[논문]컴퓨팅 사고력(Computational Thinking) 함양을 위한 대학에서의 SW교육에 관한 고찰

박성희

doi:10.14400/jdc.2016.14.4.1

컴퓨팅 사고력(Computational Thinking) 함양을 위한 대학에서의 SW교육에 관한 고찰
Study of SW Education in University to enhance Computational Thinking 원문보기

디지털융복합연구 = Journal of digital convergence, v.14 no.4, 2016년, pp.1 - 10

초록
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사회 전체가 소프트웨어 중심으로 운영되고, 사물인터넷을 통한 새로운 디지털 시대가 시작되면서 서로 융복합적으로 연계가 이루어지고 있다. 이러한 사회변화와 함께 실생활의 문제들이 복잡해지고 의사소통 능력과 문제해결능력이 점차 강조됨에 따라 이를 교육과정에 반영하기 시작하였다. 이러한 변화는 이미 해외에서 먼저 시작되었고, 국내에서는 2015년도 교육과정 개정을 통해 초중등에서도 SW교육을 교육과정에 포함하게 되었다. 반면 대학생들을 위한 SW교육에 대한 필요성은 최근에서야 그 움직임이 서서히 시작되었다. 현재 SW교육은 단순 프로그래밍교육이 아닌 컴퓨팅 사고력(Computational Thinking) 증진을 목표로 진행되고 있다. 따라서 최근 주목받고 있는 컴퓨팅 사고력에 대한 동향분석과 함께 대학SW교육에서 컴퓨팅 사고력 증진을 위해서 국내외 대학들이 관련 코스들을 어떻게 운영하고 있는지 분석하고, 컴퓨팅 사고력을 효과적으로 함양할 수 있는 교수학습모형을 제안하였다.

Abstract ▼ AI-Helper

Society is operating with software and a new digital era through the Internet of Things started. A variety of fields are being in conjunction with each other based on computing. As problems in real life become more complicated and communication based on various knowledge and problem solving skills are emphasized, these changes are reflected in the curriculum. These changes started from overseas in advance then Korea includes SW education in elementary and secondary education through curriculum revision of 2015. On the other hand, SW education for university students just started after the curriculum revision of elementary and secondary education. The new SW education highlights and develops Computational Thinking beyond programming and it will be a key for the future. Therefore, this study analyzed trends of Computational Thinking and examples of CT courses in Universities. Suggestions and ideas for instructional model to develop Computational Thinking were discussed.

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

무엇보다도 코스 전반에 걸쳐 학생과 사회와의 관련성을 강조한다. 그래서 최종 프로젝트는 학생 스스로가 자신에게 가장 관심 있는 주제를 직접 선택해서 진행을 하게 하여 컴퓨팅의 아름다움과 즐거움에 학생들이 경험할 수 있게 하는 것에 그 목적이 있다. 2015-16 수업커리큘럼은 현재 업데이트 중에 있으며 그 이전의 수업내용은 [Table 4]와 같이 구성되어 있다[28].
따라서 본 연구에서는 대학에서의 SW교육, 특히 컴퓨팅 사고력에 관한 국내외 동향분석과 함께 국내외대학에서 현재 시행되고 있는 컴퓨팅 사고력 중심의 SW교육 사례분석을 통해 컴퓨팅 사고력 교육과정에 대한 다양성을 살펴보고, 이에 적합한 교수학습모형을 제안하고자 한다.
본 연구에서는 이러한 컴퓨터 사고력의 주요개념을 통해 실생활의 문제 상황을 분석하여 학습자들이 컴퓨터를 활용하여 문제해결을 할 수 있는 능력 함양에 초점을 두어 대학에서의 SW교육을 살펴보았다.
본 연구에서는 컴퓨팅 사고력 함양을 위한 대학교육에서의 SW교육이 나갈 방향을 위한 기초연구로써 전반적인 국내외대학에서의 트렌드 및 사례조사와 함께 이를 위한 교수학습모형을 제시했다는 것에 시사점이 있다고 볼 수 있다.
이에 본 연구에서는 앱개발 또는 스크래치 프로그램을 활용한 컴퓨팅 사고력 프로젝트학습 모형(CT-PBL)을 [Table 5]와 같이 제안하고자 하며 각 단계에 대한 구체적인 설명은 다음과 같다[36].
하버드대학교의 CS50코스는 알고리즘적으로 생각하는 방법과 문제를 해결하는 법을 익히는 것에 목적이 있다. 수업에서 다루는 주제도 추상화, 알고리즘, 데이터 구조, 자원 운영, 정보보안, 소프트웨어 엔지니어링, 웹개발 등을 다루고 있으며, 프로그램 언어의 경우에는 C, PHP, JavaScript plus SQL, CSS, HTML을 포함하고 있다.

