Earticle

본 연구의 목적은 4차산업혁명 시대의 빅데이터 분석 기술을 활용한 충청도 복지정책 변화와 중요성을 분석하고 사회적 약자를 포함한 모든 세대의 안정적 복지정책을 제안하였다. 충청도 정책 관련 빅데이터를 파이선 으로 코딩하여 시각화분석 결과를 토대로 안정적인 정부 정책을 제안한다. 연구 결과 충청도 정부 정책의 키워드는 지역, 사회, 정부 및 지원, 교육, 여성 등의 순으로 확인되었으며, 지역 건강정책과 사회 복지 향상을 중심으로 복지 정책을 강화해야 한다. 향후 연구 방향은 해외사례를 비교하고, 전국적인 복지정책의 안정적인 영향에 관한 정책 제안이 필요할 것이다.

The purpose of this study is to analyze the changes and importance of welfare policies in Chungcheong Province using big data analysis technology in the era of the Fourth Industrial Revolution, and to propose stable welfare policies for all generations, including the socially underprivileged. Chungcheong-do policy-related big data is coded in Python, and stable government policies are proposed based on the results of visualization analysis. As a result of the study, the keywords of Chungcheong-do government policy were confirmed in the order of region, society, government and support, education, and women, and welfare policy should be strengthened with a focus on improving local health policy and social welfare. For future research direction, it will be necessary to compare overseas cases and make policy proposals on the stable impact of national welfare policies.

본 연구에서는 기존 전통적인 방식의 블록 프로그래밍 환경이 갖는 한계점인 기초 로직 중심의 교육, 블록 코딩과 텍스트 코딩의 동시 학습성 한계, 데이터 사이언스 및 인공지능 개발 어려움 등의 한계점을 보완하기 위한 새로운 형태의 파이썬 WASM 기반 블 록 코딩 교육 플랫폼 설계를 제안한다. 제안하는 플랫폼은 웹 기반으로서 학습자가 개발환경을 구축할 필요가 없으며, 작성하는 블 록 로직을 실시간 파이썬 텍스트 코딩으로 변환할 수 있다. 또한, WASM을 활용하여 학습자는 블록 로직을 통해 기초부터 심화, 데 이터 사이언스 및 인공지능 개발까지 다양한 파이썬 로직을 개발할 수 있다. 최종적으로는 제안하는 플랫폼의 구현 결과와 이를 바 탕으로 한 다양한 기능들을 확인한다. 또한, 제안하는 플랫폼을 활용하여 파이썬 기초 로직부터 데이터 시각화, 이미지 처리, 머신 러닝 등의 로직을 블록 코딩으로 구현한다. 이로써 제안하는 플랫폼이 교육적인 목적을 넘어 온전한 파이썬 비쥬얼 블록 코딩 플랫 폼으로서 사용되기에 적합한 구조를 지니고 있는지 검증한다. 본 연구를 통해 학습자는 실제 파이썬과 동일한 환경에서 블록 코딩 과 텍스트 코딩으로 프로그래밍을 학습하며 컴퓨팅적 사고 증진과 실제 파이썬에 대한 이해도를 높일 수 있을 것으로 기대된다. 마 지막으로, 블록 및 텍스트 코딩의 동시 학습을 통하여 추후 학습자의 파이썬 텍스트 환경에 대한 진입 장벽을 낮출 수 있을 것으로 기대된다.

In this research, we propose an architecture of new-type block coding educational platform based on python WASM to redeem the traditional block programming environment's limitation, which are basic logic-centered education, the limitation of simultaneous learning between block coding and text based coding, and difficulty for developing a data science and an artificial intelligence. Learners don't need to set up an development environment as proposed platform is web-based, and this platform can convert block logic written by a learner into python text logic in real time. Futhermore, a learner can develop various python logic from basic to advanced logic, data science and artificial intelligence using block logic operated in WASM. In the last section, we verify the implemented proposed platform and its various functions. In addition, we implement logics such as python basic logic, data visualization, image processing and machine learning using block coding to verify the proposed platform's structure to be used not only as an educational platform but also as a python visual block coding platform. This study is expected to let a learner's computational thinking improve and the understanding of python language both by learning through block and text coding of which in the same environment as real python. Finally, we expect that it can reduce the entry barrier of python text coding environment for a learner by using simultaneous learning between block and text coding.

