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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.

인터넷은 지식정보화 사회의 새로운 커뮤니케이션 도구가 되면서 사람들 간의 정보 교류와 의사소통의 장으로 확장되고 있다. 최근 로봇교육기관들도 인터넷을 이용한 각자의 홈페이지들을 구축, 운영하면서 다양한 로봇관련 자료들을 제공하고 있다. 그러나 로봇교육기관 홈페이지들은 대부분 제한적인 검색기능과 일반적인 자료만 제공하고 있어 사용자들을 위한 유용한 로봇교육정보들과 교육활동들을 공유할 수 있는 기능은 미흡한 실정이다. 이에 로봇교육교사들과 사용자들을 위한 로봇교육소식제공, 로봇학습기능, 다양한 로봇교육경험의 공유, 실시간 정보교류를 할 수 있는 온라인 로봇교육 커뮤니티 시스템을 연구하였다.

The internet becomes a new communication tool in the knowledge and information society and the people are expanded at the place of information interchange and exchange of view. In recent robot education institutions provide their own official homepages to introduce the robot educational resources. But because they have restrictive searching the functions and providing general robot education resources and don't offer a place that teachers can express their thoughts and share common interests with other users, online community among teachers for robot education and users couldn't have built. In this paper, we propose an Online Robot Education Community(OREC) that teachers and users in different robot education institutions can interchange or share their technical information, learn robot techniques, participate in discussion of their experiences on work, share their common interests, and be provided updated latest news in real-time.

The complexity of deep learning models affects the real-time performance of gesture recognition, thereby limiting the application of gesture recognition algorithms in actual scenarios. Hence, a residual learning neural network based on a deep convolutional neural network is proposed. First, small convolution kernels are used to extract the local details of gesture images. Subsequently, a shallow residual structure is built to share weights, thereby avoiding gradient disappearance or gradient explosion as the network layer deepens; consequently, the difficulty of model optimisation is simplified. Additional convolutional neural networks are used to accelerate the refinement of deep abstract features based on the spatial importance of the gesture feature distribution. Finally, a fully connected cascade softmax classifier is used to complete the gesture recognition. Compared with the dense connection multiplexing feature information network, the proposed algorithm is optimised in feature multiplexing to avoid performance fluctuations caused by feature redundancy. Experimental results from the ISOGD gesture dataset and Gesture dataset prove that the proposed algorithm affords a fast convergence speed and high accuracy.

Purpose: This study aimed to develop a flipped learning?based integrated education program that combines video-based prelearning, theoretical lectures, and hands-on training on excretion care robots. The program was applied to nurses to verify its effects on their knowledge, attitudes, and skills related to excretion care and the use of such robots. Methods: A randomized controlled trial was conducted with 50 nurses working at a hospital in Seoul, Republic of Korea. The experimental group received a flipped learning?based integrated education program, which included asynchronous pre-learning, in-person didactic session, and in-person hands-on session. The control group received basic education on the use of excretion care robots. Outcome variables included knowledge, attitudes (self-efficacy, perceived usefulness and ease of use, anxiety, intention to use), and skills (proficiency, accuracy of execution and outcomes). The data were analyzed using independent t-tests. Results: Compared to the control group, the experimental group showed significantly higher scores in knowledge, self-efficacy, perceived usefulness and ease of use, intention to use, proficiency, and accuracy of the performance. Additionally, their level of anxiety regarding excretion care robots was significantly lower (p<.05). Conclusion: The integrated education program combining video, theoretical, and practical components was effective in enhancing nurses' knowledge, attitudes, and skills. These results suggest that such a program can serve as a valuable educational strategy to facilitate the clinical adoption of technology-based care devices like excretion care robots.

