Earticle

본 연구는 폐기되는 자동차의 리버스물류 네트워크 구축을 위해 폐차수집센터(CC), 분해 및 해체센터(DC) 등의 최적위치와 경로를 결정하는데 활용할 수 있는 모델링을 제시하고자 한다. 폐기되는 자동차의 리싸이클링 네트워크를 구축하는데 따른 비용을 고려하여 리싸이클링 네트워크 구축을 위한 위치-경로문제에 대한 최적모델을 제안하였으며, 이러한 목적을 달성하기 위해 유전적 해법(algorithm)과 Tabu탐색해법을 결합한 혼합해법을 사용하였다. 제안된 모델은 청두의 X 기업에서 실행된 실제사례를 기반으로 수집센터, 분해 및 해체센터의 위치 결정뿐만 아니라 수집센터 혹은 분해 및 해체센터와 리싸리클링 사이트 간 비용 최소화 조건의 최적 경로설정을 제시하였다. 이러한 연구결과는 연구의 대상이 된 X기업에 적용하게 된다면 자동차의 라싸이클링 물류네트워크 구축을 위한 투자비용과 시간을 절감할 수 있을 뿐만 아니라 기업의 경쟁력을 제고효과도 있을 것이다. 아울러 다른 종류의 리버스 물류네트워크를 구축하는데 적용될 수 있을 것이다.

This paper presents modelling approach that could be used to establish one important part of end-of-life vehicles (ELVs) reverse logistics network by identifying optimum location for collection centers, dismantling centers and routing arrangement for vehicles. Considering the cost optimization in ELVs recycling logistics network, this paper suggests optimization model of ELVs recycling logistics network location-routing problem and use the algorithm which combine genetic algorithm and tabu search algorithm for solving the proposed model. The proposed model is validated by a real case performed in X company and determines the location of collection centers (CCs) and dismantling centers (DCs), as well as the route arrangement between CCs or DCs and recycling sites (RSs) in ELVs recycling logistics network of X company in Chengdu city of China. In the result, the investment cost and time in the X company could be diminished and the competitiveness of X company would be enhanced as well. Also, this proposed Model may be used to determines the location and routing of different kinds of facilities organized in a reverse recycling network.

The total yield of Pinus koraiensis stands was reviewed along forest function by using goal programming, which is one of the operations research techniques. The 4 kinds of management goals are set to identify timber production in the Research Forest of Kangwon National University. As a result, scenario 1 was estimated the best timber production over 2,073 ha area and also 588 ha in the third quarter was showed the most timber harvest. The rate of timber harvest was separated by 10 to 50 percent in non-timber forest function in the scenario 1 and that model was applied to the Research Forest of Kangwon National University. The structure of the area and volume is showed to be balanced quarterly when rate of timber harvest at 10 to 20 percent.

생물학적 폐수처리 시스템은 시간에 따른 유입 폐수량의 변화가 크고, 처리장으로 유입되는 폐수내의 다양한 성분과 농도의 변화 가 클 뿐 만 아니라, 처리공정 내에서 매우 가변적인 생물학적 반응을 나타내는 특징을 가진다. 본 논문에서는 측정된 공정 데이터에 가장 적합한 다변량 동적 공정 모델이 자동으로 생성되도록 고안된 학습기반 유전자 프로그래밍(GBGP)이라는 진화적 전산 지능을 사용한 자동 공정 모델 유도 시스템을 제안하였다. 이 자동 공정 모델 유도 시스템은 유전자 프로그래밍의 진화적 자기구성 시스템 과 유전학 및 자연선택 메카니즘을 통해 학습 시스템을 사용하여 만들어진 다변형 비선형 모델 진화를 위한 다양한 수학적 기능과 결합되어 있다. GBGP에서 4단계의 모델링 절차가 수행되었다. (1) context-free grammar를 이용하여 P 모델의 초기 개체군(세대 K=0)을 생성시키는 초기화, (2) 변수와 상수의 각 모델에 대한 최적화, (3) 각 모델에 대한 적합도 실행 및 평가, (4) 세대 K=Kmax 가 될 때까지 반복 실행하는 유전자 루프(genetic loop). 모델링 결과 학습기반 유전자 프로그래밍(GBGP)으로 만들어지는 다변량 동 적 공정 모델링 기술이 실제 처리장 규모의 KNR 생물학적 고도처리 공정을 높은 정확도로 출력을 예측하고 주요 작동 변수를 식별 하는 데 유용한 도구임을 보여주었다. 이 모델은 엔진니어가 데이터에 숨겨진 중요한 지식을 알아내고 더 나은 처리장 운영 및 제어 전략을 개발할 수 있도록 이해하기 쉬운 수학 공식의 형태로 자동적으로 생성된다

