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버전관리 깃(Git)의 원격저장소로 소셜 코딩(social coding) 서비스를 내세운 깃허브는 2008년 웹 호스팅 서비스를 시작했다. 마이크로소프트는 2018년 개방형 플랫폼 깃허브를 인수해 업계의 우려와는 다르게 비공개 저장소의 공동 작업자 수 제한도 없애고 무료로 제공하는 등 깃허브를 더욱 활성화하고 있다. 깃허브는 여러 협업자(collaborator) 및 누구나가 참여하는 소프트웨어 개발에서 소스의 버전관리와 지속적 통합과 배포(CI/CD), 다양한 협업 기능을 제공한다. 깃허브는 원격저장소(remote repository) 단위로 소스 코드 및 관련 파일 등을 저장・관리한다. 저장소는 기본적으로 자신을 설명하는 마크다운(markdown) 형태의 README.md 파일을 제공하며, 여러 오픈소스 저작권 중의 하나를 정할 수 있다. 깃허브의 프로젝트가 어느 정도 목표한 기능에 이르면 개발된 소스 코드와 바이너리 파일도 함께 저장소에 올려 배포(release)할 수 있다.

깃허브는 개발 중에 발생하는 다양한 쟁점을 제기하고 협의하는 이슈(issues)를 제공한다. 이슈는 게시판 형태의 의사소통 방식으로 프로젝트 관련 추가 기능과 개선사항 수행, 아이디어와 정보의 공유, 버그 보고 및 수정 추적 등에 활용되는 하나의 협업 수단이다. 즉 이슈를 통해 개발자 간의 다양한 의견 교환이 가능하다. 물론 저장소에 아무 권한이 없는 사용자도 임의로 정보 공유 내용의 이슈를 보낼 수 있다. 또한, 깃허브는 이슈를 분류하기 위해 미리 만들어 놓은 레이블(labels), 마일스톤(milestones), 프로젝트(projects)를 지원한다. 이슈 생성 시 이들을 지정해 쉽게 프로젝트를 관리하도록 한다. 실제 이슈 등록 시 복수 개의 레이블 지정이 가능하며 다중 레이블링을 자동화하는 연구[16]도 수행되었다.

소프트웨어 개발 생명주기에서 개발뿐만 아니라 유지보수에서 버그 수정과 기능 추가, 새로운 컴퓨팅 환경 수용 등의 이유로 소스 코드 변경이 요구된다. 깃허브는 이러한 코드 수정 과정에서 풀 요청 등의 빠르고 효율적인 절차와 협업 과정을 제공한다[17]. 풀 요청(PR: Pull Request)은 저장소 내용이나 소스의 변경 사항을 반영하고자 하는 요청 서비스다. 풀 요청은 버전 관리 자체 기능이 아니라 깃허브와 같은 원격저장소 호스팅 서비스에서 제공하는 기능이다. 즉, 관심 있는 오픈소스 프로젝트에 누구나 저장소를 복제(fork)해 수정한 소스나 의견을 풀 요청을 통해 관리자에게 병합(merge)을 신청할 수 있다. 깃허브 프로젝트 관리자는 풀 요청 작업 내용의 검토(review)가 완료되면 원본과 병합한다. 깃허브에서는 이러한 저장소의 커밋(commit)과 풀 요청, 병합 과정의 개방형 협업을 통해 프로젝트 개발이 진행된다[18]. 즉, 풀 요청이란 아무 권한이 없는 누구라도 오픈소스 소프트웨어 개발에 이바지(contribute)할 수 있는 협업 방식이다. 리눅스와 아파치, 파이썬 등 다양한 분야의 오픈소스는 2010년 이후 4차 산업혁명 시대에 들어와 인공지능 관련 오픈소스가 증가하고 있다. 대표적인 인공지능 오픈소스로 텐서플로(tensorflow)와 파이토치(pytorch), 스위프트 AI(Swift-AI), 사이킷런(scikit-learn), 스페이시(spacy) 등을 들 수 있다. 따라서 깃허브의 다양한 오픈 프로젝트를 분석하면 인공지능 기술을 비롯해 공개된 프로젝트들의 특징과 기술 분야, 주요 기술들의 개발 동향을 파악할 수 있다[19],[20].

본 연구에서 제안하는 깃허브를 활용한 파이썬 프로그래밍 수업 모형은 파이썬 언어의 효과적인 습득을 위해 교수자가 제시한 코드는 물론 다른 학습자의 코드도 공유하도록 하고 깃허브를 활용한 팀웍 활동으로 프로그래밍에서의 협업의 중요성 강조하는 파이썬 프로그래밍 수업 모형을 제안한다.