이 논문은 개인 대상으로 장기간의 원격영상 교육을 실시한 사례를 분석함으로써, 효과적인 운영을 위한 융합기술 에 대한 제언을 도출하는 것을 목적으로 한다. 로봇보조학습을 포함한 원격영상교육 경험이 있는 교수학습자를 대상으로 텔레프리젠스를 노트북, 스마트폰 로봇, 그리고 음성인식 피드백이 제공되도록 제작한 패드형 로봇으로 실험 설계하여 5개 월간 원격수업 방식에 임의할당을 통해 진행하고, 과제 수행도를 측정함과 동시에 심층 인터뷰를 실시하였다. 학습자는 기존 연구와 마찬가지로 텔레프리젠스 로봇보조학습의 과제수행도가 가장 높은 것으로 나타났지만, 학습의 몰입도와 집중 을 위하여 음성송출 피드백 외에 원격교수자와의 시선 맞춤이 필요하다고 생각했다. 원격 교수자는 원격교육의 영상입력 추가와 음원추적 자동 제어 기능을 요구했다.

The purpose of this paper is aimed to derive suggestions for convergence technology for effective management of distance education by analyzing a long-term case. The experiment was designed with notebook, smartphone or tablet based robot controlled by a remote instructor and a learner, who have experience of distance learning including robot assisted learning. The tablet based robot has the display system of feedback to speakers. During five months, three types of experiments were conducted randomly and a participant was interviewed thoroughly. The result, like the previous research, demonstrates that the task performance of the learner in telepresence robot-assisted learning was better than that in the notebook, and smartphone based. However, it is believed to be necessary to adjust the system for eye-contact and voice transmission for the remote instructor. The instructor required an additional sight by supplementing an extra camera and automatic direction control to source of sound.

원격 로봇보조학습은 신체적・지적・문화적・환경적으로 취약한 학생들에게 교육의 기회를 제공할 수 있으며, 농산어촌 고교학점제의 어학관련 과목의 온라인교육과정을 대체하거나 세계시민교육을 위한 국제교류학습에 활 용할 수 있으나, 현재까지 수용모델 연구는 예비교사를 대상으로만 이루어졌으며 사후사용의도 요인은 고려하지 않았다. 따라서 본 논문은 초등교사를 대상으로 원격 로봇보조학습에 대하여 사용의도와 사후 사용의도에 영향 을 주는 기초 요인을 알아보았다. 연구 결과, 원격 로봇보조학습에 대하여 초등교사들은 성별에 의해 각 요인이 유의미한 차이가 없었으며, 경력이 많은초등교사들이 FC, PAD, PS, SP에서 더 긍정적으로 유의미한 결과가 나 왔다. 또 수용의도에 영향을 주는 요인으로 PU, ATT, PENJ, SI, Ttrust 모두 매우 유의미 있게 나왔다. 이와 같은 원격 로봇보조학습에 대한 초등 교사들의 수용의도를 바탕으로 교육정보 정책 수립을 할 수 있을 것이다.

Telepresence robot-assisted learning can provide opportunities of education for students who are in vulnerable physical, intellectual, cultural or environmental conditions. It is to be applied in international virtual education for global citizenship education. To date, the study of acceptance model has been conducted only for preservice teachers, and post-intention for use is not considered. This paper identified whether there are significant differences by gender or years of experience from elementary school teachers on it and the basic factors that affect the acceptance intentions for it. Factors related to intention to use for a telepresence robot were investigated, and a questionnaire about post-intention for use was made after participants operated. The results showed that elementary school teachers did not have a significant difference in each factor by gender. The experienced teachers showed no difficulty in using it. It was shown that PU, ATT, PENJ, SI and Ttrust were all extremely significant factors to affect acceptance intentions. It will be possible to establish educational information policies based on the acceptance intentions of elementary school teachers on telepresence robot-assisted learning.

이 논문은 원격언어교육으로서 2가지 형태의 비디오 영상수업과 로봇영상 수업에 따른 아이와 로봇상호 작용을 연구한다. 원격지의 미국 아이와 6명의 한국 아이들로 실험수업을 진행했으며, 일대일 인터뷰를 통한 나래 이션 및 관찰분석을 하였다. 실험결과 로봇영상 수업이 2가지 형태의 비디오 영상수업보다 활발한 상호작용을 보였다.