제안 방법

셋째, 추상화(abstraction) 활동은 여러 수준에서의 추상화 적용과 이해에 바탕을 두어 모델개발과 자연 및 인공 현상에 대한 시물레이션을 위한 추상화를 이용할 수 있다. 넷째, 문제와 창작물에 대한 분석(analyzing problems and artifacts)에서는 컴퓨팅의 결과들이 심미적, 수학적, 실용적 등의 다양한 기준들에 의해 평가되고 분석될 수 있는 것으로 컴퓨팅 작업을 통해 문제에 대한 해결안과 모델, 인공물 등을 만들고 자신의 작업물 뿐만 아닌 타인의 컴퓨팅작업도 평가하고 분석한다. 다섯째, 컴퓨팅 결과물의 공유와 소통(communicating)은 컴퓨팅에 관한 선택의 적합성과 디자인에 대한 정당화를 하는 활동으로서 상황과 맥락 안에서 결과물에 관한 의미를 설명하고 정확하고 정밀한 컴퓨터 언어, 기호, 시각화 기법 등으로 컴퓨팅 작업을 기술하고 궁극적으로 컴퓨팅 인공창작물의 목적을 요약 및 설명한다.
대안들과 비교하고 테스팅한 데이터를 기반으로 증거들을 산출하고, 결론을 방어할 수 있는 증거들로부터 논쟁하는 등의 과정을 통해 직접 최선의 해결안을 도출한다.
첫째, 컴퓨팅 연결성(connecting computing)으로 컴퓨팅을 통한 혁신이 컴퓨팅이 개인·사회·상업시장 등에 미치는 영향력을 확인하도록 한다.
초중등 SW교육 본격 확산, 산업현장의 요구를 반영한 대학 SW교육 혁신, 민관협력으로 친 SW문화확산 등 3대 분야 12개 과제를 청사진으로 제시하였다. 특히 대학을 대상으로는 한 계획에서는 산업현장에서 요구하는 문제해결 역량을 각춘 창의적 SW인재 향성을 위한 대학 SW교육의 혁신을 도모하며, 이에 일환으로 ‘SW중심대학’ 사업을 2015년도부터 본격적으로 시작하였다.

대상 데이터

우선 수강규모는 30명으로 이과계열을 제외한 1학년을 대상으로 하고 있다. 전공별 구성인원은 인문9명, 교육 1명, 상경 4명, 경영 4명, 사회과학 4명, 생활과학 3명, 공학 2명, 글로벌인재 1명, 자유전공 2명으로 나타났다.

성능/효과

넷째, 이를 전공별로 효과적으로 지원해 줄 수 있도록 각 전공 분야별 강사 풀과 실습 지원 조교와 같은 인력시스템이 갖추어져야 하며, 적정수준 규모의 학생과 지원 인력 매칭이 이루어져야 한다. 동시에 대형 강의, 온라인 강의, 실습 등과 같은 융복합적인 방식의 교육이 동시에 이루어지므로 이를 지원해줄 수 있는 풍부한 교육자원이 갖추어진 교육환경 시스템도 같이 요구된다.
이는 단순히 프로그래밍 능력 이상의 비판적 사고와 문제해결능력을 동시에 갖춘 것으로 현재 대학사회에서 양성하고자 하는 인재상과 공통적인 부분이 있다[37,38]. 본 연구를 통해 세계적인 SW교육의 흐름을 살펴보면서 SW교육이 단순히 프로그래밍 교육이 아닌 문제해결능력까지 갖출 수 있는 인재양성을 위해 컴퓨팅 사고력이 그 핵심을 이루고 있다는 점을 볼 수 있었다.
이를 통해 문제해결을 창의적으로 하기 위한 컴퓨팅 기법을 적용하고 직접 컴퓨팅 작업에 참여한다. 셋째, 추상화(abstraction) 활동은 여러 수준에서의 추상화 적용과 이해에 바탕을 두어 모델개발과 자연 및 인공 현상에 대한 시물레이션을 위한 추상화를 이용할 수 있다. 넷째, 문제와 창작물에 대한 분석(analyzing problems and artifacts)에서는 컴퓨팅의 결과들이 심미적, 수학적, 실용적 등의 다양한 기준들에 의해 평가되고 분석될 수 있는 것으로 컴퓨팅 작업을 통해 문제에 대한 해결안과 모델, 인공물 등을 만들고 자신의 작업물 뿐만 아닌 타인의 컴퓨팅작업도 평가하고 분석한다.

