Earticle

본 논문에서는 Sentence-BERT 바이-인코더에 기반한 단문 분류 방법을 제안하고, 이를 초등 인공지능 프로그래 밍 교육 환경에서 텍스트 학습 및 추론 시 효과적으로 적용할 수 있음을 실험적으로 보인다. 본 단문 분류 방법은 신경망을 실제로 처음부터 학습시키거나 미세 조정을 하지 않기 때문에, ‘가상-학습’ 및 ‘가상-추론’ 방법이라고 명 명하였다. 가상-학습 단계에서는 학습할 단문들을 경량 바이-인코더를 이용하여 임베딩하고, 이를 효과적으로 검색 할 수 있도록 인덱스를 생성한다. 가상-추론 단계에서는 추론할 단문들을 동일한 바이-인코더를 이용하여 임베딩하 고, FAISS, HNSW 등과 같은 근사 인접 이웃 알고리즘을 활용하여 빠르게 유사한 임베딩 벡터를 찾아 레이블 예 측을 수행한다. 이 방식을 초등 인공지능 교육에서 많이 활용되는 LSTM과 비교한 결과, 클래스 별 학습 샘플의 수 가 많지 않은 상황에서 본 방식은 LSTM보다 정확도가 크게 앞서는 것으로 나타났다. 그리고 학생들이 저성능의 컴퓨터를 활용하는 환경에서 충분히 활용할 수 있는 수준으로 학습 시간과 추론 시간이 소요됨을 확인하였다.

In this paper, we present a short sentence classification approach based on a Sentence-BERT bi-encoder and experimentally demonstrate its effectiveness for training text data in elementary AI programming educational environments. Because this approach does not train from scratch or fine-tune a neural network, we have termed it the "pseudo-training" and "pseudo-inference" method. In the pseudo-training phase, the short sentences to be trained are embedded using a lightweight bi-encoder, and an index is generated for efficient retrieval. In the pseudo-inference phase, the short sentences to be inferred are embedded using the same bi-encoder, and approximate nearest neighbor algorithms such as FAISS and HNSW are utilized to quickly find similar embedding vectors, followed by label prediction. Compared to LSTM, which is widely used in elementary AI education, the proposed method showed higher accuracy in situations where the number of training samples per class is limited. Additionally, we confirmed that the training and inference time for our approach is sufficient for practical use in programming environments where students use low-performance computers.

증강현실에 대한 관심이 높아지면서 증강현실을 교육분야에 적용하려는 연구가 되고 있다. 본 논문에서는 초 중등학생들을 위한 프로그래밍 교육을 위해서 증강현실을 사용하는 교육 시스템을 설계하 였다. 프로그래밍 수업 에서 증강현실의 환경을 구축하여 능동적인 학습 활동이 가능하도록 한다. 증강현실을 이 용한 프로그래밍 교육 시스템은 시뮬레이션 기반 학습이 가지는 능동적 학습활동이 요구되고 학교수업의 시간적, 공간적, 도구적 제한 에서 벗어나 보다 폭넓은 학습주제를 통해 다양하고 자유로운 학습을 할 수 있도록 지원하 며 실험 학습과정을 모니터링한 데이터를 토대로 프로그래밍 학습에 대한 체계적인 평가 기능도 제공한다. 본 연구에서는 증강현실 개발도구의 하나인 ARToolKit를 이용하여 프로그래밍 교육을 위한 시스템을 설계하였다. ARToolKit에 기초 한 프로그래밍 방식의 구성을 제시하였다.

With the level of curiosity rising about augmented reality, researches to apply augmented reality to education are being attempted. In this paper, an augmented reality system for programming learning education is introduced. The purpose of the system is teaching programming to students, who study programming in elementary school. Developed augmented reality system makes educational process more interesting and intuitive. Using of augmented reality system for programming education in introductory computer science course makes learning process easier and financially more effective. In order to develop programming learning system on augmented reality, we used ARToolKit, which is a kind of augmented reality development tools.

