KR20160084026A

KR20160084026A - 조립식 패턴진화 통합 모델링 기반 컴퓨터적사고 증진 방법 및 시스템

Info

Publication number: KR20160084026A
Application number: KR1020150000416A
Authority: KR
Inventors: 유홍준
Original assignee: 유홍준
Priority date: 2015-01-05
Filing date: 2015-01-05
Publication date: 2016-07-13

Abstract

본 발명은, EA, BPR/ISP, 분석, 설계, 구현(소스), 테스트 등의 통합적인 시각에서 알고리즘 패턴의 조립·분해, 추상화, 패턴인식을 통해서 알고리즘 패턴을 기반으로 하는 컴퓨터적사고를 폭넓은 대역폭으로 증진시켜줄 수 있도록 지원해주는 조립식 패턴진화 통합 모델링 기반의 컴퓨터적사고 증진 시스템 장치와, 본 장치를 사용하여 구현하는 컴퓨터적사고 증진 방법이며, 본 발명을 이용하면, 알고리즘 패턴을 자동화 공장에서 로봇이 하는 것처럼 통합적인 시각에서 알고리즘 패턴을 조립 및 분해, 추상화, 구체화 할 수 있으며, 패턴의 진화과정을 추적하여 변화전후를 비교하여 통합적인 모델링 시각에서 개선해주는 등 컴퓨터적사고를 획기적인 효율성과 효과성으로 증진시켜줄 수 있으며, 실무적으로 소프트웨어 개발효율성및 유지보수성도 증진시켜줄 수 있다.

Description

조립식 패턴진화 통합 모델링 기반 컴퓨터적사고 증진 방법 및 시스템{Method And System For Promoting the Computational Thinking of based upon Assembly-styled Pattern Evolution Integration Modeling}

본 발명은, 조립식 패턴진화 통합 모델링 기반 컴퓨터적사고(Computational Thinking) 증진 방법 및 시스템에 관한 것이다. 보다 구체적으로 본 발명은 알고리즘을 조립·분해 방식으로 패턴 인식하고, 조립·분해 방식으로 알고리즘을 추상화·구체화시키거나 변화시키며, 패턴의 변화과정에 대한 추적·비교를 기반으로 개선을 도모하여 패턴을 진화시키며, 이러한 패턴을 다양한 모델의 시각에서 인식할 수 있도록 통합 모델링 해주는 형태의 방법을 구현함으로써, 분해, 추상, 알고리즘 및 패턴 인식 등으로 구성되는 컴퓨터적사고(Computational Thinking)의 대역폭을 확장해 줄 수 있도록 하여 컴퓨터적사고가 종합적인 시각에서 증진될 수 있도록 지원해주는 방법 및 시스템에 관한 것이다.

1970년대에 구조적 분석 및 설계 방법이 확립된 이후, 소프트웨어의 개발에 있어서는 EA, BPR/ISP, 분석, 설계, 구현(코딩) 등의 공정이 확립되게 되었으며, 이것들이 EA방법론, BPR/ISP방법론, 폭포수형방법론(구조적방법론, 정보공학방법론), 프로토타이핑방법론, 객체지향/CBD방법론, AGILE방법론 등과 같이 다양한 방법론으로 분화되는 과정에서 관련된 모델링 방법이 발전하게 되었다.

또한, 모델이 작성되면 이를 순공학 기술을 통해 코드로 변환하거나, 코드로 부터 해당 모델을 재생해내는 역공학 기술도 발전하게 되었다.

뿐만 아니라, 조립식으로 소프트웨어 설계처리를 하는 기술도 출현하여 소프트웨어 설계와 구현간에서 자유롭게 변환이 가능한 기술도 출현하게 되었다.

하지만, 현재까지의 방법 및 시스템은 주로 개발 및 유지보수에 초점이 맞춰져 왔으며, 종합적인 시각에서 컴퓨터적 사고(Computational Thinking)를 증진시켜 주는 방법에는 초점이 맞춰져 있지 않았다.

따라서, 개발방법론이나 유지보수방법론과 컴퓨터적 사고 방법론은 서로 별개의 영역으로 발전됨으로써, 소프트웨어를 개발하거나 유지보수하거나, 개발된 소프트웨어를 활용하는 사람들이 업무에 종사하는 과정에서 컴퓨터적 사고를 증진시키는 것이 용이하지 않았고, 소프트웨어나 하드웨어 등을 융합하여 적용해야 할 필요성이 있는 모든 분야의 사람들이 학습을 통해서 컴퓨터적 사고를 증진시키는 과정에서 종합적인 시각에서 실무하고 연계시키는데 어려움이 있었다.