Biological wastewater treatment systems are characterized by large temporal variability of inflow, variable concentrations of components in the incoming wastewater to the plant, and highly variable biological reactions within the process. This paper proposes an automatic process model induction system using an evolutionary computional intelligence, called grammar-based genetic programming (GBGP), that is specially designed to automatically discover multivariate dynamic process models that best fit observed process data. This automatic process model induction system combines an evolutionary self-organizing system of genetic programming paradigm with various mathematical functions for a multivariate nonlinear model evolution using a grammar system via the mechanism of genetics and natural selection. In the GBGP, a four-step modelling procedure was performed: (1) initialization: generatr an initial population of P models using contex-free grammar. generation K=0; (2) optimize each model (variables and constants) in the population; (3) execute and evaluate the fitness of each model in the population; (4) genetic loop: repeat until termination criterion is met (maximum generation Kmax). The results demonstrate that the multivariate dynamic process modelling technique presented using a grammar-based genetic programming (GBGP) provides a valuable tool for predicting the out puts with high levels of accuracy and identifying key operating variables for the full-scale KNR biological nutrient removal process. These modells are derived automatically in the form of understandable mathematical formulas that enable engineers to extract important knowledge hidden in the data and develop better operation and control strategies.

본 연구는 전형적인 차량경로 문제에서 각 노드간의 이동 시간이 일정하지 않은 특수한 경우의 상황에 대한 해법 절차를 제공한다. 본 연구는 상황에 따라 변화하 는 이동시간을 갖는 외판원 문제의 특별한 경우인 ‘한 노드까지 도달한 경로가 다 음 노드로 이동하는 데 걸리는 시간에 영향을 주는 외판원 문제’(경로의존 이동비 용을 갖는 외판원 문제(RDTSP: Route Dependent Travelling Salesman Problem)) 의 해법을 제시한다. RDTSP 문제의 해결을 위해 먼저 문제 상황을 묘사하는 정수 계획 모형을 개발 하였다. 본 연구에서 제시한 정수계획 모형에서는, 모든 가능한 경로에 대하여 각 각의 경로를 하나의 변수로 정의하고 이 변수들 중에서 하나를 선택하는 형태로 개발되었다. 이 모형에서는 변수에 해당하는 가능한 경로의 수가 노드수에 지수적 (exponentially)으로 증가하기 때문에, 처음부터 모든 변수를 문제에 포함시켜 풀 수 없게 된다. 그러나, 개발된 정수계획 모형의 변수를 실수로 완하시킨 선형완화 (LP relaxation) 문제에 대해서는 열 생성(column generation) 기법을 통해 그 해를구할 수 있다. 또한 본 연구의 결과가 PCB 조립 공정의 작업시간 최적화 문제에 어떻게 적용될 수 있는가를 제시한다.

In this study, we propose a solution procedure to solve travelling salesman problem(TSP) with special cost function, route dependent travelling salesman problem(RDTSP). First, we develop an integer programming model to describe the problem. In the model, a variable means a possible route. And, the number of variables in this model are extremely large. So, we develop a LP relaxation problem of the IP model and solve the relaxation problem by a column generation technique. The relaxation problem does not guarantee the optimal solution. If we get an integer solution in the ralaxation problem, then the solution is an optimal one. But, if not, we cannot get an optimal solution. So, we approach a branch and price technique. The overall solution procedure can be applied a printed circuit board(PCB) assembly process.