코로나 19로 인하여 대부분 학교에서 온라인 학습을 실시하고 있다. 본 연구에서는 초등학교 6학년 학생을 대 상으로 총 12차시의 블록형 교육용 프로그래밍 도구 수업을 온라인 학습 형태로 실시한 후 엔트리 학습에 대한 학생의 학습 경험에 대한 인식을 양적, 질적으로 분석하였다. 분석한 결과 학습자는 엔트리 프로그램 사용과 학 습 내용의 난이도에 대해 쉽게 인식하고 있는 것으로 나타났으며, 학습 만족도는 높게 나타났다. 학생들은 어려 움을 겪을 경우 사이트 자체에서 제공하는 힌트 기능에서 가장 많은 도움을 받은 것으로 나타났고, 엔트리를 학 습할 때 선생님의 필요성에 대해 낮게 인식한 것으로 나타났다. 질적 분석 결과 학습자는 쉽고 간편한 조작을 통해 신기함과 재미를 크게 느낀 것으로 나타났다. 한편, 학습 내용과 힌트 등이 이해되지 않아 어려움을 겪었으 며, 힌트 내용이 부족하다고 느낀 것으로 나타났다. 학생들은 자신이 원하는 대로 프로그램을 만들고 조작하면서 성취감을 느낀 것으로 나타났다.

Due to COVID-19, most schools are conducting online learning. In this study, a total of 12 block-type educational programming tool classes were conducted in the form of online learning for 6th grade elementary school students, and then quantitatively and qualitatively analyzed students' perceptions of their learning experience on entry learning. As a result of the analysis, it was found that the learner easily recognized the use of the entry program and the difficulty of learning contents, and the learning satisfaction was high. When students face difficulties, it was found that they received the most help from the hint function provided by the site itself, and they were found to be less aware of the necessity of teachers when learning entry. As a result of the qualitative analysis, it was found that the learner felt a lot of novelty and fun through easy and simple operation. On the other hand, it was found that the learning contents and hints were not understood, which made them difficult and felt that the hint contents were insufficient. It was found that students felt a sense of accomplishment by creating and manipulating programs as they wish.

This paper proposes a simple programming language that is a kind of functional concise script for creating a simulation environment with mobile robots as a 3D software toolkit for education. Most robotics simulation toolkits require professional knowledge regarding development language and their APIs, and these prerequisites present a significant obstacle in implementing robotics simulations. In order to resolve these problems, we adopted a functional concise script composed of simplified service commands and minimum options to build a simulation environment. In experiments, we educated high school students and teachers on how to use the proposed robot simulation creation toolkit, and then verified that they could build a robotics simulation environment and control simulated robots easily in a two-day training course.

Though MapReduce programming model simplifies the development of parallel program, ordinary users have difficulties in setting up the development environment for MapReduce. The online integrated development environment for MapReduce programming can solve this problem, thus users need not build the environment themselves, only need to focus on the logical design of the parallel program. During the software construction, the problem of independent space setting and naming conflict of the file in the multi-user environment, and the problem of online compiling, execution and instant feedback message to client are solved. The software has been deployed and tested in Hadoop cluster, and can meet users’ basic requirements for the development of MapReduce.

컴퓨터 프로그램 초보 학습자의 프로그래밍 실습과정에서 발생하는 프로그래밍 오류는 다양하다. 이때 학습자 는 스스로 오류사항을 인지하기 어렵기 때문에 교수자의 피드백을 통해 프로그램 오류를 수정하게 된다. 그러나 최근 코로나19로 인해 온라인 환경에서 프로그래밍 기법을 학습하게 됨에 따라 오프라인 수업에 비해 교수자와의 상호작 용에 한계가 있으므로 학습자 스스로 프로그래밍 오류를 해결하는 능력을 키울 필요가 있다. 이에 본 연구에서는 파 이썬 언어를 이용한 온라인 프로그래밍 수업에서 발생된 학습자들의 오류 사례를 분석하고, 그 결과를 바탕으로 학습 자의 프로그래밍 오류 수정 능력을 키워줄 수 있는 온라인 프로그래밍 교육 방안을 제시하였다.

There are various programming errors that occur in the course of programming practice for beginners in computer programming. At this time, since it is difficult for learners to recognize errors by themselves, they correct program errors through the instructor's feedback. However, as students learn programming techniques in an online learning environment due to the COVID-19 pandemic, there is a limit to interaction between the students and the instructor in comparison with offline classes, so it is necessary for learners to develop their own ability to solve programming errors by themselves. Therefore, in this study, error cases in online programming classes using the Python language are analyzed and an online programming education method that can improve learners' ability to correct programming errors is proposed based on the analysis results.

This paper investigates the three main functions of a typical visual app programming environment for Novice Programming developers, and compares the features. The Scratch is a visual programming environment for education, anyone can create a story easy as possible variously interaction, games, animations and more. App inventor provides precise and professional application development capabilities as compared with scratch. App Inventor in runs independently of the computer platform, and has a feature that must be constantly connected to the server over the internet, while the Inventor app runs. M-Bizmaker is suitable for commercial application development, consists of m-BizBuilder, m-BizEngine, m-BizServer or the like, provides a cross-platform visual programming environment.