또한, 조립식 접근 방법은 설계단계 수준에 머물렀으며, EA, BPR/ISP, 분석, 설계 등의 모델링과 코드까지 포함한 통합적인 시각에서 조립·분해를 통한 접근에는 한계가 있었으며, 특히, 패턴을 한 번 인식하고 난 다음에 해당 패턴에 대한 수정이 이루어졌을 때 패턴이 변화하는 과정에서 변화전의 패턴과 변화후의 패턴을 비교하는 것이 어려웠었다.

더욱이, 설계 모델링에 국한해서 보더라도 조립식 설계부품을 다룸에 있어서 설계부품을 기본부품, 블록부품, 구조부품, 기능부품 등 추상화 수준에 따른 부품을 별도로 기억시켜두었다가 처리하는 과정에서 완전한 조립·분해가 이루어지지 못함에 따라 보수부품을 별도로 기억해두었다가 부가해 주는 등 조립·분해의 효율성 제고에 한계를 초래함으로써 패턴의 정확한 처리에 어려움이 있었으며, 설계에서 패턴이 진화될 경우, 진화 전후를 비교할 수 있는 기능이 없었고, 설계와 소스간의 변환 기능은 있었으나, EA, BPR/ISP, 분석, 설계, 구현(소스), 테스트의 각 공정단계별 모델과의 연계가 없어 컴퓨터적사고를 종합적인 시각에서 지원함에 있어서 한계가 있었다.

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Computational Thinking 향상을 위한 디자인기반 학습/정보교육학회논문지 제16권 제3호 pp.319-326/김수환, 한선관/2012.09

상기한 문제를 해결하기 위해 본 발명에서는 알고리즘을 구성하는 패턴을 인식하고, 조립·분해 방식으로 변화시킴에 있어서, 패턴의 인식과 변화과정을 추적하고 변화이전과 변화후의 패턴을 비교하여 지속적으로 개선해 나가는 식으로 진화시키는 기술과 해당 패턴을 다양한 측면의 모델링 관점에서 파악하고 다룰 수 있도록 하는 통합 모델링 기술을 적용함으로써, 컴퓨터적사고(Computational Thinking)를 기존 방식보다 폭넓은 대역폭(Bandwidth)으로 증진시킬 수 있도록 하는 방법 및 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기한 목적을 달성하기 위해 본 발명에서는 컴퓨터적사고를 증진시키는 요소에 해당하는 분해(decomposition)와 추상(abstraction)을 수행함에 있어서 자동적인 조립·분해 방법을 사용하되 어떤 특정 모델의 시각이 아니라, 다양한 모델링 방법을 사용하여 다양한 관점에서의 접근이 가능하도록 하는 통합 모델링 기술을 적용하여 해결하도록 하고 있다.

특히, 모델링을 어느 한두개의 관점(예를 들어, 비지니스 프로세스 모델링의 관점(KR 05174468 PT))이나, 모델링을 공정 단계 별로 순차적으로 수행하는 관점(예를 들어, 분석 정보로 부터 순차적으로 모델링 정보를 추출하는 관점(KR1003112310000 PT))으로 수행하는 식이 아니라, EA, BPR/ISP, 분석, 설계, 구현(소스), 테스트의 종합적인 시각에서 수행함으로써 어느 공정 단계로 부터도 접근하여 대응할 수 있도록 함으로써 컴퓨터적사고 능력을 증진시킴에 있어서의 유연성을 극대화할 수 있도록 하고 있다.

또한, 패턴인식과 알고리즘 구성을 함에 있어서도 기존에 특정 관점(예를 들어, 소프트웨어 프로그램 설계를 조립식으로 행하는 관점(KR10-0367134 PT))에서 접근하는 것이 아니라, EA, BPR/ISP, 분석, 설계, 구현(소스), 테스트의 어느 수준으로도 바로 접근하여 조립식으로 대응할 수 있도록 함으로써 컴퓨터적사고를 수행하는 사람의 개인적인 성향과 장점에 맞춰서 어떠한 시각에서도 통합적으로 대응하는 것을 지원하여 컴퓨터적사고를 단일 시각적 접근으로 증진시키기 보다는 다양한 시각적 접근을 통해 대역폭을 넓혀서 보다 효율적이고 효과적으로 증진시켜주도록 하고, 패턴의 변화에 따른 과정을 추적하여 변화 과정을 각각 비교하여 개선하는 형태로 진화적인 대응이 가능하도록 해줌으로써, 컴퓨터적사고 능력을 획기적으로 증진시키는 조립식 패턴진화 통합 모델링을 이용한 컴퓨터적사고 증진 방법 및 시스템을 제공한다.

