웹 기 반 알 고 리 즘 교 육 시 스 템 구 현 에 관 한 연 구

碩 士 學 位 論 文

웹 기 반 알 고 리 즘 교 육 시 스 템 구 현 에 관 한 연 구

A Study on the Implementation of Web- based Algorithm Education Sy stem

國 民 大 學 校 敎 育 大 學 院 電 子 計 算 敎 育 專 攻

柳 在 鳳

2 0 0 0

碩 士 學 位 論 文

웹 기 반 알 고 리 즘 교 육 시 스 템 구 현 에 관 한 연 구

A Study on the Implementation of Web- based Algorithm Education Sy stem

國 民 大 學 校 敎 育 大 學 院 電 子 計 算 敎 育 專 攻

柳 在 鳳

2 0 0 0

웹 기 반 알 고 리 즘 교 육 시 스 템 구 현 에 관 한 연 구

A Study on the Implementation of Web- based Algorithm Education Sy stem

指 導 敎 授 崔 準 洙

이 論 文 을 碩 士 學 位 請 求 論 文 으 로 提 出 함

20 00 年 12月 日

國 民 大 學 校 敎 育 大 學 院

電 子 計 算 敎 育 專 攻

柳 在 鳳

2 0 0 0

柳 在 鳳 의

碩 士 學 位 請 求 論 文 을 認 准 함

2000 年 12月 日

審 査 委 員 長 印

審 査 委 員 印

審 査 委 員 印

國 民 大 學 校 敎 育 大 學 院

目 次

국 문 초 록

Ⅰ . 서 론 1

1. 연구 배경과 필요성 1

2. WBI Sorting Algorithm 교육시스템의 제작 동기 3

Ⅱ . 관 련 연 구 5

1. WBI의 배경과 개요 5

2. WBI의 활용사례 및 최근 동향 11

3. WBI를 이용한 S orting Algorithm 교육시스템의 교과 내용 18

4. 관련연구 분석 24

Ⅲ . W BI S ortin g A lg orithm 교 육 시 스 템 설 계 28

1. 자바의 이해 28

2. Sort ing Algorithm 교육 시스템의 환경 30 3. WBI Sorting Algorithm 교육 시스템의 구성 30

Ⅳ . W BI S ortin g A lg orithm 교 육 시 스 템 구 현 및 고 찰 33

1. WBI Sorting Algorithm 시스템 구현 33

2. WBI를 이용한 S orting Algorithm 의 장점과 효과 45 3. WBI Sorting Algorithm 시스템에 대한 고찰 및 개선점 46

Ⅴ . 결 론 및 제 언 49

참 고 문 헌

A b s t ra c t

그 림 目 次

[그림Ⅲ- 1] 자바 프로그램의 구동절차 29

[그림Ⅲ- 2] S orting Algorithm 교육 시스템의 구성 31

[그림Ⅳ- 1] 시스템의 홈페이지 33

[그림Ⅳ- 2] 초기화면 34

[그림Ⅳ- 3] E - m ail 버튼과 학습내용 제시 화면 36

[그림Ⅳ- 4] 애플릿 실행버튼과 학습내용 제시화면 37

[그림Ⅳ- 5] 애플릿 실행화면(애니메이션) 38

[그림Ⅳ- 6] Default 값으로 입력되어 있는 입력창 40

[그림Ⅳ- 7] 입력을 막대그래프로 표현 40

[그림Ⅳ- 8] 사용할 정렬 알고리즘 선택창 40

[그림Ⅳ- 9] 정렬되는 애니매이션 41

[그림Ⅳ- 10] 학습 목표를 보여주는 자바 애플릿 41

[그림Ⅳ- 11] 입력창 42

[그림Ⅳ- 12] 소트 선택창 42

[그림Ⅳ- 13] Bubble S ort 구현결과 43

[그림Ⅳ- 14] S election S ort의 구현결과 43

[그림Ⅳ- 15] 입력값에 대한 Insert ion Sort 의 구현결과 44 [그림Ⅳ- 16] 입력값에 대한 Quick Sort의 구현결과 44

[그림Ⅳ- 17] 입력값에 대한 Bubble Sort 결과 45

표 目 次

[표Ⅱ- 1] 웹 타이틀(WBI적 요소)과 CD 타이틀(CAI적 요소)의 비교 8

[표Ⅱ- 2] 학교교육의 웹 원격교육의 특성 비교 10

[표Ⅱ- 3] 관련연구 조사 25

[표Ⅲ- 1] 시스템 구현환경과 사용환경 30

국 문 초 록

웹 기 반 알 고 리 즘 교 육 시 스 템 구 현 에 관 한 연 구

국민대학교 교육대학원 전자계산교육전공

유 재 봉

본 논문은 웹 기반 교육(WBI, Web Based In struction )을 이용한 Sorting Algorithm 교육시스템 구현에 관한 연구로서, 최근 국・내외적으로 많은 관 심을 보이고 있는 WBI에 관한 관련연구와 동향을 소개함은 물론 향후 우 리 교육계에 미칠 영향과 교육적 효과에 대해 논하였다. 컴퓨터의 활성화 교육방법이 활발히 연구되고 있는 요즘 특별히 정보통신의 발달로 기존의 교육방법을 획기적으로 변화시킬 수 있는 부분이 웹 기반 교육이다.

이러한 Web을 통한 교육방법은 기존의 텍스트를 통한 교육과는 많은 차 이점을 보이고 있고 문자, 그림, 동화상, 음성, 비디오 등과 영상까지 다채로 운 화면과 비순차적인 구성으로 학습자 중심의 교육이 Web을 통해 가능 해졌다.

아울러 본 논문에서는 실제 교과과정의 일부인 Sorting Algorithm의 이해 를 돕기 위한 Web Site를 구축하여 Sorting Algorithm을 학습할 수 있는 W BI 코스웨어를 제작하였다.

이는 학습동기와 흥미 및 효과를 높이기 위해 그래픽적 요소를 사용하였 으며, 실시간으로 학습할 수 있는 장점이 있다.

또한 WBI 학습은 효과적인 교육방법의 하나가 되리라고 보며, 이에 따른

기존 학습자 WBI에 대한 구체적인 개선이 앞으로 많이 필요할 뿐만 아니 라 교육 정보화를 발전시키는데 크게 기여할 것으로 기대 된다.

A B S T R A CT

A S tu dy on th e Im ple m e nt at ion o f W e b - b a s e d A lg orith m E du c at io n S y s t e m

B y Y u, J a e - B ong

D e p a rt m e n t o f Co m pu t e r S c i e n c e E du c a t i o n Gra du at e S c h o o l o f E du c a t i o n

K o o k m in U n iv e r s it y

T his t hesis is a resear ch t o r ealize the S orting Algrithm Education Sy st em Which m ade u se of the W eb Based In struction .

W e int roduced the resear ch and t he m ov em ent of the WBI W hich is int erest ed fr om all part s of the W orld. Also, W e discu ssed the influence t o affect our education

In these day s the m ethod of comput er education is studied very activ ely . So the W BI can change t he existing education sy st em with the dev elopm ent of the inform ation comm unicat ion .

T he W BI is different from existing m any resear cher actively study in applying of the comput er .

So, W BI is a portion of changing conv entional educat ion m ethod a s a

dev elopm ent of dat a comm unicat ion .

It is quit e different with conventional t ext such a s im age, anim ation , v oice and v edio. S o, W BI is pos sible t o education of a learner .

W e im plem ent sorting algorit hm education sy st em on W eb serv er in order t o m ake a cour se w are .

T his bring student t o int er est ing and effective educat ion that has the m erit of a real- tim e learning sy st em .

In future, W BI education will be a w ay of effectiv e education m ethod.

Ⅰ. 서론

1. 연구의 배경과 필요성

컴퓨터와 정보 통신 기술의 발달은 교육 환경을 급속하게 변화 시키고 있으며 이를 교수학습 법에 도입하여 활용하려는 시도가 끊임없이 전개되 고 있다.

특히 전 세계의 네트워크를 하나로 연결한 인터넷(Internet)은 교육적 활 용에 있어서, 무한한 가능성을 지닌 정보의 보고로 평가되고 있다.

교육적인 측면에서 인터넷의 도입은 서로 다른 교수 학습 시스템을 온 라인으로 연결 시켜 학습 정보의 교환과 획득 및 창출을 도모하는 하나의 범 세계적인 학습 시스템을 구축한다고 볼 수 있다.