본 연구는 블록 코딩을 선행 학습한 학생들에게 적용할 수 있는 Python 교육 프로그램의 개발에 관한 것이 다. 우선 초중등학교 교육과정과 EPL 교재의 분석을 통해 블록코딩 학습자의 수준을 분석하고 블록 코딩에서 사용된 개념을 중심으로 Python 문법을 추출하여 교육과정을 구성한 뒤 PBL 수업에 맞는 Python 교육 프로그 램을 총 16차시로 개발하였다. Python 교육프로그램의 적절성을 검증하기 위해 2차의 전문가의 타당도 검사를 하였다. 검사 결과, 1차 타당도 24문항에서 CVR값 .78 점 이상으로 나타나 일부 수정, 보완하였다. 2차 검사에서 는 21개 문항은 타당성을 확보하였고 CVR 최소값인 .99 이하인 3개 문항의 내용에 대해 수정하여 교육 프로그 램을 완성하였다. 개발된 교육 프로그램이 스크립트코딩을 학습하기 위한 기초 자료로 유용하게 활용되길 기대 한다.

In this study we have developed a Python education program that can be applied to students who have studied block-based coding. We have developed a Python education program based on the extracted the learners' level of block-based coding by analyzing the programs and the textbooks. We extracted the grammar of the block-based coding and constructed the curriculum. Then, the Python education program was composed by 16 hours. After reviewing the appropriateness of the education program through expert validation, it was concluded that the developed Python education program is suitable for applying to learners of block-based coding. We expect that proposed program will be effectively applied as basic resources to learn script coding in class.

본 논문에서는 파이썬 코딩 플랫폼에서의 LLM(Large Language Models)을 로직 및 문법 에러 확인, 디버깅 도구로 활용할 수 있는 시스템을 제안한다. 이 시스템은 사용자가 코딩 플랫폼에서 작성한 파이썬 코드와 함께 발생한 에러 문구 및 프롬프트를 LLM 모델에 입력함으로써 로직(문법) 에러를 식별하고 디버깅에 활용할 수 있다. 특히, 입문자를 고려해 프롬프트를 제한하여 사용의 편의성을 높인다. 이를 통해 파이썬 코딩 교육에서 입문자들의 학습 과정을 원활하게 진행할 수 있으며, 파이썬 코딩에 대한 진입 장벽을 낮출 수 있다.

본 연구는 대학 수학·공학 교육에서 기존 '블랙박스'형 도구의 한계를 극복하고자, 내부 연산을 직접 구현하는 '화이트박스'형 파이썬 교수학습 모델을 제안한다. 프로그래밍 부담을 줄이기 위해 기초 제어문과 사칙연산만 활용했으며, 구글 코랩으로 현장 적용성을 높였다. 교육과정에는 사다리꼴 및 심프슨 수치적분, 극값 탐색, 룽게-쿠타 방법을 활용한 상미분방정식 수치해 산출 알고리즘 구현 모델을 개발했다. 수업 적용 및 정성적 분석 결과, 학생들은 수학적 난제를 절차적 코드로 전환하며 무한, 극한, 고계 미분 등 추상적인 미적분학 원리를 이산적 절차로 심층 체화했다. 결론적으로 수학적 원리의 코딩 전환을 통해 컴퓨팅 사고력(CT)과 창의적 문제해결 능력을 동시에 기르는 화이트박스 코딩 접근이 AI 시대 창조적 융합 수학교육의 실천적 대안임을 시사한다.