7차교육과정에서의 초등 컴퓨터교육은 재량활동시간 또는 특별활동시간에 단순한 응용프로 그램(워드프로세서, 엑셀, 파워포인트 등)을 활용하거나 인터넷을 이용한 정보검색 수준이다. 따라서, 문제해결 능력이나 논리적 사고력을 향상시키는데는 미흡하다. 인지능력이 뛰어난 초등학교 5, 6학년에는 이러한 컴퓨터 활용방법 교육보다 컴퓨터 기초원리 또는 프로그래밍 교육이 필요하다. 본 논문은 프로그래밍교육을 재량․특별활동 시간에 학년별(5, 6학년) 또는 통합학년으로 학습할 수 있게 프로그래밍교육과정 60차시 분을 개발하여 제안하였다. 개발한 교육과정은 교수 및․학습자의 요구사항을 최대한 반영하기 위해 설문조사 등을 통해 얻은 기초자료를 참조하였다. 제안한 교육과정이 초등학교 5, 6학년에 적합하고 우수한지를 검토하기 위해 일부 차시의 교육과정으로 5, 6학년을 대상으로 재량활동시간에 직접 교수․ 학습한 후 자기평가, 설문조 사를 실시하였다. 결과로 제안한 교육과정이 적합성과 우수성이 있다고 판단되었다.

최근 IT 및 융합기술 발달로 로봇이 컴퓨터를 대신하여 문제해결력, 알고리즘향상 학습을 위한 새로운 창의성교구로 각광을 받고 있다. 본 연구에서는 초등학교 고학년생이 재량활동시간에 라인트레이서를 이용하여 프로그래밍학습을 할 수 있도록 교육과정(12차시분)을 제안하고 성공 가능성을 평가하기 위해 차시별 학습결과물 중심으로 성취수준을 평가하였다. 결과로서, 실행오류의 분석을 통해 라인트레이서를 이용한 프로그래밍 학습이 컴퓨터프로그래밍 학습에 비해 창의성요소가 우수함을 확인하였다. 또한, 라인트레이서를 이용한 프로그래밍학습 방법은 컴퓨터를 대신할 새로운 창의성 학습도구로 성공할 수 있는 가능성을 확인하였다.

This study suggested an educational curriculum(12 class periods) in order for higher level elementary school students to learn programming in discretionary activity hours using a line tracer and evaluated achievement level based on the outcome of learning by class period to assess the possibility of success. As a result, it could confirm that the programming learning using the line tracer was more excellent in creativity than the computer programming learning. In addition, it has been found that the programming learning method using the line tracer had a potential to be successful as a new creative tool that could replace the computer.

프로그래밍 교육은 일반적으로 문제분석 과정, 알고리즘과 프로그래밍을 통한 자동화, 일반화 과정을 포함하고 있어 학습자의 컴퓨팅사고 향상에 좋은 소프트웨어 교육방법이다. 그러나 초보자의 경우 명령어 사용법에 대한 이해, 알고 리즘 작성과 프로그래밍 구현단계에서 어려움을 겪는 것으로 나타났다. 본 연구에서는 예비교사들의 프로그래밍 교육 을 위해 게임 프로그래밍 교육모델과 교육과정을 개발하였다. 4E 모델은 공감단계, 탐색단계, 강화단계 및 평가단계로 구성되었다. 또한 각 단계별로 게임 핵심 요소와 핵심 명령어 블록들을 학습할 수 있도록 구성하였다. 예비교사가 프 로그래밍 명령어 활용에 대한 이해를 돕기 위해 예제 학습, 자기 게임 생성 및 팀 기반 프로젝트 형태로 구성된 3단 계 교수학습 방법을 제시하였다. 15주간 교육과정으로 적용하고 검증한 결과 설계한 모델, 예비교사들의 블록 프로그 래밍 역량 인식 등에서 유의미한 결과를 보였으며 제출한 결과물에 대한 컴퓨팅사고 수준도 높은 결과를 보였다.

Programming education generally includes problem analysis process, automation through algorithms and programming, and generalization process. It is a good software education method for students in improving computing thinking. However, it was found that beginners had difficulties in understanding instruction usage, writing algorithms, and implementing programming. In this study, we developed a game programming education model and curriculum for programming education of pre-service teachers. The 4E model consisted of empathy, exploration, engagement and evaluation. In addition, it is configured to learn game core elements and core command blocks by each stage. To help the pre-service teachers understand the use of various programming blocks, a three-step teaching and learning method was presented, consisting of example learning, self-game creation, and team-based projects. As a result of applying and verifying the curriculum for 15 weeks, it showed significant results in the 4E model and pre-service teachers' perception of block programming competence and the level of computational thinking on the submitted game project results was also high.

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.

