초등 실과의 ‘로봇의 기능과 구조’ 내용 요소에 적합한 로봇 형태와 소프트웨어의 구성

국문 초록 (Abstract)

이 연구는 2015 개정 교육과정 초등 실과의 ‘로봇의 기능과 구조’ 내용 요소에서 로봇의 작동과 연계할 수 있는 소프트웨어가 갖추어야 할 요소와 소프트웨어의 실행에 적합한 로봇의 형태 그리고 로봇의 작동을 위한 명령어 구성 등에 관한 것으로, 2015 개정 교육과정에 따른 초등 실과 교과서 집필에 참고자료를 제공하기 위한 것이 연구의 목적이며, 결과는 다음과 같다. 첫째, 현재 교구 로봇을 작동시키기 위한 소프트웨어의 프로그래밍 언어 형태는 대부분 아이콘과 블록 기반으로 되어 있었으며, 일부는 텍스트 언어로 되어 있었다. 둘째, 교구 로봇의 작동에서 텍스트 언어로 된 명령어를 사용하여 프로그램을 작성하는 경우, 초등학생들에게는 어렵고 구문 에러가 발생할 수 있으며, 의도한 내용의 프로그램이 바르게 작성되지 않을 때 로봇 제어를 위한 프로그래밍은 어렵다는 인식을 갖게 할 수 있다고 판단되었다. 셋째, 소프트웨어와 연계하여 작동시키기 위한 로봇의 구성요소는 몸체, 제어장치, 감지장치, 구동장치, 전원장치, 주변장치가 각각 구분된 형태로 구성되어 있어야 하며, 몸체는 완전 조립이나 반조립 형태 보다는 학생들이 창의적 형태의 로봇을 스스로 조립할 수 있는 블록 조립형이 적절하며, 감지장치와 주변장치는 로봇의 몸체나 제어장치와 일체화된 형태 보다는 각각이 개별화된 형태가 로봇의 작동 원리나 센서의 기능을 더 효율적으로 이해할 수 있는 형태라고 판단되었다. 넷째, 교구 로봇 작동을 위한 소프트웨어는 명령어 블록을 드래그 & 드롭으로 프로그램을 작성할 수 있어야 하며, 프로그램을 작성하는 화면의 전환이나 프로그램의 다운로드 등과 같은 2차적 활동 없이 작성한 프로그램을 곧바로 실행하고 그에 따라 로봇이 작동되는 실시간 제어의 형태가 되어야 하며, 프로그램의 주 화면에는 로봇 작동 관련 명령어 블록을 각 장치를 범주로 구분하여 나타내고, 각 범주에서의 블록은 작동 관련 부품별로 부품명을 나타내는 문자와 색깔 등으로 구분하여 확실하게 이해할 수 있도록 해야 블록에 대한 직관성을 높일 수 있을 것으로 판단되었다. 다섯째, 로봇 작동을 위한 엔트리 소프트웨어의 초등 실과형을 평가한 교사들은 ‘로봇의 기능과 구조’ 내용 요소의 성취기준을 달성하고 효율적인 교수･학습이 이루어질 수 있게 구성･조직되었다고 평가하여 연구에서 제시한 소프트웨어는 적절한 형태였다고 판단되었다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

This research is to accomplish the standard of accomplishment about 2015 revised course of study of ‘function and composition of robot’ in elementary practical arts its efficiency. Also, it is about the operation of robot and software that can link elements it needs, acceptable form to operate the software, and the composition of command to operate a robot. The results are as follows. First, software’s programming language or form to operate robots in modern days are made mostly out of icons and blocks. Some are coded in text language. However, text language can cause sentence errors and difficult for elementary students to use. Therefore, it is best to use block-based language for program to operate robots for elementary students. Second, robot's body operated with the connection of software is appropriate for block assembly robot rather than fully built robot or semi-assembled robot for student to make robot oneself creatively. In order to fully understand the function of sensors, it is decided that robot can be composed to perform and show the result for sensor function separately. Third, instead of unitized robot fully installed with device such as sensor, LED, and etc. in body or control device, robot assembled with connecting the port with individualized devices by student oneself are judged appropriate to understand much more efficiently in functioning of robot or sensor. Fourth, main monitor of software to operate robot shows categorized block about robot operation. Each categorized blocks show parts name relate to operation and colors should make clear of separation. As a result of operation element of parts separately it can improve immediacy. Fifth, teachers who evaluated the Entry software for robot operation in elementary practical arts assessed that 'robot function and structure' unit achieved standard of accomplishment and formed well in learning and teaching efficiently.

목차 (Table of Contents)

• 요약
• I. 서론
• 1. 연구의 필요성 및 목적
• 2. 연구 내용
• II. 이론적 배경
• 1. ‘로봇의 기능과 구조’ 내용 요소의 성취기준
• 2. 로봇 작동 프로그래밍 언어의 형태
• 3. 로봇의 구성 요소
• III. 연구방법
• 1. 연구 절차
• 2. 소프트웨어의 평가 교사
• IV. 연구 결과
• 1. 국내 주요 교육용 로봇의 종류와 프로그래밍 언어의 형태
• 2. 로봇의 형태
• 3. 로봇 작동과 연계를 위한 소프트웨어가 갖추어야 할 요소
• 4. 로봇의 구성 요소별 명령어 블록
• 4. 로봇의 작동을 위한 소프트웨어의 화면과 프로그램의 예
• 5. 로봇 작동을 위한 소프트웨어의 구성에 대한 교사의 의견
• V. 결론 및 제언
• 1. 결론
• 2. 제언
• 참고문헌

참고문헌 (Reference)

1 문채영, "프로그래밍 학습을 위한 교육용 로봇 설계 및 구현" 한국산학기술학회 13 (13): 2497-2503, 2012

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