This study proposes a "white-box" Python teaching and learning model that implements internal computations directly to overcome the limitations of traditional "black-box" tools in university mathematics and engineering education. To minimize the programming burden, the model utilizes only basic control statements and arithmetic operations, while enhancing classroom applicability through Google Colab. The curriculum includes the development of algorithmic implementation models for numerical integration (Trapezoidal and Simpson's rules), extremum searching, and solving ordinary differential equations using the Runge-Kutta method. Classroom application and qualitative analysis revealed that students deeply internalized abstract calculus principles-such as infinity, limits, and higher-order derivatives-into discrete steps by translating mathematical challenges into procedural code. In conclusion, this study suggests that the white-box coding approach, which fosters both computational thinking (CT) and creative problem-solving skills through the translation of mathematical principles into code, serves as a practical alternative for creative convergence mathematics education in the AI era.

인공지능, 머신러닝, 딥러닝 등의 주제가 더욱 밀접하게 연결된 시대를 맞이하여 학교수학에서 개념과 원리에 대한 철학적이고 역사적인 접근으로 상상하고스스로 사고하는 교육을 바탕으로 컴퓨터를 이용하는 문제해결능력 개발을 중요한 역할로 고려하여야 한다. 이에 코딩 교육을 수학 교육과정에 자연스럽게 적용하여 두 가지 영역의 융합 교육을 시도하고자 한다. 본 논문에서는 오픈소스 프로그래밍 언어인 파이썬을 소개하고, 통합개발환경을 컴퓨터에 설치하는 방법을 설명한 후, 중학교 수학교과의 ‘수와 연산’ 영역의 한 내용 요소인 ‘소인수분해’에 대한 파이썬 코딩 지도 방안을 제시한다. 수학교과 문제를 컴퓨터로 해결하는 알고리즘 작성의 논리적 과정을 통하여 수학적 문제해결 교육의 한 방법을 모색하고자 한다.

In the era that the subjects of artificial intelligence, machine learning and deep learning and etc, are more closely related, school mathematics should consider as its important role to develop problem solving ability using computers on the base of the education which emphasizes a philosophical and historical approach to concepts and principles that must be imagined and thought of on their own. For this purpose, we propose to introduce coding education in mathematics curriculum as a fusion education of two subjects. In this paper, we adopt the open source Python language as a coding language, explain how to install the integrated development environment on a computer, and then suggest Python codes for teaching 'prime decomposition', a content element in the 'number and operation' in the middle school mathematics curriculum. Our aim is to explore a method of mathematical problem solving education through the logical process of writing computer algorithms to solve mathematics subjects.

本研究では、第一に、N1の文字語彙・類義語問題(1990-2021)を対象に、Pythonコーディングによるテキストマイニング分析を通じて頻度数を測定した結果、文字語彙・計2261個、類義語・計315個が抽出された。第二に、類義語学習とともに就業及び職務遂行能力の開発のための基礎工学教育を目的に、抽出された類義語のSeaborn視覚化学習を提示した。第三に、PythonベースのWordNetコーディングを行い、WordNet検索サイトによる日英類義語学習のデモンストレーションを行った。第四に、SNA分析を応用して、共起しやすい類義語のコーディング実習過程を進めた。最後に、デジタルリテラシー学習のためフラッシュカードを活用し、言語工学のプログラムとして「トライリンガルカスタマイズSTEAM教授学習のモデル」を提案した。

This study aimed to first, extract the keyword and frequency of synonyms through text mining analysis by Python coding targeting the characters and vocabulary of JLPT level 1 (1990-2021). As a result of frequency measurement, 2261 words and 315 synonyms were extracted. Second, Seaborn visualization learning for the extracted synonyms was presented for the purpose of basic engineering education for finding employment and capacity development, as well as synonym learning. Third, Python-based WordNet coding and a demonstration of learning Japanese and English synonyms through the WordNet site were conducted. Fourth, the process for coding practice of co-occurring synonyms through contextualization was conducted by applying SNA analysis. Finally, flashcards were used for digital literacy learning, and a trilingual customized STEAM teaching and learning model was proposed as a language engineering program.