The purpose of this study was to explore children and robot interaction in distant language learning environments using three different video-conferencing technologies—two traditional screen-based videoconference technologies and a telepresence robot. One American and six Korean elementary school students participated in our case study. We relied on narratives of one-on-one interviews and observation of nonverbal cues in robot assisted language learning. Our findings suggest that participants responded more positively to interactions via a telepresence robot than to two screen-based video-conferencings, with many citing a stronger sense of immediacy during robot-mediated communications.

Fires are one of the most frequent natural disasters in the world. To minimize the damage from the fire, it is important to build surveillance systems for detecting fire with fire detection algorithms, and a variety of deep learning networks have been proposed with sufficiently high accuracy. However, regardless of the performance of the existing solutions, such systems are bound to a fixed environment so that its coverage is limited. Therefore, in this paper, we propose a fire detection system using mobile robots so as to overcome this limitation. Based on a freely moving robot driving system, the proposed system consist of IoT devices, edge cloud computing, and fire detection algorithm. We hope our proposed system offers useful insights to building practical mobile fire detection systems for minimizing the damages caused by fire.

로봇보조학습의 원격로봇교사의 키는 작동의 안정성, 사용자의 편리성과 심시적 안정감의 이유로 실제 교사의 키보다 작은 경우가 선호된다. 그러나 원격로봇교사는 수업에서 때때로 학생을 통제해야할 필요성을 고려한다면, 로봇의 플랫폼은 실제 교사의 키 정도가 좋을 것으로 가정하였다. 이를 위하여 초등학교 체육수업에서 원격연결 로봇교사의 키와 수업통제력의 영향을 실험해 보았다. 사전과 사후 실험비교를 통하여 아동크기의 원격교사 로봇과 실제 교사 크기의 원격교사 로봇간의 유의미한 차이는 얻지 못하였으나, 행동분석관찰에서는 큰 키의 로봇이 학생을 통제하는 데에는 장점이 있음을 보였다.

Telepresence in robot assisted learning has preferred low-height, shorter than life-size robotic platforms for reasons such as operational stability, user convenience and psychological comfort in human robot interaction. If, however, the reason for using a telepresence robot is to display the authority of a social superior to a social inferior, one can hypothesize that a robotic platform which reflects real-life height advantage would be better suited for the stated purpose than conventional low-height platforms. In order to test the hypothesis, we examined whether the height of the robot had an effect on an instructor connected to a telepresence robot in robot-assisted learning with regard to controlling a large number of elementary school students. The pre-and post experiment demonstrates that the use of a life-size telepresence robot, compared to a child-size telepresence robot, failed to make a meaningful difference in the instructors' authority being accepted by the students. However, behavioral measures shows that a taller robot has more merits in controlling students.

Pneumatic cylinder is one of the low cost actuation sources which have been applied in industrial and prosthetic application since it has a high power/weight ratio, a high-tension force and a long durability However, the control problems of pneumatic systems, oscillatory motion and compliance, have prevented their widespread use in advanced robotics. To overcome these shortcomings, a number of newer pneumatic actuators have been developed such as McKibben Muscle, Rubber Actuator and Pneumatic Artificial Muscle (PAM) Manipulators. In this paper, one solution for position control of a robot arm, which is driven by two pneumatic artificial muscles, is presented. However, some limitations still exist, such as a deterioration of the performance of transient response due to the changes in the external load of the robot arm. To overcome this problem, a switching algorithm of the control parameter using a learning vector quantization neural network (LVQNN) is proposed in this paper. This estimates the external load of the pneumatic artificial muscle manipulator. The effectiveness of the proposed control algorithm is demonstrated through experiments with different external working loads.

강화학습기반 Q-learning 알고리즘은 이산적인 상태와 액션의 조합을 사용하여, 한 번에 하나의 행위에 대한 목표를 학습하는데 유용하다. 여러 액션을 학습하기 위해서는 행위 기반 아키텍처를 적용하고 적절한 행위 조절 방법을 사용하면 로봇으로 하여금 빠르고 신뢰성 있는 액션을 가능하게 할 수 있다. Q-learning은 인기 있는 강화학습 방법으로 단순하고, 수렴성이 있고 사전 훈련 환경에 영향을 덜 받는 특성(off-policy)으로 인해 로봇 학습에 많이 사용되고 있다. 본 논문에서는 Q-learning 알고리즘을 램프 로봇에 적용하여 복수 행위(사람인식, 책상의 물체 인식)를 학습시키는데 사용하였다. Q-learning의 학습속도(learning rate)는 복수 행위 학습 단계의 로봇 성능에 영향을 줄 수 있으므로 학습속도 변경을 통해 최적의 복수 행위 학습 모델을 제시한다.

