[논문]초등 정보 영재학생들을 위한 병행 교육과정 모델을 적용한 암호화 교육 프로그램 개발

김지현; 김갑수

doi:10.14352/jkaie.2014.18.3.371

[국내논문] 초등 정보 영재학생들을 위한 병행 교육과정 모델을 적용한 암호화 교육 프로그램 개발
A Development of Cryptography Learning Program with the PCM Model for the Gifted Elementary Students of Information Science 원문보기

정보교육학회논문지 = Journal of the Korean Association of Information Education, v.18 no.3, 2014년, pp.371 - 380

김지현 (서울교육대학교 컴퓨터교육과) , 김갑수 (서울교육대학교 컴퓨터교육과)

초록
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초등 정보 영재 교육을 위한 교육과정은 매우 부족하다. 일반적으로 영재교육 과정 개발에 병행교육과정이 많이 적용되고 있다. 따라서 정보영재아들을 위한 병행교육과정 모델을 적용하는 것이 필요하다. 대표적인 사례로 암호화 교육 프로그램에 적용하였다. 병행 교육과정 모델에는 4개의 교육과정이 각각 또는 결합되어 사용될 수 있고 일부만 사용될 수도 있다. 본 연구에서는 병행 교육과정 모델의 장점을 최대한 반영하기 위하여 네 교육과정을 차례대로 모두 사용하였다. 본 교육 프로그램을 초등 정보영재학생 19명을 대상으로 4차시 수업에 적용하였다. 수업 중 학습자들의 활동 관찰 및 기록, 학습자들 대상의 설문 조사, 과제물 분석의 방법을 사용하였다. 그 결과, 본 연구에서 개발된 교육 프로그램은 초등 정보영재학생들의 수준에 적절하였으며 과제 집착력, 문제 해결력, 창의성 등의 영재성 향상에 도움이 된 것으로 나타났다. 또한 수업 후 암호화 주제에 관심을 갖게 된 학습자가 많았다.

Abstract ▼ AI-Helper

There is a little curriculum for gifted and talented elementary information. Generally parallel curriculum model(PCM) for gifted children is being applied to many subjects. It is necessary to apply the PCM for gifted elementary children of information science. This model is a prime example of a training program was applied to the encryption. There are four parallel curriculum model. The four curriculum model can be used individually or combined, may be used only partially. In this study, the benefits of parallel curriculum model in order to reflect as much as possible in order all four courses were used. This program for 19 students in the gifted children for information science class were applied to four periods. Observe and record the activities of students in class, the survey targeted learners, assignments, methods of analysis were used. We found that the level of the program was suitable and the aspects of giftedness such as an ability to focus on the task and an ability to solve the problem were enhanced. Moreover, participants became more interested in the topic of encryption following the program.

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

결론적으로 본 연구의 목적은 병행 교육과정 모델을 통해 초등 정보영재를 위한 영재교육의 목표에 충실한 초등 정보영재교육 프로그램 개발을 유도하고, 그 효과를 검증해 보는 데 있다. 주제를 ‘암호화 이론’으로 선택한 것은 ‘암호화 이론’이 수학에서 비롯되었으나 수학자였던 앨런 튜링이 암호 해독을 위해 최초의 컴퓨터인 튜링 기계를 만들었던 것처럼, 컴퓨터의 활용이 효율적 이라는 사실을 느낄 수 있는 주제이며, 정보통신 기술을 통해 인간 생활이 편해지고 있으나 그에 따라 정보 보안을 위한 암호화 문제가 더욱 중요해지고 있기 때문이다.
본 연구에서 암호화라는 주제는 학습자들에게 다소 생소하게 여겨질 수 있는 분야이다. 따라서 학습자들이 두려움을 갖지 않으면서 자연스럽게 흥미를 갖게 하기 위하여 단계적으로 교육 프로그램을 구성하였다. 또한 병행 교육과정 모델의 기본 형식인 핵심, 연결, 실행, 정체성 교육과정을 충실히 반영하고자 하였다.
따라서 학습자들이 두려움을 갖지 않으면서 자연스럽게 흥미를 갖게 하기 위하여 단계적으로 교육 프로그램을 구성하였다. 또한 병행 교육과정 모델의 기본 형식인 핵심, 연결, 실행, 정체성 교육과정을 충실히 반영하고자 하였다. 교육 프로그램의 내용은 난이도, 관심, 흥미 등을 위주로 조사하였다.
본 교육 프로그램이 초등 정보영재학생의 영재성 및 다양한 실력 향상 여부에 효과가 있었는지 설문지를 통해 확인하였다. 설문 분석 결과 과제집착력이 매우 향상되었다고 답한 학습자가 12명(63.
본 연구는 초등 정보영재교육을 위한 표준화된 교육과정 개발을 위한 기초 연구로서 ‘암호화 교육 프로그램’ 개발을 유도하고, 그 효용성을 검증하고자 한다.
본 연구에서 개발한 암호화 교육 프로그램은 초등 정보영재학생에게 암호의 역사, 종류 등을 학습하게 하고 직접 암호화, 복호화 과정을 연습하면서 암호 전문가가 되어 나만의 암호를 개발해 본 후 암호 전문가의 자질과 나의 특성을 분석해 보는 것이 목적이다. 이를 위해 병행 교육과정 모델의 표준 형태를 기반으로 핵심, 연결, 실행, 정체성 교육과정 프로그램을 개발하여 시연하였다.
이런 까닭으로 ‘암호화 이론’을 중심으로 한 새로운 정보영재교육 프로그램을 통해 21세기 지식 사회에서 요구되고 있는 정보통신 분야를 위한 전문 교육을 지향하고자 한다.