본 논문은 4차 산업혁명의 핵심기술인 인공지능과 IoT를 피지컬 컴퓨팅을 이용해 교육을 할 수 있는 플랫폼을 설계하였다. 플랫폼은 파이썬 비주얼 블록 프로그래밍을 기반으로 사용자의 코딩 언어의 구문적인 어려움을 감소시키며 데이터 분석과 머신러닝을 쉽게 응용할 수 있다. 피지컬 컴퓨팅을 위한 AIoT 타겟 보드로는 라즈베리파이를 활용하였으며 타겟보드의 하드웨어에 대한 선수 지식을 최소화해서 원하는 시스템을 개발할 수 있다. 응용에서는 센서로 수집한 데이터를 분석하고 인공지능 모델 생성을 할 수 있으며 학습된 모델을 액추에이터 제어에 활용하는 등 AIoT 피지컬 컴퓨팅 교육에 여러 장벽을 낮추었다.

코딩교육의 의무화로 인해 조기 교육을 위한 코딩교육 프로그램이 성행한다. 하지만 이는 시각 중심적이라 실제 프로그래밍 언어를 접할 때 어려움이 많다. 이를 최소화하기 위해 만든 Python 블록 코딩 웹은 JavaScript, Arduino, Python, Web을 이용하여 시각중심의 블록을 드래그하여 실제 쓰이는 프로그래밍 언어로 바꿔주는 시스템을 개발하였다.

본 연구에서는 다양한 배경을 가진 대학 신입생들이 단기간에 미적분학의 주요 개념을 이해할 수 있도록 돕고, 현실에서 접하는 복잡한 문제들에 대한 문제해결력도 기르면서, 동시에 컴퓨팅 사고력도 신장시킬 수 있는 미적분학 교수 학습에 대하여 논한다. 구체적인 방안으로, 본 연구진은 '파이썬(Python) 기반의 코딩(coding)교육을 적용한 대학 미적분학의 교수 학습' 콘텐츠를 개발하고 실제 수업 현장에 적용하여 유의미한 성과를 거둔 사례를 보고한다. 즉, 파이썬 언어 기반의 코딩교육을 적용한 미적분학 I, II의 구체적인 교수 학습 설계, 실천 계획안 그리고 평가라는 전 과정이 실제로 진행된 사례와 그에 활용된 자료들을 정리하여 공유한다. 개발된 교안과 코드 및 사이버 실습실은 언제 어디서나 무료로 활용할 수 있으며, 교수자와 학생은 공유된 콘텐츠와 학생활동 기록을 참고하며, 자유롭게 미적분학을 교수 학습하고, 주어진 코드를 활용하여 실습하면서 미적분학의 직관적인 이해를 높임과 동시에 컴퓨팅 사고력도 신장시킬 수 있도록 하였다. 또한 교수자는 학생들의 질의 응답 참여, 보고서 발표, 팀워크 등이 포함된 플립드러닝(flipped learning)과 과정중심의 모든 데이터를 기반하여 평가함으로써 학생들의 미적분학 지식에 대한 상향평준화를 돕게 된다. 본 연구에서 제시한 대학 미적분학의 교수 학습 사례는 학생들이 미적분학 개념과 컴퓨팅 사고력을 동시에 신장시켜 사회가 필요로 하는 인재로 성장할 수 있도록 도울 수 있는 가능성을 보여주는 대학 수학 교육의 교수 학습 모델이 될 것으로 본다.

This study introduces a development of calculus contents which makes to understand the main concepts of calculus in a short period of time and to enhance problem solving and computational thinking for complex problems encountered in the real world for college freshmen with diverse backgrounds. As a concrete measure, we developed 'Teaching and Learning' contents and Python-based code for Calculus I and II which was used in actual classroom. In other words, the entire process of teaching and learning, action plan, and evaluation method for calculus class with Python based coding are reported and shared. In anytime and anywhere, our students were able to freely practice and effectively exercise calculus problems. By using the given code, students could gain meaningful understanding of calculus contents and were able to expand their computational thinking skills. In addition, we share a way that it motivated student activities, and evaluated students fairly based on data which they generated, but still instructor's work load is less than before. Therefore, it can be a teaching and learning model for college mathematics which shows a possibility to cover calculus concepts and computational thinking at once in a innovative way for the 21st century.