The Q-learning algorithm based on reinforcement learning is useful for learning the goal for one behavior at a time, using a combination of discrete states and actions. In order to learn multiple actions, applying a behavior-based architecture and using an appropriate behavior adjustment method can make a robot perform fast and reliable actions. Q-learning is a popular reinforcement learning method, and is used much for robot learning for its characteristics which are simple, convergent and little affected by the training environment (off-policy). In this paper, Q-learning algorithm is applied to a lamp robot to learn multiple behaviors (human recognition, desk object recognition). As the learning rate of Q-learning may affect the performance of the robot at the learning stage of multiple behaviors, we present the optimal multiple behaviors learning model by changing learning rate.

본 논문에서는 실내 환경에서 시각정보를 기반으로 출발지점에서 경유지를 거쳐 목표지점으로 최적의 경로를 찾아 자율 주행하는 바퀴달린 로봇을 구현한다. 로봇은 출발지점에서 경유지를 거쳐 목표지점으로의 최적의 경로를 딥강화학습으로 얻을 수 있다. 그러나 로봇이 구해진 경로로 자율 주행을 할 때 표면의 굴곡과 이물질 등의 외부적 요인으로 목적지까지 정확하게 주행하지 못하는 경우가 발생한다. 이에 본 연구는 카메라만 장착한 로봇이 외부 요인으로 인해 최적의 경로를 이탈할 경우 이를 인지하도록 한다. 이 인지를 토대로 로봇이 스스로 경로를 보정하고 계획된 경유지와 최종 목적지점에 도달할 수 있게 하는 알고리즘을 제안한다. 본 연구를 위해 파이캠을 탑재한 라즈베리파이와 아두이노로 제어하는 바퀴식 자율 주행 로봇이 제작되었다. 로봇은 실내환경에서 OSX 환경의 서버와 실시간 연동하면서 계획된 최적의 경로로 시험주행을 완료하였다.

In this paper, we implement a wheeled mobile robot that accurately and autonomously finds the optimal route from the starting point to the destination point based on computer vision in a complex indoor environment. We get a number of waypoints from the starting point to get the best route to the target through deep reinforcement learning. However, in the case of autonomous driving, the majority of cases do not reach their destination accurately due to external factors such as surface curvature and foreign objects. Therefore, we propose an algorithm to deepen the waypoints and destinations included in the planned route and then correct the route through the waypoint recognition while driving to reach the planned destination. We built an autonomous wheeled mobile robot controlled by Arduino and equipped with Raspberry Pi and Pycamera and tested the planned route in the indoor environment using the proposed algorithm through real-time linkage with the server in the OSX environment.

최근 지능형 교육서비스로봇을 이용한 교육적 효과가 입증되면서, 유치원에 상용화가 시작되었으며, 2010년에는 초등학교 방과후 학교 영어수업을 위한 기술 개발과 필드 적용 연구가 진행되어 로봇보조학습, 즉 서비스로봇에 의한 r-Learning 패러다임의 본격적인 도래를 예고하고 있다. 이에 본 연구에서는 교육용 로봇의 개념과 종류를 정의하고, 관련 연구 동향을 살펴보았다. 또한 서비스 로봇에 의한 로봇보조학습으로서의 r-Learning의 특성을 살펴보고, u-Learning과의 차별성을 분석하였다. 그리고 로봇보조학습의 콘텐츠와 서비스에 대해 정의하였으며, 로봇보조학습 서비스 모델과 서비스 현황을 살펴보고 관람 진화적인 측면을 비교하였다. 마지막으로 빠르게 성장하고 있는 로봇보조학습 서비스 시장을 위하여 교육 및 연구기관, 정부기관, 로봇산업체가 준비해야할 사항들을 제언하였다.