인터넷을 교육에 활용할 경우 학습자들은 기존의 전통적인 교실을 벗어 나 세계의 지구촌에서 무한한 경험과 정보에 접할 수 있는 기회를 갖게 됨으로써 학습 공간의 확대 효과를 기대할 수 있고, 다양한 멀티미디어 정보를 수집하거나, 학습과제의 수행상 정보를 교환하기 위하여 의사 교 환이 가능하며, 공동 관심사에 대한 프로젝트를 협동으로 수행할 수 있다.

인터넷의 교육적 활용은 다양한 인터넷 서비스(E-mail이나 Telnet)의 영 역에서 가능하나 최근 다양한 서비스를 연결해주며 멀티미디어 정보의 표

현이 가능한 월드 와이드 웹 서비스(World Wide Web Service)에 관심이 높아지고 있으며 이를 활용하여 기존의 교육방법을 획기적으로 변화 시킬 수 있는 방법으로 웹 기반 교육(Web Based Instruction : WBI)이 각광을 받고 있다.

아울러 본 논문에서는 WBI을 이용하여 Sorting Algorithm의 이해를 돕기 위하여 Sorting Algorithm의 학습에 대한 동기유발과 흥미 및 효과를 최선 의 방향으로 시도하였다.

WBI을 이용한 Sorting Algorithm 교육 시스템을 구축한 본 연구 논문의 구성은 다음과 같다.

첫째로 WBI Sorting Algorithm 교육 시스템 연구의 제작 동기를 살펴 본 다. 둘째로 Web 을 비롯한 WBI에 관한 이론적 배경과 WBI의 활용사례 를 국외와 국내로 나누어서 살펴보며, 국내의 몇몇 웹 기반 학습용 코스 웨어에 관해 자세히 조사하여 이런 코스웨어의 문제점과 이에 대한 해결 방안을 알아본다.

또한 이 장에서는 WBI을 이용하여 Sorting Algorithm 교육 시스템을 구 현하였을 경우의 장점과 Sorting Algorithm에 대한 일반적인 교과 내용을 설명할 것이다.

셋째로 WBI Sorting Algorithm 교육 시스템의 구성과 이 시스템이 구현 될 환경과 사용될 환경에 관해 논의 할 것이며, 이 시스템을 구현하기 위 해 필요한 기술에 관해 설명할 것이다.

넷째로 WBI Sorting Algorithm 교육 시스템의 실제 구현된 모습을 살펴 보고, 구현된 시스템에 관해 고찰을 통하여 개선점을 논의 할 것이다.

다섯째로 이 논문의 결론을 간략히 서술할 것이다.

2 . WBI Sorting Algorithm 교육시스템의 제작 동기

이러한 정보통신 기술이 다양한 컴퓨터 교육에 활용할 수 있는 단계까지 이르렀다.

또한 교육현장에서는 여전히 학생들의 성취도가 높은 학생과 낮은 학생들이 혼합 되어 있으며, 이러한 학습 집단을 개별 학습한다는 것은 어렵고, 학생들 스스로 능동적으로 수업에 참여하도록 학습활동을 할 수 있는 기회를 부여하기도 어렵다.

이런 사회와 교육의 추세에 발맞춰, 컴퓨터의 활성화 교육방법이 활발히 연구되고 있는 요즘, 기존의 Stand-Alone 시스템인 CAI(Computer Assisted Instruction)의 개념에 web의 특성을 적용하여 더욱 다양한 정보를 통해 개인별 및 능력별 학습으로 학습효과를 극대화 시키면서, 컴퓨터가 갖는 기능 또한 충분히 활용할 수 있는 학습 모형으로 웹 기반 교육(Web Based Instruction)이 확산되고 있다.

이에 학생들의 컴퓨터 교육과정 중 Sorting Algorithm에 관한 내용을 WBI을 사용하여 구현하므로 얻을 수 있는 장점을 가지며, 컴퓨터를

이용한 정보 활용 능력의 향상으로 정보화 사회에서 경쟁력의 우위에 설수 있는 정보 마인드를 확산할 수 있고, 학교 뿐 아니라 각 가정에서도 인터넷 활용을 보다 효과적으로 수행할 수 있도록 하는 WBI 교육 시스템을 구현하여 교육에 미치는 효과를 검증해 보고자 한다.

또한 텍스트로만 이루어진 교육 내용을 그래픽적으로 표현함으로써 얻을 수 있는 학습자의 학습 동기부여와 학업 성취의 향상을 검증해봄으로써 Web에 서 의 더욱 효과적인 학습을 목적으로 하고 있다.[7]

이에 본 연구는 학습자의 수준에 따라 단계별로 학습하게 하고 그에 적합한 유형별 문제를 풀수 있도록 난위도에 변화를 주고, 반복적으로 학습하게 할 수 있는 WBI를 설계하고자 한다.

또한 교육자가 실습 형식으로 내용을 전수하고 학습자가 자기 주도적으로 Web상에서 실습을 통해 평가를 받을 수 있고 다양한 연구와 실효성이 검증된다면 교과 영역에서 효과적으로 활용할 수 있을 것이다.

Ⅱ. 관련연구

1 . WBI의 배경과 개요

가. W e b 의 특성

학습용 프로그램을 개발하여 학생들로 하여금 컴퓨터 앞에 앉아 자신의 수준에 맞는 교육을 대화식으로 배우고 모의 실험을 통하여 인터넷에 접속할 수 있는 가장 쉽고, 인기 있는 방법인 WBI의 등장과 함께 이제는 인터넷은 중요한 교수 도구로서 교사들에게 인식이 번져 나가고 있다.

따라서 우리는 WBI를 서술하기 이전에 Web의 특성과 연관 지어서 Web이 교육에 미치는 효과를 알아보아야 할 것이다.

웹의 교육적 효과로서 첫째, Web 서비스는 일반 텍스트 뿐만 아니라 그림, 오디오, 동화상 등을 포함하는 각종 데이터를 하나의 문서 형태로 만들 수 있고, 인터넷상의 모든 정보를 하이퍼 텍스트라는 기술로 연결함으로써 사용자가 관련된 정보를 쉽게 찾아 갈 수 있도록 만들어 준다는 것이다.

이는 Web이 하이퍼텍스트(hypertext)를 기반으로 하며, 다른 문서와 연결되어 있는 문서내의 단어들을 마우스로 클릭하여 선택함으로써 다음

페이지로 넘어갈 수 있는 간편한 구조를 제공한다는 것이다. 따라서 이러한 Web의 특성은 컴퓨터 조작에 익숙하지 않는 교사, 학생들이 사용하기 쉽도록 되어있으며, Web은 이런 문서를 해석해서 보여주는 웹 브라우저 (web browser)라는 소프트웨어가 필요하다. 대표적인 웹 브라우저에는 모자이크(Mosaic), 인터넷 익스플로러(Internet Explorer), 넷스케이프(Netscape) 등이 있다.[1]

둘째, Web은 Web 서버들을 분야별로 정리해 놓으므로 이에 관한 방대한 정보를 가지고 있으며, 학습자는 필요한 정보를 검색 엔진을 이용해서 빠르게 찾는다든가 단단하게 찾을 수 있도록 도와 줄 수 있다.

이러한 다양한 정보는 학생들에게 공동 학습을 완성하는데 있어서 효 과적이며, 학문적인 지식을 탐구하는데 유용하다 할 수 있다.

웹은 점점 성장하고 있는 원격교육 전략으로 다양한 기능을 제공하며, 현재 인식 하지 못하고 있는 또 다른 많은 교육 서버들이 부가될 전망이다.[14]

셋째, 웹은 다양한 컴퓨터 플랫폼을 모두 포용하며 세계적으로 접근 가능 하므로 교육 대상자와 제공자 자원의 활용 가능성이 다양하고 무한하다.

교사들이 과제물을 만들어 내고 관련 정보를 제시하며 학생들의 학습 진전을 감독할 수 있다. 또한 다양한 학습활동을 만들어 내기에 충분한 데이터 베이스를 제공한다. [9]

따라서 위에서 언급한 바와 같이 교육과 관련한 Web의 장점으로는 볼 때, Web을 이용한 교육은 컴퓨터 및 각 종 주변기기 그리고 물리적 논리적으로 상호 연결된 LAN(Local Area Network)을 통해 학사 정보나 교육 정보를 자유로이 검색 활용할 수 있고, 자신의 학습 활동이나 자녀 교육에 필요한 정보를 탑재하거나 획득할 수 있으며, 또한 이와 같이 다양한 채널 서비스 관리 시스템을 이용하여 프로그램과 인터넷 메커니즘을 통해 웹은 학습자와 인터넷의 거의 모든 부분을 연결할 수 있다고 할 수 있겠다.