후속연구

둘째, 전공별 맞춤형 컴퓨팅 사고력 교육과정, 학습자 중심의 다양한 교수방법이 적용된 코스들이 설계되면 이를 현장에 적용하여 컴퓨팅 사고력 향상에 효과적인지를 실증적 데이터를 기반으로 검증할 필요가 있다.
본 연구의 제한점으로는 대학SW교육이 태동하는 시기여서 관련자를 대상으로 한 요구조사나 실제 CT-PBL 교수학습모형을 대학교육에 적용한 효과성 연구와 같이 실증적 데이터를 기반으로 하지 않은 점이다. 그러므로 실효성 있는 대학 SW교육을 위해서 다음과 같은 제언을 하고자 한다.
셋째, 컴퓨팅 사고력 수업이외에도 이를 지원할 수 있는 연계적인 교육과정도 마련되어야 한다. 필수 컴퓨팅 사고력 수업 외에도 더 높은 수준의 SW교육을 위해 다양한 수준의 관련 코스를 개설할 뿐만 아니라 창의적 캡스톤, 해커톤, 전시회, 융복합전공 개설, 학교 외부 커뮤니티 연계 프로그램, 로봇을 활용한 r-learning 프로그램 등 학생들이 다양한 선택을 할 수 기회를 제공해야한다[39,40].
그 이후에는 3학년에서는 소규모그룹의 SW비전공자들을 대상으로 연계/융합전공 과정이나 코스를 통해 2년 동안 심도 있는 교과과정이 운영될 것이며. 추후 컴퓨터과학이나 사이버보안과 같은 분야 전공으로 연계될 수 있다. 이와 관련된 교육과정 체계도를 보면 다음의 [Fig.
입학 전 신입생 중 1000명 정도가 선택해서 수강할 수 있는 1주일 기간의 ‘입학 전 캠프’를 제공하고, 입학 후에는 신입생 전체 필수 교양과목으로 ‘정보적 사고(컴퓨팅 사고력)’ 1학점을 실시할 예정이다. 필수 컴퓨팅 사고력 과목을 이수한 후에는 심화과정을 희망하는 학생들을 위해서 핵심교양에 컴퓨팅 사고력 영역 수업군을 만들어서 심화 컴퓨팅 사고력 과정과 전공별 선호되는 코딩기반 과정 등을 두어 각 과정별로 다양한 수업들을 제공할 예정이다. 그 이후에는 3학년에서는 소규모그룹의 SW비전공자들을 대상으로 연계/융합전공 과정이나 코스를 통해 2년 동안 심도 있는 교과과정이 운영될 것이며.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	Aho(2012)는 컴퓨팅 사고력을 어떻게 정의하였나?	Aho(2012)는 좀 더 간략하게 "컴퓨팅 사고력이란 문제들을 공식화(formulating)하는 것에 관여하는 사고과정으로 문제해결안이 컴퓨터화된 단계와 알고리즘으로 표현될 수 있다“라고 정의하였다[16].
	영국에서는 시대적 흐름에 맞는 인재양성을 위한 컴퓨터교육을 어떻게 하고 있는가?	이에 대한 구체적인 예를 들면 다음과 같다. 영국에서는 2000년에 ICT교과를 설치한 이래로 이에 관련한 교육과정을 지속적으로 포함시켰으며, 최근 2014년 9월부터 ‘Computing’이라는 교과를 포함하여 초, 중, 고에서 필수적으로 이수하도록 하고 있다. 이로써 영어, 수학, 과학, 체육과 더불어 주요 필수교과로 지정된 것이다[2,3].
	테크놀로지 리터러시는 무엇인가?	20세기 후반에는 ICT의 발달을 통해 정보통신기술과 관련 미디어를 잘 활용할 수 테크놀로지 리터러시(technology literacy)의 중요성이 강조되었다. 이와 같은 테크놀로지 리터러시는 스프레드시트를 통해서 장부를 관리하거나 자신의 창의적 아이디어를 그래픽이나 동영상 편집프로그램을 통해 원하는 창의적 결과물을 제작하는 것과 같이 도구적 관점에서 신속하고 정확하게 테크놀로지를 활용할 수 있는 능력을 뜻하였다[1].

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