As the educational use of intelligent service robots has been proved to be effective, educational service robots have been utilized in kindergarten. In addition, service robots will be used in elementary schools from 2010 for the after-school English program. This trend indicates that r-Learning using service robots will become a major educational paradigm in preparing for future education. This article consists of the following four parts. First, the concept and the type of educational robots were defined and the trend of previous research was examined. Second, the characteristics of robot-assisted learning were analyzed as a part of r-Learning, and difference between r-Learning and u-Learning was compared. Third, the contents and service using a robot-assisted learning system were discussed, the models and trend of service using the robot-assisted learning system were examined, and the aspects of viewing evolution were compared. Finally, suggestions for activating the service market of robot-assisted learning were made for the educational institution, research institution, government and robot companies.

로봇을 이용한 프로그래밍 학습은 획일적이고 정형화된 기존 교육환경에서 벗어나 미래사회의 창의적 학습을 미리 경험할 수 있으며 수학 및 과학의 가장 기초가 되는 알고리즘을 이해하고 향상시키는데 가장 적절한 학습방법이다. 본 연구에서는 초등학생들이 로봇프로그래밍 시 나타날 수 있는 오류의 유형들을 제안하였으며 학습을 위한 교육과정을 개발한 후 초등학생 5, 6학생들을 대상으로 로봇프로그래밍 학습을 시켰다. 학습과정에서 발생한 오류들을 수집하고 분류하였으며 또한, 기존 연구된 컴퓨터기반 프로그래밍언어와 비교․분석하였다. 본 연구에서의 로봇프로그래밍 실행경험을 통해 컴퓨터기반 프로그래밍에서 창의성학습에 큰 장애요소로 평가된 오류요소들 즉, 프로그램사용 미숙으로 인한 오류, 단순한 오타, 문법오류 그리고 코딩실수 등을 전체 오류의 약 21%로 나타나 기존 컴퓨터기반 프로그래밍언어 학습에서 조사된 오류비율(약 53%)에 비해 현저하게 줄어드는 것으로 분석되었다. 이러한 오류의 감소는 초등학생들의 흥미도와 성취도 향상을 위한 주요요소로 판단된다. 따라서, 학습과정에서 보다 많은 논리 및 문제해결을 위한 요소들에 노출되어 있어 창의성 알고리즘 학습에 매우 효과적임을 알 수 있다.

The programming learning by using a robot may be one of the most appropriate learning methods for enabling students to experience the creative learning of future society by avoiding the existing stereotyped style educational environment, and understand and improve algorithm which is the basic fundamental of mathematics and science. This study proposed four types of items of errors which may occur during robot programming by elementary school students, and made elementary school students in the fifth and sixth grades learn robot programming after developing the curriculum for the robot programming. Then, the study collected and classified errors that had occurred during the process of learning, and conducted a comparative analysis of computer-based programming language which had been previously studied. This study identified that robot programming in elementary school was shown superior to existing computer-based programming language as a creative learning method and tool through the field experience.

