본 논문에서는 효과적인 컴퓨터 프로그래밍 학습을 위하여 팀 프로젝트 기반 학습을 설계하여 적용하고 학습효과에 미치는 영향을 분석하였다. 이론 강의 및 실습 최소화, 무작위 추첨에 의한 팀 구성, 각 팀원별 책임과 권한의 설정, 주어진 과제에 대한 경쟁 방식 문제 해결 프로젝트 진행, 팀 프로젝트가 끝날 때까지 매주 단계별 진행사항 발표를 통한 자연스러운 정보 공유 및 학습 사이클 반복 등을 통하여 학생들이 능동적으로 학습에 참여하는 모습이 관찰되었다. 과정 종료 후, 학습효과에 대한 분석을 위하여 학습자를 대상으로 설문조사를 실시하였으며, 그 결과 팀 프로젝트 기반 교육이 컴퓨터 프로그래밍 학습에 긍정적인 영향을 미치는 것으로 파악되었다. 본 논문에서는 도출된 요인 간 관계분석을 바탕으로 보다 효과적인 컴퓨터 프로그래밍 학습 방법을 논하고자 한다.
본 논문에서는 효과적인 컴퓨터 프로그래밍 학습을 위하여 팀 프로젝트 기반 학습을 설계하여 적용하고 학습효과에 미치는 영향을 분석하였다. 이론 강의 및 실습 최소화, 무작위 추첨에 의한 팀 구성, 각 팀원별 책임과 권한의 설정, 주어진 과제에 대한 경쟁 방식 문제 해결 프로젝트 진행, 팀 프로젝트가 끝날 때까지 매주 단계별 진행사항 발표를 통한 자연스러운 정보 공유 및 학습 사이클 반복 등을 통하여 학생들이 능동적으로 학습에 참여하는 모습이 관찰되었다. 과정 종료 후, 학습효과에 대한 분석을 위하여 학습자를 대상으로 설문조사를 실시하였으며, 그 결과 팀 프로젝트 기반 교육이 컴퓨터 프로그래밍 학습에 긍정적인 영향을 미치는 것으로 파악되었다. 본 논문에서는 도출된 요인 간 관계분석을 바탕으로 보다 효과적인 컴퓨터 프로그래밍 학습 방법을 논하고자 한다.
We designed and applied team project based learning for effective computer programming education and analyzed the effect on learning effect. Throughout simplified traditional theories and practices, teamed up with random lottery, divided role & responsibility, and conducted problem solving projects ...
We designed and applied team project based learning for effective computer programming education and analyzed the effect on learning effect. Throughout simplified traditional theories and practices, teamed up with random lottery, divided role & responsibility, and conducted problem solving projects in a competitive way for a given task. When after completion of the course, we conducted questionnaires on learners in order to grasp the influence factors on the learning effect. As a result of the structural equation model analysis, it was shown that Team Project had a direct effect on the learning effect. The learning effect based on the relationships among the factors derived through exploratory factor analysis. Based on this analysis, we propose a more effective computer programming education way.
We designed and applied team project based learning for effective computer programming education and analyzed the effect on learning effect. Throughout simplified traditional theories and practices, teamed up with random lottery, divided role & responsibility, and conducted problem solving projects in a competitive way for a given task. When after completion of the course, we conducted questionnaires on learners in order to grasp the influence factors on the learning effect. As a result of the structural equation model analysis, it was shown that Team Project had a direct effect on the learning effect. The learning effect based on the relationships among the factors derived through exploratory factor analysis. Based on this analysis, we propose a more effective computer programming education way.
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문제 정의
수업을 진행하면서 관찰되었던 상황들을 설문조사 항목으로 구성하였고, 탐색적 요인분석(exploratory factor analysis)을 실시하여 팀 프로젝트 및 학습효과와 관련된 요인을 도출하였다. 도출된 요인들을 대상으로 확인적 요인분석(confirmatory factor analysis)과 구조방정식모형을 사용하여 팀 프로젝트 기반 컴퓨터 프로그래밍이 학습 효과에 미치는 영향요인을 분석하고자 한다.
