낮은 자기주도 학습능력을 가진 전문계 고등학교 학생들에게 프로그래밍 학습은 매우 어렵고 힘든 과정일 수 있다. 프로그래밍의 과정은 고차원적 사고를 요구하는 학습 과정이며, 높은 수준의 자기주도 학습능력을 필요로 하기 때문이다. 본 연구에서는 프로그래밍 학습에 어려움을 느끼는 전문계 고등학교 학생들을 위하여 로봇을 활용한 문제 중심 프로그래밍 교수-학습 과정을 설계하여 적용하였다. 전문계 고등학교 학생들은 본 교수-학습 설계를 통하여 프로그래밍의 개념을 익히는 것뿐만 아니라, 총체적으로 낮은 수준의 자기주도 학습 능력을 향상시킬 수 있을 것이다. G 공업고등학교 3학년 2개 학급에 3주에 걸쳐 실험집단에는 로봇 활용 문제중심 프로그래밍 학습을 통제집단에는 로봇을 활용하지 않은 문제중심 프로그래밍 학습을 실시하였다. 적용 결과, 로봇을 활용한 프로그래밍 활동이 학생들의 자기주도 학습 능력을 향상시키는데 도움이 되는 것으로 나타났다.