수업은 이론과 실습을 분리하지 않고 제시된 실습과 함께 필요한 문법 강의가 진행되며, 수업에 온라인 공유 문서(Google Docs)를 적극적으로 활용한다. 수업에서 제시된 파이썬 문법 요소의 실습은 학습자도 스스로 코딩해 공유된 자신의 구글 시트(sheets)에 바로 제시하도록 한다. 이는 수업에서 학생의 흥미를 불러일으키는 촉진제가 될 수 있다. 수업에 활용되는 구글 공유 문서를 통해 교수자는 학습자의 코드를 검토하고 학습자는 다른 학습자의 코드도 참고할 수 있다. 이러한 수업 중 공유 문서의 활용으로 교수자는 학생의 학습 진척상황을 검토하고 학습자는 수업 집중력이 향상되며 프로그래밍 학습에도 도움을 준다. 본 수업 모형에서 학습자는 자신의 학습 결과를 제시하고 협업을 통한 팀 과제를 진행하기 위해 깃허브를 적극적으로 활용한다. 학습자는 깃의 버전관리를 위한 기본 학습을 기반으로 깃허브의 협업 학습을 위해 이슈와 풀 요청을 학습한다. 학습자는 교재에 제시된 예제와 더불어 자신의 팀원과의 협동 학습을 통해 스스로 코딩한 프로그램을 실습하고 이를 자신의 깃허브 저장소에 저장한다. 이러한 과정을 통해 학습자의 흥미를 유발시키고 프로그래밍 수업에서의 협업과 자기주도적 학습이 되도록 유도한다. 본 연구에서 제안된 깃허브 활용 수업 모델의 학습자가 배워야 할 구체적인 학습역량은 파이썬 프로그래밍 PY와 깃허브 GT 2가지로 구체적인 내용은 다음과 같다.

본 연구에서 설계한 수업 모형을 서울의 D 전문대학 3년제 컴퓨터정보공학과, 재직자과정 1학년 17명을 대상으로 2022년 1학기 주당 3시간인 ‘객체지향프로그래밍’ 강좌에서 운영하였다. 재직자과정은 특성화고를 졸업하고 바로 회사에 입사한 취업자를 대상으로 하는 과정으로 학생 대부분이 프로그래밍에는 초보자이다. 1학년 1학기 교과목인 객체지향프로그래밍은 파이썬의 문법 학습으로 프로그래밍 언어를 이해하고 파이썬 프로그래밍 실습을 위한 교과목이다.

코로나로 인해 수업은 온・오프라인 병행으로 진행하였다. 학교 정책에 따라 학기 전반 7주는 줌(zoom)으로 실시간 온라인 수업을 진행하였으며 후반 8주는 실습실에서 강의와 실습을 함께 대면 수업으로 진행하였다. 본 수업 모형에서 제안한 파이썬 문법과 프로그램 구현 학습역량 PY, 협업 학습을 위한 깃과 깃허브 학습역량 GT의 주간 일정을 다음 표 1에서 구체적으로 제시한다. 깃허브 활용을 위한 깃은 전반부에 학습하고 본격적인 깃허브 활용은 후반기에 팀 과제에 진행한다. 팀 과제는 학생이 스스로 팀을 구성하고 주어진 과제를 협업 학습을 통해 구현하고 팀 저장소에 구축하도록 하며, 13주차에 발표가 시행되었다. 학생에게 주어지는 개인 과제와 팀 과제는 모두 개인과 팀의 깃허브 저장소에 저장되도록 하고 학습자 모두 적극적으로 활용하도록 유도한다.

본 연구에서 제안한 깃허브 활용 파이썬 프로그래밍 수업 모형의 학습역량 효과성 검증을 위해 객체지향프로그래밍 교과목에서 학기 초반과 마지막에 각각 설문을 시행했다. 17명으로 운영된 수업에서 사전·사후에 대응표본 t-검정 검사에 수강인원 모두 설문에 참여했다. 다음 표 2와 같은 설문을 사용하여 수강생의 학습역량 차이에 의미가 있는지 알아보았다.

수업 모형 검증을 위한 학생 설문은 ‘파이썬 문법과 프로그램 구현’을 위한 8개와 ‘팀의 협업 학습을 위한 깃과 깃허브 활용’을 위한 7개의 학습역량 검사 문항으로 총 15개의 문항으로 구성된다. 각 문항에서 ‘전혀 아니다’처럼 부정 결과는 1점으로, ‘매우 그렇다’처럼 긍정 결과는 5점으로 평정한다.

수업에서 파이썬 문법과 프로그램 구현 역량의 학습 효과를 파악하기 위해 수강생에게 대응표본 t-검정의 사전·사후 설문을 시행한 결과는 다음 표 3과 같다. 본 수업의 수강생은 특성화 고등학교를 졸업하고 회사에 재직하고 있는 학생이다. 약간의 학생이 파이썬을 경험한 학생이 있으므로 사전 조사도 8개 중 5개의 항목이 3점을 넘는다.

