Earticle

컴퓨터 교육은 기능 중심의 교육에서 창의력과 문제해결력을 신장시킬 수 있는 방향으로 전환되며 프로그래밍이 새롭게 주목받고 있다. 그러나 기존의 프로그래밍 교육은 여전히 문법 위주의 언어 지식 교육에 치우쳐 있어 한계가 있었다. 로봇 프로그래밍은 그 자체가 문제해결과정이며 프로그래밍 결과를 로봇이라는 구체물을 통해 직접 확인할 수 있으므로 학습자들의 흥미와 동기유발에 도움을 줄 수 있다. 그러나 실제 로봇 프로그래밍 교육을 실시해 보면 학습자들이 여러 가지 오류 때문에 어려움에 직면하는 것을 볼 수 있다. 따라서 본 연구에서는 로봇 프로그래밍에서 학습자들이 발생시키는 오류들을 유형별로 나누어 분석하고 이를 기초로 오류 해결 지원 도구를 개발하였다. 개발된 오류 해결 지원 도구는 발생되는 오류를 감소시키고 오류 해결을 쉽게 할 수 있도록 명령어의 세트화, 언어 및 오류 메시지의 한글화, 학습단계별 예제소스 및 도움말, 주요 코딩 오류 제거 기능, 코드정렬 및 행번호 표시 기능 등을 제공하였다. 투입 결과 오류 해결 지원 도구는 오류 감소와 오류 해결에 도움이 됨을 확인할 수 있었다.

Computer education is moving its focus from skill oriented education to improving students' creativity and problem solving ability. Thus, the importance of programming education is being strengthened. However, programming education was biased to grammar oriented language that has been limits of students' interest. Robot programming is problem solving itself, and by allowing students to directly see the robot which is the output of programming, can help interest and motivate to the students. In fact, it is still observed that the students are facing difficulties due to various kinds of errors during the programming education. Therefore, this study categorizes and analyzes the errors students are facing during robot programming, and based on that, a support tool to help treat errors developed. The developed supporting system for error solving reduces the frequency of errors and provides the set of coding instruction, NXC language and error message in Korean, examples and detailed information for each stage of education, function removing major coding errors, and code sorting and indication of row number. This study also confirmed that the supporting tool is helpful in reducing and solving errors after input.

This paper proposes elementary robot programming problems using the algorithmic thinking-based problem model with material factors in the elementary robot programming. And this paper proves the validity of developed robot programming problems in defining them as algorithmic thinking-based problems through experiments. The experimental results are analyzed in views of variety and effectiveness evaluation of answer algorithms and suitability of allocating degrees of difficulties to the developed robot programming problems. As a result of the experiment, we find that the developed problems has various answer algorithms and suitable degrees of difficulties for elementary school students.

최근 SW 교육의 중요성이 부각되면서 많은 사람들이 Computational Thinking의 계발에 관심을 보이고 있다. 이에 따라 프로그래밍 교육이 새롭게 주목받고 있으며, 특히 로봇을 프로그래밍 교육에 활용하는 연구들이 다양 하게 수행되고 있다. 본 연구에서는 기존 로봇 프로그래밍 교육의 문제점을 개선하고 소통과 협력을 강조하여 웹 2.0 기반의 도구를 활용하는 방안을 모색하였다. Gagné & Briggs의 교수 사태를 기본 모형으로 삼고 각 단 계에서 학습자가 웹 2.0 도구를 활용하여 협력 학습을 할 수 있는 교육 방안을 개발하였다. 제안된 방안의 가치 를 평가하기 위해서 방안 적용 전후로 협동성 검사를 실시하였으며, 그 결과 학생들의 협동심에 향상에 긍정적 영향을 미친 것으로 나타났다.

Developing Computational Thinking is getting attention as the importance of SW is emphasized. Also programming education is getting attention, especially, various researches that utilize robot in programming education are being carried out. This study focused on compensating the defects of the prior robot programming education and exploring the way of utilizing web based tool 2.0 while putting emphasis on communication and cooperation. This plan is based on Gagné & Briggs nine events of instruction and can be used to implement cooperative learning with the Web 2.0 based tools at every instructional events. Tests for learner’s cooperation were done before and after this new plan to evaluate its value. The result proves that this plan had a positive influence on improving learner's cooperative attitude.