그러나 웹은 정보처리 속도가 다른 매체보다 상당히 느린, 즉 텔레비젼, 비디오 테이프, CD-ROM만큼 빠르게 제공하지 못한다는 한계점을 가지고 있다. 또한 대량의 정보를 자유롭게 항해할 수 있으나 프로그램 학습내용이 다양하고 여러 단계로 되어 있을 때 학습자가 학습도중 방향감각을 상실할 수 있다는 단점을 가지고 있다.

이런 단점에도 불구하고, 많은 사람들이 교육적인 차원에서 웹을 사용하는 실제적인 두 가지 장점을 아래와 같이 서술할 수 있다.

첫째는 각 다른 매체의 장점들을 합친 것이기 때문에 책보다 더 좋은 영상과 사운드를 전달하고 비디오 테이프보다 더 우수한 상호작용을 할 수 있으며, CD-ROM과 달리 보다 싼값으로 세계 구석에 있는 사람들을 연결시켜 줄 수 있다는 점이다.

둘째는 전달체계로서 웹을 논의 할 때 간과 되고 있지만 웹은 흡족한

전달자가 될 수 있다는 것이다. 일반적으로 웹 타이틀과 CD 타이틀의 비교에서 볼 수 있듯이 서로의 장단점이 있겠지만 웹은 오늘날 세계에서 가장 크고 수백만의 사용자에게 동시 보급이 가능한 가장 다양한 정보의 근원이라는 것이 명백하다. 즉 웹에서는 사용자가 학습을 할 때 이용 가능한 풍부한 정보들을 연합하는 것 또한 가능하다. [표Ⅱ-1] 에서는 WBI적 요소인 웹 타이틀과 CAI적 요소인 CD타이틀의 비교 안을 통해 컴퓨터를 이용한 교육에 Web 만이 가지는 .장점을 확인해 볼 수 있다.[13]

비교내용 WBI CAI

Media 소스 Internet상의 웹 Sever CD ROM

USER인터페이스 웹 Browser CD ROM Drive

저작환경

개발도구 부족 (사용경험 부족)

기능이 제한됨

(자료제시 수준,Hyper Media 기능 가능)

개발 도구 다양 상호 작용이 가능 다양한 Media 통합

운영비용 저가

(통신비 및 자료 사용료) 고가(CD 구입비)

사용자 플랫폼

비교적 공통적 독립적 혹은 원거리 사용 외부 미디어 플레이어 또는

뷰어 사용

사용자 독립 시스템에 의존 자체 시스템에서 지원

장점

Bandwidth 증가에 따른 성능 개선, 데이 터 변경가능정보의 공유가 용이 수백만

사용자에게 동시보급 가능 중간 유통 불필요 즉각적 정보의 유지 보수

대량의 자료를 다양한 방식 으로 제공 가능

단점 일반전화선인 경우 Bandwidth 의 제한 High Latency

하향 기술 수준 채택(4배속 CD드라이브 사용할 때도 2

배속에 맞는 타이틀 개발) 자료나 정보의 수정보완이

매우 개별적임

[표 Ⅱ-1] 웹 타이틀(WBI적 요소)과 CD 타이틀(CAI적 요소)의 비교13]

나. W B I의 특성

Web의 발전과 함께 이를 이용한 교수 모형에 대한 새로운 시각이 나타나고 있다. 이러한 시각을 바탕으로 새롭게 출현하고 있는 이 교수 모형을 WBI(Web Based Instruction웹 기반교육)이라고 부른다.

WBI(Web Based Instruction)란 특정하게 미리 계획된 방법으로 학습자의 지식이나 능력을 육성하기 위한 의도적인 상호작용을 웹을 통해 전달하는 교수 모형을 의미하는데, 이러한 교육방법은 기존의 텍스트를 통한 교육과는 많은 차이점을 보이고 있고 문자, 그림, 동화상, 음성, 비디오 등과 같은 영상까지, 다채로운 화면과 비순차적인 구성으로 학습자 중심의 교육이 Web을 통해 가능해졌다.

Web의 장점을 토대로 만들어진 WBI는 Web의 특성을 그대로 유지하며 아래와 같이 설명될 수 있다.

첫째로, WBI은 모든 학습자에게, 개방된 환경에서, 원하는 학습자료를 제공하며 이러한 자료들을 인간의 정보 구성과 유사한 하이퍼텍스트 (hyper text) 형태로 조직하여 제공함으로써, 학습자의 사고 과정에 자연스럽게 내용을 전달할 수 있을 뿐만 아니라 정보를 빠르고 쉽게 전달 할 수 있는 장점을 지닌다.

둘째로, 웹에 제시된 학습자료는 필요와 목적에 따라 쉽게 수정이 가능하므로 짧은 시간에 적은 노력으로 최대한의 효과를 높일 수 있을 것이다.

셋째로, 이렇게 서로 다른 환경에 산재한 다수의 학습자들이 시간과 공간의 제약을 넘어서 다양한 주제의 협력학습을 할 수 있도록 해주는 웹의 상호 작용성은 최근 대두 되고 있는 학습자 중심의 자기 주도적 학습을 가능하게 하는 구성주의 이론을 구현할 수 있는 환경을 제공하여준다는 것이다.

즉, 구성주의의 정의는 학습자의 능동적인 인지적 조작을 뜻하며, 학습자 중심의 교육이 가능하며 학습자 개개인의 수준을 고려한 교육을 WBI를 통하여 구현할 수 있다는 것이다.

넷째로, 학교 각급에 구축된 초고속 통신망 첨단 기자재를 이용하여 이러한 WBI 프로그램을 활용함으로써 교육용 프로그램을 구입에 따른 예산 절감을 가져온다는 것이다.

아래의 [ 표Ⅱ-2 ]의 학교 교육과 WBI를 이용한 웹 원격 교육의 특성

비교를 보면 WBI의 장점을 더욱 명확히 알 수 있다. [11]

비교대상 웹 원격 교육 학교 교육

장 소 구애 받지 않음 학교와 같은 특정 장소 시 간 구애 받지 않음 정해진 시간

커뮤니케이션 방법 여러 가지 매체 실제 교사

학습 집단 형태 1:1(교사 대 학생) 1:n(교사 대 학생)

학습 방법 개별학습 집단 학습

[ 표 Ⅱ-2 ] 학교교육과 웹 원격교육의 특성 비교 위의 [표 Ⅱ-2 ]의 비교에서도 보는 바와 같이 웹 기반 교육이 컴퓨터를 이용한 교육에 좋은 조건을 가지고 있음을 알 수 있다. 우선 시공간의 제약에서 벗어나 학습할 수 있을 뿐만 아니라 개별 학습을 하게 되므로 개별적인 교육적 필요를 충족시키는데 효과적이다. 또한 전문가와의 통신을 통해 자료를 찾고, 다른 전문가 집단과의 긴밀한 협조 속에서 기술을 습득할 수 있다. 따라서 WBI은 기존의 면대면 수업 방식의 보완적 관계에서 더욱 적극적 인 수업의 형태로 발전하게 될 것이다.

따라서 본 논문에서는 Sorting Algorithm에 관한 학습 프로그램을 WBI의 이런 장점을 이용하여 Web에서 구현하고자 한다.

그러나 WBI의 문제점으로는 가상학급 사용자가 누구인지 모른다는 점과 학습자를 컨트롤 할 수 없다는 점이다.

또한 웹 항해 학습 중에 자신의 위치를 잃어버릴 수 있으며, 코스웨어 학습할 때 학습진도를 알 수가 없기 때문에, 이로 인해 코스웨어 학습 시에는 학습자의 학습 상태에 대한 적절한 평가가 없다는 문제점이 있다.

[13]

2 . W B I 의 활용사례 및 최근 동향

가. 외국에서 W B I 활용 사례

미국을 중심으로 세계 여러 나라에서는 하이퍼미디어 매체의 교육적 적용에 지대한 관심을 가지고 있으며, 이러한 매체를 이용한 교육용 프로그램의 제작 노력이 대학, 연구소 그리고 여러 관련기업을 중심으로 활발히 진행되고 있다. 현재 웹사이트에 올려있는 외국어 WBI Course Ware들의 활용을 다음과 같이 살펴볼 수 있다.[10]

첫째 Global School House(GSH)는 KAS(Kids as Scientists)가 텍스트 위주의 자료를 다룬 데 비하여 GSH 프로젝트는 비디오의 음성을 컴퓨터 통신으로 활용하는 기술을 이용하였다.