설문 PY5의 사전·사후 차이 평균이 –1.000으로 8개 중 두 번째로 크다. 수업에서 리스트와 튜플의 중요성을 강조하고 많은 예제에서 다양한 리스트와 튜플을 다뤄 이에 대한 역량이 향상되었다고 추정한다. 설문 PY8의 차이 평균은 –1.118로 가장 크다. 이는 설문 바로 전주에 외부 모듈을 학습하고 모듈 numpy와 matplotlib 프로그래밍을 다뤄 가장 큰 향상 항목이 되었다고 추정한다. 모든 설문의 사전·사후검사에서 p<.05 수준의 통계적으로 유의미한 차이가 있었다. 이 수업을 수강한 학생들의 파이썬 역량이 향상되었다고 판단된다.

다음 표 4는 수업 운영에서 ‘팀의 협업 학습을 위한 깃과 깃허브 활용’ 역량이 향상되었는지를 파악하기 위해 수강생에게 대응표본 t-검정의 사전·사후 설문을 시행한 결과이다. 7개의 문항 중에서 4개 사전 설문이 3점 이상이다. 이는 학생이 재직자이므로 깃과 깃허브를 들어보거나 경험한 학생이 약간 있었기 때문이다. 깃허브의 이슈와 풀 요청에 대한 이해와 깃허브 협업 기능 활용 항목인 GT5와 GT6는 사전 설문이 2점 대로 깃허브 팀웍 활동에는 사전 이해도가 낮았다. 사전 조사에서 가장 낮은 GT2는 2.82로 깃의 세 가지 저장영역 이해 항목이다. 깃이 처음인 학습자에게는 깃 저장소와 스테이지 영역 등 용어부터가 생소하기 때문일 것이다.

사후 조사에서 가장 높은 것은 4.24로 원격저장소 활용 GT4이다. 학기 후반기에 팀과제로 팀 저장소를 계속 활용했기 때문으로 파악된다. 학습역량의 수업 전·후 검사의 차이에 대한 대응표본 t-검정 결과, 팀원과 깃허브 활용 GT5와 이슈와 PR 활용 GT6, 깃 저장상태 이해 GT2, 원격저장소 활용 GT4 순으로 향상되었다고 볼 수 있다. 사전·사후 차이가 가장 작은 값은 -0.5880으로 GT1의 깃의 이해와 설치에 대한 이해도이다. 학기 초에 배우는 깃 개론과 설치 학습으로 사전 평점이 높아 사후 평가와의 차이가 크지 않기 때문이다.

학기 초에는 구글 문서의 공유 시트를 통해 흥미와 관심을 유발하고 학생들 서로에게 경쟁심을 유발해 프로그래밍 실습의 사기 진작을 유도했다. 학기 중・하반기에는 팀 과제로 깃허브의 팀 저장소를 운영하고 깃허브의 협업 기능인 이슈와 풀 요청을 활용해 파이썬 프로그래밍 학습에서 협업 학습을 유도했다. 다음과 같은 학생의 정성적인 설문 평가를 통해 깃허브를 활용한 협업 학습이 프로그래밍 학습에서 긍정적이라는 것을 알 수 있었다.

‘혼자서 공부를 했다면 어려웠겠지만 수업에서 공유 시트와 깃허브를 활용한 수업 덕분에 조원들의 직접적인 도움과 설명으로 난관에서 벗어날 수 있었고 아직 부족한 부분을 돌아볼 수 있어서 좋았습니다.’

‘오늘 팀 프로젝트를 진행하면서 팀원을 도와주면서 나도 다시 한번 배우고 알던 내용도 한 번 더 알 수 있게 되어 유익했습니다. 머지와 PR에 대해 반복하다 보니 완벽히 이해를 한 것 같아서 좋습니다.’

‘오늘 수업에서 문제를 해결하는 과정에서 막힘이 있었지만, 팀원들과 함께 문제를 해결하면서 성취감을 느꼈다. 팀원들이 너무 좋다.’

일반적으로 전문대학 학생은 한 학기에 5-6개의 전공 교과목을 수강한다. 또한, 교과목이 기초 프로그래밍이며 대상자가 1학년인 것을 고려하면 본 수업 모형이 학생에게 학습 부담을 줄 수 있다. 다음과 같은 일부 학생의 설문 결과에서 학습량에 대한 부담감을 토로하고 있다.

‘여러 과목을 배우고 있고, 배우는 내용 또한 점점 많아지고 있어 갈수록 내용이 더 헷갈리는 것 같다. 프로그래밍을 충분히 학습하지 못하여 실습에 있어 다소 어려움이 있었다.’

‘여러 과목을 배우고 있고, 배우는 내용 또한 점점 많아지고 있어 갈수록 내용이 더 헷갈리는 것 같다.’