피지컬 컴퓨팅은 컴퓨팅을 인간과 환경, 사물의 영역으로 확장한 개념으로 하드웨어와 소프트웨어 통합한 물리적 산출물 기반의 프로그래밍 학습매체로 주목받고 있다. 본 연구에서는 기술적 자유도가 높은 피지컬 컴퓨팅의 특징을 활용한 인터랙티브 프로토타이핑 기반의 프로그래밍 학습 모형을 개발하고 실험연구를 통해 학습 효과를 분석하였다. 실험처치 효과 검증을 위해 초등학교 5학년 59명 학습자를 대상으로 실험집단과 통제집단으로 구성하고 실험집단에는 인터랙티브 프로토타이핑 프로그래밍 학습모형을 적용하고 통제집단에는 선형순차 프로그래밍 학습모형을 적용하였다. 실험처치 전·후 정보과학 창의적 성향 검사를 실시하였고 두 집단의 사전검사 점수를 공변량으로 처리한 공분산분석(ANCOVA) 결과 유의수준 .05에서 학습 효과가 있음을 증명하였다. 이를 통해 초등학교 5학년 학습자를 대상으로 피지컬 컴퓨팅 기반의 인터랙티브 프로토타이핑 프로그래밍 학습모형의 프로그래밍 학습에 적용 가능성을 시사한다.

Physical computing is the concept of expanding computing to humans, environments, and objects. It draws attention as a programming learning medium based on physical outputs in integration of hardware and software. This study developed a programming learning model based on interactive prototyping using the characteristics of physical computing with a high degree of technical freedom and analyzed its learning effect in an experiment. To examine the effect of the experimental treatment, this researcher divided fifty nine 5th-grade elementary students into an experimental group and into a control group. the interactive prototyping programming learning model was applied to the experimental group, and a linear sequential programming learning model was applied to the control group. Information Science Creative Personality Test was conducted before and after the experimental treatment. Analysis of Covariance was conducted with the pre-test scores of the two groups. As a result, it was proved that there was the effect of learning at the significance level of .05. It indicates that the physical computing based interactive prototyping programming learning model is applicable to the programming learning for 5th-grade elementary students.

그동안의 소프트웨어교육과 타 교과의 연계·융합에 대한 연구는 주로 수학과 과학교과에 편중되어왔다. 이는 학생의 교과에 대한 다양한 선호와 학습 성격 유형 등을 만족시키지 못하여 학습 격차를 야기할 수 있다. 뿐만 아니라, 컴퓨팅적 사고를 적용할 수 있는 다양한 융·복합적 문제의 해결과정을 다루어야 함을 감안할 때 바람직하지 않다. 그리하여 기존의 수학과학적 접근에서 벗어난 언어적인 접근인 영어교과와의 연계를 통해 학생들의 다양한 성향과 선호를 포용하고, 영어교과와 소프트웨어교육의 새로운 언어를 배우는 과정과 방법상의 유사점을 접목시켜 교육 효과의 향상을 도모하고자 하였다. 이를 위하여 초등 영어교과와 소프트웨어교육의 교수학습모델 분석을 토대로 연계에 적합하도록 기존의 영어교과와 소프트웨어 교수학습모델을 변형하여 수업모형을 개발하였다. 이후 초등학교 영어교과내용 중 소프트웨어교육에 적용 가능한 학습 요소를 추출하여 개발된 수업모형에 적용한 프로그램을 설계하여 실제적인 학습 활용 방안을 모색하였다.

Research on software education and linking and convergence of other subjects has been mainly focused on mathematics and science subjects. This can lead to the learning gap because students do not satisfy various preferences and types of learning personality. In addition, it is not desirable considering the solution of various fusion problems that can apply the computational thinking. In this way, it is possible to embrace the diverse tendencies and preferences of students through the linkage with the English subject, which is a linguistic approach that deviates from the existing mathematical and scientific approach. By combining similarities in the process of learning a new language of English education and software education. For this purpose, based on the analysis of teaching - learning model of elementary English subject and software education, we developed a class model by modifying existing English subject and software teaching - learning model to be suitable for linkage. Then, the learning elements applicable to software education were extracted from the contents of elementary school English curriculum, and a program applied to the developed classroom model was designed and the practical application method of learning was searched.