현재 컴퓨터교육은 컴퓨터의 활용보다는 컴퓨터과학을 통한 창의성 신장 교육으로 비중을 높이고 있다. 이에 따라 창의성 교육의 측면에서 로봇을 활용하는 프로그래밍 교육은 컴퓨터교육 연구의 주요 과제로 떠오르고 있다. 로봇 프로그래밍에 관련된 기존 연구를 살펴보면 주로 로봇 프로그래밍 교육의 효과 및 교육과정 개발에 대한 연구가 주를 이루고 있으며, 점차 구체적인 학습 방법에 대한 연구로 초점이 이동되고 있는 추세이다. 본 연구에서는 로봇 프로그래밍 학습 방법으로서 예제의 활용에 주목하고 있다. 예제는 프로그래밍을 가르치고 배우는데 중요한 역할을 하며, 학생과 교사 모두에게 유용한 유형의 학습 자료로 인식된다. 또한, 예제는 학습자가 프로그래밍을 할 때 기본틀, 가이드라인, 힌트 제공의 역할을 수행할 수 있다. 본 연구에서는 로봇 프로그래밍 교육을 위한 NXC 예제를 개발하고, 이를 학습자들이 쉽게 활용할 수 있는 지원 시스템을 개발하였다. 이 지원 시스템은 최근 관심이 집중되고 있는 스마트 교육의 동향에 따라 모바일 웹 애플리케이션으로 개발하였다.

Current computer education is moving its focus from using oriented education to improving students' creativity and problem solving ability by computer science education. Robot programming education is becoming a major research issue of computer education in the context of creativity education. One of the mainstream ideas of prior research about robot programming is the effect of robot programming. Another is curriculum development of robot programming. But, the focus of current research is moving toward teaching methods of robot programming. The theme of this research is to use examples in robot programming. Example programs are considered the most useful type of material both by the students and the teachers. Example programs play a important role in learning to program. They work as templates, guidelines, and hints for learners when developing their own programs. In this study, I developed a example-based robot programming support system. Due to the trends of smart learning, I developed this system as a mobile web application.

프로그래밍 학습은 지식기반사회에서 요구하는 문제 해결력과 논리적 사고력을 향상시킬 수 있다. 그러나 기존의 프로그래밍 교육은 대부분 외국어 기반의 프로그래밍 언어를 사용하여 문제 해결력과 논리적 사고력의 향상 보다는 명령어의 습득과 코딩과정에 많은 시간을 소요하고 학습자들은 흥미를 잃기 쉬웠다. 이러한 문제를 해소하고자 본 연구에서는 매우 추상적인 프로그래밍 작업을 로봇이라는 구체물을 통하여 결과를 확인할 수 있도록 하여 프로그래밍 학습의 흥미를 진작할 수 있는 방안을 제안 하였다. 또한 초등학생들이 쉽게 사용할 수 있는 RCX 기반 로봇 프로그래밍 언어의 한글 컨버터를 설계․개발하였다. 그리고 개발된 도구를 방과후학교 컴퓨터반 학생들을 대상으로 6개월간 적용한 결과 학습자들은 긍정적인 반응을 보였다.

Programming education can improve problem-solving skills and logical thinking required in a knowledge-based society. However, most conventional programming education spent more time to acquisition of command language and coding process rather than improvement of problem-solving skills and logical thinking, for using programming languages based on foreign language and learners have appeared to lost interest easily. To solve these problems in this paper, interest in programming study was enhanced by making it possible to verify the outcome of highly abstract programming process through a robot as a concrete object. In addition, the Hangul converter of robot programming language based on RCX that elementary school students can use easily was designed and developed. Furthermore, the developed tool was used for six months by students in after-school computer class and therefore learners showed a positive response.

일반적으로 여학생이 프로그래밍 교육에 흥미가 낮은 것으로 지금까지 여러 연구를 통해 밝혀졌다. 본 연구는 초등학교 여학생의 창의성 신장을 위한 프로그래밍 교육 방법으로 로봇 활용 프로그래밍 교육 프로그램을 제시하였다. 정보영재학급 5, 6학년 로봇 교육과정을 분석하여 주제를 선정하고 이를 아두이노(Arduino)와 EV3를 활용하여 로봇활용 프로그래밍 교육 프로그램을 개발하였다. 개발한 교육 프로그램의 교육효과를 분석하기 위해 정보영재학급 5, 6학년 여학생을 실험집단으로 선정하여 개발한 프로그램을 투입하였고 사전⋅사후검사 결과를 분석하였다. 분석 결과 본 연구에서 개발한 교육 프로그램이 초등학교 여학생의 창의성 신장에 도움을 주는 것으로 나타났다.

