초등정보교육에서의 계산적사고 교육을 위한 언플러그드 컴퓨팅 방법에 관한 고찰 The Research of Unplugged Computing Method for Computational Thinking in Elementary Informatics Education원문보기
컴퓨터과학은 정보처리의 연구, 자동화될 수 있는 것에 대한 연구, 컴퓨터계산의 연구, 자연적 인공적 모두의 정보처리의 연구로 발전하고 있다. 컴퓨터과학의 발전에 따라 정보교육의 모습도 변해 왔고, 최근에는 계산적사고 교육을 강조하고 있다. 본 논문은 정보교육의 발전과정을 살펴보고, 계산적사고의 교육방법으로 언플러그드 컴퓨팅을 적용하는 것에 대해 탐색해 본다. 연구자는 또한 언플러그드 컴퓨팅 방법을 적용하는데 있어서의 고려사항을 교사준비, 교육내용, 교수자원의 측면으로 나눠 살펴본다. 교사준비 측면에서는 교사의 인식전환, 컴퓨터과학 내용의 이해, 학생의 사고 촉진방법에 대한 이해가 필요하고, 내용 측면에서는 추상화 수준 설정, 내용 난이도 조절, 내용 심화 및 통합이 필요하다. 그리고 교수자원의 측면에서는 시간관리 및 자료준비 방법에 대한 고려도 필요하다.
컴퓨터과학은 정보처리의 연구, 자동화될 수 있는 것에 대한 연구, 컴퓨터계산의 연구, 자연적 인공적 모두의 정보처리의 연구로 발전하고 있다. 컴퓨터과학의 발전에 따라 정보교육의 모습도 변해 왔고, 최근에는 계산적사고 교육을 강조하고 있다. 본 논문은 정보교육의 발전과정을 살펴보고, 계산적사고의 교육방법으로 언플러그드 컴퓨팅을 적용하는 것에 대해 탐색해 본다. 연구자는 또한 언플러그드 컴퓨팅 방법을 적용하는데 있어서의 고려사항을 교사준비, 교육내용, 교수자원의 측면으로 나눠 살펴본다. 교사준비 측면에서는 교사의 인식전환, 컴퓨터과학 내용의 이해, 학생의 사고 촉진방법에 대한 이해가 필요하고, 내용 측면에서는 추상화 수준 설정, 내용 난이도 조절, 내용 심화 및 통합이 필요하다. 그리고 교수자원의 측면에서는 시간관리 및 자료준비 방법에 대한 고려도 필요하다.
Computer Science has been developed thru the study of information processing, the study of what can be automated, the study of computation, and the study of information processes both natural and artificial. As developing the computer science, the aspect of informatics education was changed. Recentl...
Computer Science has been developed thru the study of information processing, the study of what can be automated, the study of computation, and the study of information processes both natural and artificial. As developing the computer science, the aspect of informatics education was changed. Recently we focus on computational thinking education. In this paper, I review the progress of informatics education and research the applying of unplugged computing as a method of computational thinking education. I also research the considerations about applying of unplugged computing in aspects of teacher preparation, educational content, and teaching resources. As result I found that teachers change their perceptions about computer education, understand the computer science contents, and understand the promotion of students thinking skills in point of view at teacher preparation, that teachers can set the levels of abstraction and can enrich and integrate of contents, and that teacher can manage class time and educational resources preparation in point of view at educational resources.
Computer Science has been developed thru the study of information processing, the study of what can be automated, the study of computation, and the study of information processes both natural and artificial. As developing the computer science, the aspect of informatics education was changed. Recently we focus on computational thinking education. In this paper, I review the progress of informatics education and research the applying of unplugged computing as a method of computational thinking education. I also research the considerations about applying of unplugged computing in aspects of teacher preparation, educational content, and teaching resources. As result I found that teachers change their perceptions about computer education, understand the computer science contents, and understand the promotion of students thinking skills in point of view at teacher preparation, that teachers can set the levels of abstraction and can enrich and integrate of contents, and that teacher can manage class time and educational resources preparation in point of view at educational resources.
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문제 정의
교사준비 측면에 있어 인식의 전환, 내용에 대한 이해, 사고촉진 방법들의 준비가 필요하였고, 교육내용의 측면에서는 추상화 수준의 설정, 내용의 난이도 조정, 내용 심화 및 내용 통합이 필요하였다. 교수자원의 측면에서는 수업에 할당된 시간의 관리와 자료준비가 필요함을 살펴보았다.
본 연구에서는 계산적사고의 개념, 정보교육의 발전과정, 계산적사고 교육의 필요성, 일상에서 일어나고 있는 계산적사고의 모습들을 알아보고자 한다. 또한 초등정보교육에서 계산적사고를 기르기 위해 언플러그드 컴퓨팅 교육방법은 어떻게 적용되어야 하는가에 대해서도 살펴본다.