높아지는 Graphic Processing Unit (GPU)의 연산 성능과 GPU에서의 범용 프로그래밍을 위한 개발 환경의 개발, 보급으로 인해 GPU를 일반연산에 활용하는 연구가 활발히 진행되고 있다. 이와같이 일반 연산에 활용되고 있는 GPU로 nVidia Tesla와 AMD/ATI의 FireStream 들이 있다. 특수목적 연산 장치인 GPU를 일반 연산을 위해 프로그래밍하기 위해서는 그에 맞는 프로그램 개발 환경이 필요한데 nVidia에서 개발한 CUDA (Compute Unified Device Architecture) 환경은 자사의 GPU 프로그램 개발을 위해 제공되는 개발 환경이다. CUDA 개발 환경은 nVidia GPU 프로그래밍 뿐만 아니라 차세대 이종 병렬 프로그램 개발 환경의 공개 표준으로 논의되고 있는 OpenCL (Open Computing Language) 와 유사한 특징을 보일 것으로 예상되기 때문에 그 중요성은 특정 GPU 에만 국한되지 않는다. 본 논문에서는 경로 적분 몬테 카를로 (Path Integral Monte Carlo) 방법을 CUDA 개발 환경을 사용하여 nVidia GPU 상에서 병렬화한 결과를 제시하였다.

When performing a project, the most important thing is building a result with planned quality within development period. Particularly, if the project is delayed or has no good quality in the case of the mobile game development project which is sensitive to the release time and quality, it is immediately connected to the failure of the project. Extreme Programming is a methodology that divides the development cycle into smaller units for reducing the risk factor of the project in which the development period is important. In this paper, we suggest the Expanded Extreme Programming for mobile game development environment in which the development period and quality are important

This paper focuses on solving fuzzy variables linear programming problems with rough intervals coefficients (FVRILP). First, FVRILP problems can be decomposed into three linear programming problems with rough intervals coefficients (RILP) using a crisp linear technique. Then, interval method is utilized to convert each RILP problem into two linear programming problems with interval coefficients (ICLP). Second, the ensuing final, crisp linear programming problems are constructed for each ICLP problem and finally, they are solved to obtain a fuzzy rough solution for FVRILP problems in general. A numerical example is given to illustrate the applicability of the proposed method.

The purpose of this study is to develop a rural stream environment management system (RUSEMS) using Object Oriented Programming (OOP). In this study, the management goals of RUSEMS were conceptualized and systemized. The objects which required in RUSEMS were developed, then the method and the attribute of the objects were also devised, and the hierarchy of the objects was constructed by OMT method in this study. The results of the system application showed that RUSEMS was enable the manager of the rural stream to analyze and offer the information about the monitoring and analysis of the rural stream pollution, the management of the watershed pollution source and the rural stream environment management for the friendly water space.

For agile production methods, manufacturing system requires development of a motion controller which has flexibility of general-purpose motion controller and productivity of specialized-purpose one. In this study we developed the Flowchart Programming development environment for Motion language and Process Control. The controller designed on this environment can be used as a general purpose motion controller of a machining tool. Design of control programming based on a flowchart has the advantage of reducing the time consumed and intuitive interface for users. We create the solution with the Microsoft Visio for the flowchart-based platform and OPC for the process communication..

산업용 로봇 제어는 버튼 기반의 TP(Teaching Pendant) 단말기를 통해 제조사가 제공하는 텍스트 기반의 프로그래밍 언어를 사용하여 이루어진다. 그러나 제조 현장에서 TP를 조작하는 사용자가 주로 언어의 배경지식이 없는 비전공자임을 고려할 때, 버튼 기반의 TP에서의 텍스트 기반의 프로그래밍 언어는 학습과 사용의 어려운 단점이 있다. 텍스트 기반의 프로그래밍 언어의 단점을 극복하기 위해 비숙련 사용자들도 쉽게 프로그래밍을 할 수 있는 그래픽 기반의 비주얼 프로그래밍 환경이 제안되었으며, 특히 명령 블록을 사용한 비주얼 프로그래밍 환경은 드래그 앤 드롭 기반으로 조립할 수 있는 블록 형태의 명령어를 지원해주므로 초보자가 쉽게 프로그래밍을 할 수 있다. 본 논문에서는 태블릿 PC를 로봇 제어를 위한 TP로 활용하고, 이를 기반으로 블록을 이용한 비주얼 프로그래밍 개발 환경을 제공하여 비숙련 사용자도 드래그 앤 드롭으로 쉽게 프로그래밍하는 환경을 제안한다. 또한, 사용 환경이 PC 환경 대신, 한정된 디스플레이 공간을 가지고 있는 태블릿PC 환경에 적용된 점을 고려하여 총 3가지의 서로 다른 명령어의 범위를 포함하고 있는 블록을 디자인하여 사용자 실험을 진행했다. 실험 결과를 바탕으로 한정된 디스플레이 공간인 태블릿 PC 환경에서의 효과적인 명령 블록들을 제안한다.