본 발명에 의하면 컴퓨터적사고를 알고리즘 패턴의 조립·분해를 통한 추상화, 구체화 및 변화를 지원하고, 패턴의 변화 과정에 대한 추적 및 비교를 통한 개선을 통한 진화를 지원하며, 어떤 특정 시각에서 접근하는 것이 아니라 다양한 모델링 시각에서 통합적으로 접근하여 폭넓은 대역폭으로 컴퓨터적사고를 증진시킬 수 있도록 지원함으로써, 컴퓨터적사고 능력을 보다 효율적이고 효과적으로 증진시키는 것을 가능하게 해준다. 또한, EA, BPR/ISP, 분석, 설계, 구현(소스), 테스트 등 다양한 시각에서 알고리즘 패턴을 진화적으로 다룰 수 있게 됨으로써, 컴퓨터적사고를 실제 개발이나 유지보수 등에도 적용할 수 있도록 적용성을 극대화 할 수 있는 결정적인 효과를 창출할 수 있다.

도1은 본 발명의 핵심장치인 조립식 패턴진화 통합 모델링을 이용한 컴퓨터적사고 증진 방법을 구현하기 위한 시스템의 블록도이다.
도1의 101은 컴퓨터적사고 증진을 물리적인 시각에서 지원해줄 수 있는 가장 기본적인 수준의 소스(소프트웨어의 소스나 UI정보, 테이블 정보 등)를 저장하는 『소스저장부』이다.
도1의 102는 컴퓨터적사고 증진을 개념적 또는 논리적인 제반 모델링 시각에서 지원해줄 수 있는 모델(EA, BPR/ISP, 분석, 설계 모델 등)을 저장하는 『모델저장부』이다.
도1의 103은 컴퓨터적사고 활동과 관련하여 알고리즘 패턴의 추상화 또는 구체화 작업을 포함한 변경 작업을 수행하는 과정에서, 관련 모델 또는 소스의 패턴형상을 저장하는 『패턴형상저장부』이다.
도1의 104는 컴퓨터적사고 활동과 관련하여 알고리즘 패턴의 추상화 또는 구체화 작업을 포함한 변경 작업을 수행하는 과정에서, 관련 모델 또는 소스의 패턴형상 이력을 저장하는 『패턴이력저장부』이다.
도1의 201은 도1의 101의 『소스저장부』 또는 도1의 102의 『모델저장부』에서 읽어들인 소스 또는 모델 중에서, 소스일 경우 예를 들어 Html, JavaScript, JSP, Java, C, C++, Python 등 어느 언어에 속하는지, 데이터 구조가 파일인지, DB일 경우 Oracle, MS-SQL, My-SQL, DB2 등 어느 DBMS 구조에 해당하는지, 실제 데이터 일 경우 어떤 데이터 유형에 해당하는지, UI정보일 경우 어떠한 UI툴에서 사용가능한 UI형식인지 등을 식별하거나 조립·분해 작업이 완료된 UI, 프로그램, 데이터 등이 어떠한 언어의 유형에 속하는지를 식별하여 저장하거나, 모델일 경우 예를 들어, 아키텍처 관점의 EA모델, BPR/ISP 관점의 BPR 또는 ISP모델, 사용자 인터페이스 관점의 이벤트 모델, 비즈니스 로직 관점의 프로세스 모델, 데이터 관점의 데이터 모델의 어느 부분에 속하는지, 각 모델 내에서도 구체적으로 어느 세부 모델에 속하는지를 식별하거나, 조립·분해 작업이 완료된 모델이 어떠한 모델 유형에 속하는지를 식별하여 저장하는 등의 역할을 하는 『모델·소스식별작업부』이다.
도1의 202는 도1의 103의 『패턴형상저장부』 및 도1의 104의 『패턴이력저장부』에서 읽어들인 알고리즘 패턴형상과 패턴이력을 비교하여 해당 알고리즘 패턴형상이 어떠한 단계의 이력인지를 명확히 하고, 비교 대상 형상과의 이력을 비교하여 패턴의 진화 상황을 추적하고 비교함으로써 개선하기 위한 정보를 도1의 204의 『알고리즘패턴조립·분해작업부』로 보내주거나, 도1의 204의 『알고리즘패턴조립·분해작업부』에서 작업한 결과 정보를 받아서 해당 알고리즘 패턴의 형상과 해당 패턴형상의 이력을 비교처리한 후 도1의 103의 『패턴형상저장부』와 도1의 104의 『패턴이력저장부』에 저장하는 등의 역할을 하는 『패턴형상이력비교처리부』이다.
도1의 203은 도1의 204의 『알고리즘패턴조립·분해작업부』와의 쌍방향 소통을 통해서 조립 또는 분해 등의 작업을 통해서 알고리즘 패턴을 다루는 작업을 하는 과정에서 필요에 따른 추상화 수준을 선택하여 처리할 수 있도록 하는 작업을 수행하는 『추상화수준선택처리부』이다.
도1의 204는 도1의 201의 『모델·소스식별작업부』, 도1의 202의 『패턴형상이력비교처리부』, 도1의 203의 『추상화수준선택처리부』와의 쌍방향 소통을 통해서 적절히 알고리즘 패턴의 식별 정보, 형상이력 비교처리 정보, 추상화 수준의 선택 정보를 공유하면서 알고리즘 패턴을 조립 또는 분해하는 작업을 수행하면서 완전성에 대한 테스트를 수행하고, 해당 작업 과정을 도1의 301의 『작업표시부』로 표시하도록 정보를 보내주는 작업을 수행하는 『알고리즘패턴조립·분해작업부』이다.
도1의 301은 도1의 204의 『알고리즘패턴조립·분해작업부』에서 읽어들인 작업내용을 시각적 또는 청각적 등의 인간의 오감으로 인지 가능한 방법으로 표시해주는 『작업표시부』이다.

