프로그래밍 교육을 위한 알고리즘 표현과 순서도 생성 학습도구 설계 및 구현

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

This study, for programming education, designs and implements a learning tool which expresses algorithms and generates flowcharts by linking natural language with flowcharts so that learners can easily access algorithms.
The composition of the learning tool consists of problem management, my learning, learning status, presentation inquiry, and use of examples based on the educational system design model for efficient algorithm training. The detailed areas of my learning consist of learning list, problem recognition and learning start, algorithm representation and flowchart, learning check and submission, and learning questions and answers.
The way of drawing a flowchart is that after expressing the algorithm in natural language, the learner inputs flowchart symbols and connection lines and presses the Create Flowchart button, then the tool creates and analyzes the syntax of the input flowchart data and visualize it automatically.
In order to verify the effectiveness of the algorithm representation and flowchart generation learning tool to the level of satisfaction of programming education, a total of 30 middle school students with programming (coding) experience in Seoul S area were analyzed. As a result, it was confirmed that the algorithm representation and flowchart generation learning tool is effective in algorithm representation, expectations for generating various flowcharts, and understanding of programming sequence.

국문 초록 (Abstract)

본 연구에서는 프로그래밍 교육을 위하여 학습자가 알고리즘에 쉽게 접근할 수 있도록 일상 언어와 순서도를 연계하여 알고리즘을 표현하고 순서도를 생성하는 학습도구를 설계 및 구현하였다.
학습도구의 구성은 효율적인 알고리즘 교육을 위한 교육시스템 설계 모형을 기준으로 하여 문제 관리, 나의 학습, 학습 현황, 발표 조회, 예제 활용으로 구성하였다. 나의 학습의 세부 영역은 학습 목록, 문제 인식 및 학습 시작, 알고리즘 표현 및 순서도, 학습 점검 및 제출, 학습 질문 및 답변 영역으로 이루어져 있다.
순서도를 그리는 방식은 학습자가 일상 언어로 알고리즘을 표현하고 순서도 기호와 연결선을 입력한 후 ‘순서도 생성’ 버튼을 클릭하면, 시스템이 입력된 순서도 자료에 대한 구문을 생성하고 분석하여 자동으로 시각화 해준다.
구현한 알고리즘 표현과 순서도 생성 학습도구가 프로그래밍 교육에 어느 정도의 만족을 주는지 효과성을 검증하기 위하여, 서울 S지역의 프로그래밍(코딩) 경험이 있는 중학생 총 30명을 대상으로 분석을 진행하였다. 그 결과 알고리즘 표현과 순서도 생성 학습도구는 알고리즘 표현, 다양한 순서도 생성의 기대감, 프로그래밍 순서의 이해에 모두 효과가 있음이 확인되었다.
결론적으로, 본 연구에서 설계 및 구현한 알고리즘 표현과 순서도 생성 학습도구가 프로그래밍 교육에 도움이 되는 것으로 나타났다.

목차 (Table of Contents)

• I. 서론 = 1
• 1. 연구의 필요성 = 1
• 2. 연구의 목적 = 3
• 3. 연구의 내용 및 방법 = 5
• II. 이론적 배경 = 8
• 1. 알고리즘 = 8
• 1.1. 알고리즘의 개요 = 8
• 1.2. 알고리즘의 특징 및 효율성 = 8
• 1.3. 알고리즘의 표현 방법 = 9
• 1.4. 알고리즘 학습의 교육적 의의 = 11
• 2. 관련 연구 분석 = 11
• 2.1. 알고리즘과 순서도를 활용한 교육 연구 사례 = 12
• 2.2. 순서도 관련 프로그램 구현 사례와 차별성 = 14
• 3. 알고리즘 표현과 순서도 생성 사이트 = 18
• 3.1. Diagrams.net = 18
• 3.2. Flowgorithm.org = 19
• 3.3. Flowchart.js.org = 21
• III. 시스템 설계 = 23
• 1. 시스템의 전체 구조 = 23
• 2. 데이터베이스 설계 = 25
• 3. 사용자 인터페이스 설계 = 27
• 3.1. 화면 설계 = 27
• 3.2. 공통코드 설계 = 37
• 3.3. UI 이벤트와 서비스 매핑 = 39
• 3.4. 학습 관련 클래스 다이어그램 = 41
• 4. 학습 자료 수집 = 44
• 4.1. 순서도 기호 = 44
• 4.2. 알고리즘 문제 등록 자료 = 45
• 4.3. 학습 점검 항목 = 45
• IV. 시스템 구현 = 46
• 1. 시스템 구현 환경 = 46
• 2. 구현 = 48
• 2.1. 메인 페이지 구현 = 48
• 2.2. 문제 관리 페이지 구현 = 50
• 2.3. 나의 학습 페이지 구현 = 50
• 2.4. 학습 현황 페이지 구현 = 57
• 2.5. 학습 발표 조회 페이지 구현 = 59
• V. 활용 예제 = 61
• 1. 순차형 알고리즘 = 62
• 2. 분기형 알고리즘 = 63
• 3. 반복형 알고리즘 = 65
• VI. 구현한 학습도구 평가 = 67
• 1. 연구 대상 및 진행 방법 = 67
• 2. 측정 도구 및 평가 방법 = 69
• 3. 평가 결과 = 70
• 3.1. 알고리즘 표현의 만족도 = 70
• 3.2. 다양한 순서도 생성의 기대감 = 72
• 3.3. 프로그래밍 순서 이해의 만족도 = 73
• 3.4. 학습도구 활용 소감 = 75
• VII. 결론 및 향후 과제 = 77
• 참고문헌 = 79
• 부록 = 81
• ABSTRACT = 86