Industrial robots have been usually controlled using text-based programming languages provided by each manufacturer with its button-based TP(Teaching Pendent) terminal. Unfortunately, when we consider that people who manipulate TPs in manufacturing sites are mostly unskilled with no background knowledge about computer programming, these text-based programming languages using button-based interaction on manufacturing sites are too difficult for them to learn and use. In order to overcome the weaknesses of the text-based programming language, we propose a visual programming language that can be easily used on gesture-enabled devices. Especially, in our visual programming environment, each command is represented as a block and robots are controlled by stacking those blocks using drag-and-drop gestures, which is easily learnable even by beginners. In this paper, we utilize a widely-spread device, Tablet PC as the gesture-enabled TP. Considering that Tablet PC has limited display space in contrast to PC environments, we designed different kinds of sets of command blocks and conducted user tests. Based on the experiment results, we propose an effective set of command blocks for Tablet PC environment.

최근 국내외에서 창의인재 양성을 위한 컴퓨터과학 교육을 강화하고 있다. 현재 대부분의 프로그래밍 언어는 국내 초보자들이 배우기에 여러 가지 진입 장벽이 존재한다. 그 중 대표적인 이유는 쉽게 흥미를 갖지 못한다는 것이다. micro:bit는 소프트웨어 교육을 위해 영국에서 2015년 개발한 ARM 기반의 임베디드 시스템이다. 내장된 LED 출력 등 다양한 기능과 개발 방식을 지원하여 프로그래밍을 배우는 초보자들의 흥미를 유발시키기 충분하다. 하지만 영어와 숫자만 LED에 출력되며 개발도구에서 한글 메뉴를 지원하지 않아서 국내 학생들이 사용하기에 매우 불편하다. 본 논문에서는 이를 해소하기 위해 micro:bit의 한글 LED 출력과 한글 프로그래밍 환경을 구성하였다. 테스트 결과 정상적으로 한글 프로그래밍 환경이 동작하며 한글 LED 출력이 수행됨을 확인하였다.

최근 국내외에서 창의인재 양성을 위한 컴퓨터과학 교육을 강화하고 있다. 현재 대부분의 프로그래밍 언어는 국내 초보자들이 배우기에 여러 가지 진입 장벽이 존재한다. 그 중 대표적인 이유는 쉽게 흥미를 갖지 못한다는 것이다. micro:bit는 소프트웨어 교육을 위해 영국에서 2015년 개발한 ARM 기반의 임베디드 시스템이다. 내장된 LED 출력 등 다양한 기능과 개발 방식을 지원하여 프로그래밍을 배우는 초보자들의 흥미를 유발시키기 충분하다. 하지만 영어와 숫자만 LED에 출력되며 개발도구에서 한글 메뉴를 지원하지 않아서 국내 학생들이 사용하기에 매우 불편하다. 본 논문에서는 이를 해소하기 위해 micro:bit의 한글 LED 출력과 한글 프로그래밍 환경을 구성하였다. 테스트 결과 정상적으로 한글 프로그래밍 환경이 동작하며 한글 LED 출력이 수행됨을 확인하였다.

프로그래밍 초보자는 C언어를 처음 배울 때 여러 가지 면에서 어려움을 겪는다. 그 이유 중의 하나는 C 언어 문법 이해에 대한 학생들의 학습 부담이 크고, 문제 해결보다는 문법에 치중하는 경향이 있다. 또한 소프트웨어 개발에 대한 흥미를 유발시킬 수 있는 프로그래밍 도메인이 필요하다. 본 논문에서는 문제 해결 중심의 C언어 교육을 지원하는 프로그래밍 환경을 제시한다. 이를 위하여 첫째, NXT 로봇프로그래밍용 간단한 비주얼 프로그래밍 언어 Tiny-VPL을 정의하고, Tiny-VPL로 로봇프로그래밍을 할 수 있는 환경을 제시하며, 둘째 간단한 C 언어인 Mini-C언어를 사용하여 NXT 로봇 프로그래밍을 할 수 있는 환경을 제시한다. 그리고 Tiny-VPL을 Mini-C로 변환하며, 변환결과를 대화형으로 제공하는 그래픽 인터페이스를 제시한다. 개발된 프로그래밍 환경은 로봇 프로그래밍을 통하여 학생들의 흥미를 유발할 수 있고, 비주얼언어와 C언어 사이의 관계를 그래픽으로 제공하여 문제 해결 중심의 C 언어 교육에 효과적으로 활용될 수 있다.