In general, female students are revealed through a number of studies so far by low interested in programming education. In this study, we presented a robot programming education program in the process of programming education for creativity kidney of elementary school girls. By analyzing the information gifted class 5, 6 grade robot curriculum, and selected a topic, which was take advantage of the Arduino and EV3, it has developed a robot programming education program. The selected information gifted class 5, 6 grade girls for analyzing the educational effect of education program that has been developed as an experimental population was charged with the developed program and analyzing the results of the pre- and post- test. The results of the analysis, education program that was developed in this study it was found that help in creativity kidney of elementary school girls.

마트 기기의 급속한 발전과 보급에 따라 사회가 크게 변화되고 있으며, SW교육의 중요성이 부각되고 있다. 학습자들 또한 모바일 앱 프로그래밍에 대한 관심이 매우 높다. 한편 프로그래밍 교육에서 로봇의 활용은 흥미 유발, 동기부여, 참여도, 성취도 제고의 측면에서 효과가 있는 것으로 연구 결과가 발표되고 있다. 이에 본 연구 에서는 SW 교육을 위한 로봇과 앱 개발 도구 활용 프로그래밍 교육 방안을 개발하고 적용하였다. 그리고 수업, 로봇, 앱 인벤터, 로봇과 앱 인벤터의 연동 등의 네 가지 영역으로 구분하여 설문조사를 실시하였다. 그 결과 네 가지 영역에서 공통적으로 흥미, 만족에 대한 학습자의 반응이 매우 긍정적이었다. 학습자들은 스마트 폰을 사 용하여 프로그래밍 결과를 즉각 확인할 수 있고, 특히 스마트폰으로 로봇을 제어할 수 있다는 점이 학습자의 흥 미를 높이는 점으로 분석되었다. 결론적으로 본 연구에서 개발한 로봇과 앱 개발 도구 활용 프로그래밍 교육 방 안은 유용성이 있다고 볼 수 있다.

According to the rapid growth and popularization of the SMART device, the society is being changed greatly and importance of SW education is being emphasized. Also many student have a lot of interests about mobile application programming. The latest study suggests using the robots in the programming education may help to induce learners’ interest and motivation, participation, achievement. So in this research, I designed a programming educational plan for SW education using robot and mobile application development tool(App Inventor) and applied them. And I conducted a survey four ares such as class, robot, App Inventor, robot and App Inventor. As a result, learner's response of interest and satisfaction was very positive commonly at four areas. In particular, learn- ers could get programming result immediately using smart phone and could control the robot using smart phone, so learner's interest had increased especially. The conclusion is that suggested plan for SW education using robot and mobile application development tool is useful for programming education.

초등학생을 대상으로 하는 소프트웨어 교육의 도구는 블록형 교육용 프로그래밍 언어(EPL)가 주로 사용되고 있다. 블록형 EPL은 SW 교육의 입문 도구로써 장점이 많지만 확장성에서는 한계를 가지고 있다. 본 연구에서는 실제 산업 현장에서도 활발하게 사용하고 있는 텍스트 기반의 프로그래밍 언어인 파이썬을 활용한 SW 교육의 접근 방안을 모색하였다. 파이썬을 활용한 학습 프로그램과 모형을 개발하고 초등학교 6학년 학생을 대상으로 10차시를 적용하였다. 그 결과 로봇 활용 파이썬 학습 모형을 적용한 학생들의 컴퓨팅 사고력 향상에 유의미한 효과가 있었으며 초등학생을 대상으로 텍스트 기반 프로그래밍 언어의 적용 가능성을 확인할 수 있었다.

The Code Block Based Educational Programming Language(EPL) is the mainstream tool for software education for elementary students. However, Code Block Based EPL has limitations in scalability, even though there are many advantages as an introductory tool for software education. In this study, we searched the approach of SW education using Python, which is a text-based programming language actively used in real industrial field. We developed a learning program and model using Python and applied it to the sixth grade elementary school students for 10 hours. As a result, we found that the robot-based Python learning model had a significant effect on improving students' thinking skills and confirmed the applicability of text-based programming language to elementary school students.