2009년에 개정된 정보 교과 교육과정의 ‘문제해결 방법과 절차’ 영역에서는 실생활에서 발생하는 다양한 문제를 알고리즘적 사고를 통해 해결할 것을 강조하였다. 또한 설계한 알고리즘의 구현을 위해 프로그래밍 언어의 기본 사용법을 익혀 실생활의 다양한 문제를 해결할 것을 제시하고 있다. 최근 초등학교 학습자도 쉽게 사용할 수 있는 교육용 프로그래밍 언어가 제시되면서 프로그래밍 언어의 사용에 대한 학습자의 부담이 많이 줄어들었다. 그러나 초보 학습자가 자신이 작성한 문제해결 절차를 프로그래밍 언어로 구현하는 것은 쉽지 않다. 따라서 초등학교 학습자가 알고리즘 설계와 구현과정을 연계할 수 있는 효과적인 방법이 필요하다. 이에 본 연구에서는 프로그래밍 교육에서 학습자가 문제해결 절차를 작성하면서 동시에 구현에 필요한 내용도 작성할 수 있는 알고리즘 설계 활동지를 제안하고자 한다. 그리고 수업을 통해 본 연구에서 제안한 알고리즘 설계 활동지를 사용하여 문제해결 절차를 작성한 학습자가 일반적인 문제해결 절차를 작성한 학습자에 비해 얼마나 빠르고 정확하게 문제를 해결하는지를 확인해보았다.

“Problem-solving methods and procedures” sections in the 2009 revised informatics curriculum emphasized active use of algorithmic thinking to solve problems. And it is proposed to solve the various problems of real life using programming language for the implementation of the algorithm. Recently, various Educational Programming Language has been developed for elementary programming activity and many researches showed that students’ cognitive burden was reduced in learning programming language with Educational Programming Languages. However implementation of the algorithm is difficult for novice programmer. For the reason, effective way is required for elementary students to connect design of the algorithm and implementation of the algorithm. Therefore, in this study propose the algorithm design worksheets that it is possible to create an algorithm to describe the content needed to implementation in programming education. And this study proved the effect of the algorithm design learning tools through experiment.

본 연구는 창의적 문제해결 능력 향상을 위한 알고리즘 학습도구로서 로봇을 이용한 프로그래밍 학습방법을 제안하는데 목적이 있다. 이를 위해 30차시 분량의 로봇 프로그래밍 교육과정과 교재를 개발하였으며, 초등학생 6학년을 대상으로 30차시를 학습시킨 후 평가하였다. 각 차시별 학습결과 산출물 중심으로 성취수준을 평가한 결과, 학습자들이 교육과정 내용을 대부분 이해한 수준으로 분석되었다. 이러한 결과는 개발한 교육과정과 교재가 초등학생들에게 충분히 공감하고 실천 가능하도록 구성되었다고 판단된다. 본 연구에서의 실행 경험을 통해 초등학교에서 로봇 프로그램 학습이 창의적 알고리즘 학습도구로 성공할 수 있는 가능성을 확인하게 되었다.

With a focus on LabView language to program Lego Mindstoms Robot in afterschool class to help children develop their special ability and aptitude. The purpose of this research was to make proposal for programming learning method using a robot as an algorithm learning tool to improve creative problem solving ability. To do this, robot programming training program in the amount of 30th period and teaching aids thereof were developed, and 6th grade primary school children were taught up to 30th period, then after, they were evaluated accordingly. Results from analysis of evaluation of achievement level with a focus on outcomes according to each period revealed that learners understood most of contents of curriculum. In view of such results from evaluation, it is judged that the curriculum as well as teaching aids that devised and created have been constituted in order that school children will be able to have developed a shared understanding of their learning sufficiently, and to put it into practice easily. Through these hands-on experiences in the course of researches, researcher could have confirmed the possibility of success for robot-programming training class as new creative algorithm learning tool in the primary school curriculum.

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.