Programming novices have various difficulties when they learn C language for the first time. Novices have a large burden for understanding of a C language grammar, and have a tendency to focus on the grammar rather than problem solving. Moreover, it requires programming domains to arouse student's interest for software development. This paper presents a programming environment for C languages education focusing on a problem solving. To this end, this paper defines Tiny-VPL that is a simple visual programming language for NXT robot programming and presents robot programming environment using Tiny-VPL. This paper also presents an environment for NXT robot programming using Mini-C language which is a subset of C language. For the purpose of helping to understand the C syntax and semantics, the visual and interactive conversion system of Tiny-VPL to Mini-C is provided. Our programming environment can arouse student's interest through robot programming and can be used effectively for C language education focusing on problem solving with graphical and interactive conversion of the visual language Tiny-VPL to the textual language Mini-C.

최근 전세계적으로 프로그래밍 교육에 대한 관심이 증가하고 있다. 하지만 대부분의 언어는 컴파일러와 통합 개발 환경을 컴퓨터에 설치하여야만 사용할 수 있는 문제가 있다. 이를 해결하기 위해 Eclipse Che나 JDOODLE과 같은 웹 기반 프로그래밍 환경이 다수 개발되었지만 대부분이 GUI 프로그래밍을 지원하지 않고, 특히 한글 프로그래밍 언어는 지원하지 않는다. 이 논문에서는 '봄밭'이라고 하는 웹 기반 프로그래밍 환경을 제안한다. 봄밭은 한글 프로그래밍 언어인 새싹을 지원하고, GUI 프로그래밍도 지원한다. 콘솔 기반의 입출력 또한 지원한다. 콘솔 및 GUI 인터페이스를 모두 지원하기 위해서 봄밭에는 두 개의 서브 컴파일 시스템을 설계하고 구현하였다. 우리는 봄밭의 GUI 지원의 성능을 측정하기 위해서 Java의 모든 GUI 튜토리얼 코드를 새싹으로 변환하여 봄밭에서 실행해 보았다. 그 결과, 81.42%의 코드를 정상적으로 실행할 수 있는 것을 확인하였다.

There has been a growing interest in programming education recently. However, to use most programming languages the corresponding compiler and IDE have to be installed on computers. To tackle this issue, though there developed several web-based programming environment including Eclipse Che and JDOODLE, most of them does not support GUI nor Korean programming languages. This paper proposes a web-based programming environment called Bombart, which supports Saesark, a Korean programming language, with GUI output. It also supports a console-based input and output. To support both kinds of interfaces, two compiling subsystems are designed and implemented. To test the effectiveness of the GUI support of Bombart, all the Java tutorial codes on GUI are translated into Saesark and executed on top of Bombart. According to this test, 81.42% of codes can be successfully converted and executed.

본 논문은 그래픽 사용자 인터페이스를 이용하여 병렬 프로그래밍 환경을 설계하고 구현하였다. 병렬 프로그램은 다양한 하드웨어의 특성에 따라 또는 프로그램의 특성에 따라 사용자가 병렬 프로그램을 작성하여야 하기 때문에 사용자가 병렬 프로그램을 작성하는 것은 매우 어렵다. 본 논문에서는 이런 문제를 도와주기 위하여 기존의 병렬 컴파일러에서 제공되고 있는 텍스트 위주의 병렬화 정보 대신에 그래픽 사용자 인터페이스를 이용하여 편안하고 쉽게 병렬화 정보를 제공하는 병렬 프로그래밍 환경을 제안하고, 구현하였다. 본 논문의 병렬 프로그래밍 환경은 종속성 분석, CFG, HTG, 루프 병렬화 등의 기능을 제공한다.

In this paper, we design and implement a parallel programming environment using graphicial user interface. Parallel program must be written according to the characters of various hardwares or programs. So it is difficult to write the parallel program. In this paper, we design and implement a parallel programming environment which solved this problem. The traditional parallel compiler provides the parallel information in the text environment. But this paper provides the parallel information using graphicial user interface so that the user may use it more easily. This parallel environment provide functions such as, data dependence analysis, CFG, HTF, and loop transformation.