본 논문에서는 팀 프로젝트 기반 교육이 컴퓨터 프로그래밍 학습에 어떤 영향을 미치는지 파악하기 위하여 학습 방법을 설계 및 적용하고, 과정 완료후 학습자를 대상으로 설문조사를 하여 학습 효과와 관련된 요인을 도출하고 그 관계를 분석하였다.
산업 현장에서 대학을 졸업한 신입생이 컴퓨터 프로그래밍의 기술적인 어려움보다 팀 프로젝트에서 팀원 간의 책임과 역할 사이에서 발생하는 의견의 충돌과 갈등, 이로 인한 프로젝트 진행의 어려움을 많이 보아왔기 때문에 학교 교육에서부터 팀 프로젝트 기반으로 산업 현장의 느낌을 경험할 수 있도록 학습 과정을 진행하고자 하였다. 팀 프로젝트 기반의 컴퓨터 프로그래밍 교육이 학습효과에 미치는 영향에 대한 기존 연구는 찾기 어려워 영향 요인 도출 및 관계 분석을 위하여 [그림 1]과 같이 방법으로 연구를 진행하였다.
본 연구는 효과적인 컴퓨터 프로그래밍 교육을 위하여 이론과 실습 중심의 교육을 최소화하고 주어진 문제를 팀 프로젝트 중심으로 해결하는 학습 사이클의 경험할 수 있도록 과정 설계하였다. 설계된 과정을 실제 수업에 적용하여, 팀 프로젝트 기반 컴퓨터 프로그래밍 교육이 학습효과에 미치는 영향을 실증적으로 제시하고자 한다.
가설 설정
가설 3. 각 팀원의 역할에 대한 만족도는 팀 프로젝트에 긍정적인 영향을 줄 것이다(H3).
가설 4. 교수자의 피드백은 원활한 팀원 간 상호작용 및 신뢰, 그리고 각 팀원 역할에 대한 만족도에 긍정적인 영향을 줄 것이다(H4).
가설 1. 팀 프로젝트는 컴퓨터 프로그래밍 학습 효과에 긍정적인 영향을 줄 것이다(H1).
가설 2. 팀원 간 상호작용과 신뢰는 팀 프로젝트에 긍정적인 영향을 줄 것이다(H2).
가설 5. 팀원 간의 갈등은 원활한 팀원 간 상호작용 및 신뢰, 그리고 각 팀원 역할에 대한 만족도에 부정적인 영향 줄 것이다(H5).
한편 교수자의 피드백은 원활한 상호작용과 팀원의 역할에 긍정적인 영향을 줄 것이라는 H4 가설은 매우 유의한 것으로 나타나 채택하였으나, 팀원 간의 갈등은 다른 요인에 부정적인 영향을 줄 것이라는 H5 가설은 유의하지 않아 기각한다.
제안 방법
8개의 팀은, 각각 4가지의 각기 다른 프로젝트 과제중 하나를 선택하여 2팀이 동일한 과제를 진행하였는데 동일한 과제에 대하여 서로 경쟁하도록 하였다. 과제는 학습자의 전공과 관련된 문제를 컴퓨터 프로그래밍을 활용하여 해결하는 방식으로 주어졌는데, 예를 들면 반도체디스플레이학과 학생들에게 스마트팩토리 구성에 필요한 물류반송 최적화를 위하여 다양한 방법으로 데이터를 정렬하는 알고리즘을 구성하게 하거나, 영상정보처리를 위하여 다양한 방식의 필터를 구현하여 이미지 파일을 처리하는 문제를 제시하였다.
본 연구는 효과적인 컴퓨터 프로그래밍 교육을 위하여 이론과 실습 중심의 교육을 최소화하고 주어진 문제를 팀 프로젝트 중심으로 해결하는 학습 사이클의 경험할 수 있도록 과정 설계하였다. 설계된 과정을 실제 수업에 적용하여, 팀 프로젝트 기반 컴퓨터 프로그래밍 교육이 학습효과에 미치는 영향을 실증적으로 제시하고자 한다.
주어진 과제에 대한 각 팀의 문제해결이 완성될 즈음 학습자를 대상으로 설문조사를 실시하였다. 설문항목은 기존 문헌 연구를 통한 가설을 증명하기 위한 요인들을 중심으로 자체적으로 작성하였는데 가설에서 제시한 요인과 다른 추가적인 요인의 확인을 위하여 30문항의 다양한 질문으로 구성하였다.
