에 따라 학습범위 내의 내용으로 진행하였다.
단계적으로 블라인드 처리된 응용문제는 교과목 교재[16]에서 해당 주차에 대한 내용을 발췌하여 사용하였다. 1주~13주차까지 실습 진행 결과 중 앞 주차에 진행된 내용을 누적하여 단원별 내용을 종합적으로 다룬 4주차(산 술, 나머지, 지수연산자, 자료유형), 7주차(관계/논리연산자, 제어문), 10주차(제어문 응용, 반복문)를 선택하여 분석하였고 결과는 다음과 같다.
각 주차에는 1단계→2단계→3단계→4단계의 응용문제를 각 1문제씩 순차적으로 작성하게 하였다.
1주~13주 동안의 강의진행 방식은 제안한 학습모델의 ‘이론학습 및 예제연습 → 응용문제 실습’ 절차에 따라 학습범위 내의 내용으로 진행하였다. 기말 프로젝트는 14주차에 수업시간동안 배운 파이썬 내용 및 참고자료 범위에서 전공과 연관성 있는 주제 또는 자유주제를 학생-교수자, 학생-학생 간에 토론과정을 통해 선정하였다. 15주차에는 구현 및 테스트 작업을 통해 개발프로그램을 완성하고 프로그램 설명, 알고리즘 및 프로젝트 수행소감을 작성하게 하였다.
첫째, 학습자 스스로 문제를 해결할 수 있는 시간을 주었다. 둘째, 학습자 스스로 문제해결을 못하는 경우 손을 들어 의사표시를 하게하고 대상자들을 1:1 피드백을 통해 순차적으로 지도하였다. 이때, 단계별 응용문제에 대한 정답은 정확히 해당문제를 작성한 경우 실행결과를 통해 확인할 수 있고, 교재 및 정답을 제시한 강의 자료는 응용문제 실습시간이 지난 후 확인하도록 제한하였다.
본 연구는 DMM모델의 교수학습 절차와 단계적 블라인드 프로그래밍 실습과정을 적용하여 수업을 진행 한 후 주어진 응용문제에 대한 해결 능력의 변화와 학기말에 수행한 프로젝트 내용과 소감문을 통해 프로그래밍에 대한 인식 및 반응을 분석하였다.
수업 초반에는 DMM모델에서 제시한 방법으로 해당 주차의 단원에 대한 이론적인 내용을 설명 후 교수자가 예제를 시연하고 학습자는 시연내용을 모방하여 문제를 연습해본다. 수업 중반부터는 본 논문에서 제안하는 방법인 단계적으로 블라인드 처리된 응용문제를 풀며 프로그래밍 실습을 한다. 학기말에는 기말 프로젝트 수행을 위하여 프로젝트에 대하여 계획하고 알고리즘 작성 및 프로그램을 개발한다.
응용문제 실습시간에는 단계별 문제별로 아래와 같은 절차에 따라 진행하였으며, 교수자-학습자간 피드백의 유·무에 대하여 기록하였다.
이에 본 논문에서는 소프트웨어 기초교육을 위해 단계적 블라인드 처리된 프로그래밍 실습과정을 적용한 학습모델을 설계하고, 이를 실제 수업에 적용한 후 학습자의 문제해결 능력 변화에 대한 분석과 학기말에 수행한 프로젝트 내용 및 소감문에 대해 정성적으로 분석한다. 그리고 이를 기반으로 비전공자를 대상으로 하는 소프트웨어 기초 교육의 개선방안을 제언하고자 한다.
그러나 소프트웨어에 대한 경험과 기초지식이 부족한 비전공 신입생들이 보다 프로그래밍 작업에 익숙해질 수 있게 하기 위해서는 수업시간 동안 프로그래밍 기법에 적응하는 과정을 관찰하며 실습시간을 활용하여 프로그래밍 작업에 익숙해 질 수 있게 하는 방법에 대한 연구가 필요하다. 이에 본 연구에 서는 실습 시간을 통해 학습자 스스로 충분히 문제해결을 위한 탐구할 수 있도록 블라인드 처리된 응용문제를 해결하는 과정을 적용하여 학습모델을 설계 후 실제 수업에 적용하고 그 효과를 분석하였다.
제안하는 학습모델에서는 Fig. 1과 같이 1주~15주까지 매주 수업시간 내용을 “이론학습 및 예제연습 → 응용 문제 실습 → 프로젝트” 과정으로 구성하였다.
성균관대학교는 2016년도 신입생부터 소프트웨어 기초교과목으로 ‘컴퓨팅 사고와 SW코딩’, ‘문제해결과 알고리즘’ 과목을 개설하고 교양 필수로 지정하였다. 컴퓨팅 사고와 SW코딩 과목은 엔트리와 파이썬을 활용하여 문제해결의 절차 설계 및 구현 하는 방법을 다룬다. 문제해결과 알고리즘 과목에서는 논리적 사고력 향상과 소프트웨어 사용능력을 키우기 위하여 프로그래밍 언어로 파이썬을 사용하고 피지컬 컴퓨팅을 실습을 위해 햄스터를 활용한다[4].