초등 소프트웨어 교육에서 교육용 로봇과 같은 피지컬 컴퓨팅 도구의 활용은 매우 효과적인 것으로 알려지고 있다. 본 연구에서는 BBC가 컴퓨터교육을 목적으로 개발하여 주목받고 있는 임베디드 시스템인 Micro:bit 활용 방안을 탐색하였다. 세부적으로 Micro:bit를 활용한 코드블록 기반 프로그래밍 언어와 텍스트 기반 프로그래밍 언어 교육 방안을 제시하였으며 두 프로그래밍 언어들을 연계하여 교육할 수 있는 학습 모형과 프로그램을 개발하였다. 본 연구에서 학습 프로그램은 초등 소프트웨어 교육 현장에 적용해 볼 필요가 있으며, 학습자들의 컴퓨팅 사고력 신장에 미치는 영향을 실증적으로 검증해 볼 필요가 있다.

It is known to be very effective in the use of physical computing tools such as educational robots in elementary software education. In this study, we explored the use of Micro:bit, which is an embedded system, and which has been developed by the BBC for the purpose of computer education. We present two plan in detail, one is the instructional plan for codeblock based and text based programming language using Micro:bit, and the other is the learning models and programs that link two programming languages. And a learning model and a program were developed, which can be educated by linking the two programming languages. It is necessary to apply the learning program developed in this study to the elementary software education and it is necessary to verify the effect on the improvement of learners' computational thinking.

본 연구의 목적은 초등 교육현장에서 활용되는 로봇수업에서 학생들이 배양할 수 있는 역량으로 컴퓨팅 사고 (Computational Thinking) 능력에 초점을 맞추고 이를 평가할 수 있는 평가 방안을 제안하는 것이다. 또한 지금까 지 로봇수업의 평가로 개인 역량에만 치중하였던 것을 사회문화적 관점에서 조명하여 대인관계적 역량 및 협력의 경험을 평가할 수 있는 방안을 제안하였다. 이를 위해 초등학교 5학년 로봇수업에서 한 학기 동안 운영할 수 있 는 프로그램을 고안하고 컴퓨팅 사고 능력 평가 설문 및 학습과정 모니터링 루브릭을 개발하여 평가를 실시하였 다. 본 연구의 결과는 최근 이론적으로 주목받고 있고 컴퓨팅 사고 개념을 로봇교육과 연계한 평가 방안을 고안 하고 사회문화적 관점인 대인간의 관계를 평가에 포함시킴으로써 그 범위를 확장하였다는 점에서 의의가 있다.

The goal of this study is to suggest evaluation tools to assess computational thinking(CT) skills in primary robot-based programs. In addition, the researcher has expanded its evaluation approaches to include interpersonal competencies from the socio-cultural perspectives, not just focusing on intrapersonal competencies. In order to pursue the research goal, one-semester robots programs for the fifth graders were designed, and evaluation tools including a learners’ CT competencies survey and a learning process monitoring rubric were developed. The results of this study are meaningful because it has expanded the evaluation approaches to connect to the concepts of CT and to include interpersonal aspects from the socio-cultural perspectives.

초급 프로그래밍 과정에서 로봇의 활용은 매우 효과적인 것으로 알려지고 있다. 본 연구에서는 프로그래밍 초급과정에서 로봇의 활용이 몰입에 미치는 영향을 탐구하였다. 실험 적용 결과 몰입의 하위 요소인 선행, 경험, 효과 요소 모두 유의하게 높게 나타나 로봇의 활용은 학습자들의 몰입에 매우 긍정적인 영향을 미치고 있음을 알 수 있었다. 또한 몰입의 하위 요소별 관계를 알아본 결과, 각 요소별로 강한 상관관계를 가지고 있으며, 특히 선행 요소와 경험 요소의 상관관계가 높았다. 따라서 로봇의 활용은 몰입이 발생하도록 하는 전제조건으로서 작용하고 있고 이에 따라 경험 요소가 높아지며, 학습자가 느끼는 내재적 보상이 특히 크다는 것을 확인할 수 있었다. 결국 초급 프로그래밍에서 로봇의 활용은 몰입 경험을 강화하고 궁극적으로 학업 성취도에도 긍정적인 영향을 미칠 것으로 기대할 수 있다.

Introductory programming course using robots that makes good effect to learners. I investigated that the effects on flow at using robots of introductory programming course. According to experiment result, the flow level showed significant change and all of it’s element(antecedents, experiences, effects) had changed significantly. This result means that using robots of introductory programming course makes effect that is very positive in flow level of learners. There was strong interrelation by each element of flow in the result of correlation analysis about flow element. In particular, interrelation of antecedents element and experience element was high. Therefore, using robot is precondition of flow, and the level of experience element is high according to level of antecedents, and also experience element elevate the learner’s intrinsic satisfaction. The conclusion is that using robots of introductory programming course is helpful enhancing learner’s flow level and is positive in study achievements.