GSH는 멀티미디어 자료를 활용하는 비교적 널리 알려진 국제 컴퓨터 통신 활용 교육 프로젝트로 인터넷과 같은 자료가 어떻게 하면 보다 적극적인 정보의 활용자가 될 수 있는지를 학습시키고 교육시키는 데 그 목적이 있다.

참여대상은 미국의 11개 주에 있는 20개교와 외국 9개국 소재 학교들로 하였으며 환경에 관련된 공간, 에너지, 기후, 물에 대한 4가지 주제로 나누어 진행하였다.

이들은 구체적인 실험에 들어가기 전에 관련 과학자나 고위 공무원등과 화상회의를 하였는데 이것은 프로젝트의 중요성을 널리 알리기 위함이었다.

화상회의 커뮤니케이션을 위해 CATV와 개인용 컴퓨터가 활용되었으며 일반적인 전자우편이나 게시판, 다양한 데이터베이스나 정보 은행이 좋은 자원으로 이용이 되었다.

둘째 GLOBE(Global Learning Observation to Benefit the Environment)는 미국의 엘 고어 부통령이 주최가 되어 전세계의 초,중,고등학교를 하나의 큰 네트워크로 묶여 우리의 환경을 보호하는 세계 시민을 양성하며 실제로 경험하는 학교 중심의 국제적인 환경 교육 프로젝트다.

미국에서는 1995년 4월 22일, 지구의 날에 착수되었고 2000년 현재 미국 및 세계에서 많은 학교가 참여하고 있으며 외국의 경우 정식 외교 채널을 통하여 참여하기를 요청하였다.

아시아 권에서는 100여 개 국가가 관심을 보이고 있으며, 한국을 비롯한 50여 개 나라가 현재 참여하고 있다. 한국은 현재 한성 과학 고등학교, 대전 과학 고등학교, 부산 과학 고등학교, 광주 과학고등학교, 4개교가 참여하고 있으며 2002년까지는 대 부분 학교가 늘어날

예정이다.

학습 형태로는 참여 학교들이 인구의 환경상태를 측정하여 GLOBE자료 센터로 보내면 그 자료를 이용하여 만들어지는 지구의 환경 영상 이미지가 주어지며 관련된 관찰 결과를 연관시키면서 광범위한 환경 주제를 가지고 토론하게 된다.

이 과정에는 많은 나라들이 다양한 테크놀러지를 가지고 참여하게 되므로 텍스트위주의 전자우편이나 게시판으로부터 멀티미디어가 가능한 웹 등에 이르기까지 다양한 대화 방법이 지원될 예정으로 있다.[17]

셋째 일본에서 인터넷 교육의 활용(100-School Networking project)은 인터넷을 교육에 활용하기 위해서 전국의 초 중 고 100개교를 선정하여 소프트웨어 증진을 위한 IPA(Industry Promotion Agency)와 하드웨어 중심 교육을 지원해 주는 CCE(C enter for Computer Education)에서 주관하였는데, 이는 다양하고 풍부한 교육환경을 제공하여 질적으로 새로운 학습활동의 첫 걸음이었다는데 의미가 있다.

넷째 호주에서의 인터넷 활용 시 ACTEN프로그램(Australian Capital Territory Education)은 호주 국립 대학을 주관으로 수도권지역 중, 고등 학생들을 대상으로 한 인터넷 검색을 지도 하였고 저가의 통신설비로 기술적인 면이 해결되었다.

현재 프로젝트의 진행사항을 보면 전 세계의 자원 인사들과의 즉각적인 정보 교류와 즉각적인 반응 기능으로 전세계의 사람들과 강한 유대감이

형성되어 인터넷은 교사, 학생에게 좋은 자원을 제공하면서 다양한 멀티미디어 자료 수집이 가능하고, 교육과정에 쉽게 통합 가능하게 되었다.

다섯째 대만에서의 인터넷 활용은 교육부의 컴퓨터 센터를 중심으로 교육정보화를 추진하고 있으며, 센터에서는 교육부 및 교육부 협력기관 전산화, 학교 및 대학의 전산화, 통신망 구축, 행정전산화 그리고 컴퓨터 교육 관련 계획, 자료개발, 인력 연수 등을 종합적으로 추진하고 있다.

여섯째 싱가포르에서의 인터넷 활용은 1979년 교육부 산하 설치된 컴퓨터 서비스 국(CSB : Computer Service Branch)을 중심으로 교육정보화 관련 정책을 역시 종합적으로 추진하고 있다.

나. 국내에서 W B I 의 활용 사례

외국의 사례에서 보는 바와 같이 WBI에 하이퍼미디어의 활용사례는 매우 우수한 학습환경을 제공해 주고 있지만 아직까지 우리 나라에서는 실제로 검증된 연구가 거의 없는 형편이다.

요즈음에 산업교육에 해당하는 내용과 교과중심으로 제작된 WBI 하이퍼미디어 프로그램들이 하나 둘씩 교육개발원 및 교육단체, 관심 있는 기업체에서 개발되어 Web site에 올려지고 있는데 아직은 몇 개의 코스웨어만 개발되어 있고 나머지는 현재 개발 중에 있다.

인터넷의 장점을 이용하여 학습에 활용하려는 시도들이 많이 이루어지고 있는데, 우리 나라에서 현재 시범적으로 이루어지고 있는 인터넷을 이용한 학습사례를 살펴보면 상업적인 목적으로 운영되는 솔빛 조선미디어사 학습정보와 종합교육 정보망으로 한국 교육개발원이 운영하는 에듀넷은 다양한 교육서비스 체제를 갖추고자 노력하고 있으며 서울 교육청의 Edunet Seoul이 있다.

인터넷 서비스를 위한 초고속망은 미비한 상태이고 서비스의 내용도 아직은 초보단계이지만 앞으로 많은 선생님들의 관심과 참여로 발전될 잠재력은 무궁무진하다.

국가적인 차원에서는 초고속정보 통신망 기반 시설과 멀티미디어 지원 센터 설립이 진행되고 있으며, 학교 컴퓨터가 국내 통신망과 인터넷 교육 망에 접속되어 다양한 교육정보를 공유할 뿐 아니라 현실감 있는 교육을 실시할 계획을 추진 중에 있다. [15]

인터넷은 정형화된 교실 중심의 교육을 다양화 할 수 있으며 전세계의 정보자원을 이용한 탐구학습, 다양한 전문가들의 조언을 받는 학습, 가상공간에서의 협력학습, 실시간 혹은 비실시간 원격교육, 현장 방문 학습, 원거리 시뮬레이션, 원격 실험장비를 이용한 실습 등이 가능하다.

이와 같이 교실의 벽을 넘어 전 세계를 대상으로 이루어지는 교육을 통해 기대하는 바는 크다. WBI를 활용함으로써 얻어지는 이점은 첫째, 배움 을 좀 더 흥미롭고 역동적인 것으로 하여 학생들이 자연스럽게

참여할 수 있도록 한다.

둘째, 인터넷이 교실과 세계를 잇는 가교역할을 함으로 학생들은 이를 통해 실생활에서의 문제해결 방법을 배운다. 셋째, 정보 사회에서 필요로 하는 인력양성에 기여한다는 점을 지적 할 수 있다. 결국 교육의 정보화와 세계화 추세에 따라 인터넷을 활용한 교육이 더욱더 증가되고 있으며, WBI에 대한 관심과 필요성도 나날이 증가하고 있음을 불 수 있다.[13]

다. W B I 를 이용한 C o m p u t e r 교육의 활용 사례

1) 교사용 웹사이트로서 첫째 MSEB (Mathematical Sciences Education Board National Research Council) 이러한 본 사이트에서는“ What Should I Look For in a Math Classroom?” 이라는 주제로 MSEB에서 제공되는 것으로 전산 교육에 있어서 유의점 등을 정리하여 제공하고 있다.

둘째 Technology Tools for Science and Mathematics 노스캐롤라이나 대학에서 제공하는 것으로 미국 내에서 주로 툴북을 이용하여 만들어진 몇몇의 중학교의 각 과목별, 주제별 수업자료를 찾을 수 있다.

셋째 Mega Mathematics 학생들에게 보여줄 만한 그래프이론, 매듭이론 등의 과학적인 개념을 개별화 시켜 놓은 내용들이 그림과 함께

제공된다. 수준은 고등학교 정도이다.