대상 데이터

따라서 본 연구에서는 경기도 K대학교의 2018년 1학기 교양필수 과목인 ‘소프트웨어기초’ 교과목을 처음 수강하는 비전공 신입생 152명을 연구대상으로 선정하였고 수강생의 전공 및 분포는 Table 2와 같다.

이론/모형

본 연구에서는 한국교육개발원에서 제시한 5가지 CT(Computational Thinking) 학습모델 중 시연-모방-제작 단계로 구성되는 시연중심(DMM, Demonstration Modeling Making)모델의 교수학습 절차를 참고하였다 [12]. 이 모델은 프로그래밍의 기초적인 문법이나 명령어의 사용방법을 교수자의 시연을 통해 학습자들이 학습한후 모방 및 연습을 반복하며 프로그램을 제작해보는 과정으로 구성되어 있다.

성능/효과

10주차 수업의 단계별 응용문제에 대한 결과도 교수자 피드백 없이 해결한 문제의 비율이 1~4단계 모두 상승한 결과를 보였다. 그러나 7주차→10주차의 상승비율이 평균 3.
4주차 수업에서 여러 연산자의 사용방법과 자료유형에 대한 내용을 학습한후 전체학습자(152명)의 응용문제 실습결과를 살펴본 결과, 1단계 문제는 57.9%, 2단계 문제는 56.6%의 비율로 학생들이 교수자의 피드백 없이 스스로 문제를 해결하였다. 전체 소스코드나 결과 값을 블라인드 처리한 3, 4단계 문제의 경우 52.
3과 같다. 4주차에 시행한 응용문제 실습결과를 보면, 각 단계별 문제에 대해 교수자의 피드백을 받지 않고 해결한 비율이 54.8%로 피드백을 받은 45.2% 보다 높게 나타났다. 또한, 7주차 수업에서는 4주차에 비해 평균 8.
이러한 현상은 앞 주차에 학습한 연산자 기능을 익힌 상태였으므로 if-else문과 같은 조건식의 사용이 비교적 수월했던 것으로 보인다. 단, 주어진 알고리즘을 기반으로 소스코드를 작성하는 4단계 문제의 경우 56.6%로 7주차의 다른 단계문제에 비하여 낮은 비율을 보였으며, 4주차와 비교했을 때에도 4.6%의 낮은 상승폭을 보였다.
1% 의 상승률을 나타냈다. 따라서 주차가 진행될수록 학습자 스스로 문제를 해결하는 비율이 상승되고 있음을 확인할 수 있었다.
또한, 기말 프로젝트 수행내용과 소감문의 사례들을 토대로 프로그래밍 작업에 대한 긍정적인 의견과 부정적인 의견을 분석하여 컴퓨터 및 프로그래밍 작업에 익숙하지 않은 비전공 신입생을 대상으로 하는 교양 수업을 계획함에 있어 수업난이도의 조절, 학습자간 이해도의 편차를 조율하기 위한 방안이 모색되어야 한다는 의미 있는 결과를 도출하였다. 또한 이 연구 결과를 통해 비전공자들이라 하더라도 소프트웨어 기초학습에 흥미를 유발하고 동기를 부여할 수 있음을 알 수 있었다. 그러나 제안한 방법은 학습자들이 가진 이해력과 실습 속도에 차이가 있기 때문에 제한된 시간 내에 교수자의 피드백을 필요로 하는 모든 학습자들을 충분히 지도하는데 시간적 한계가 존재한다.
4%에 비해 낮은 결과를 나타내었는데, 그 이유를 살펴 보면 10주차 수업내용에서 다룬 반복문의 원리와 제어문과 반복문을 혼용한 응용문제에 대해 학습자들이 어렵다는 반응을 보였기 때문이며, 이는 학습자 스스로 해결한 응용문제의 비율이 주차별 학습내용의 난이도에 영향을 받는 것으로 파악된다. 또한, 59.2% 비율을 보인 4단계 문제의 결과를 봤을 때, 학기 후반에 접어든 시점인 10주차에도 여전히 알고리즘을 기반으로 소스코드를 작성하는 방법에 어려움을 느끼고 있는 것으로 파악된다.