제안 방법

또한 병행 교육과정 모델의 기본 형식인 핵심, 연결, 실행, 정체성 교육과정을 충실히 반영하고자 하였다. 교육 프로그램의 내용은 난이도, 관심, 흥미 등을 위주로 조사하였다. 교사들의 수업 관찰 결과 각 차시 활동을 할 때 학습자들이 처음에는 다소 당황하고 해결 방법을 찾지 못하였으나 몇몇 학습자들이 먼저 다양한 시도를 하며 문제를 해결하였고 다른 학습자들도 이를 참조하여 문제를 해결하는 모습을 보였다.
첫째, 핵심 교육과정을 통해 암호화 이론의 핵심적인 지식을 획득한다. 둘째, 연결 교육과정을 통해 암호화 이론을 다른 맥락에 적용해 보며, 이를 통해 다양한 맥락에 대해 이해한다. 셋째, 실행 교육과정을 통해 암호화 이론의 구체적 기술을 습득한다.
마지막으로 네 번째 정체성 교육과정은 여느 교육 프로그램에서도 쉽게 찾아볼 수 없는 단계로써, 암호 전문가에 대해 탐구하고 자신의 흥미, 능력 등에 대한 평가를 통해서 암호 이론에 대한 전문가적인 이해를 통해 학습자 스스로 자아를 개발할 수 있다. 위의 학습 단계에 따라 교사용 교수․학습 과정안과 학습자용 학습 자료를 함께 개발하였다. 개발된 교육 프로그램이 초등 정보영재학생의 영재성 향상에 끼친 영향과 관련하여 얻어진 결론은 다음과 같다.
본 연구에서 개발한 암호화 교육 프로그램은 초등 정보영재학생에게 암호의 역사, 종류 등을 학습하게 하고 직접 암호화, 복호화 과정을 연습하면서 암호 전문가가 되어 나만의 암호를 개발해 본 후 암호 전문가의 자질과 나의 특성을 분석해 보는 것이 목적이다. 이를 위해 병행 교육과정 모델의 표준 형태를 기반으로 핵심, 연결, 실행, 정체성 교육과정 프로그램을 개발하여 시연하였다. 교사의 관찰 결과 앞 차시의 문제는 대부분의 학습자들이 다 해결하고 수업 목표에 도달하였으나 컴퓨터를 이용하여 아핀 암호를 복호화시키는 활동은 많은 학습자들이 어려워했다.
본 연구에서 개발하는 초등 정보영재교육 프로그램에서는 병행 교육과정 모델을 통해 다음과 같은 학습 목표를 설정한다. 첫째, 핵심 교육과정을 통해 암호화 이론의 핵심적인 지식을 획득한다. 둘째, 연결 교육과정을 통해 암호화 이론을 다른 맥락에 적용해 보며, 이를 통해 다양한 맥락에 대해 이해한다.
초등 정보영재학생을 위한 암호화 교육 프로그램을 개발하기 위해 병행 교육과정 모델을 적용하여 핵심, 연결, 실행, 정체성 교육과정으로 학습 단계를 조직하였다. 첫 번째 단계는 암호화의 기초적이며 핵심적인 내용을 익히기 위한 단계이며 암호화의 정의와 각종 용어, 암호의 종류 및 역사에 대한 이해를 목표로 한다.
실행 교육과정의 목적은 학습자들이 여러 학문 영역의 전문가들이 사용하는 기술과 방법론을 경험해 보도록 이끄는 것이다. 학습자들은 본 주제와 관련 앞서 학습한 핵심 내용을 기반으로 새로운 내용을 익히기 위해 현직 전문가들이 사용하는 기술과 방법론을 사용한다. 이러한 경험을 통해 학습자들은 이해를 더 깊게 할 수 있으며 실행의 기쁨을 맛볼 수 있다.

