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https://www.krm.or.kr/krmts/link.html?dbGubun=SD&m201_id=10016231&local_id=10016784
로봇 기반 알고리즘학습 모형 및 지능형 u-러닝 시스템 개발
Reports NRF is supported by Research Projects( 로봇 기반 알고리즘학습 모형 및 지능형 u-러닝 시스템 개발 | 2007 Year | 이영준(한국교원대학교) ) data is submitted to the NRF Project Results
Researcher who has been awarded a research grant by Humanities and Social Studies Support Program of NRF has to submit an end product within 6 months(* depend on the form of business)
  • Researchers have entered the information directly to the NRF of Korea research support system
Project Number B00634
Year(selected) 2007 Year
the present condition of Project 종료
State of proposition 재단승인
Completion Date 2009년 04월 13일
Year type 결과보고
Year(final report) 2009년
Research Summary
  • Korean
  • 본 연구에서는 중학생의 알고리즘 학습을 효과적으로 지원하기 위한 도구로 교육용 로봇을 선택하고, 로봇의 활용 효과를 최대화하기 위한 교수 학습 프로그램을 개발하였다. 해당 프로그램은 알고리즘 학습에 대한 내적 동기 유발 및 창의적 문제해결력 향상을 위한 교수 학습 전략을 반영하여 구성하였으며, 중학교 학습자의 인지적 발달 특성과 알고리즘 학습을 처음 접하는 초보 학습자라는 특성을 반영하였다. 개발한 프로그램을 실제 중학교 학습자들에게 적용한 결과, 로봇 활용 알고리즘 학습을 수행한 집단이 일반 프로그래밍 언어를 활용한 알고리즘 학습을 수행한 집단에 비해 내적 동기와 창의적 문제해결성향이 유의하게 높게 나타났음을 확인하였다. 이러한 연구 결과는 향후 새로운 교육과정이 시행될 경우, 중학생의 알고리즘 학습을 위한 교수 학습 도구의 선정 및 교수 학습 설계에 유용한 방향을 제공해 줄 수 있을 것이다.
  • English
  • In this study, we selected an educational robot as a suitable tool to support algorithm learning for middle school learners through comparative analysis of various tools. Educational robot can provide tangible experiences for abstract concepts of algorithms. Therefore, we developed an algorithm learning program with educational robots to enhance intrinsic motivation and creative problem solving ability for middle school learners. Also, we implemented the developed program in middle schools and analysed the educational effects of the program. We found that the algorithm learning program with robots was helpful in enhancing learners' intrinsic motivation about algorithm learning and creative problem solving potential. These findings may offer useful direction for designing teaching and learning program for algorithm education. These results can be used as a basis for study on designing and developing algorithm learning program.
Research result report
  • Abstract
  • 알고리즘 학습에서의 교육용 로봇의 활용은 초보 학습자의 흥미와 동기를 유발할 뿐 아니라, 전문적 능력을 지닌 학습자에게 다양한 각도에서 문제를 탐구하고 해결할 수 있는 기회를 제공하고 자신이 설계한 알고리즘을 로봇을 통해 실제로 구현해 보는 과정을 경험하게 함으로써 실제적이고 고차원적인 문제해결능력을 향상시킬 수 있다. 그러나 알고리즘 학습 및 로봇을 통한 알고리즘의 구현 과정은 자칫 학습자들에게 과도한 인지적 부담으로 작용할 수 있으므로 이를 최소화하고 학습 동기를 지속적으로 유지시키기 위한 세심한 교수 학습 전략의 설계가 요구된다. 따라서 본 연구에서는 중학교 학습자의 알고리즘 학습에 대한 내적 동기를 증진시키고 알고리즘 학습을 통한 창의적 문제해결력 향상을 지원하기 위한 로봇 기반 알고리즘 학습 모형을 개발하였다. 또한 해당 모형을 적용한 교수 학습 프로그램을 설계하고 이를 실제 교수 학습 현장에 적용하여 학습자의 내적 동기 및 창의적 문제해결력에 미치는 영향을 검증하였다. 연구 결과, 로봇 기반 알고리즘 학습을 수행한 집단이 일반 프로그래밍 언어를 활용한 알고리즘 학습을 수행한 집단에 비해 내적 동기와 창의적 문제해결성향이 유의하게 높게 나타났음을 확인하였다. 본 연구를 통해 개발한 교수 학습 모형이 향후 후속 연구를 통해 학습자 수준 및 요구에 따른 맞춤형 콘텐츠와 피드백을 적시에 제공할 수 있는 지능형 u-러닝 시스템으로 개발된다면 알고리즘 및 프로그래밍 교육 현장에서의 학습자와 교수자의 어려움을 효과적으로 조력할 수 있을 뿐 아니라 미래 유비쿼터스 기반 이동 및 상황 학습 등에서 알고리즘 학습을 효과적으로 지원할 수 있을 것이다.
  • Research result and Utilization method
  • 본 연구에서는 알고리즘 학습 지원을 위해 가장 유용한 도구로 교육용 로봇을 선정하고 로봇의 활용 효과를 최대화하기 위한 교수 학습 모형을 개발하였다. 모형의 각 구성요소는 알고리즘 학습에 대한 내적 동기 유발과 창의적 문제해결력 향상을 위한 전략을 반영하여 구성하였으며, 중등학교 학습자의 인지적 발달 특성과 알고리즘 학습을 처음 접하는 초보 학습자라는 특성을 반영하였다. 또한 해당 모형을 반영한 로봇 기반 알고리즘 학습 프로그램을 실제 교육현장에 적용한 결과 학습자의 내적 동기와 창의적 문제해결성향에 대한 유의한 효과를 확인하였다. 알고리즘 학습에 대한 내적 동기의 경우, 로봇 기반 알고리즘 학습을 진행한 실험집단이 Visual Basic을 활용한 알고리즘 학습을 진행한 통제집단에 비해 유의하게 높은 것을 확인하였다. 창의적 문제해결성향의 경우, 내적 동기와 마찬가지로 실험집단의 점수가 통제집단의 점수에 비해 유의하게 높은 것을 확인하였다. 또한 창의적 문제해결성향의 사전․사후 차이 검증 결과, 실험집단의 창의적 문제해결성향이 유의한 향상을 보였음을 확인하였다. 이러한 연구 결과들을 종합해 보면, 본 연구에서 개발한 로봇 기반 알고리즘 학습 모형의 교수 학습 전략들이 학습자의 내적 동기 및 창의적 문제해결력 향상에 긍정적인 요인으로 작용할 수 있음을 의미한다. 단, 창의적 문제해결력의 경우, 창의적 문제해결성향과 더불어 실제적인 문제해결능력을 종합적으로 검토한다면 창의적 문제해결력 향상을 위한 보다 효과적인 교수 학습 설계가 가능할 것이다.
    또한 본 연구를 통해 개발한 교수 학습 모형은 향후 후속 연구를 통해 학습자 수준 및 요구에 따른 맞춤형 콘텐츠와 피드백을 적시에 제공할 수 있는 지능형 u-러닝 시스템으로 개발된다면 알고리즘 및 프로그래밍 교육 현장에서의 학습자와 교수자의 어려움을 효과적으로 조력할 수 있을 뿐 아니라 미래 유비쿼터스 기반 이동 및 상황 학습 등에서 알고리즘 학습을 효과적으로 지원할 수 있을 것이다.
  • Index terms
  • 교육용 로봇, 알고리즘 학습, 몰입경험, 창의적 문제해결력
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