2% 보다 높게 나타났다. 또한, 7주차 수업에서는 4주차에 비해 평균 8.4% 상승한 비율인 63.2%의 학생들이 스스로 단계별 문제를 해결하는 결과를 보였다. 10주차에는 66.
즉, 주차가 진행될수록 학습자 스스로 문제해결을 하는 비율이 상승되는 결과를 확인하였다. 또한, 기말 프로젝트 수행내용과 소감문의 사례들을 토대로 프로그래밍 작업에 대한 긍정적인 의견과 부정적인 의견을 분석하여 컴퓨터 및 프로그래밍 작업에 익숙하지 않은 비전공 신입생을 대상으로 하는 교양 수업을 계획함에 있어 수업난이도의 조절, 학습자간 이해도의 편차를 조율하기 위한 방안이 모색되어야 한다는 의미 있는 결과를 도출하였다. 또한 이 연구 결과를 통해 비전공자들이라 하더라도 소프트웨어 기초학습에 흥미를 유발하고 동기를 부여할 수 있음을 알 수 있었다.
프로젝트 수행내용은 학생들의 관심분야, 전공과 관련된 주제 선정, 강의자료 등 참고자료를 기반으로 확장한 주제로 나누어 분류하였고 결과는 Table 6과 같다. 본인의 관심분야 적용 57.3%, 기존에 구현되어 있는 내용을 참고하여 확장 39.5%로 전공과 연관성 있는 경우인 3.3%보다 높은 분포를 보였다. 이는 학생들이 신입생인 관계로 전공에 응용할 수 있는 기초 지식이 부족한 상황이기 때문인 것으로 파악된다.
학습자가 프로젝트 후에 느꼈던 긍정적인 의견은 처음 접해보는 프로그래밍에 대한 흥미와 자신감 및 성취감을 느꼈고 향후 다양한 응용프로그램을 만들어 보고 싶다고 하였다. 이러한 의견을 종합하면, 한 학기 동안 학습한 내용을 기반으로 주제선정에서부터 알고리즘 작성 및 코딩 작업 등 다양한 경험을 하면서 프로그래밍의 활용방법을 익히고 계속적으로 공부해보고 싶은 동기가 부여된 것으로 사료된다.
6%의 비율로 학생들이 교수자의 피드백 없이 스스로 문제를 해결하였다. 전체 소스코드나 결과 값을 블라인드 처리한 3, 4단계 문제의 경우 52.6%, 52.0%로 1, 2단계 문제에 비하여 학습자 스스로 해결한 비율이 낮게 나타났다.
제안한 학습모델을 기반으로 수업을 진행하며 단계적 블라인드 처리된 응용문제에 대해 교수자 피드백의 유·무에 따른 학습자의 문제해결 능력을 관찰한 결과, 교수자의 피드백 없이 문제를 스스로 해결한 학생의 비율이 주차가 지날수록 54.8%(4주차), 63.2%(7주차), 그리고 66.3%(10주차)로 점차 증가하는 결과를 보였다.
3%(10주차)로 점차 증가하는 결과를 보였다. 즉, 주차가 진행될수록 학습자 스스로 문제해결을 하는 비율이 상승되는 결과를 확인하였다. 또한, 기말 프로젝트 수행내용과 소감문의 사례들을 토대로 프로그래밍 작업에 대한 긍정적인 의견과 부정적인 의견을 분석하여 컴퓨터 및 프로그래밍 작업에 익숙하지 않은 비전공 신입생을 대상으로 하는 교양 수업을 계획함에 있어 수업난이도의 조절, 학습자간 이해도의 편차를 조율하기 위한 방안이 모색되어야 한다는 의미 있는 결과를 도출하였다.