이론/모형

이 연구에서는 ‘암호화 교육 프로그램’에 ‘병행 교육과정 모델(PCM : Parallel Curriculum Model)’을 적용하고자 한다.

성능/효과

이는 자아존중감이 강한 영재학생의 특성 때문일 수 있다. 따라서 설문지 결과와 관찰 결과를 모두 고려해 볼 때 학습의 수준은 적절하거나 조금 어려웠으며 이는 도전적인 과제에 흥미를 느끼는 영재학생에게 적절한 수준의 수업이었다고 볼 수 있다. 충분한 시간이 주어져서인지 나만의 암호 체계 만들기 심화 과제에서 많은 학습자들이 다양한 방법으로 암호 체계를 만들었으나 3명은 기존에 학습한 시저 암호를 그대로 사용하여 만들었다.
개발된 교육 프로그램이 초등 정보영재학생의 영재성 향상에 끼친 영향과 관련하여 얻어진 결론은 다음과 같다. 분석 결과에서 알 수 있듯이 암호화는 초등 정보영재학생들의 흥미와 관심을 불러일으키기에 적합한 주제였으며 본 교육 프로그램은 과제집착력, 창의성, 논리적 사고력 등 영재학생들의 영재성 및 실력 향상에 큰 도움이 되었다. 물론 설문만을 통해 실제로 교육 프로그램의 효과를 객관적으로 검증 하기는 어려우나 학습자들의 반응이 긍정적인 것으로 봐서는 짧은 시간이지만 유의미한 효과를 거둔 것으로 볼 수 있다.
본 교육 프로그램이 초등 정보영재학생의 영재성 및 다양한 실력 향상 여부에 효과가 있었는지 설문지를 통해 확인하였다. 설문 분석 결과 과제집착력이 매우 향상되었다고 답한 학습자가 12명(63.2%), 창의성이 매우 향상되었다고 답한 학습자가 14명(89.5%), 문제 해결력이 매우 향상되었다고 답한 학습자가 11명(57.9%), 논리적 사고력과 추론능력이 매우 향상되었다는 학습자가 각각 9명(47.4%)으로 많은 수의 학습자가 본 프로그램을 통해 영재성과 실력이 향상되었다고 느끼는 것을 알 수 있다. 암호화를 이해하기 위해 경우의 수, 함수, 소수, mod 등의 수학적 지식이 필요하나 이는 미리 알고 있지 않았어도 본 학습을 통해 충분히 이해할 수 있는 수준의 내용이었다.
수업 활동 관찰 결과 프로그래밍 언어에 대한 학습이 사전에 이루어져 있거나 엑셀을 잘 다루는 학습자가 문제 해결을 더 쉽게 한 것으로 봐서 본 교육 프로그램은 프로그래밍 언어에 대한 학습을 한 후 실시했을 때 더 좋은 효과를 거두었을 것으로 예상된다. 초등 정보영재 학생들의 창의성을 발달시키는 것이 기본적인 영재교육의 목표이긴 하나 목표 달성을 위한 수단으로서 타자 연습, 기초적인 컴퓨터 교육, 프로그래밍 교육 등의 중요성도 간과할 수 없다.

