과학고 학생을 위한 Online Judge기반 프로그래밍 평가 시스템의 설계 및 구현 = Design and Construct of Programming Assessment System based on Online Judge for a Science High School student

국문 초록 (Abstract)

현재의 프로그래밍 평가 방식은 과학고 학생들의 알고리즘 설계에 대한 흥미 유발 및 지적 호기심을 충족시키는데 부족한 점이 많다. 이에 본 연구의 목적은 학생들의 흥미유발 및 프로그래밍 평가의 신뢰성, 객관성을 확보하기 위하여 국제정보올림피아드(International Olympiad in Informatics)를 비롯하여 세계적으로 공인된 각종 프로그래밍 대회 및 대회 준비과정에서 평가 도구로 이용되고 있는 Online Judge를 기반으로 한 프로그래밍 평가 시스템을 설계하고 이를 구현하는 것이다.
이 시스템은 현재 미국, 중국, 러시아 등에서 운영하고 있는 유명한 Online Judge 시스템의 대부분의 기능을 구현하였으며, 기존 시스템에서는 볼 수 없었던 Pre-compiler를 제작하여 컴파일 전에 미리 제출된 학생의 소스코드를 분석하여 과제 마다 주어진 제약 사항에 대한 선행 검사를 실시하는 초급용 평가 기능을 추가하였다. 이 기능으로 인하여 프로그래밍을 처음 학습하는 학생들에 대한 평가를 할 수 있는 것이 가장 큰 특징 중의 하나이다.
또 다른 특징은 기존 Online Judge에서는 볼 수 없던 다양한 피드백을 준비하여 제공한다는 점이다. Judge프로세스는 단순히 맞고 틀린 것만을 평가하는 것이 아니라 학생의 소스코드 및 실행 결과를 바탕으로 한 다양한 도움말을 구성하여 학생들에게 피드백 해 주는 기능을 가진다.
이러한 기능들을 바탕으로 단순히 대회의 평가용으로만 이용되고 있는 기존의 Online Judge와는 달리 교육현장에서 학생들의 프로그래밍 학습 및 평가 용도로 활용할 수 있는 시스템을 목적으로 개발하였다.
본 연구를 통해서 교사들은 프로그래밍 평가에 대한 신뢰성을 확보할 수 있으며 프로그래밍 평가 업무 부담을 상당히 줄일 수 있을 것이며, 학생들은 정확한 평가 및 적절한 피드백을 통하여 프로그래밍 및 알고리즘 설계능력을 향상시키는데 도움이 될 것이다.
나아가서는 인터넷을 통하여 본 시스템으로 접근이 가능하므로 현재 정보영재교육을 받고 있거나 정보올림피아드 등을 준비하고 있는 학생들의 프로그래밍 학습 및 평가에도 충분히 활용할 수 있을 것이다. 이에 따른 사교육비 경감 효과도 있을 것으로 기대된다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

The present programming assessment instruments are not sufficient enough to satisfy the science high school students’ intellectual curiosity or to raise their interest in algorithm designs.
For this study, a programming assessment system has been designed and constructed based upon "Online Judge," which is widely used for various programming competitions such as the International Olympiad in Informatics. This system is expected to satisfy the science high school students’ intellectual curiosity and to raise their interest in algorithm designs.
This system implements most of the functions of Online Judge which are being operated in various countries, such as the United States, China, and Russia. This system also has a 'pre-complier' which is not found in other systems. With this 'pre-compiler', a new function can be included in the system where one can analyze students' source codes in advance in order to pre-inspect the constraints of the given tasks before compiling them. This function, which is one of the most distinctive features of this system, enables us to assess students at the beginning level.
Another feature of this system, compared with the present Online Judge, is that it allows you to give much more various feedback to the students. Not only does this system decide whether the students' answers are right or wrong, it also provides various advice for the students based on their sources and process results.
As opposed to the present Online Judge that is used only for informatics competitions, this new system has been designed in such a way that it can be readily used to teach and assess the students who are learning programming.
With this system, teachers can be relieved of the burden of assessment. They can also achieve the reliance of their assessment. Students can improve their ability in algorithm designs and programming with this precise assessment and appropriate feedback.
Furthermore, since one can easily gain access to this system on the Internet, this system can be used for teaching and assessing the students who prepare for the Olympiad in Informatics or who are in gifted classes. This, in turn, can reduce the cost of private education.

목차 (Table of Contents)

• Ⅰ 서론 1
• 1. 연구의 필요성 및 목적 1
• 2. 연구의 절차 및 방법 3
• 3. 연구의 제한점 4
• Ⅱ 이론적 배경 5
• 1. 웹 기반 학습 5
• 2. 피드백 7
• 3. Online Judge 9
• Ⅲ 시스템의 설계 19
• 1. 개발 환경 19
• 2. 시스템의 설계 방향 19
• 3. 피드백의 설계 20
• 4. 채점의 흐름 22
• 5. 학습과정의 설계 25
• 6. 메뉴의 설계 26
• Ⅳ 시스템의 구현 27
• 1. 기본 기능의 구현 27
• 2. Pre-compile의 구현 29
• 3. 일반 채점기능의 구현 33
• 4. 특별 채점기능의 구현 42
• 5. Archive기능의 구현 46
• 6. Ranking 기능의 구현 47
• Ⅴ 결론 및 제언 50
• 참고문헌 52
• ABSTRACT 55
• 부록1 57
• 부록2 59
• 부록3 60