2015 개정 교육과정은 지능정보사회를 대비하고 학습자의 역량 증진을 위해 초등학교에 소프트웨어교육을 도입할 예정이며 이에 따른 교수학습방법이 요구되고 있다. 본 연구에서는 2019년부터 시행되는 초등학교 소프트 웨어교육에 적용할 수 있는 디자인 사고 모형을 개발하였다. 이를 위해 기존 해외에서 연구되고 있는 디자인 사고 모형을 탐색 및 분석하여 초등학교 프로그래밍 교육의 요소와 디자인 사고의 공감 및 발산·수렴 사고 과정을 융합한 초등 프로그래밍 교육을 위한 디자인 사고 모형을 탐색·수집단계, 요구 분석 단계, 알고리즘 단계, 프로그래밍 단계, 발전 단계로 개발하였다

The 2015 revised curriculum introduces new programming education to the elementary school in order to prepare the Intelligence & Information society and enhance the learner 's competence. In this study, Design Thinking Model that can be applied to elementary school software education adapted since 2019 was developed. For this purpose, we explore and analyze the Design Thinking model that is being studied abroad, and integrate the elements of elementary school Programming Education with the empathy, divergence, convergence thinking process of Design Thinking and the domestic elementary programming education. It consists of five steps that is Discovery, Requirements Analysis, Algorithm, Programming and Development.

21세기 지식 정보 사회에 컴퓨터 교육이 매우 중요하다. 컴퓨터 교육에서 컴퓨터 프로그래밍 교육이 매우 중요하다. 컴퓨터 프로그래밍 교육에는 교수 학습 모델이 거의 없다. 본 연구에서는 학생들이 자기조절 학습을 할 수 있는 자기 조절 학습 모형을 개발한다. 본 연구에서는 자기 조절 학습 요소, 자기 조절 학습 단계와 자기 조절 학습 모형을 제안한다. 자기조절 학습 요소는 과제 수준, 일반화, 효율화이다. 자기조절 학습 단계는 문제이해, 설계, 코딩, 시험, 유지보수이다. 자기조절 학습 모델은 복사하기, 변형하기, 창조하기, 도전하기이다. 본 연구의 결과는 다음과 같다. 학습 요소들과 성취도간의 상관관계 분석은 효율화와 일반화가 과제 수준보다 더 높았다. 학습 단계에는 문제 이해와 설계 단계가 다른 단계보다 더 높았다. 학습 모형에서는 변형하기, 창조하기, 도전하기가 구현하기보다 상관관계가 더 높았다.

Information and knowledge society in the 21st century computer education is very important. Computer programming education in computer education is very important. There are very few teaching and learning model of computer programming education. In this paper, we develop a self-regulated learning model for students to be self-regulated learning. In this study, we propose self-regulated learning elements, a self-regulated learning steps and self-regulated learning modele. Self-regulated learning elements are task level, generalized level, and efficiency level. Self-regulated learning phases are problem understanding, design, and coding, testing, and maintenance. Self-regulated learning models are to copy, to modify, create, and to challenge. The results of this study are as follows. At Correlations between learning elements and achievement, generalized level, and efficiency level are higher than the task level. At Correlations between learning and achievement, Understanding and design stages are higher than the other stages. At Correlations between learning model and achievement, to transform, to create, and to challenge are higher than to copy.

소프트웨어와 하드웨어를 연계한 STEAM 학습은 알고리즘 향상, 문제해결 능력, 융합적 사고력 등을 크게 신장할 수 있으며, 궁극적으로 학습태도 및 학업 성취력을 높일 수 있다. 본 연구에서는 프로그래밍의 기본 개념을 이해할 수 있는 초등학교 6학년들이 스크래치와 6개의 센서가 부착된 센서 보드를 결합한 프로그래밍 활용으로 국정교과서(5종) 교과내용을 학습 할 수 있도록 학습 모형을 개발하였으며, 6학년 수업현장에서 적용하고 결과를 분석하였다. 결과로서, 평가대상인 초등학생들 대부분이 스크래치와 센서 보드를 결합한 STEAM 학습도구가 적합한 것으로 분석되었다. STEAM 학습에서의 성취도 평가에서 5개 교과 평균성취 수준이 10점 만점에 7점 이상의 평가를 받은 학생들이 39.5%를 얻었으며, 평가대상 대부분의 학생들이 만족할 만한 성취수준을 얻은 것으로 분석되었다. 따라서, 스크래치와 하드웨어인 스크래치 센서 보드를 활용한 학습은 단순히 소프트웨어만 활용하는 기존 소프트웨어 중심의 학습보다 효과적인 것으로 판단된다.