이 연구는 로봇활용 STEAM 교육을 학습부진아에 적용하여 과학흥미와 자기효능감에 미치는 효과를 알아보기 위하여 시행되었다. 위의 연구 문제를 해결하기 위하여 로봇을 활용한 STEAM 프로그램을 개발하고 학습부진아에게 프로그램 을 적용하였다. 연구는 경기 화성시 초등학교 6학년 과학 과목 학습부진아 18명을 대상으로 하였고, 선정된 18명의 학 생에게 총 10회분의 로봇활용 STEAM 프로그램을 진행하였다. 학습부진아의 과학흥미, 자기효능감을 평가하기 위해 사 전-사후 검사로서 설문지를 사용하였다. 결과는 SPSS/WIN 18.0을 사용하였으며 신뢰도를 검사하기 위하여 Cronbach′ s α를 사용하였고, 성별의 분포를 알아보기 위하여 빈도분석을 실시하였다. 그리고 처치 후 효과를 알아보기 위하여 t- 검증을 실시하였다. 본 연구의 결과는 다음과 같다. 첫째, 로봇활용 STEAM 프로그램이 학습부진아의 과학흥미를 높이는데 효과적임을 알려주고 있다. 흥미도 전체는 물론 하위 영역인 흥미와 즐거움, 도구적 동기유발, 과학 학습 긴장감, 과학에서의 자아개념, 학습전략에서 모두 통계적으로 유의미하게 증진되었다. 둘째, 로봇활용 STEAM 프로그램은 학습부진아의 과학에 대한 자기효능감에 영향을 미치고 있으며, 프로그램을 적용하 기 전보다 적용한 후에 자기효능감이 유의미하게 상승하였다. 따라서 로봇활용 STEAM 프로그램은 학습부진아의 과학흥미와 자기효능감에 긍정적인 영향을 미치고 있어, 향후 과학 과목 학습부진아 프로그램을 개발하는데 중요한 자료로 사용될 것이다.

This study was performed by building a model robot using the STEAM education program in underachievers to investigate the effects of self-efficacy and interest toward science. 18 students with below average science scores from Hwaseong-Si were selected to participate in the study for a total of ten 1-hour sessions. Prior to the assessment, self-efficacy and interest in science were recorded in a questionnaire. The data in the SPSS / WIN 18.0 used Cronbach's α to check the reliability and was performed to evaluate the distribution of the frequency analysis of the gender. Once completed, treatments were carried out to evaluate the t-verified effect. The results of the study are as follows. First, the construction of the model robot using the STEAM program increased the interest in science of the students. Interest, as well as the entire sub-regions of pleasure, instrumental motivation, concentration, and self- conception was proved to be statistically significant. Second, using the STEAM program during the creation of the model robot measured the efficacy of the students. The program’s self-efficacy showed to be significantly elevated after this application. Therefore, the STEAM program had a positive impact on the students’ self-efficacy and interest in science. This could be used in the future as a system or model to help increase interest in science.

최근 소프트웨어 교육의 중요성에 관한 인식이 확산됨에 따라 초등학생을 대상으로 하는 프로그래밍 교육 방 법에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 그러나 초등학교에서 프로그래밍 교육을 담당해야 할 교육대학교 재학 생 대다수는 프로그래밍의 기본 원리에 대해 이해가 부족할 뿐만 아니라 프로그래밍 교육의 필요성에 관한 관 심 또한 부족하다. 그래서 본 연구에서는 교구로봇을 활용한 프로그래밍 교육과 스크래치를 활용한 프로그래밍 교육이 예비교사들의 프로그래밍에 대한 학습동기와 학업성취도에 미치는 효과를 알아보았다. 교구로봇을 통한 프로그래밍 교육의 학습동기, 학업성취도와 스크래치를 통한 프로그래밍 교육의 학습동기, 학업성취도를 비교한 결과 교구로봇을 활용한 프로그래밍 교육이 학습동기와 학업성취도 측면에서 통계적으로 유의미한 차이가 있음 을 알 수 있었다.

Lately, as the importance of software and the software education has been emphasized, the studies on ways of teaching programming to elementary students have been actively progressed. However, most of undergraduates as prospective elementary teachers who will be in charge of teaching programming at the elementary schools have a lack of interest in programming education as well as of the understanding of basic programming principles. Therefore, this study investigated how programming education using hands-on robot and scratch affected learning motivation and academic achievement of preliminary teachers. The comparison of results of two programming educations shows that the programming education using hands-on robot revealed statistically significant difference in learning motivation and academic achievement.

