[논문]컴퓨팅 사고력 향상을 위한 정보소양교육에 관한 연구

김경민

컴퓨팅 사고력 향상을 위한 정보소양교육에 관한 연구
A Study on Information Literacy Education for Enhancing Computational Thinking 원문보기

컴퓨터교육학회논문지 = The Journal of Korean Association of Computer Education, v.20 no.4, 2017년, pp.59 - 66

초록
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정부는 4차 산업 혁명에서 세계 경제를 주도하는 인재를 양성하기 위해 소프트웨어 소양을 갖춘 창의적 융합인재 양성을 위한 정책을 수립하고 있다. 이에 따라 대학에서는 컴퓨팅 사고력을 기반으로 한 소프트웨어 교육을 교양 과목에 채택하고 있다. 그러나 소프트웨어 교육이 학습자들에게 프로그래밍 학습에 대한 부담을 가중시켜 컴퓨팅 사고력 향상이라는 근본적인 목적을 놓칠 수 있다. 본 연구에서는 학생들에게 소프트웨어 교육의 프로그래밍 학습에 대한 부담을 줄일 수 있는 방안으로 실무에서 직접 활용 가능한 정보소양교육을 통하여 컴퓨팅 사고력을 향상시킬 수 있는 수업방식을 제시하였다. 본 연구를 통해 정보소양교육도 문제에 대한 충분한 인식, 분석 및 효율적 절차를 스스로 구성할 수 있도록 하면 컴퓨팅 사고력 향상과 아울러 기능 습득도 향상시킬 수 있음을 알 수 있었다.

Abstract ▼ AI-Helper

In the fourth industrial revolution, the government has established a policy to cultivate the creative convergent talent with software literacy in order to cultivate human resources leading the economy. Therefore, software education based on computational thinking is being adopted in liberal arts courses in universities. However it would be damaged the fundamental objectives for increasing computational thinking by a weighted stress of students to learn programming of software education. In this paper, we proposed a teaching method that can improve computing thinking through information literacy education which can be directly applied in practice as a way to reduce the burden on the programming learning of software education. Through this paper, it was found that information literacy education can improve the computing thinking as well as the computing ability by making it possible to construct enough knowledge, analysis and efficient procedures for problems.

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

본 연구는 컴퓨팅 사고력을 기르기 위해 소프트웨어 교육을 교양 교육 과정에 채택하고 있는 현 시점에서 이미 컴퓨터 교양 수업으로 개설되어 있는 정보소양교육을 통해 컴퓨팅 사고력을 향상 시킬 수 있는 수업 방식을 제안하였다. 엑셀과 ᄒᆞᆫ글 프로그램의 활용 능력은 실생활에서 필수적으로 요구되는 컴퓨터 소양 능력이다.
본 연구에서는 안내문, 보고서, 월지급현황보고서와 같은 실생활에서 활용될 수 있는 완성된 문서를 문제로 제시하고 문제 해결을 위한 자료수집, 문제분해, 문제해결을 위한 동작 순서 즉 알고리즘을 스스로 찾아 볼 수 있도록 하였다. 학습자는 실생활에서 사용되는 문서를 문제로 제공받음으로써 해결해야하는 문제를 쉽게 파악할 수 있었다.
본 연구에서는 이미 많은 대학에서 개설된 정보소양과목을 통해 컴퓨팅 사고력을 기를 수 있는 수업 방식을 제시하고자 한다. 정보소양과목에서는 주로 ᄒᆞᆫ글과 엑셀 프로그램 사용법에 대한 기능 교육을 하고 있다.

가설 설정

다섯째, 컴퓨팅 사고력은 인공물이 아닌 아이디어이다. 여섯째, 컴퓨팅 사고력은 모두를 위한 것이다[2].