본 논문에서는 컴퓨터과학의 계산적사고의 특성을 알아보았고, 계산적사고를 교육하는 방법으로서의 언플러그드 컴퓨팅 방법의 적합성에 대해 살펴보았다. 언플러그드 컴퓨팅 연구는 시범적으로 연구되었고, 컴퓨터과학 전문가를 포함하여 학습내용이 개발되고, 초등교사에 의해 적용되었다.
본 연구에서는 계산적사고의 개념, 정보교육의 발전과정, 계산적사고 교육의 필요성, 일상에서 일어나고 있는 계산적사고의 모습들을 알아보고자 한다. 또한 초등정보교육에서 계산적사고를 기르기 위해 언플러그드 컴퓨팅 교육방법은 어떻게 적용되어야 하는가에 대해서도 살펴본다.
본 연구에서는 언플러그드 컴퓨팅을 적용할 때 고려해야할 점들을 교사준비, 교육내용, 교수자원 측면에서 살펴보았다. 교사준비 측면에 있어 인식의 전환, 내용에 대한 이해, 사고촉진 방법들의 준비가 필요하였고, 교육내용의 측면에서는 추상화 수준의 설정, 내용의 난이도 조정, 내용 심화 및 내용 통합이 필요하였다.
셋째, 1980년대 중반의 응용소프트웨어 활용중심의 교육[7]을 살펴보자. 1970년대 프로그래밍 교육을 통해 다수의 소프트웨어들이 개발되었다.
학생들의 컴퓨터과학개념 이해와 계산적사고 계발을 위해 교사는 언플러그드 컴퓨팅 방법을 사용할 수 있다. 연구자는 초등학생을 대상으로 시범 적용[2][3][4][10][12]한 결과와 예비교사를 대상으로 한 연구[13] 및 참고문헌들[1][15]을 바탕으로 언플러그드 컴퓨팅 교육방법을 현장으로 확산하는데 있어 고려해야 할 점들을 (그림 3)과 같이 교사준비, 교육내용, 교수자원의 측면으로 살펴보고자 한다.
가설 설정
둘째, 교사는 컴퓨터과학에 대한 깊이 있는 이해를 가지고 있어야 한다. 학생들이 수업도중에 개발하게 될 방법들에 대해 이해 및 평가 할 수 있는 수준의 지식이 요구된다.
첫째, 학습자를 고려한 추상화 수준을 설정하는 것이다. 초등학생들에 적용할 내용에 대한 추상화 수준의 교육학적 합의가 있어야 한다.
제안 방법
학생들은 주어진 학습자료(접시저울과 무게추)를 이용하여 정렬알고리즘을 개발하는 활동이다. 수업 결과 학생들은 이름은 다르지만 선택정렬, 버블정렬, 퀵정렬, 합병정렬, 삽입정렬, 개선된 삽입정렬 등을 개발하였다.
성능/효과
1970년대 프로그래밍 교육을 통해 다수의 소프트웨어들이 개발되었다. 개발된 소프트웨어들은 사회에서 경쟁을 시작하였고, 경쟁에서 적자생존 한 소프트웨어는 시장을 지배하였다. 이 소프트웨어는 사용자에게 해당 분야의 표준을 제공하게 되었다고 이해할 수 있다.
이 소프트웨어는 사용자에게 해당 분야의 표준을 제공하게 되었다고 이해할 수 있다. 개인의 입장에서 볼 때, 일상적인 일을 해결하기 위해서는 직접 소프트웨어를 개발하는 것보다 상업용 소프트웨어를 구입하는 것이 경제적이었다. 상업용 소프트웨어를 학교의 교육과정에 편입함으로써 프로그램 사용설명서와 교과서가 큰 차이가 없어지는 현상과 소프트웨어가 갱신되면 교과서가 갱신되어야 하는 현상도 나타났다.
넷째, 계산적사고 교육은 미래 기술에 대해 접근하는 방식을 제공할 수 있다. 초․중등교육은 보편적인 교육을 지향한다.
다섯째, 계산적사고는 컴퓨터과학의 발전에 도움을 준다. 계산적사고는 컴퓨터과학의 역사적 경험에서 생겨난 것이라고 할 수 있다.
넷째, 1990년대 멀티미디어 활용중심 교육[7]은 하드웨어의 급격한 발달로 인해 나타난 현상이다. 다중 감각을 통한 정보전달 방식으로의 변화는 사용자를 폭발적으로 증대시키는 결과를 낳았다. 사용자들은 업무 및 문제해결 이외의 여가 및 오락 시간에도 컴퓨터를 활용하게 되었다.
첫째, 인식중심의 교육은 컴퓨터의 특성을 이해하는 것을 핵심목적으로 삼는다. 당시의 상황을 고려해 보면 컴퓨터의 성능과 잠재력은 사회에 상상 이상의 충격을 주었고, 대중에게 전달된 컴퓨터의 능력은 증폭되었다. 교육자들은 부풀려진 컴퓨터에 대한 잘못된 이해를 정확하게 바로잡는 교육이 필요했다고 판단할 수 있다.