조립식 패턴진화 통합 모델링을 이용한 컴퓨터적사고 증진 시스템을 이용하여 UI정보, 소스코드, 테이블, 파일 등과 같은 소스와 EA, BPR/ISP, 분석, 설계 등과 같은 모델을 식별하여 조립·분해 방식으로 처리하여 분해(decomposition), 추상화(abstraction), 패턴인식(pattern recognition), 알고리즘(algorithm)을 포함하는 컴퓨터적사고(Computational Thinking) 능력을 증진시키는 과정을 설명하자면 다음과 같다.

최초로 알고리즘을 만들 때에는 도1의 204의 『알고리즘패턴조립·분해작업부』에서 알고리즘 패턴을 모델 또는 소스 중 어느 한 관점에서 조립·분해 작업을 수행하고 테스트할 수 있으며, 작업 과정은 도1의 301의 『작업표시부』에 표시되고, 작업 결과는 도1의 201의 『모델·소스식별작업부』를 통해서 도1의 101의 『소스저장부』 또는 도1의 102의 『모델저장부』에 저장되며, 작업된 관련 패턴형상 및 패턴형상이력은 도1의 202의 『패턴형상이력비교처리부』를 통해서 도1의 103의 『패턴형상저장부』와 도1의 104의 『패턴이력저장부』로 저장된다.

저장된 소스 또는 모델을 읽어들여서 조립·분해 방식으로 알고리즘을 구성해나가는 식으로 보완하거나 진화시킬 경우에는 도1의 101의 『소스저장부』 또는 도1의 102의 『모델저장부』에서 도1의 201의 『모델·소스식별작업부』를 통해서 읽어들인 내용을 도1의 204의 『알고리즘패턴조립·분해작업부』에서 작업하고, 그 결과를 도1의 202의 『패턴형상이력비교처리부』를 통해서 도1의 103의 『패턴형상저장부』 및 도1의 104의 『패턴이력저장부』에 저장할 수도 있고, 이전에 저장해 두었던 패턴형상 및 패턴형상이력과 비교처리하여 알고리즘 패턴의 진화 과정을 추적하거나 개선할 수도 있다.

또한, 작업 과정에서 추상화 수준을 일반화(generalization)와 집단화(aggregation)와 연관화(association) 등의 입체적인 관점에서 선택하여 처리하고자 할 때에는 도1의 204의 『알고리즘패턴조립·분해작업부』가 도1의 203의 『추상화수준선택처리부』와 쌍방향으로 소통을 해가면서 작업을 수행할 수 있다.