과정이 끝난 후 프로그램에 참여한 75명의 학생들을 대상으로 설문조사하였는데 수강생은 공대생이지만 컴퓨터나 전산관련 학과가 아니라서 컴퓨터 프로그래밍이 처음인 학생들이 대부분이었고, 고등학교에서 문과를 졸업한 학생들도 다수 포함되어 있었다. 수업은 3학점 과목으로 주 2회 실시되었고, 총 15주간 학습과정이 진행되었다.
수업을 진행하면서 관찰되었던 상황들을 설문조사 항목으로 구성하였고, 탐색적 요인분석(exploratory factor analysis)을 실시하여 팀 프로젝트 및 학습효과와 관련된 요인을 도출하였다. 도출된 요인들을 대상으로 확인적 요인분석(confirmatory factor analysis)과 구조방정식모형을 사용하여 팀 프로젝트 기반 컴퓨터 프로그래밍이 학습 효과에 미치는 영향요인을 분석하고자 한다.
연구모형에서 교수자의 피드백(Feedback)과 팀원 간의 갈등(Conflict)은 외적요인(Extrinsic Component)으로 구분하였고, 팀원 간의 원활한 상호작용(Interaction)과 팀 프로젝트 내에서의 역할(Role)은 내적 요인(Intrinsic Component)으로 구분하였다. 결과요인 즉, 컴퓨터 프로그래밍 학습 효과(Learning Effect) 대한 직접요인인 팀 프로젝트(Team Project)는 결정요인(Determinant)으로 구분하였다.
주어진 과제에 대한 각 팀의 문제해결이 완성될 즈음 학습자를 대상으로 설문조사를 실시하였다. 설문항목은 기존 문헌 연구를 통한 가설을 증명하기 위한 요인들을 중심으로 자체적으로 작성하였는데 가설에서 제시한 요인과 다른 추가적인 요인의 확인을 위하여 30문항의 다양한 질문으로 구성하였다.
5 이상이면 측정모형의 신뢰도와 타당성이 만족한다고 볼 수 있다[16]. 측정모형에 나타난 요인들의 개념 신뢰도와 분산 추출지수를 각 요인의 표준적재치와 오차항 값을 사용하여 계산하였다.
컴퓨터 프로그래밍에 대한 기본적인 이론과 실습 교육이 마무리되는 시점에 팀별 과제 수행을 위하여 학습자를 8개의 팀으로 나누었다. 팀 멤버의 구성은 동일한 학습 환경이나 학습 수준의 학습자로 구성되는 것을 방지하고, 학습자가 실제 현장에서 부딪히게 될 상황을 고려하여 추첨방식을 사용하여 무작위로 배정하였다.
탐색적 요인분석 결과와 설문의 내용, 기존 문헌 연구를 기반으로 팀 프로젝트 기반 컴퓨터 프로그래밍 교육의 학습효과(Learning Effect), 프로젝트 팀원의 역할(Role), 팀원 간 상호작용(Interaction), 교수자의 피드백(Feedback), 팀원 간의 갈등(Conflict), 이렇게 6개 요인이름을 부여하였다.
학생들이 졸업 후 사회에 진출하여 연구실이나 직장에서 벌어질 수 있는 상황을 미리 체험할 수 있도록 팀의 구성과 역할 분담, 팀별 프로젝트 과제를 설정하였다. 프로젝트 리더, 개발자, 테스터, 문서작성자 및 발표자 등 팀원별 역할과 제시된 일정에 맞추어 과제를 완료할 수 있도록 프로젝트 추진 계획서를 작성하고 매주 업데이트되는 내용을 팀별로 돌아가면서 발표하도록 하였다. 주어진 과제를 해결해 가는 과정을 진행 단계별로 발표와 질의응답을 통하여 공유하는 과정을 프로젝트가 완료되는 시점까지 계속 반복하였다.
모든 팀원에게는 각각 책임과 역할을 지정하여 실제 현장에서 발생할 수 있는 팀워크와 팀원 간 갈등을 경험하도록 하였다. 프로젝트 진행 단계별로 상호 발표 및 질의응답을 충분히 하도록 하였고, 마지막 발표는 별도의 기준을 만들어 각 팀간, 팀원 간 상호 평가하도록 하였다.