본 논문은 PBL 기반 프로그래밍 교육방법에 기초하여 라인트레이서의 주행 알고리즘을 중심 학습 요소로 선정하였다. 본 논문에서는 스크래치 웹 코스웨어를 개발하여 로봇 프로그래밍 교육 발전에 걸림돌로 작용하는 과도한 비용 문제나 시간적, 공간적인 제약과 같은 환경적 여건의 부족 문제를 해소하기위해, 라인트레이서 동작 시뮬레이션 스크래치 프로그램 및 교육 프로그램을 제안하였다. 그리고 실험 수업을 통해 초등 교육 현장에 적용함으로써 논리적 사고력과 문제해결력에 미치는 영향을 검증하였다.

In this paper, we have selected traveling algorithms of Line-Tracer as the focused learning elements with the PBL-based programming instruction method. Line-Tracer traveling algorithm programming has been simulated using the Scratch EPL. Development of robot web courseware such as Line-Tracer can create an effective educational environment and also provide solutions for lack of environmental conditions, such as time or spatial factor restrictions and excessive expense issues; these are major obstacles to developing robot programming education. Finally, we analyzed the effects on growth of student's logical thinking and problem solving abilities by demonstrating the Scratch application courseware to the field of elementary education.

2007년말 기준으로 국내 로봇 시장은 약 270억, 교육기관 매출은 약 1000억으로 추정하고 있을 정도로 로봇에 관련된 산업과 교육은 활성화되고 있다. 또한, 로봇은 창의력과 문제해결력 신장 도구로 초등학교 현장에 빠르게 확산되고 있다. 하지만, 초등학교 정규시간에는 찾아보기 힘든데 이러한 이유는 현행 교육에서 로봇이 창의력, 문제해결력을 신장시키기 위한 도구로 활용되기 보다는 로봇 제작 중심으로 매뉴얼과 따라하기식의 학습방법으로 이루어지고 있기 때문으로 사료된다. 따라서 이 연구의 목적은 정보통신기술교육 교육과정 중 프로그래밍 영역에 로봇 교구를 도입하여 초등학생의 문제해결력 신장의 가능성을 검증하는데 있다. 이러한 목적을 달성하기 위하여 다음과 같은 가설을 설정하였다. 피코 크리켓을 활용한 프로그래밍 학습과 비주얼베이식을 활용한 전통적 프로그래밍 학습에 의한 초등학생들의 문제해결력에는 유의미한 차이가 없을 것이다. 이와 같은 가설을 검증하기 위하여 초등학교 6학년 73명을 대상으로 이질 통제 집단 전후 검사 설계 방식을 적용하였다. 연구의 결과로 로봇을 활용한 프로그래밍 교육은 초등학생의 문제해결력 신장에 긍정적인 영향을 미치는 것으로 나타났다. 향후 다양한 교과에 로봇을 매개로 하는 창의적인 교육활동을 기대한다.

The robot market has been enlarged over the years. In 2007, robot market in Korea is estimated to be worth about 27,000,000,000 and the robot sales from educational institutions are estimated to be 100,000,000,000. Also, Robot is spreading rapidly in elementary schools as a material that develops creativity and problem-solving ability. However, it is still really hard to find robots used in the elementary school regular class hour; The reason is estimated that the classes under the current education curriculum are concentrated only on making robots by following a manual instead of using a robot as a material that develops creativity. Therefore, the purpose of this study was to examine the possibility of development of problem-solving ability by apply robots as a material on ICT (Information Communication Technology) classes. The following hypotheses were stated and utilized for the purpose of the study. There is no significant difference between the experimental group of Pico Cricket programming learning and control group of conventional programming learning in terms student's problem-solving ability. To verify the hypotheses of the study, a pretest-posttest control group design was applied 73 students in their sixth year of elementary school including both the experimental group and the control group. The programming education using Pico Cricket was apllied to the experimental group, conventional programming education using Visual Basic was allied to the control group. The result of the research shows that ICT classes used robot as materials had positive effect on the development of problem-solving ability. Future educational activities using robots in various educational courses are expected.