2) 학생용 웹사이트는 첫째 The Understanding MATH Programs 중학생 수준의 컴퓨터를 이용한 과학교육 예제가 제공된다. 둘째 Ask Dr.Math Math Forum에서 제공하는 것으로 전산에 대한 여러 가지 질문들에 대한 답을 FAQ 형식으로 자세하게 수준별, 문항별로 정리해놓았다.

또한 이 포럼에서는 중학교에서 고등학교 수준에 맞는 프로그램에 대 한 문제를 다양하게 출제하고 이에 대한 학생들의 독특한 해답을 E-mail

통하여 접수 받고 발표하고 있다.

셋째 The On-Line Math Tutor 헨리 플리거라는 53세의 전산교사가 제공하는 서비스로 프로그램메뉴에서 각 분야에 걸친 분야에 걸친 문제들을 E-mail로 접수 받아 24시간 안에 도움을 주는 곳으로 초등학교에서 고등학교까지 수준의 문제에 대한 해답을 제공한다.[10]

3. WBI를 이용한 Sorting Algorithm 교육시스템의 교과 내용

가. 알고리즘에 대한 개요와 이해

컴퓨터 알고리즘(Computer Algorithm)이란, 어떤 문제 해결에 필요 한 절차들을 미리 약속된 기호들을 이용하여 체계적으로 모아둔 집합이라 할 수 있고 필요한 명령어들을 선택 적절한 순서로 배치하며 데이터 들을 최적으로 구성하는 작업 방법으로 전산학에서 중요한 영역이다.[3]

좋은 알고리즘을 선택하는 일은 프로그래머에게 중요한 능력이 되며 효율적인 프로그램을 작성하고 기술하는 과정과 특정한 일을 수행하기 위한 연산자(instruction)의 유한한 집합이며 프로그래밍에 직접 사용되는 프로그래밍 언어도 알고리즘 언어라고 말할 수 있고 컴파일러나 인터프리터와 같은 번역기가 없기 때문에 컴퓨터에 의해 직접 수행되지는 않더라도 명령의 흐름을 일목요연하게 알 수 있는 알고리즘 전용 언어도 있다.

FORTRAN, PL/I, Pascal, COBOL, ALGOL,C 언어 등이 프로그래밍 언어에 해당되고, SPARKS(Structured Programming A Reasonable Komplete Set 혹은, Smart Programmers Are Required to know)가 알고리즘 전용 언어에 해당되는데 특정 프로그래밍 언어로 작성하면 프로그램으로 코딩하기는 용이하나 그 프로그래밍 언어의 문법을 알지 못하면 알고리즘을 이해할 수 없다는 단점이 있다.

반면 전용 알고리즘 언어로 작성된 알고리즘은 아주 간단한 알고리즘 규칙만 알고 있으면 쉽게 이해 할 수 있는데 다음과 같이 몇 가지 조건을 만족시켜야 한다.

(1) 입력(input)데이터는 외부로부터 주어질 수도 있고 필요한 데이터를 알고리즘 자체에서 생성할 수도 있다.

(2) 출력(output)문제를 해결한 결과는 반드시 생성되어야 한다.

(2) 명확성(definiteness)으로서 구성하고있는 각 명령어들은 그 의미를 명확 히 알 수 있어야 한다.

(3) 유한성(finiteness)은 유한 단계가 수행된 후에는 외부의 물리적인 동작 중지 명령이 없더라도 반드시 종료되어야 한다. 그러나, 프로그램을 외부의 동작중지 명령이 있어야만 수행이 종료되는 경우도 있으므로 이 부분이 알고리즘과 프로그램을 구분하는 요인이 될 수 있다.

(4) 효과성(effectiveness)도 실행 가능해야 한다. 즉, 작성된 알고리즘을 프로그래밍 언어를 이용하여 프로그램한 후, 명확하게 정의된 명령어들을 수행 한 후에는 원하는 결과가 반드시 도출되어야 함을 의미한다. 알고리즘을 컴퓨터에서 실행하기 위해서는 컴퓨터가 이해 할 수 있도록 표현하여야 하는데 이를 위한 표현수단이 바로 프로그래밍 언어이다. 일반적으로 효율적인 알고리즘을 분석하는 기준은 크게 다음과 같다.

첫째 분석기준은 정확도(correctness)와 알고리즘이 결함 없이 생각한대로 잘 작동하는가의 여부나 사용자의 기대에 만족하는 정도를 분석하는 기준

둘째 분석기준은 단순성(simplicity)도 알고리즘의 전체적인 구조나 흐름이 읽기 쉽고 이해하기 쉽고 수정이 용이한 가의 여부를 분석하는 기준 셋째 분석기준은 복잡도(complexity)로서 알고리즘이 결과를 산출할 때 까지 어느 정도의 계산 시간과 기억 장소를 사용하는가의 여부를 분석기준

이와 같이 효율적인 알고리즘을 분석하는 기준에서 정확도나 단순성 측면은 상당히 추상적이며 주관적인 요소가 포함된 애매하고 어려운 문제이므로 자료 구조론에서 취급하기 보다는 시스템 분석이나 좀더 발전된 소프트웨어 공학 등과 같은 과목에서 다루어야 할 문제다.

복잡도 측면에서만 알고리즘을 비교하는데, 동일한 문제 해결에 있어서 최선의 알고리즘 선택을 위해서 알고리즘이 결과를 산출할 때까지 어느 정도의 수행 시간과 기억 장소를 사용하는가의 여부를 분석하는 기준은 어떤 의미에서 단순하다.

즉 가능한 계산 시간은 빠르게 문제를 해결할수록 그리고 적은 기억장소를 사용할수록 좋은 알고리즘이라고 할 수 있다.

본 연구에서 구현된시스템은 Sorting Algorithm 을 중심으로 구현되었으며, 따라서 아래에서는 여러 가지의 Sorting Algorithm 에 관해 알아 보기로 한다.

나. Sorting Algorithm 의 종류

정렬(sorting)이란 무질서하게 나열된 데이터들을 일정한 순서에 따

라 차례로 재배열하는 것을 말한다.

재배열의 기준이 되는 특정 항목(field)을 정렬 키(key)라 하며, 킷값에 따라 작은 값부터 큰 순으로 배열하는 오름 차순(Ascending order)과 큰 순서부터 작은 순으로 배열하는 내림 차순(Descending order)으로 정렬하는 방법이 있다.

정렬알고리즘은 정렬 장소에 따라 내부 정렬과 외부 정렬로 구분된다.

내부정렬(internal sort)은 파일의 크기나 처리하여야 할 데이터의 양이 적은 경우에 대상 자료를 모두 주기억 장치 내에 적재(load)시켜 놓고 재배열하는 방법이고, 외부정렬(external sort)은 정렬하려는 데이터의 양이 많아 주기억 장치 내로 한꺼번에 적재할 수 없는 경우에 보조기억 장치(disk 나 tape 등)를 이용하여 정렬하는 방법이다.[2]

정렬 알고리즘에는 아래와 같은 방법들이 있다.

(1) Insertion Sort Algorithm

Insertion Sort Algorithm 은 여러 개의 자료들이 존재하는 상황에서 이들 자료들을 크기에 따라 순서대로 정렬하는 알고리즘의 하나로, 자료들이 저장되어 있는 위치를 각각 정렬되어 있는 항목들이 위치하는 영역과 정렬되지 않은 항목들이 위치하는 영역으로 구분한다.

그리고 정렬되지 않은 영역에 있는 자료 들이 위치하는 영역에 삽입하는 작업을 통하여 전체 자료들은 크기에 따라 정렬하는 방법으로 새로운 item 이 리스트에 삽입되는 위치를 결정하는 방법이다.[3]

(2) Selection Sort Algorithm

Selection Sort Algorithm 은 Sorting 알고리즘 방법 중 이해가 가장 쉬운 방법으로 자료의 크기에 따라 정렬하는 방법의 한가지로 자료 목록에서 크기가 가장 크거나 가장 작은 item 을 비교하면서 항목을 차례대로 반복 선택하여 가면서 크기에 따라 정렬하는 방법이다.