파이썬 및 데이터 분석, 인공지능 코딩 교육을 수행하기 위한 플랫폼인 에듀비(EduB)에서 AI 융합 및 STEAM 교육을 위해 추가 블록을 생성할 수 있는 저작 도구를 개발하였다. 이를 위해 기존에 블록클리 에디터를 작성해서 처리하는 방식 대신 누구나 쉽게 사용할 수 있도록 블록 형태의 탬플릿을 제공하여 새로운 기능과 블록을 쉽게 추가할 수 있는 방법을 제안하고 해당 블록 생성기를 구현하였다.

본 논문에서는 직업 교육 분야에 인공지능 융합 교육을 위한 파이썬 블록과 텍스트 동시 코딩 플랫폼을 설계하였다. 플랫폼에 코딩 언어로는 데이터 분석과 머신러닝의 다양한 라이브러리를 지원하고 있는 파이썬으로 하며, 직업 교육의 영역 전문가가 쉽게 직무 기능 파이썬 블록 모듈을 만들어 추가하고 커스터마이징을 할 수 있는 아키텍처를 갖고 있다. 제안한 플랫폼을 활용한 인공지능 융합 직업 분야로 바이오와 기계공학 분야의 블록 모듈을 추가하고 실습 예제를 만드는 과정을 보여 플랫폼의 유용성과 효율성을 보였다.

In this paper, we aim to develop teaching and learning materials for coding and mathematics convergence classes using Python in middle school. We suggest teaching and learning materials based on computational thinking (CT) using the basic terminology of Python. Many middle school students are familiar with block coding instead of text coding. We provide teaching resources for Basic1, Basic2, and Advanced classes, considering this circumstance. The Basic1 and Basic2 teaching resources contain the basic grammar of Python with simple examples. The Advanced teaching resources are more focused on complicated mathematics and coding problems. We apply these teaching and learning materials to middle school students. The results indicate that this project can be positively applied to learners.

코딩 규칙 준수는 대규모 프로젝트에서 프로그램의 버그를 줄이기 위해, 또 효과적인 유지보수를 위해 필수적이나 코딩 규칙을 학습하기 위한 초보자용 도구는 거의 없는 실정이다. 본 논문에서는 Python 프로그래밍 수업에서 코딩 규칙을 학습할 수 있도록 도와주는 시스템을 제안한다. 제안된 시스템은 학습자를 위해 별도의 설치 없이 Python 코딩 규칙 검사 결과를 영어와 한글을 병행하여 출력하는 규칙 검사 뷰어를 통해 학습자의 편의성을 제공한다. 또한, 품질 점수를 계산하여 학습자의 코딩 규칙 학습의 동기를 부여한다. 제안 시스템의 성능을 평가하기 위해 SonarQube와 검출 기능을 비교하였다. 2023년도 1학기 Python 프로그래밍 수업의 제출 코드를 검사한 결과, 제안 시스템이 SonarQube보다 247% 더 많은 종류의 규칙을, 또 235% 더 많은 개수의 규칙을 검사하는 것으로 나타났다. 이러한 비교 연구 결과를 고려할 때, 제안 시스템은 학습자에게 더 나은 코딩 규칙 학습 기회를 제공할 수 있을 것으로 기대된다.

본 연구는 교육용 프로그래밍으로 활용할 수 있는 파이썬을 활용한 수학과 코딩의 융합 수업 교수·학습 자료를 개발하기 위해 중학교 1학년 소인수분해 단원을 중심으로 수업지도안과 학생 활동지를 개발하는데 목표를 두고 있다. 본 연구에서는 파이선 프로그램을 사용해 본 경험이 없는 중학교 학생들에게 적용하여 수학과 코딩의 융합 수업 방법 및 내용의 적절성을 확인하고자 하였다. 이러한 과정에서 중학교 1학년 2명의 학생들에게 적용한 결과의 분석을 통해 교수·학습 자료를 수정·보완 하여 최종 자료를 개발하였다. 본 연구에서 개발한 교수·학습 자료는 코딩을 활용하여 소인수분해를 학습하는 융합수업이 이루어질 수 있도록 수업 방법 및 수업 내용을 구성하였으며 이를 통해 수학과 코딩에 대한 융합 수업이 현장에서 시도될 수 있는 가능성을 보여주었다.