로봇은 90년대 중반에 국내 처음 소개된 이후 지금 까지 경진대회와 취미 활동을 중심으로 급속도로 성장 하게 되었다. 일관된 로봇교육과정이나 교육내용을 정립하기 위해서는 공교육 안에서 교육되어야 할 것이다. 로봇의 교육적 활용은 지적, 정의적, 심동적 영역에서 기술과 세계를 인식하는 유의미하고 흥미 있는 교육활동으로 자리 잡을 것이다. 실과의 내용체계를 볼 때 ‘생활 속의 전기ㆍ전자’ 단원 학습은 로봇을 교구를 활용할 때 효과적이다. 본 연구에서는 사용된 로봇은 블록 조립형이어서 조립이 간단하고 프로그램으로 동작을 가능하며 가격이 비교적 적당한 피코크리켓 로봇을 사용하였고, 실과교육과정 중 ‘생활 속의 전기ㆍ전자’ 단원에 로봇 교구를 도입하여 초등학생의 문제해결력 신장의 가능성을 검증하고자 한다. 연구의 결과로 로봇을 활용한 ‘생활 속의 전기ㆍ전자’ 단원 학습은 초등학생의 문제해결력 신장에 긍정적인 영향을 미치는 것으로 나타났다. 향후 다양한 교과에 로봇을 매개로 하는 교육활동을 기대한다.

Robot has rapidly grown centered on the competitive contests and hobbies since its introduction in the mid 90s in Korea. To establish consistent robot education course or curriculum, it should be educated within the boundary of public education. The educational use of robot will settle as a significant and interesting educational activity to perceive technology and world in intellectual, emotional and psychomotor area. To judge from the curriculum of practical arts, the learning unit ‘Electricity & Electronics Everyday Life’ is effective in using the robot as educational material. This study used a block-assembly type of PicoCricket with reasonable price which can be easily assembled and operated by program and aims to test the possibility to increase the problem-solving ability of elementary students by introducing the robot material in the ‘Electricity & Electronics in Everyday Life’ unit. The results showed that the unit learning of ‘Electricity & Electronics in Everyday Life’ using the robot had a positive effect on the increase of problem-solving ability of elementary students. Future educational activities using robots in various educational courses are expected.

2008년부터 초등학교 5, 6학년 학생들을 대상으로 프로그래밍 교육을 전면 실시하도록 되어 있다. 그러나 현재까지 이에 대한 대비나 연구는 부족한 현실이다. 본 연구는 이러한 상황에서 기존 프로그래밍 교육의 한계를 극복할 수 있는 대안으로 로봇을 활용하는 프로그래밍 교육을 제안하고, 초등학교 일반 학생을 대상으로 학습 프로그램을 개발, 적용하여 문제점을 찾아내고 개선 방안을 모색하였다. 개발된 프로그램의 실험적 적용 결과, 로봇 프로그래밍은 학업 성취도가 학습자별로 편차가 크기 때문에 수준별 개별학습이 가능한 학습 프로그램의 개발이 필요하며, 로봇보다는 프로그래밍 교육에 초점을 둔 학습 프로그램 운영이 효과적인 방안으로 제시되었다. 또한, 로봇 프로그래밍 과정에서 어렵거나 불필요한 요소들을 개선하거나 줄여 주어야 하고, 프로그래밍 교육의 몰입을 위해서는 6학년 과정에서 집중적 으로 다루는 것이 바람직한 방안으로 제시되었으며, 로봇 프로그래밍을 위한 장비, 시설 및 환경의 개선에 대한 제언을 제시하였다.

Since 2008, it has been stipulated to conduct programming education for grade 5 and 6 elementary school student. However, it is the reality that the plans and studies for this are seriously lacking until now. The objective of this study is to propose a programming education utilizing robots as a plan to overcome limitations of existing programming education, find the problems through developing and applying education program for general elementary school students. As a result of experimental application of the developed program, since the gap of academic accomplishment for the robot programming is large for each student, it is necessary to develop education program to enable individual studies of each level and operate program with the focus on programming education rather than the robot. Moreover, it is pointed that the difficult and unnecessary elements in the robot programming course must be improved or reduced, it is better to exercise it on the grade 6 program for concentration on the programming education, and there should be improvement on equipment, environment for robot programming.