(3) Bubble Sort Algorithm

Bubble Sort Algorithm 은 n 개의 항목으로 구성된 데이터를 크기에 따라 정렬하기 위하여 사용되는 알고리즘의 한가지로 버블정렬에서는 이웃 한 2 개의 값들을 계속해서 비교해 가면서 작은(큰) 값을 위쪽으로 이동시킨다. 이처럼 이웃 된 데이터 항목 사이에서 작은(큰) 값을 이동시키게 되면 결국은 가장 작은(큰) 값이 데이터 항목의 가장 위쪽으로 올라오게 된다.

다음으로 맨 위에 있는 항목을 제외한 n-1 개의 항목에 대해서 똑같은 작업 을 반복하게 되면 이번에는 2 번째로 작은(큰) 항목이 n-1 번째 위치로 오게 된다.

마치 물을 끓이게 되면 기포가 뽀글뽀글 위로 올라오는 것과 같이 데이터 목록에 존재하는 데이터 중에서 작은(큰) 항목부터 뽀글뽀글 위로 올라오면서 정렬이 되기 때문에 버블 정렬이라는 이름을 사용하게

되었고 동의어는 Exchange Sort 이다.

(4) Merge Sort Algorithm

Merge Sort 알고리즘은 하나의 자료 목록을 구성하는 자료 항목들을 몇 개의 부분 목록으로 구분하여 독립적으로 정렬을 한 뒤 이들 각각의 정렬된 자료 목록들을 하나의 목록으로 합병하여 자료를 정렬하는 방법이다. 일반적으로 정렬하는 외부 정렬에서 이용된다. 두 개의 정렬된 리스트를 하나의 정렬된 리스트로 merging 하는 idea 를 이용한다.

(5) Quick Sort Algorithm

Quick Sort Algorithm 은 Sorting 방법중 복잡하다고 보는데 C.A.Hoare 에 의하여 개발된 데이터 정렬 알고리즘의 한 가지로 데이터 목록 중에 하나의 빈 공간을 마련하고 이러한 빈 공간에 데이터를 채워 가면서 전체적으로 빈 공간을 기준으로 하여 왼쪽에 있는 원소들의 값이 오른쪽에 있는 원소들의 값보다 모두 적도록 원소들을 교환하는 방법으로 데이터는 정렬한다.

O(n log n)이라는 최악의 시간 복잡도(worst case time complexity)를 가지고 있기 때문에 현재는 가장 우수한 데이터 정렬 알고리즘의 한 가지로 인정 받고 있다.[3]

(6) Heap Sort Algorithm

Heap Sort 알고리즘은 정렬을 하려고 하는 데이터 목록에 존재하는 키 항목들을 이진 트리와 비슷한 힙 형태로 변환한 다음, 힙의 루트에서부터 하나씩 항목을 삭제하여 데이터를 정렬하는 내부 정렬 알고리즘의 한 가지 방법이다.

4 . 관련연구 분석

가. 관련연구 조사

Web을 기반으로 한 학습용 코스웨어를 설계 및 구현하기 위하여 관련 연구를 고찰한 결과는 [표Ⅱ-3]과 같다. 관련연구는 학습자들의 실질적인 컴퓨터 교육을 위한 컴퓨터 보조 학습용으로 저작 툴을 이용하거나 웹 브라우저 상에서 가능한 멀티미디어 교육용 프로그램을 설계 및 구현하였다.

[표Ⅱ-3] 관련연구 조사 [6]

본 연구에서는 웹 상에서 정보를 검색하거나 정보를 수집하는 학습자들이 증가하는 추세이므로 웹을 기반으로 한 교수-학습의 장을 구축하여 학습자 들이 언제, 어디서나 개별학습과 원격학습이 가능하도록 인터넷 언어인 HTML을 기본으로 다양하고 역동적인 학습환경을 제공할

주 제 특 징

1997나헌하

인터넷환경에서 코스웨어 개발에 관한

연구

멀티미디어 저작시스템을 이용하여 인터넷 관련 내용을 개인교수형 인터넷

CAI프로그램 으로 설계 및 구현하였음

1997오진환

웹에서JAVA를 활용한 코스웨어의 설계 및

구현

웹에서 HTML 사용해서 교육용 코스웨어를 제작하는데 하이퍼텍스트 개념을 알고, 멀티 미디어적 요소와 함께 JAVA 와

CGI상호작용 가능 설계

1998김성경

초등학교 아동을 위한 교육용 웹페이지 디자 인에

관한 연구

교육용 웹 페이지와 기존의 웹 페이지의 문제점을 파악하여 초등학교 아동을 위한 교육용 웹 페이지를 화석학습 중심으로 설계

및 구현하였음

1998이규선

기상학습을 위해 웹 기반 멀티미디어 코스웨어의 설계 및

구현

구성주의와 열린 교육 이론을 토대로 HTML, JAVA, JAVA Script 등의 인터넷 언어를 사용하여 기상학습을 위한 Web

기반 멀티 미디어 코스웨어를 설계 구현하였음

1998이순주

웹상에서 워드프로세서 코스웨어의 설계 및

구현

구성주의이론과 가상학급 모색으로 WBI 활용, 코스웨어 문제점을 살펴보고 WBI

기반 코스웨어 개발 및 구현하였음

수 있는 자바 애플릿을 이용하여 학습자 중심의 코스웨어를 설계 및 구현하였다.

나. 관련연구의 문제점 및 해결방안

첫째 문제점으로 고등학생을 위한 교육용 웹 페이지를 살펴보면 내용 면에서는 고등 학생들의 이해를 돕기 위한 적절한 내용을 그림, 소리, 동영상 등 여러 가지 방법으로 설명하고 있다. 그러나 메뉴 목차가 홈페이지에만 제시되어 각 정보제시 페이지로 가려면 홈페이지로 돌아가서 다시 찾아가야 할 때 다음과 같은 경우가 존재한다.

(1) 각 정보제시 페이지가 앞, 뒤로 연결되어 계속 가다 보면 어느 곳을 공부하고 있는지 길을 잃어버리는 경우, 갑자기 외부 사이트로 나가는 경우, 지나치게 레벨이 깊어서 아래로만 내려가야 하는 경우 등 각 웹사이트의 구조적인 문제점이 있다.

(2) 웹 페이지의 레이아웃과 아이콘, 메뉴 등의 일관성이 부족하여 웹 페이지에 익숙하지 못한 학습자들에게 혼란을 일으킬 문제점이 있다.

(3) 그래픽과 동영상이 너무 커서 다운로드 되는 시간이 오래 걸리며 그래 픽이 지원되지 않는 경우에 대비한 그림 안내도 없으며, 배경과 어울리지 않는 경우가 많다.

(4) 각 페이지의 내용이 너무 길어서 학습자에게 어렵고 지루함을

준다.

(5) 문장 중 링크가 연결되거나 다른 문구와 구별이 되지 않고 링크에 대한 설명이 제시되지 않아 학습자에게 혼돈을 주는 문제점이 있다.

둘째 해결방안으로 학습자의 인지부담을 덜고 길 잃음을 없게 하기 위해서 웹 사이트의 구조를 균형 잡힌 계층구조로 한다. 각각의 단계에서는 앞으로, 뒤로 넘어갈 수 있는 일정한 인터페이스를 제공하며 정보검색 도중 현재 자신이 어느 위치에 있는지 알 수 있도록 한다.

이는 균형 잡힌 계층구조를 통하여 정보에 신속하게 접근하고 조직구조를 쉽게 파악할 수 있게 한다.

셋째 학습자의 네비게이션을 돕기 위하여 웹 사이트 안내를 위한 메뉴 목차 페이지를 만든다. 웹사이트의 전체 구조를 한눈에 파악할 수 있는 웹사이트 안내지도를 만들어서 사용자가 쉽게 원하는 정보로 이동할 수 있게 한다.

따라서 본 논문에서는 이러한 문제점들을 보완하기위해 웹에서 쓰일 수 있는 여러 기술들을 사용하여 고등학교 컴퓨터 Sorting Algorithm 교과과정을 학습할 수 있는 코스웨어를 실제 Web Site에 구축하였다.

Ⅲ. W B I S o r t i n g A l g o r i t h m 교육 시스템 설계

1 . 자바의 이해

본 교육시스템에서는 인터넷상에서 프로그램에 학습자와의 상호작용을 부여하기 위해 웹을 기술하는 HTML 을 이용하여 기술하였으며, Sort 프로그램구현은 교과서와 같은 느낌을 줄이면서, 좀더 활력 있는 화면을 제공하기 위해, 자바 애플릿을 사용한 그래픽적인 요소를 최대한 이용하였다.