후속연구

모든 주제의 교육 프로그램을 병행 교육과정 모델을 기반으로 개발할 필요는 없지만 학습자들이 관심 있는 주제에 대해서는 정체성 교육과정의 내용을 접목시켜 개발한다면 학습자들의 진로지도에도 도움이 될 것이다. 더불어 학습자 자신의 장래 희망을 찾을 경우 학습자들이 뚜렷한 목표 의식을 가지고 꾸준히 학습을 할 수 있게 하는 자기 주도적인 학습 능력을 키워줄 수 있을 것이다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	병행 교육과정 모델의 구성은?	병행 교육과정 모델[9]은 교육 프로그램이 수단으로 삼은 학문의 핵심적인 사실, 개념, 원리와 기술 등을 중심으로 구성된다. 하지만 병행 교육과정 모델은 학생의 다양한 요구를 충족시켜줄 수 있도록 여러 학습 양식을 병행적으로 사용하도록 제안한다.
	영재 교육 모델은 무엇이 있는가?	지금까지 많이 연구되어 활용되고 있는 영재 교육 모델은 Renzulli의 심화학습 3단계 모형(Enrichment Triad Model)[2][3], 학교전체 심화학습모형(Schoolwide Enrichment Model: SEM)[4], 다중메뉴모형(Multiple Menu Model)[5], Treffinger의 자기주도적 학습모형(Self-directed Learning Model)[6][7], Betts의 자발적 학습모형(Autonomous Learner Model: ALM)[8] 등이 있다. 이런 모델들은 영재 교육대상자들의 영재성을 찾는 모델이기보다는 영재아들을 단순한 교육하는 모델이기 때문에 이런 모델들을 정보 영재 수업에 적용하여도 영재성을 발현하기 어렵기 때문에 초등학생들에게는 정보 영재아들의 영재성을 발현하게 하는 모델이 아니다[1].
	획일화된 선행 학습 교육 프로그램의 좋지않은 결과는?	이처럼 획일화된 선행 학습 교육 프로그램은 엘리트식 교육을 지향할 뿐, 학습의 필요성을 학습자 스스로 느낄 수 있도록 유도하는 창의적인 교육일 수는 없다. 정서적 발달에서뿐만 아니라 인지적 발달에서도 중등학생과 차이가 있을 수밖에 없는 초등학생에 대한 이런 엘리트식 교육 프로그램은 초등영재의 가능성을 쇠퇴시킬 수도 있다. 결국 컴퓨터 프로그래밍 위주의 교육 프로그램은 초등 정보영재의 다양한 가능성을 무시하여‘자기 주도적인 영재성 향상’이라는 영재교육의 목표를 제대로 수행할 수 없게 된다.

참고문헌 (11)

Kapsu Kim(2012). A Modular Integrated Curriculum Model for the Gifted Information Children. Journal of the Korean association of information education, 16(3), 299-307.

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Renzulli, J. S.(1976). The enrichment triad model: A guide for developing defensible programs for the gifted and talented. Gifted Child Quarterly, 20(3), 303-326.

상세보기
Renzulli, J. S.(1986). The three-ring conception of gifted: A developmental model for creative productivity. In R. J. Sternberg, & J. E. Davison(Eds.). Conceptions of giftedness. New York, Cambridge University Press.
Renzulli, J. S. & Reis, S. M.(1997). The schoolwide nrichment model: A how-to guide for educational excellence. Mansfield Center, CT, Creative Learning Press.
Renzulli, J. S.(1988). The Multiple Menu Model for Developing Differentiated Curriculum for the Gifted and Talented. Gifted Child Quarterly, 32(3), 298-326.

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Treffinger, D. J.(1975). Teaching for self-directed learning : A Priority for the gifted and talented. Gifted Child Quarterly, 19(1), 149-162.

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Penny Van Deur(2004). Gifted Primary Students' Knowledge of Self Directed. Learning International Education Journal, 4(4), 64-74.
George Betts(2003). The Autonomous Learning Model for high school Programming. Gifted Education Communicator FALL/WINTER, 38-61.
Carol Ann Tomlinson et al.(2002). The Parallel Curriculum: A Design to Develop Learner Potential and Challenge Advanced Learners. Crown Press.
Simon Singh(1999). The Code Book.
Whang, Woo Hyung, Yoon, Na Rea(2009). A study on the effectiveness of the mathmatically gifted program, J. Korean Soc. Math. Ed. Ser. E:: Communications of Mathematical Education, 23(1), 53-72.

저자의 다른 논문 :

표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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