프로그래밍 교육에서 로봇의 활용은 학생의 흥미와 학습의 동기를 유발시키지만, 로봇에 대한 구조적인 이 해와 함께 로봇 프로그램의 내부적인 이해를 동시 요구한다. 따라서 문제가 발생하면 학생이 무엇에 의한 오류인지 파악하는데 어려움이 있다. 본 연구의 목적은 로봇 프로그래밍 교육에서 시뮬레이션 도구의 활용 가능성을 확인하는 것이다. 교육 가능성을 분석하기 위해 초등학생을 대상으로 하는 로봇 프로그래밍 교육에 시뮬레이션 도구와 비 시 뮬레이션 도구를 적용하고, 사용성 평가와 인식 설문을 통해 시뮬레이션 도구의 교육가능성을 분석하였다. 적용 결 과, 시뮬레이션 도구의 사용성은 기존의 비 시뮬레이션 도구와 차이가 없었다. 시뮬레이션 도구는 프로그래밍의 결과 를 미리 확인할 수 있고 오류를 쉽게 파악하는데 도움을 줄 수 있다는 긍정적인 측면이 있었다. 본 연구는 초등 로 봇 프로그래밍 교육에서 시뮬레이션 도구의 활용 가능성을 확인했다는데 의의를 찾을 수 있다.

The utilization of robots in programming education students the interest and motivation of learning. But at the same time the robot is required that understanding of the structure and understand the internal program(programming). So what problems are caused by error or if the student has difficulty identifying. The purpose of this study is the use of simulation tool in robot programming education possibilities will want to see. Elementary school students to analyze the possibility of non-simulation tool and simulation tool was applied. And usability evaluation and simulation tool, the survey recognized the potential of the education were analyzed. As a result, the usability of between simulation tool and non-simulation tool and there was no difference. And student can preview the results of programming and simulation tool can easily identify errors for recognizing the positive respectively. Based on this results, simulation tool can be utilized in robot education.

로봇 활용 프로그래밍 교육은 학습자의 흥미유발과 학습 성취도 향상에 의미 있는 효과가 있다. 그러나 대부분의 로봇 프로그래밍이 단순한 문법적 지식습득 위주로 구성되어 학습후반에 학습자의 참여도가 현저히 떨어지는 경향이 있다. 스토리텔링은 자신의 경험에 바탕을 둔 이야기를 구성하고 논리적 사고력을 향상시킬 수 있는 다양한 교육적 방법을 제공하여 학습자에게 긍정적 학습동기를 부여할 수 있다. 본 연구는 스토리텔링을 기반으로 한 로봇 교육과정을 설계하고 이를 지원할 수 있는 시스템을 개발하였다. 개발된 로봇 교육과정과 시스템은 학습자의 이야기 구성을 위한 협력적 지식도구와 로봇 프로그래밍 과정을 시각화 할 수 있는 도구를 제공하여 지속적인 학습동기 부여와 학업성취도 향상에 도움을 줄 것이다.

By using robot programming curriculums, we are able to help the learners to improve academic achievement. But these curriculums reduce the level of participation, because most of the robot programming curriculums consists mainly of understanding simple grammatical sentences. Storytelling provides a variety of educational methods to improve logical thinking of children on their experiences and offers positive learning motivations to the learners. In this paper, we proposed the robot programming curriculum using storytelling and implemented the system to support it. By using this curriculum and visualization tools in this system, children can make a robot story and model easily with others. In addition, this robot programming curriculum and system can provide learning motivation and academic achievement to the children continuously.

로봇 프로그래밍은 주어진 과제를 해결하기 위한 알고리즘을 계획하고, 그 알고리즘을 구현하며, 그 결과를 로봇이라는 매체를 통해서 쉽게 확인하고 오류를 수정할 수 있도록 한다. 따라서 로봇 프로그래밍은 반성적 사고에 기반을 둔 문제해결의 과정이며, 학생들의 메타인지와 밀접히 관련된다. 이에 본 연구는 학생의 메타인지 발달을 위한 로봇 프로그래밍 교수⋅학습 모형을 개발하는 것을 목적으로 수행되었다. 로봇 프로그래밍 교수⋅학습의 단계를 ‘학습과제 탐구’, ‘교사의 모델링’, ‘과제 수행 계획 및 시각화’, ‘과제 수행’, ‘자기 평가 및 강화’ 등과 같은 5가지로 나누고, 각 단계의 활동들을 메타인지 주요 전략들(계획, 모니터링, 조절, 평가)과 연계하였다. 또한 학생들의 프로그래밍 활동과 메타인지 전략의 활용을 지원하기 위하여 인지적 도제를 기반으로 ‘모델링’, ‘코칭’, ‘스캐폴딩’과 같은 전략들을 교수⋅학습 모델과 연계하여 명시하였다. 이와 더불어서, 메타인지 활동을 지원하기 위해서 자기질문법을 도입하여, 학생들이 로봇 프로그래밍 활동의 각 단계별로 사용할 수 있는 자기질문들을 제시하였다.