자바는 플랫폼 독립하에 네트워크를 통해 실행 가능한 내용을 전달할 수 있는 특성을 가지고 있다, 즉 자바로 작성된 프로그램은 누가 어디서 어떤 환경에서 개발하거나 관계없이 수행될 수 있는 개념이므로, 웹 브라우저(Web Browser)를 통한 대화형의 시청각적인 프로그램으로 사용될 수 있다. 따라서 본 시스템에서 사용된 기술을 알기 위해서, 우선 자바가 인터넷 상에서 어떻게 작동하는 가에 관한 이해가 필요하다.[4]

[그림 Ⅲ-1]에서 보는 바와 같이 Java 로 작성된 원천코드의 화일명은 확장자 Java 가 항상 붙으며, Java 컴파일러에 의해 컴파일된 바이트코드의 화일명은 확장자 class 가 붙는다.

애플릿이라 함은 "HTML 내에서 작성된 Java 프로그램 또는 자바를 처리할 수 있는 웹 브라우저내에서 수행되도록 작성된 자바

프로그램"으로 정의하며, 자바 코드가 자바 컴파일러에 의해 바이트 코드를 생성하면, 브라우저에 있는 자바 인터프리터가 이런 바이트 코드를 읽어 들여 실행시킨다. [5] 즉, 애플릿은 서버에서 이미 컴파일 되어 바이트코드로 생성되어 있는 상태로서, 그 바이트코드는 웹 서버로부터 브라우저로 다운로딩 되고 브라우저는 그 바이트코드를 해석한다.

따라서, 브라우저 사용자는 자신이 특정 프로그램에 대한 코드를 갖지 않고도 즉시 원하는 프로그램을 수행할 수 있는 획기적인 개념인 것이다.

[12]

[그림Ⅲ-1] 자바 프로그램의 구동절차

자바 코드 <xxx.java>

바이트 코드

<xxx.class>

자바 인터프리터

웹 브라우저

자바 애플릿 실행 자바 컴파일러

2. Sorting Algorithm 교육 시스템의 환경

본 연구에서 사용된 시스템의 구현환경 및 코스웨어를 실제로 적정하게 사용할 수 있는 사용 환경은 다음 표와 같이 나타낼 수 있다.[8]

[표 Ⅲ-1 ] 시스템 구현환경과 사용환경

3 . WBI S o r ti n g a l g o r i t h m 교육 시스템의 구성

본 논문을 위해 구현된 Sorting Algorithm 교육 시스템은 [그림Ⅲ-2]

에서 볼 수 있는 바와 같이, 학습의 절차를 나타내는 Curriculum을 담고

구분

System 구현 환경 System 사용환경 CPU PENTIUM MMX 200Hz PENTIUM

100MHz

Main Memory 64MB 16MB(24M권장)

HDD 4.8GB 500MB

VGA 800x600x256 800x600x256 OS Window's 95 Window's 95 이상

LAN카드 내장형 내장형

모뎀 내ㆍ외장형 내ㆍ외장형

사용 S/W JAVA JDK 1.3 Communicator 4.51

JAVA JDK 1.3 HTML Editor Namo web editor 2.0

Web browser Netscape, Explorer Netscape Explorer

있는Curriculum 페이지, 학습에 관한 내용을 담고있는 각각의 자료 페이지, 학습의 내용을 시각적으로 보여주기 위한 애니메이션 자바 애플릿으로 이루어져 있다.

[그림Ⅲ-2] Sorting Algorithm 교육 시스템의 구성 Sorting algorithm에 관

한 curriculum 을 담고 있는 Curriculum web page

Sorting 에 관한 각각의 Material web pages

Java applet 을 사용한 sorting algorithm 에 따른 sorting 애니메이션

HTML 사용

학습자의 선택에 따른 hyperlink 에 의한 이동

material web page 에서 제공하는 sorting algorithm 의 visualization

JAVA 사용

Curriculum web page는 정렬 알고리즘을 가르치기 위해 제공되는 교과과정 으로 이루어져있다. 교과과정은 보통 교과내용의 절차적인 흐름에 의해 구성이 되는데 정렬 알고리즘의 경우는 이러한 절차적인 구성을 크게 중요시 하지 않기 때문에 여러 정렬 알고리즘들이 대등하게 구성되어져 있다. 즉 어떤 정렬 알고리즘을 먼저 해야만 다른 정렬 알고리즘을 공부해야 하는 교과가 아니라는 것이다. 따라서 curriculum에 대해 학습자의 자유로운 선택이 이루어질 수 있다.

이렇게 학습자에 의해 선택된 curriculum의 한 부분이, 이 시스템에서는 하나의 정렬알고리즘, 하이퍼링크에 의해 연결된 교육 내용을 제공하는 Material web page로 이동을 한다. 이 페이지는 학습할 교과목의 각 내용들에 따른 학습 자료들로 이루어져 있어서, 학습자는 이 페이지에서 선택한 부분의 내용을 학습할 수가 있게 된다.

이런 각각의 Material web page들은 자바 애플릿으로 구현된 학습 자료들의 애니메이션과 링크되어 있으며, 이로 인해 학습의 시각화를 이룰 수 있다. 이는 텍스트 학습자료에서 보다 더욱 많은 학습 효과를 나타낼 것이라 본다.[5]

Ⅳ. WBI Sorting Algorithm 교육 시스템 구현 및 고찰

1. WBI Sorting Algorithm 교육 시스템 구현

본 논문의 구현은 Web Page를 통하여, 서버에 접속하면 원격으로 누구나 학습 할 수 있는 WBI Sorting Algorithm 학습 시스템을 구현하였다.

[그림Ⅳ-1]과 [그림Ⅳ-2]는 이 시스템의 초기 화면들로서 학습자들이 학습하게 될 Algorithm의 기본 개념이 무엇인지 알 수 있도록 하는 내용을 삽입하여 학습 자들이 학습을 하기에 앞서 흥미를 유발시킬 수 있는 적절한 학습 자료를 삽입 하였다. [그림Ⅳ-2]화면에 보이는 curriculum 버튼들을 클릭 함으로써 각각 원하 는 정렬 알고리즘에 관한 학습 선택하여 시작할 수 있다.[19]

[그림Ⅳ-1] 시스템의 홈페이지

[그림Ⅳ-2] 초기화면

이 논문에서 제시하는 사이버 교육용 홈페이지는 학습자들이 사이버 교육에 대 한 취지를 충분히 납득 할 수 있도록 설계하였다. 학습자가 학습할 내용에 대하 여 기본적인 배경을 숙지한 후에 가상교육을 시작할 수 있다.

Curriculum 버튼

가. 초기화면

Computer일반 학습을 위한 자율 학습용 프로그램임을 알리고, 프로그 램에 대해 간략히 소개하는 화면을 제시한다. [그림Ⅳ-1]과 [그림Ⅳ-2]에서 볼 수 있다.

나. 학습할 메뉴 화면

학습자에게 자신이 학습하고자 하는 정렬 알고리즘들을 [그림Ⅳ-2]의 왼쪽 프레임에서 볼 수 있듯이 선택할 수 있는 Curriculum 버튼들을 나열 하여 중,고등 학생들이 Web page에 들어왔을 때 목적 의식을 갖을 수 있 게 하였으며, 해당 소트를 클릭 시 관련된 학습 자료를 즉각적으로 볼 수 있게 하는 것과 애니메이션을 통해 시각적으로 학습할 수 있을 것임을 알 게 함으로써 교육적 호기심을 유발할 수 있게 하였다.

그러나 본 논문에서는 지면 관계상 전체 정렬 알고리즘을 설명하지 않 고 Insertion Sort를 예로 설명하기로 한다.

다. 학습내용 제시 화면

학습자가 선택한 내용을 전달하기 위한 화면으로 여기에는 학습하고자 하는 학습 자료가 [그림Ⅳ-3]의 오른쪽 프레임과 같이 자세하고 쉽게 설 명되어 있다. 즉 교과서의 내용을 web 상에 올려 놓았다고 볼 수 있으며, 이 시스템에서는 Material web page들로 표현하였다.

라. E-mail을 이용한 보충학습

[그림Ⅳ-3]의 왼쪽 프레임과 같이 학습자가 질문이 있을 때는 교사에 게 E-mail을 보낼 수 있게 하여, 질문 할 수 있게 하였다.