대상 데이터
응답은 5단계 리커드 척도를 사용하여 문서 형태로 접수하였고, 설문지는 학습자 75명을 대상으로 배포되었으며 100%의 회수율을 보였다. 응답자 중 일부 설문 문항에 답변하지 않아 결측 데이터가 포함된 1명의 설문지는 제외하였고, 일률적으로 응답하는 등 성실하지 못한 1명의 설문지를 제외하여 최종 73명의 설문 응답으로 표본이 구성되었다.
응답은 5단계 리커드 척도를 사용하여 문서 형태로 접수하였고, 설문지는 학습자 75명을 대상으로 배포되었으며 100%의 회수율을 보였다. 응답자 중 일부 설문 문항에 답변하지 않아 결측 데이터가 포함된 1명의 설문지는 제외하였고, 일률적으로 응답하는 등 성실하지 못한 1명의 설문지를 제외하여 최종 73명의 설문 응답으로 표본이 구성되었다. 설문조사에 사용된 설문항목은 <표 1>과 같다.
데이터처리
도출된 각 요인에 대한 신뢰성 검증을 위해 Cronbach’s α 를 측정하였다.
설문 응답 결과를 토대로 컴퓨터 프로그래밍 학습효과에 어떠한 요인이 있는지 알아보기 위하여 탐색적 요인분석을 실시하였고 그 결과는 와 같다.
연구 모형을 검증하기 위하여 팀 프로젝트 기반 컴퓨터 프로그래밍 학습 효과에 대한 요인분석으로 부터 도출된 인자를 사용하여, 구조방정식모형(Structural equation modeling) 기반 경로분석(Path analysis)을 실시하였다. 구조방정식모형 분석은 AMOS를 사용하였으며, 추정은 AMOS의 기본 값인 최대우도법(Maximum likelihood estimates)을 사용하였다.
연구모형의 적합성 수준을 확보하기 위하여 0.6 이하의 적재량을 나타낸 측정 항목은 제외하였으며, 요인추출 방법으로는 SPSS의 주성분 분석(Principal component analysis)을 사용하였고 회전방법은 Kaiser 정규화가 있는 베리멕스를 사용하였다.
측정모형의 타당성 검토를 위하여 확인적 요인분석을 하였으며 그 결과는 와 같다.
판별타당성(Discriminant Validity) 검토를 위하여 각 요인별 상관계수와 분산추출지수를 비교하였고 각 요인의 상관계수 및 결정계수, 분산추출지수는 과 같다.
이론/모형
팀별 발표는 발표자료 및 프로그램 개발 툴을 활용하였고, 실습 및 프로젝트에 사용된 하드웨어 사양은 인텔 I7 CPU, 8GB 메모리, 250GB SSD, 1TB HDD, 22인치 FHD 모니터이다. 개발용 프로그램은 마이크로소프트사의 비주얼 스튜디오를 사용하였다.
연구 모형을 검증하기 위하여 팀 프로젝트 기반 컴퓨터 프로그래밍 학습 효과에 대한 요인분석으로 부터 도출된 인자를 사용하여, 구조방정식모형(Structural equation modeling) 기반 경로분석(Path analysis)을 실시하였다. 구조방정식모형 분석은 AMOS를 사용하였으며, 추정은 AMOS의 기본 값인 최대우도법(Maximum likelihood estimates)을 사용하였다. 각 요인 간의 연관성 분석 결과는 [표 7]과 같다.
성능/효과
가설에서 제시된 7개의 경로 중 5개 경로가 95% 신뢰 수준에서 모두 유의한 것으로 나타났다. 컴퓨터 프로그래밍 학습효과에 대한 결정요인인 팀 프로젝트가 학습효과에 매우 유의한 영향을 미치는 것으로 나타났으며(p<.
연구모형에서 교수자의 피드백(Feedback)과 팀원 간의 갈등(Conflict)은 외적요인(Extrinsic Component)으로 구분하였고, 팀원 간의 원활한 상호작용(Interaction)과 팀 프로젝트 내에서의 역할(Role)은 내적 요인(Intrinsic Component)으로 구분하였다. 결과요인 즉, 컴퓨터 프로그래밍 학습 효과(Learning Effect) 대한 직접요인인 팀 프로젝트(Team Project)는 결정요인(Determinant)으로 구분하였다.