Robot programming allows students to plan an algorithm in order to solve a task, implement the algorithm, easily confirm the results of the implementation with a robot, and correct errors. Thus, robot programming is a problem solving process based on reflective thinking, and is closely related to students' metacognition. On this point, this research is conducted to develop a robot programming instructional model for the enhancement of students’ metacognition. The instructional processes of robot programming are divided into 5 stages (i.e., ‘exploration of learning tasks’, ‘a teacher’s modeling’, ‘preparation of a plan for task performance along with the visualization of the plan’, ‘task performance’, and ‘self-evaluation and self-reinforcement’), and core strategies of metacognition (i.e., planning, monitering, regulating, and evaluating) are suggested for students’ activities in each stage. Also, in order to support students’ programming activities and the use of metacognition, instructional strategies based on cognitive apprenticeship (i.e. modeling, coaching and scaffolding) are suggested in relation to the instructional model. In addition, in order to support students’ metacognitive activities, the model is designed to use self-questioning, and questions that students can use at each stage of the model are presented.

인터넷 서비스는 개방, 공유, 참여의 성격을 표방하며 인터넷 환경에 사용자가 적극적으로 참여하는 형태로 변화하고 있다. 본 연구에서는 이러한 흐름에 부응하여 기존의 로봇 프로그래밍 모형을 바탕으로 웹2.0 환경에 부합하는 긍정적인 상호작용을 촉진하기 위한 교육모형을 제안하였다. 우선 웹2.0의 환경의 특성과 이를 구현할 수 있는 교육적 도구에 대해 고찰하였고, 지금까지 연구되어 온 로봇 교육 및 로봇 프로그래밍 교육과 학습모형에 대해 살펴보고 시사점을 도출하였다. 또한 협력적 상호작용을 촉진할 수 있도록 웹2.0 도구(싸이월드, prezi, mindmeister)를 활용한 교육모형을 구안하고 이를 학습자에게 적용해보았다. 본 연구 결과 웹2.0 기반의 도구를 활용한 로봇 프로그래밍 교육이 유의미하다는 결과를 얻을 수 있었으며, 참여한 학습자 대부분은 웹2.0의 도구를 활용하는 것이 로봇 프로그래밍 과정 전반에 도움이 되었다고 평가하였다.

Modern internet service is characterized as opening, sharing and participation based on Web2.0 so that users might actively participate in the internet environment. In this study, we suggested an instructional model based on precedent model of robot programming to promote positive interaction in Web2.0 environment. Frist, we figured out implications of precedent research through review the environmental features of Web2.0 and educational tools, robot programming learning model. Also, we suggest an instructional model using Web2.0 tools(cyworld, prezi, Mindmeister) for promoting interaction and applied it to learners. As a result, we have acquired positive results of robot programming education using Web2.0 tools. Most participants were evaluated that Web2.0 tool would be helpful to the overall robot programming course.

정보화 시대의 개인의 개성과 창의력은 지식산업에 요구되는 시대적 요청이다. 로봇 프로그래밍 교육이 학습자의 창의성 신장의 측면에 있어 의미 있는 효과가 있는 것으로 알려지고 있다. 기존의 로봇프로그래밍 도구들은 텍스트 기반 혹은 GUI 기반 저작도구기능을 가지고 있다. 그러나 대부분의 프로그래밍 도구들은 상호작용기능이 없는 단순한 튜토리얼을 제공하고 있는 실정이다. 본 연구에서는 웹 2.0의 상호작용 기술을 응용하여, 협력 코드 생성이 가능한 로봇 프로그래밍 교육 시스템을 연구하였다. 시스템이 제공하는 협력코드 생성기능을 통해 학습자들은 협력하여 로봇 프로그래밍을 생성하는 경험을 할 수 있다. 또한 학습자들은 지식공유 기능을 활용하여 효과적인 프로그램 디자인의 경험과 소스코드의 공유가 가능하다.

In recent creativity becomes a new request in the knowledge and information age. Robot programming education is an effective teaching method for improvement of creativity. Existing robot programming tools includes text-based or GUI-based development environment. Most of programming tools provide a simple tutorial system without interactive activity for beginners. In this paper, we propose an online robot programming education system based on web2.0, which embedded collaborative code creating tool, interactive tutorial chat and video conference tool to support collaborative code creating via web 2.0. Knowledge sharing tool allows users to share their collaborative source code. Besides, it makes users gained the experience and knowledge of program designing efficiently.