후속연구

또한 이 연구 결과를 통해 비전공자들이라 하더라도 소프트웨어 기초학습에 흥미를 유발하고 동기를 부여할 수 있음을 알 수 있었다. 그러나 제안한 방법은 학습자들이 가진 이해력과 실습 속도에 차이가 있기 때문에 제한된 시간 내에 교수자의 피드백을 필요로 하는 모든 학습자들을 충분히 지도하는데 시간적 한계가 존재한다. 이러한 결론을 바탕으로 향후 연구에서는 보다 다양한 측면에서 학습자들의 학습성과를 분석하고, 이를 기반으로 학습내용의 난이도와 학습자 이해도의 편차를 고려한 효율적인 교수법에 대한 연구가 필요할 것이다.
이에 본 논문에서는 소프트웨어 기초교육을 위해 단계적 블라인드 처리된 프로그래밍 실습과정을 적용한 학습모델을 설계하고, 이를 실제 수업에 적용한 후 학습자의 문제해결 능력 변화에 대한 분석과 학기말에 수행한 프로젝트 내용 및 소감문에 대해 정성적으로 분석한다. 그리고 이를 기반으로 비전공자를 대상으로 하는 소프트웨어 기초 교육의 개선방안을 제언하고자 한다.
본 연구에서 제안한 학습모델은 프로그래밍 관련 교과목을 처음 접하는 학생들을 대상으로 개발되었기 때문에 다양한 학문영역의 학생들을 연구대상으로 편성할 필요가 있다. 따라서 본 연구에서는 경기도 K대학교의 2018년 1학기 교양필수 과목인 ‘소프트웨어기초’ 교과목을 처음 수강하는 비전공 신입생 152명을 연구대상으로 선정하였고 수강생의 전공 및 분포는 Table 2와 같다.
그러나 제안한 방법은 학습자들이 가진 이해력과 실습 속도에 차이가 있기 때문에 제한된 시간 내에 교수자의 피드백을 필요로 하는 모든 학습자들을 충분히 지도하는데 시간적 한계가 존재한다. 이러한 결론을 바탕으로 향후 연구에서는 보다 다양한 측면에서 학습자들의 학습성과를 분석하고, 이를 기반으로 학습내용의 난이도와 학습자 이해도의 편차를 고려한 효율적인 교수법에 대한 연구가 필요할 것이다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	시연중심(DMM, Demonstration Modeling Making)모델은 어떠한 과정으로 구성되는가?	본 연구에서는 한국교육개발원에서 제시한 5가지 CT(Computational Thinking) 학습모델 중 시연-모방-제작 단계로 구성되는 시연중심(DMM, Demonstration Modeling Making)모델의 교수학습 절차를 참고하였다 [12]. 이 모델은 프로그래밍의 기초적인 문법이나 명령어의 사용방법을 교수자의 시연을 통해 학습자들이 학습한후 모방 및 연습을 반복하며 프로그램을 제작해보는 과정으로 구성되어 있다. 따라서 이러한 교수법은 프로그 램을 처음 접하는 학습자가 프로그래밍 기능 및 작성 방법에 익숙해 질 수 있도록 반복적으로 연습할 수 있는 형태이므로, 본 연구에서는 이 모델에 기초하여 학습모델을 설계하였다.
	대학에서 비전공자를 대상으로 하는 소프트웨어 교육은 빠르게 확산되고 있는 이유는?	최근 대학에서는 변화하는 시대에 적응할 수 있는 인력양성을 위한 소프트웨어 교육 관련 교과목 개설 및 커리큘럼을 도입하여 전교생 또는 비전공 학생들에게 소프 트웨어 기초교육을 시키고 있다. 특히, IT를 전공하지 않는 대학 신입생의 경우 소프트웨어에 대해 경험 할 수 있는 기회가 부족한 실정이기 때문에 대학에서 비전공자를 대상으로 하는 소프트웨어 교육은 빠르게 확산되고 있다.
	본 연구에서 제안한 학습모델의 한계는 무엇인가?	또한 이 연구 결과를 통해 비전공자 들이라 하더라도 소프트웨어 기초학습에 흥미를 유발하고 동기를 부여할 수 있음을 알 수 있었다. 그러나 제안한 방법은 학습자들이 가진 이해력과 실습 속도에 차이가 있기 때문에 제한된 시간 내에 교수자의 피드백을 필요로 하는 모든 학습자들을 충분히 지도하는데 시간적 한계가 존재한다. 이러한 결론을 바탕으로 향후 연구에서는 보다 다양한 측면에서 학습자들의 학습성과를 분석 하고, 이를 기반으로 학습내용의 난이도와 학습자 이해도의 편차를 고려한 효율적인 교수법에 대한 연구가 필요할 것이다.

참고문헌 (16)

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저자의 다른 논문 :

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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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