STEAM learning, which combined software with hardware, can greatly increase algorithm improvement, problem-solving skills, integrated thinking ability etc. and can ultimately improve learning attitude and academic achievement. In this study, we developed STEAM learning model so that 6th graders who can fully understand the basic concept of programming can learn subject contents of national textbooks (5 kinds) with programming that combined six sensors attached Sensor_board with Scratch and applied it to 6th grade class and analyzed the results. As a result, the STEAM learning tool that combined Scratch with Sensor_board was analyzed to be suitable for most elementary school students to be evaluated. In the achievement evaluation of learning, 39.5% of students obtained more than 7 points out of perfect 10 in the average achievement level of 5 subjects so most students evaluated were analyzed to obtain satisfactory achievement. Therefore, STEAM learning using Scratch and Sensor_board, hardware is considered to be more effective than existing software-centered ×learning using only software.

본 연구는 프로그래밍 교육에서 앱 인벤터 교육용 프로그램의 활용 가능성을 고찰하고 기존 프로그래밍 교육 의 한계를 극복하기 위한 초등학생을 위한 프로그래밍 교재를 개발하였다. 스마트기기 프로그램을 통하여 학 습동기를 강화하였고 STEAM적 요소를 가미하고 앱 인벤트 프로그래밍 학습 내용을 학생들의 실생활적인 상 황제시와 소프트웨어 개발과정을 따라가면서 보다 논리적이고 체계적인 학습이 이루어지도록 개발하였다. 프로그래밍 과정에서 소프트웨어 개발이론 워터폴 모델을 도입하여 학생들의 소프트웨어 개발자의 사고과정 을 따라가게 함으로써 기존의 교재가 가지는 단순 프로그램 언어와 관련된 지식의 습득에서 벗어나 학생들의 창의성과 문제해결력, 협동 사고력 등 고차원적인 사고력을 신장시키고자 하였다.

The aims of this paper were to review the usable possibility of the educational App Inventor Program in the field of programming education and to develop programming teaching materials that can overcome limitations of the established programming instruction. The study showed that the learners' motivations were strengthened through smart device programs. Containing the elements of STEAM, the teaching materials were developed for the logical and systematic learning that deals with elementary students' real- life situations, and that helps children follow the procedures of software development. By introducing the Waterfall Model to the process of programming, students are able to follow the software developers' thinking process. In addition, beyond the simplistic programming language and simply acquiring related knowledge, the App Inventor programming was designed to enhance students' higher- order thinking skills such as creativity, problem solving ability, collaborative thinking, and so forth.

STEAM교육은 궁극적으로 융합적 사고와 문제 해결능력을 크게 신장 시킬 수 있다. 본 연구에서는 초등학교 6학년생들 이 스크래치 프로그래밍을 활용해 각 교과 내용을 STEAM학습 할 수 있도록 스크래치 소양교육과 교과적용 STEAM모형 을 개발하였으며, 6학년 학생들에게 방과 후 수업 및 정규 수업시간에 적용하고 분석하였다. 결과로서, 모형적용 대상인 6학년생의 약 70%가 스크래치 프로그램을 교과에 적용하여 자기 주도적으로 STEAM학습을 할 수 있었으며, 나머지 30%의 학생들도 스크래치로 일부 STEAM학습을 할 수 있었다. STEAM학습의 성취도 평가에서도 10점 만점에 전체 평균 7.83점을 얻어 평가대상 대부분의 학생들이 만족할 만한 성취수준을 얻은 것으로 평가 되었다. 따라서, 스크래치를 활용한 STEAM학습 모형이 C, BASIC 등의 기존 프로그래밍 언어를 활용하는 것 보다 매우 우수한 것으로 판단된다.

It is possible to increase integrated thinking and problem solving ability ultimately through STEAM education. This study developed STEAM model to apply to subjects and scratch knowledge education that sixth grade students in elementary schools can learn each subject through STEAM learning by applying scratch programming and it was applied and analyzed during regular classes and afterschool classes for sixth grade students. As a result, it was possible that about 70% of sixth grade students, the subject of model application were able to do STEAM learning initiatively by applying scratch program. Other 30% of the students were able to do STEAM learning partially through scratch. As for the achievement assessment of STEAM learning, it was evaluated that most of the students for the evaluation subjects got satisfactory achievement level by getting overall average 7.83 out of ten. Thus, it is considered that STEAM learning model by applying scratch is very superior that applying existing programming language such as C, BASIC etc.