계산 결과, 팀원 간의 갈등(Conflict)요인을 제외하고, 각 요인의 개념신뢰도는 0.948 ∼ 0.981로 높았으며, 분산추출지수도 0.860 ∼ 0.929로 나타나 측정모형의 신뢰도와 타당성이 만족한다고 볼 수 있다.
교수자의 피드백은 상호작용과 역할에 모두 매우 유의한 영향을 미치는 것으로 나타났으나(p<.001), 팀원 간의 갈등이 상호작용이나 역할에 미치는 영향은 유의하지 않은 것으로 나타났다(p<.155, p<.143).
따라서 교수자의 피드백이 팀원 간 상호작용과 역할 수행에 긍정적인 영향을 주고, 팀원 간 상호작용과 역할 수행은 효과적인 팀 프로젝트를 가능하게 하여 결국 컴퓨터 프로그래밍 학습 효과에 긍정적인 영향을 미치는 것을 알 수 있었다.
설계된 구조모형을 통한 경로분석 결과, 컴퓨터 프로그래밍 학습 효과에 직접적인 영향을 미치는 결정요인으로 팀 프로젝트인 것으로 나타났고, 팀원 간의 상호작용 및 역할 수행의 내부적 요인은 팀 프로젝트에 영향을 줘 컴퓨터 프로그래밍 학습에 간접적인 요인으로 작용하는 것으로 나타났다. 또한 외부적 요인인 교수자의 피드백이 팀원 간 상호작용 및 역할 수행에 긍정적인 영향을 주는 것으로 분석되었다. 반면 팀원 간의 갈등이 팀원 간의 상호작용이나 역할 수행에 미치는 영향은 유의하지 않은 것으로 나타났다.
분석된 결과로 미루어 볼 때, 학습자는 팀 프로젝트 기반 교육이 컴퓨터 프로그래밍 학습효과가 있는 것으로 인식하고 있어, 단순한 프로그래밍 기술이나 이론을 전달하는 교육이 아닌 팀 프로젝트를 통하여 컴퓨터 사고를 확산시킬 수 있는 가능성을 보여주었다.
설계된 구조모형을 통한 경로분석 결과, 컴퓨터 프로그래밍 학습 효과에 직접적인 영향을 미치는 결정요인으로 팀 프로젝트인 것으로 나타났고, 팀원 간의 상호작용 및 역할 수행의 내부적 요인은 팀 프로젝트에 영향을 줘 컴퓨터 프로그래밍 학습에 간접적인 요인으로 작용하는 것으로 나타났다. 또한 외부적 요인인 교수자의 피드백이 팀원 간 상호작용 및 역할 수행에 긍정적인 영향을 주는 것으로 분석되었다.
도출된 각 요인에 대한 신뢰성 검증을 위해 Cronbach’s α 를 측정하였다. 요인 중 학습효과, 프로젝트 팀원의 역할, 팀원 간의 상호작용, 팀 프로젝트 요인은 0.9 이상으로 높았으며, 교수자의 피드백과 갈등요인도 0.7 이상으로 신뢰도에 문제가 없는 것으로 나타났다. 전체 요인에 대해서는 0.
제시된 가설은 연구모형의 경로분석을 통하여 검증하였으며, 팀 프로젝트는 컴퓨터 프로그래밍 학습효과에 긍정적인 영향을 줄 것이라는 H1 가설은 매우 유의한 것으로 나타나 채택한다. 팀원 간의 상호작용이 팀 프로젝트에 긍정적인 영향을 줄 것이라는 H2 가설과 각 팀원의 역할이 팀 프로젝트에 긍정적인 영향을 줄 것이라는 H3 가설 역시 매우 유의한 것으로 나타나 채택한다.
컴퓨터 프로그래밍 학습효과에 대한 결정요인인 팀 프로젝트가 학습효과에 매우 유의한 영향을 미치는 것으로 나타났으며(p<.001), 내부적인 구성요인으로 설계된 팀 내 상호작용은 물론 팀 내 역할도 매우 유의한 영향을 미치는 것으로 나타났다(p<.001).
학습효과, 역할, 팀 프로젝트, 상호작용 요인은 0.9 이상으로 높았으며, 교수자의 피드백과 갈등요인도 0.7 이상으로 신뢰도에 문제가 없는 것으로 나타났다. 전체 요인에 대해서는 0.