개인의 입장에서 볼 때, 일상적인 일을 해결하기 위해서는 직접 소프트웨어를 개발하는 것보다 상업용 소프트웨어를 구입하는 것이 경제적이었다. 상업용 소프트웨어를 학교의 교육과정에 편입함으로써 프로그램 사용설명서와 교과서가 큰 차이가 없어지는 현상과 소프트웨어가 갱신되면 교과서가 갱신되어야 하는 현상도 나타났다.
셋째, 계산적사고는 현실에서 다양하게 적용할 수 있는 사고이다. 스택, 큐, 해싱, 탐색과 정렬, 인터럽트 우선순위, 백트래킹, 최소비용 알고리즘들은 컴퓨터과학이 발전하는 과정에서 컴퓨터과학자들에 의해 컴퓨터과학에 추가된 내용들이다.
셋째, 교사는 학생들의 사고를 촉진하기 위한 발문 및 활동 계획을 준비할 수 있어야 한다. 주어진 자료를 이용하여 주어진 문제를 해결하는 과정에서 학생들이 사고 할 기회를 얻는 것은 중요하다.
둘째, 단순 암기기능이 아닌 근본적인 기능을 추구한다. 셋째, 컴퓨터가 생각하는 방식이 아닌 사람이 생각하는 방식이어야 한다. 넷째, 수학적 사고와 공학적 사고의 보완과 조합이다.
알고리즘을 문장으로 표현하는데 있어 재귀적인 호출이 이루어지는 것을 알 수 있었으며, 퀵정렬 및 이중 토너먼트 방식에서 분할정복의 개념과 병렬처리의 개념들에 대해 쉽게 이해하였다. 학생들은 개발한 알고리즘의 발표에 있어 자동화 및 재귀호출에 개념을 사용하였다.
이는 Wing[25]이 주장하는 프로그래밍에 이르는 사고의 과정을 중요시해야 한다는 것과 아이디어에 초점을 맞추어야 한다는 것에 일치하는 방법으로 사용될 수 있음을 의미한다. 알고리즘을 평가할 때 저울 사용회수를 기준으로 함으로서 효율성을 평가하는 것도 가능하였다.
각 과정에서의 사회적 상황과 목적들을 다시 살펴보자. 첫째, 인식중심의 교육은 컴퓨터의 특성을 이해하는 것을 핵심목적으로 삼는다. 당시의 상황을 고려해 보면 컴퓨터의 성능과 잠재력은 사회에 상상 이상의 충격을 주었고, 대중에게 전달된 컴퓨터의 능력은 증폭되었다.
후속연구
계산적사고를 길러주기 위해 언플러그드 컴퓨팅 방법을 적용하는 것은 바람직하지만 더 다양한 측면에서 문제점 및 고려사항들에 대한 연구가 필요하다. 향후 교사양성 및 현직교사 연수에 대한 연구도 필요할 것이다.
이진카드의 경우 개인용 및 집단용의 크기는 달라질 수 있다. 수업 자료가 대량으로 사용된다면 교구제작사를 통한 상업용 교구 구입도 가능할 것이다.
계산적사고를 길러주기 위해 언플러그드 컴퓨팅 방법을 적용하는 것은 바람직하지만 더 다양한 측면에서 문제점 및 고려사항들에 대한 연구가 필요하다. 향후 교사양성 및 현직교사 연수에 대한 연구도 필요할 것이다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
언플러그드 컴퓨팅 학습이란?
언플러그드 컴퓨팅 학습은 뉴질랜드의 팀 벨 교수와 그의 동료들에 의해 개발된 프로젝트를 포함하는 학습 방법으로 컴퓨터과학의 원리를 컴퓨터 없이 학습하는 방법이다[2][3][4][6][9][14][15][16]. 컴퓨터과학의 내용을 정보의 표현, 알고리즘, 절차표현 및 작동원리의 영역으로 나누어 학습할 수 있는 학습활동들을 제안하고 있다.
계산적사고는 무엇을 포함하는가?
계산적사고는 컴퓨터과학의 개념에 기초하여 문제를 해결하는 것, 시스템을 설계하는 것, 인간행동을 이해하는 것을 포함한다[25][31]. 이것은 컴퓨터과학이 초기에 수학, 과학, 공학의 영향을 받았다는 것을 생각해보면 쉽게 이해할 수 있다.
Wing이 주장하는 계산적사고의 특징은 무엇인가?
Wing이 주장하는 계산적사고의 특징을 살펴보면 다음과 같다[25]. 첫째, 프로그래밍보다는 프로그래밍에 이르는 사고의 과정을 중요시한다. 둘째, 단순 암기기능이 아닌 근본적인 기능을 추구한다. 셋째, 컴퓨터가 생각하는 방식이 아닌 사람이 생각하는 방식이 어야 한다. 넷째, 수학적 사고와 공학적 사고의 보완과 조합이다. 다섯째, 인공의 산출물 보다는 아이디어에 초점을 맞춘다. 여섯째, 모든 사람과 모든 곳에 산재하는 특성을 보인다.
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