최근 과학예술융합교육(Science, Technology, Engineering, Art and Mathematics; STEAM)의 중요성이 증대되고 있으며, 로봇활용교육도 좋은 대안으로 고려되고 있다. 현재 대부분의 초등 로봇활용교육은 방과후교실로 운영되고 있는데, 주로 과학과 로봇에 관심이 많은 남학생들을 중심으로 이루어지고 있다. 본 논문에서는 먼저 초등학생들이 로봇을 활용하여 STEAM에 대한 흥미를 유발하게 되는지를 살펴보고자 하였다. 로봇활용의 범주를 5가지(추상적 이해형, 구조중심형, 운동중심형, 지능중심형, 가치지향형)로 나눈 후, 초등정규교육과정을 분석하여 적용 가능한 모든 교과와 단원을 추출하였다. 그리고 추출된 단원에 대하여 정규수업시간 내에 수행이 가능한 로봇을 활용하는 교안을 개발하고, 5개월간 적용하였다. 분석 결과, 로봇활용교육이 STEAM에 대한 흥미를 유의미하게 증진시키는 것으로 나타났으며, 특히 여학생의 경우가 더 두드러졌다. 이와 더불어서, 정규 수업에서 로봇활용교육을 운영하는 데 있어서 당면하게 되는 문제점들에 대해 논하고, 향후 STEAM을 위한 로봇활용교육과 관련한 제언을 제시하였다

'Learning with a robot' is now considered as one of the best candidates for STEAM education, which is recently growing its importance. Most of the 'learning with a robot' programs in elementary schools serve as afterschool classes. The students participating in the afterschool classes are mostly boys who are interested in science and robots. This paper mainly concerns that a robot can be helpful for improving students' interest in STEAM education. We divided the robot utilizable aspects into 5 areas with educational points of view; abstract concept understanding type, structure-oriented type, athletics-oriented type, intelligence-oriented type and value-orientated type. We extracted all robot utilizable subjects and units from elementary school curriculum, and developed lesson plans which can be applicable to regular classes. And we also verified them by applying into an elementary school for 5 months. As the result of the analysis, we can conclude that 'learning with a robot' can encourage students' interest in STEAM, and it is more effective for girls than boys. Finally, we discuss problems that teachers may face in using a robot for regular classes, and make suggestions about the use of a robot for STEAM education.

이 연구는 센서와 모터로 구성된 로봇을 활용하여 학생들이 프로그램을 작성해 볼 수 있는 학습 시스템을 개발하기 위해 수 행되었다. 제안된 시스템은 바코드 인식에 의한 방식으로 컴퓨터 언어에 대한 선행학습이 필요 없으며 컴퓨터와 로봇을 여러 명의 학생이 공유할 수 있도록 설계하여 개발하었다. 연구 결과는 다음과 같다. 첫째, 학생들이 로봇을 제어하기 위한 프로그램 작성을 컴퓨터 키보드 입력과정 대신 명령어 카드를 나열하는 방식을 구안하 였다. 따라서 여러 학생들이 동시에 프로그램 작성이 가능하다. 둘째, 바코드를 인식할 수 있는 센서가 장착된 스캔봇을 구성하였으며 간단한 조작 만으로 모터가 장착된 작동 로봇이 프로 그램에 의해 작동되는 시스템을 개발하였다. 셋째, 스캔봇으로 인식한 프로그램을 한글 스크립트로 자동 변환 및 수정, 시뮬레이션하는 기능을 구현하였다. 넷째, 개발 단계에서는 기본적인 사용과 활용에 대한 학습 자료를 개발하고 적용 및 평가 과정에서 교과 교육과 연계할 수 있 는 다양한 학습 자료의 추가 개발이 이루어졌다. 연구에서 제시된 시스템은 현재 초등학교 영재반의 로봇 교육과정과 자유학기제의 중고등학생들의 체험활동 등에서 운영 중 이며 융합 교육을 위한 활용도 기대하고 있다.

This study was performed for developing the efficient system for robot programming education. The system support sharing a computer and robots by using bar code scanning so that students can program without knowledge about programming language. The conclusions of this study were as follows. First, the new programming tools are developed by using scan-bot and plastic cards so that students can skip the key- in process to write a program codes. Second, proposed system support sharing the robots and computer for learning the programming of robot by using scan-bot and working robot. Third, th system supports two way of programming : scanning the bar-code card and writing the script-code. And it use Korean scripts for controlling the robot. Third, the learning materials and contents are developed for study robot programming with proposed system. Proposed learning system has applied in gifted-student education curriculum and other training course for K1~K12.