[그림 Ⅳ-3] E-mail 버튼과 학습내용 제시화면 보충학습을 위한E – mail 버튼 학습내용 제시 화면

마. 교육 내용의 시각적 표현

이 논문을 위해 구현된 시스템은 교육 내용의 시각적인 표현을 위해 웹 페이지에 포함된 정렬 애플릿 애니메이션과 독립된 윈도우 형태의 정렬 애플릿 애니메이션으로 된 2가지 형태의 자바 애플릿을 구현하였다.

[그림Ⅳ-4]Material web page에 있는 “애니메이션 보기” 버튼을 클릭 하면 각각의 애플릿이 실행 된다.

[그림Ⅳ-4] 애플릿 실행버튼과 학습내용 제시화면

애플릿을 실행하기

( 1 ) 웹 페이지에 포함된 정렬 애플릿 애니메이션

숫자와 색상을 이용하여 정렬하는 과정을 애니메이션으로 보여준다.

[그림Ⅳ-5]을 보면 정렬하고자 하는 빨간 색상의 “20”을 중심으로 “3, 4, 12, 55”라는 숫자가 서로 비교될 것이다.

그림에서는 “20”과 노란 색상의 “12”이라는 숫자가 서로 비교된다.

“12”가 “20”보다 작기 때문에 자리 이동이 없으며,다음으로 “20”과 “55”

가 비교될 때 “55”가 “20”보다 크기 때문에 “20”이 “12”와 “55” 사이에 삽입된다. 이 모든 과정이 애니메이션으로 보여지게 된다.

[그림Ⅳ-5] 애플릿 실행화면

애플릿 애니메 이션이 실행되 는 부분

( 2 ) 독립된 윈도우 형태의 정렬 애플릿 애니메이션

다음으로 독립된 윈도우 형태의 정렬 애플릿은 학습자로부터 값을 입력 받아 같이 막대 그래프를 그린다음 이를 정렬하는 모습을 애니메이션으로 보여준다.

[그림Ⅳ-6]창을 이용하여 정렬할 자료를 학습자로부터 입력 받은 다음, [그림Ⅳ-7]에서 보는 바와 같이 막대그래프를 그리고, [그림Ⅳ-8]창의 메뉴 버튼을 사용하여 사용할 정렬 알고리즘을 선택한다.

버튼을 클릭하게 되면 막대그래프들이 서로 크기를 비교하여 정렬되는 모습을 쉽게 눈 으로 확인할 수 있다

또한 [그림Ⅳ-6]의 입력 창은 “default” 버튼을 두어 학습자가 일일이 값을 입력하는 수고를 덜게 하였다.

[그림Ⅳ-7] 입력을 막대 그래프로 표현

[그림Ⅳ- 8] 사용할 정렬 알고리즘 선택창 [그림Ⅳ-6] 디폴트 값으로 입력되어 있는 입력 창

reset 과 confirm 버 튼을 사용하여 학 습자의 입력을 받 아들임.

입력을 막대 그래프로 표현

소트선택 버튼들

[그림Ⅳ-9] 정렬되는 애니메이션

그림 [Ⅳ-10]과 같은 Page에서 학습자는 자신이 학습할 내용과 목표를 설정 할 수 있으며, 학습할 내용에 대한 동기와 호기심을 갖게 된다.

[그림Ⅳ-10] 학습 목표를 보여주는 자바 애플릿

본 시스템에서는 그림[Ⅳ-11]와 같이 입력 프레임이 디폴트로 이미

애니메이션 실행에의한 막대그래프 의 정렬

설정되어 있어서 학습자가 값을 일일이 입력하는 수고를 덜었다. 디폴트 입력 창을 통해서 학습자는 그림[Ⅳ-12]의 소팅 결과 화면에서 자신이 알고자 하는 소팅을 선택 할 수 있고, 그 결과는 그래프로 나타나게 된다.

그림[Ⅳ-11] 입력창

그림[Ⅳ-12] 소트 선택창

본 시스템 프로그램 구현의 일례를 Sort 프로그램 마다 보이면 다음과 같다. 그림[Ⅳ-11]의 입력 값에 대한 Bubble Sort의 구현결과는 그림[Ⅳ- 13]에 나타나 있으며, 그림[Ⅳ-15]는 Insertion의 소팅 결과이다.

그림[Ⅳ-13] bubble Sort 구현결과

그림[Ⅳ-14] Selection Sort의 구현결과

그림[Ⅳ-15]의 입력 값에 대한 Insertion Sort의 구현결과

그림[Ⅳ-16]의 입력 값에 대한 Quick Sort의 구현결과

그림[Ⅳ-17] 그림[Ⅳ-16] 입력 값에 대한 Bubble Sort 결과

2. WBI를 이용한 Sorting 알고리즘의 장점과 효과

본 논문에서 구현한 Sorting Algorithm 교육시스템은 다음과 같은 장점과 효과가 있다.

(1) 그래픽 하게, 각종SortingAlgorithm이 구현 되는 것을 애니매이션으로 볼수 있으므로 학습이 흥미롭다.

(1) 교실에서의 일대다의 교육이 아닌, Web을 통한 일대일 교육이 이루어 진다.

(2) 의문점은 E-mail을 통하여 질문 하게 함으로서 기존의 교실에서의 학습시 선생님과 학생간의 현장감 있는 질의학습도 Web을 통하여 병행 하였다.

(3) 교실에서의 일회성 교육과는 달리 피교육자가 반복해서 학습할 수 있다.

이와 같은 장점을 통하여, WBI를 이용한 본 코스웨어의 교육의 효과는 첫째, Web을 이용한 원격 교육을 통하여, 기존의 일대다의 교육체계가 아닌 일대일의 개별교육이 구현된다.

둘째, 시간과 장소에 구애받지 않고, 피교육자가 자신이 학습하고자 하는 소팅 알고리즘을 학습 할 수 있다.

셋째, 교실에서의 칠판을 이용한 교육이 아닌 Web상에서의 그래픽한 동화상을 제공하여, 교육함으로서, 학습에 대한 흥미와 동기를 유발시키며, 교육 효과를 증대 시킬 수 있다.

넷째, 교실에서의 일회성 교육과는 달리, 피교육자가 이해가 안되는 부분의 학습 내용을 반복해서 학습 할 수 있다.

다섯째, 멀티미디어 적인 요소를 가미할 수 있어서, 음향효과, 그래픽 효과 등을 주어, 학습 효과를 배가시킬 수 있다.[15]

3. WBI Sorting Algorithm 시스템에 대한 고찰 및 개선점

(1) 본 논문에서 개발한 Sorting Algorithm 교육 시스템을 고등학교 학생 들에게 적용해 본 결과 다음과 같은 장점과 단점이 나타났다.

장점으로는 첫째, 학생들 대부분이 개념이 부족한 Sorting Algorithm내용 을 컴퓨터를 통한 그래픽적 표현을 적용함에 따른 학습자의 흥미를 많이 향상시킴으로 인해 학습 동기유발에 큰 효과가 있었다.

둘째, 멀티미디어의 효과를 이용하여 주의집중이 상대적으로 쉬웠고 동 적인 화면구성으로 직관적인 이해가 용이했다.

셋째, 특별히 컴퓨터 조작을 사전에 배우지 않아도 마우스만을 사용하 여 진행이 쉽게 이루어 질 수 있었다.

넷째, 왼쪽 메뉴 프레임의 버튼과 오른쪽 내용 프레임을 이용해서 학생 들이 쉽게 원하는 정보로 이동할 수 있었으며 ,학습 도중 길을 잃어버리 지 않고 학습자들이 왼쪽 메뉴 프레임의 버튼을 통해서 알고자 하는 내용 으로 직접 갈 수 있었던 것과 전체내용을 한눈에 볼 수 있었던 것이 좋은 점으로 나타났다.

여섯째, 선명한 그래픽 그림이 제시되어 실물을 보는 듯한 느낌으로 인 해 학습 내용의 직관적인 이해에 많은 도움을 주었다.

단점으로는 첫째, 컴퓨터에 관한 기능을 알고있는 학생에게는 이러한 학습이 쉽게 받아들여 졌지만 아직 능숙하지 못한 학생은 기존의 강의식 수업이 편리 하다고 생각했다.

둘째, 개인의 능력에 따라 난이도를 조정 할 수 없기 때문에 시각적으 로 표현되었음에도 불구하고 이해를 못하는 학생이 다소 있었다.

(2) WBI 구성에서 학습의 개선점은 다음과 같다.

첫째, 사용자 수준의 문제 학습자가 과목에 대한 사전 지식이 있고 상 위권인 학생들은 비교적 기기를 다루거나 이해하는 데 있어서나 학습 속