이 과정에서 소스(소프트웨어의 코드나 UI정보, 테이블 정보 등)와 모델((EA, BPR/ISP, 분석, 설계 모델 등)의 다양한 시각으로 패턴을 지정하여 작업하는 것이 가능하기 때문에 컴퓨터적사고(Computational Thinking)가 폭넓은 대역폭을 가지고 증진하는 것이 가능해진다.

정보기술의 급속한 발전에 따라 정보가 폭주하고 있는 상황이 가속화 되고 있으며, 2050년에는 컴퓨터 1대의 처리 능력이 전인류의 두뇌처리 능력을 초과할 정도로 성능이 향상되고 있는 현 시점에서 이제는 인간이 단순히 정보를 비판적으로 분석하여 판단하는 시기를 뛰어 넘어 컴퓨터적사고(Computational Thinking) 능력을 증진시키는 것이 아주 중요하게 되었다.

따라서, 본 발명에서 지향하는 조립식 패턴진화 통합 모델링 기반 컴퓨터적사고 증진 방법 및 시스템을 산업에 이용하면 컴퓨터적사고 능력을 보다 다양한 시각에서 폭넓게 증진시키는 것이 가능해지며, 이를 통해서 컴퓨터적사고와 실질적인 소프트웨어 개발 및 유지보수 능력을 동시에 증진시킬 수 있게 되어, 컴퓨터적사고를 보다 사회에 유용하게 적용하는 형태로 증진시키는 데 핵심적인 기여를 할 것으로 예상된다.

101: 소스저장부
102: 모델저장부
103: 패턴형상저장부
104: 패턴이력저장부
201: 모델·소스식별작업부
202: 패턴형상이력비교처리부
203: 추상화수준선택처리부
204: 알고리즘패턴조립·분해작업부
301: 작업표시부

Claims

EA, BPR/ISP, 분석, 설계, 구현(소스), 테스트 등의 입체적인 시각에서 조립·분해식으로 선택한 모델 또는 소스 패턴을 자동적으로 조립하거나 분해하는 과정을 통해서 패턴을 변화시키는 형태로 컴퓨터적사고를 증진시킬 수 있도록 하는 방법 및 시스템
제1항에 있어서, EA, BPR/ISP, 분석, 설계, 구현(소스), 테스트 등의 입체적인 시각에서 조립·분해식으로 선택한 모델 또는 소스 패턴을 조립하거나 분해하는 과정을 통해서 패턴을 변화시키는 방법의 교육을 지원하는 형태로 컴퓨터적사고를 증진시킬 수 있도록 하는 방법 및 시스템
제1항에 있어서, EA, BPR/ISP, 분석, 설계, 구현(소스), 테스트 등의 통합적인 시각에서 알고리즘 패턴의 조립·분해를 통해서 변화된 패턴 형상의 변화과정 이력을 추적하여 변화전과 변화후를 통합적인 모델링 및 소스의 시각으로 비교하여 개선하는 형태로 패턴을 진화시킴으로써 컴퓨터적사고를 증진시킬 수 있도록 하는 방법 및 시스템
제1항에 있어서, EA, BPR/ISP, 분석, 설계, 구현(소스), 테스트 등의 통합적인 시각에서 알고리즘 패턴의 조립을 통한 추상화(Abstraction)는 일반화(Generalization), 집단화(Aggregation), 연관화(Association) 등의 개념을 모두 포함하여 도모하는 형태로 컴퓨터적사고를 증진시킬 수 있도록 하는 방법 및 시스템
제1항에 있어서, EA, BPR/ISP, 분석, 설계, 구현(소스), 테스트 등의 통합적인 시각에서 알고리즘 패턴의 조립을 통한 추상화 수준을 선택하여 처리하는 형태로 컴퓨터적사고를 증진시킬 수 있도록 하는 방법 및 시스템
제1항에 있어서, EA, BPR/ISP, 분석, 설계, 구현(소스), 테스트 등의 통합적인 시각에서 알고리즘 패턴에 번호를 붙여서 정량화시킴으로써 패턴인식 및 패턴의 진화과정을 정량화된 수치로 파악하거나 수치와 연관된 문자나 사물로 파악하는 형태로 컴퓨터적사고를 증진시킬 수 있도록 하는 방법 및 시스템
제1항에 있어서, EA, BPR/ISP, 분석, 설계, 구현(소스), 테스트 등의 통합적인 시각에서 진화시킨 알고리즘 패턴의 정량화 시킨 결과를 축적하여 교육과 개발 및 유지보수 실무에 적용하는 것을 지원하는 형태로 컴퓨터적사고를 증진시킬 수 있도록 하는 방법 및 시스템