This study developed teaching-learning materials for mathematics and coding convergence classes using Python, focusing on 'Prime Factorization' of seventh graders. After applying the teaching methods and contents to the students, they analyzed whether the learners achieved their learning goals. The results were used to modify and supplement teaching and learning materials. Affective domain of learners were also analyzed. The results are that the teaching methods and contents of the developed teaching-learning materials were generally appropriate for learners. The learners understood most of the lessons according to the set teaching methods of all classes. And learners have mostly reached their learning goals. In addition, as a result of analyzing the definition characteristics of learners through follow-up interviews, the interest in mathematics and programming has improved. The developed teaching and learning materials of this study are well consisted mostly of the teaching methods and the contents of the classes, and are organized so that learners can reach most of the learning goals. It also brought positive changes to the affective domain of mathematics and coding, demonstrating the potential for useful use in school.

오늘날 대학교육은 미래 인재의 핵심역량을 도출하고, 목표한 핵심역량을 강화하기 위하여 다양한접근을 통하여 교수학습방법과 교육평가방법을 연구하고 있다. 이러한 흐름 안에서 코딩 교육과 같이기술적, 절차적, 경험적 지식을 핵심역량과 함께 연계하여 평가해야 하는 교육과정에서는 수행평가의필요성이 더 강조되고 있으며, 수행을 평가할 객관적 준거로써 결과에 대한 신뢰성을 보장할 수 있는루브릭 개발에 대한 중요성도 커지고 있다. 본 연구는 코딩 관련 기초교양교과에서 목표하는 핵심역량을 강화하기 위하여 핵심역량 융합 루브릭을 개발하고, 실제 수행에 적용하여 개발도구의 적절성과 효과성을 살피고자 했다. 본 연구의 대상은2021년 1학기 코딩 관련 교과를 수강한 후 설문에 응답한 59명의 학생이다. 구글 설문지 환경에서작성되어 배포, 획득된 설문이 분석 자료로 활용되었다. 정량적 설문의 분석결과 교과과정과 핵심역량의 연계를 통한 창의, 융합 사고 향상 및 개발된 루브릭의효과성과 적합성 면에서 모두 긍정적인 인식이 높게 나타났다. 정성적 분석에서는 본 연구를 위해개발된 루브릭은 학습자에게 ‘방향성 안내’, ‘수행의 기준(준거)’, ‘과제 완성도 향상’, ‘접근의 수월성’, ‘자가점검 도구’, ‘심리적 만족감 부여’와 같은 효과를 나타내고 있다.

Today's university education derives the core competencies of future talent. In addition, in order to strengthen these targeted core competencies, teaching and learning methods and educational evaluation methods are being studied through various approaches. Within this trend, the need for performance evaluation is being emphasized more in a curriculum that requires technical, procedural, and experiential knowledge in order that it might be evaluated in connection with core competencies, such as coding education. Also, the need to develop a rubric that can guarantee the reliability of the results as an objective standard to evaluate performance is growing. This study develops a core competency convergence rubric to strengthen the core competency targeted in the coding-related basic liberal arts curriculum. Furthermore, by actually applying this rubric, we hope to closely examine the appropriateness and effectiveness of this developmental tool. The subjects of this study were 59 students who responded to the questionnaire after taking coding-related courses in the first semester of 2021. The questionnaire prepared, distributed, and obtained in the Google questionnaire environment was used as analysis data. As a result of the quantitative questionnaire analysis, we found that the positive perception among the students was high in terms of their improvement of creativity and convergence thinking, which was achieved by linking the curriculum and the core competencies, along with the effectiveness and suitability of the developed rubric. In the qualitative analysis, we found such effects as: “direction guidance”, “performance standard(standard)”, “improvement of task completion”, “excellence of approach”, “self-inspection tool” and “providing psychological satisfaction”.