후속연구
본 연구의 한계는 학습자 그룹이 특정학교와 특정학과 학생으로 제한적이고, 설문조사 데이터 표본의 수가 많지 않아 통계적인 신뢰도나 타당성은 확보되었으나 일반적인 설득력이 떨어진다. 또한 팀 프로젝트 교육방법과 컴퓨터 프로그래밍 학습 효과 사이의 관련된 수많은 요인 중 일부 요인에 대한 분석이라는 한계가 존재한다.
향후 본 연구의 학습방식과 연구모형을 바탕으로 좀 더 발전된 컴퓨터프로그래밍 학습방법과 학습자에게 긍정적인 영향을 줄 수 있는 추가적인 방안을 시도해보고자 한다.
갈등은 크게 팀원 간 관계에 의한 갈등, 팀 프로젝트의 프로세스와 관련된 갈등 및 팀 프로젝트 목표에 대한 갈등으로 구분할 수 있는데, 일반적으로 팀원 간의 관계나 프로세스에 의한 갈등은 정보공유나 학습 행동을 방해하는 등 팀 성과에 부정적인 경향이 있고, 팀 목표에 대한 갈등은 오히려 긍정적인 영향을 가져올 수 있다[13][14][15]. 효과적인 팀워크를 위한 상호 공유된 인식은 서로에 대한 믿음과 협동 뿐만 아니라 건설적인 갈등도 도움이 된다는 연구 결과는 팀 프로젝트 러닝 기반 컴퓨터 프로그래밍 학습과정에서도 관찰할 수 있을 것으로 기대한다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
팀 프로젝트에서 팀원 간의 역할과 팀원 간의 상호작용 중 어떤 것이 상호작용이 더 큰가?
팀원 간의 상호작용이 팀 프로젝트에 긍정적인 영향을 줄 것이라는 H2 가설과 각 팀원의 역할이 팀 프로젝트에 긍정적인 영향을 줄 것이라는 H3 가설 역시 매우 유의한 것으로 나타나 채택한다. 여기서 팀 프로젝트에 팀원 간의 역할보다는 팀원 간의 상호작용이 더 큰 계수로 작용하고 있음을 알 수 있다.
전산이나 컴퓨터 전공 외의 학과 학생들에게 컴퓨터 프로그래밍이 접근하기 어려운 이유는 무엇인가?
전산이나 컴퓨터 전공 외의 학과 학생들에게 컴퓨터 프로그래밍은 다소 접근하기 어려운 과목이다. 자료형이나 연산자, 문법 등은 물론이고 프로그래밍을 위한 프로그램이나 디버깅 과정은 다소 생소하고 어렵다. 대부분의 컴퓨터 프로그래밍 교육 커리큘럼은 이론과 실습을 병행하는데 실제 어 떻게 활용해야 할지 알기 어렵고, 이런 상황은 대부분의 학생들에게 컴퓨터 프로그래밍 학습에 대한 매력이나 필요성을 체감하기 어렵게 한다.
교육부와 미래부는 소프트웨어 교육과 관련하여 어떤 것을 발표하였는가?
4차 산업혁명의 물결 속에 IT산업과 관련 기술 이 급격하게 확산되면서 컴퓨터 프로그래밍은 더 이상 컴퓨터나 전산 관련학과의 전유물이 아니라 거의 모든 분야에서 필요한 과목으로 인식되고 있다. 교육부와 미래부는 초, 중등 소프트웨어 교육의 활성화는 물론, 대학의 소프트웨어 인재 양성을 위하여 소프트웨어 중심대학을 연차적으로 확대하여 실무 중심으로 전공교육과정을 개편하고, 소프트웨어 교육 혁신 모델을 마련하여 이를 바탕으로 창의적 문제해결능력을 키우겠다고 발표하였다. 해외에서도 컴퓨터 프로그래밍을 일반교양과목으로 지정하여 전공과 관련 없이 수강할 수 있도록 하는 대학이 늘어나고 있고, 심지어 초등학교에서부터 코딩 교육을 의무화할 정도로 컴퓨터 프로그래밍 교육에 대한 관심이 날로 증가하고 있다.
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