[논문]텍스트 기반 프로그래밍 학습과 로보틱스 프로그래밍 학습 간의 학습 효과 비교 분석

김세민; 정종인; 문채영

텍스트 기반 프로그래밍 학습과 로보틱스 프로그래밍 학습 간의 학습 효과 비교 분석
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김세민 (공주대학교 컴퓨터교육학과) , 정종인 (공주대학교 컴퓨터교육학과) , 문채영 (한밭대학교 정보통신공학과)

본 논문에서는 정보교과에서 알고리즘 및 프로그래밍 관련 학습을 진행하는데 있어서, 기존의 텍스트 기반 프로그래밍과 로보틱스 프로그래밍으로 프로그래밍 학습을 하였을 때의 학습 효과에 대해서 분석하였다. 연구는 초등학교 고학년 학생들을 대상으로 하였고, 학습에 필요한 학습 프로그램은 기존 텍스트기반 프로그래밍 학습 도구로는 Visual C를, 로보틱스 프로그래밍 학습도구로는 MSRDS(Microsoft Robotics Developer Studio)에서 제공하는 Visual Programming Language를 이용하였다. 그 결과 학생들의 흥미도와 몰입도가 상승하였고, 알고리즘 이해도와 과제 수행 능력이 증가하였음을 확인할 수 있었다. 본 연구에서 제안하는 로보틱스 프로그래밍 학습은 개정 교육과정에서 제안하는 알고리즘을 통한 문제해결능력 신장에 도움이 될 것으로 기대한다.

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문제 정의

본 논문에서는 문헌 연구를 통하여 프로그래밍 교육의 중요성을 먼저 살펴본 다음에 이를 위하여 효과적인 프로그래밍 교육을 위한 방법을 연구하였다.

제안 방법

본 수업은 [그림 3]과 같이 MSRDS의 VPL을 이용하여 문제를 해결한 다음에 C언어를 학습하면서 동일한 문제를 해결하는 과정을 위주로 진행하였다. 참고로 [그림 3]은 기초 과정의 한 내용으로 1에서 100까지의 수 중에서 짝수의 합을 구하는 문제를 각각 VPL과 C언어로 구현한 것이다.

대상 데이터

본 연구의 실험을 진행하기 위하여 2010년 1월부터 현재까지 C언어와 MSRDS 프로그래밍을 병행하며 학습을 진행하고 있다. 대상은 광역시인 D광역시의 D로봇 교육원의 초등학교 5,6학년 학생 10명과 중소도시인 J시의 S로봇 교육원의 초등학교 5,6학년 학생 7명을 대상으로 하였다. 원래 C언어를 배우려고 하던 학생들이며 학부모와 학생들에게 학습의 효과를 위해 MSRDS의 VPL도 병행한다고 사전에 공지를 하였다.
로봇 프로그래밍 학습을 위한 각 단계별 수업 계획은 [표 1]과 같으며, 공휴일을 감안한 1개월 4주 기준의 1년 과정의 수업계획이다. 본 연구에서는 현재 중급 단계까지의 과정을 대상으로 연구가 진행되었다.
본 연구의 실험을 진행하기 위하여 2010년 1월부터 현재까지 C언어와 MSRDS 프로그래밍을 병행하며 학습을 진행하고 있다. 대상은 광역시인 D광역시의 D로봇 교육원의 초등학교 5,6학년 학생 10명과 중소도시인 J시의 S로봇 교육원의 초등학교 5,6학년 학생 7명을 대상으로 하였다.

이론/모형

특히 교육용 로봇은 학생들이 직접 로봇을 조작하고, 움직이는 과정을 통해 학습에 흥미를 유발하고, 프로그래밍의 결과를 바로 현장에서 확인할 수 있어 프로그래밍 교육에 매우 효과적이지만[2], 로봇 기자재의 가격이 고가인 관계로 모든 학교에 보급이 되지도 않았고, 보급되기도 힘들다는 단점이 있다. 따라서 이를 만회할 수 있도록 로보틱스 프로그래밍도구인 MSRDS(Microsoft Robotics Developer Studio)를 이용하여 연구를 진행하도록 한다.

성능/효과

둘째, 텍스트 기반 프로그래밍으로 해결하지 못했던 문제를 로보틱스 프로그래밍을 이용하였을 때 해결하였다는 것은 로보틱스 프로그래밍을 통하여서 알고리즘을 학습하였음을 보여준다.
셋째, 로보틱스 프로그래밍을 이용하여 텍스트 기반 프로그래밍에 대한 학습에도 도움을 줄 수 있다. 따라서 초등 교육과정에 가능한 프로그래밍 교육 방법으로는 로봇을 이용하거나 그러할 사정이 되지 않는다면 로보틱스 프로그래밍을 이용하여 알고리즘을 학습시킨 다음에, C언어 등을 하면 더욱 효과적인 프로그래밍 학습이 될 것이다.
위 실험을 통하여 학생들은 텍스트 기반 프로그램을 진행하였을 때 문제해결 성취도가 높지 않았으며, 로보틱스 프로그래밍에서는 같은 계열의 문제라도 문제해결 성취도가 높았음을 알 수 있다. 또한 로보틱스 프로그래밍을 통해 프로그램의 구조가 눈에 익혀지면 텍스트 기반 프로그래밍을 할 때 학습효과에 도움이 되었음을 알 수 있다.
첫째, 학생 실태 사전검사를 통하여 현재 교육과정 등 교육환경의 영향으로 프로그래밍 교육에 대한 선입견과 거부감과 두려움이 많다는 것을 알 수 있었다.

후속연구

셋째, 이를 위한 전문 교육 인력 양성 및 교수학습방법에 대한 연구가 필요하다.
첫째, 정보 교과에서는 효과적인 프로그래밍 교육을 위하여 로봇 또는 로보틱스 프로그래밍을 적극활용할 방안을 연구하여야 한다.

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