제안 방법

학습자는 실생활에서 사용되는 문서를 문제로 제공받음으로써 해결해야하는 문제를 쉽게 파악할 수 있었다. 또한, 주차별로 이전 주차에서 해결한 문제를 추가함으로써 반복적으로 학습할 수 있도록 내용을 구성하였다. 학습자는 반복적으로 구성된 문제를 통해서 주차가 진행되면서 좀 더 쉽게 추상화 요소를 찾아서 문제를 해결할 수 있도록 하였다.
문서 작성에 필요한 추상화 요소와 자동화요소는 <표 1>과 같다. 문제를 해결하기 위해 학습자들은 문제 해결에 필요한 자료를 추출하고 분석하고 문제해결을 위한 최소 단위로 분해하는 추상화 과정과 이 과정을 통해서 분석된 데이터와 분해된 문제들을 순서를 정하고 이를 해결할 수 있는 자동화 방식을 찾는 자동화 과정을 도출할 수 있도록 하였다. 이러한 과정은 학습자들의 설문문항 노트에 정리하도록 하였고 <그림 2>는 수업에 참여한 학생의 노트내용이다.
정보소양과목에서는 주로 ᄒᆞᆫ글과 엑셀 프로그램 사용법에 대한 기능 교육을 하고 있다. 본 연구에서 제시된 수업 방식은 완성된 문서를 문제로 제시하고 스스로 작성해야할 문서를 구상해 보도록 함으로써 문서 작성에 필요한 요소들을 파악하고 각 프로그램들이 제공해 주는 자동화 기능들을 적용하여 문서를 완성할 수 있도록 하여 스스로 문제를 해결할 수 있도록 한다. 실무에서 직접 활용 가능한 정보 소양교육을 통해 학습자들에게 소프트웨어 교육의 코딩에 대한 부담을 줄이면서 컴퓨팅 사고력을 향상시킬 수 있을 것으로 기대된다.
교육 내용에 따른 컴퓨팅 사고력과 강의 만족도를 비교하기 위하여 박혜정, 김현숙(2014: 243-251)[17]과 최형신, 김기범(2015: 225-232)[18]의 설문지 내용을 활용하였다. 설문 문항은 컴퓨팅 사고력과 강의 만족도 영역으로 나누어 구성하였다. 컴퓨팅 사고력 영역은 컴퓨팅 사고력 구성 요소인 자료 수집, 자료분석, 자료표현, 문제분해, 추상화, 알고리즘, 자동화, 시뮬레이션, 병렬화 9개의 항목[8]으로 구성하였고 강의 만족도는 기능습득, 효율적활용, 분석력, 응용력, 이해도, 집중도, 참여도, 상호작용, 참여도, 만족도등 강의를 통해 습득할 수 있는 10개의 문항으로 구성하였다.
<표 6>은 본 논문에서 제시한 컴퓨팅 사고력을 고려한 수업방식을 문제중심 방식으로 기존의 응용 프로그램의 활용 수업방식을 기능중심 방식으로 구분하였다. 수업방식의 결과를 비교하기 위하여 독립표본 t-검정을 실시하였다.
엑셀과 ᄒᆞᆫ글 프로그램의 활용 능력은 실생활에서 필수적으로 요구되는 컴퓨터 소양 능력이다. 이러한 응용 프로그램을 활용하여 실생활에서 발생되는 다양한 문제를 학습자에게 제시함으로써 문제를 쉽게 이해할 수 있도록 하였고 문제를 해결하기 위해 필요한 자료를 수집, 분석 및 문제를 분해하는 추상화 과정과 문제 해결 순서를 정하는 자동화 과정을 학습자 스스로 수행할 수 있도록 하였다.
설문 문항은 컴퓨팅 사고력과 강의 만족도 영역으로 나누어 구성하였다. 컴퓨팅 사고력 영역은 컴퓨팅 사고력 구성 요소인 자료 수집, 자료분석, 자료표현, 문제분해, 추상화, 알고리즘, 자동화, 시뮬레이션, 병렬화 9개의 항목[8]으로 구성하였고 강의 만족도는 기능습득, 효율적활용, 분석력, 응용력, 이해도, 집중도, 참여도, 상호작용, 참여도, 만족도등 강의를 통해 습득할 수 있는 10개의 문항으로 구성하였다. 설문문항의 내용은 <표 2>와 같다.

대상 데이터

본 연구는 부산광역시에 소재한 S대학의 2016학년도 2학기와 동계계절학기 수업을 받은 285명의 학생을 대상으로 설문조사를 진행하였다. 교육 내용에 따른 컴퓨팅 사고력과 강의 만족도를 비교하기 위하여 박혜정, 김현숙(2014: 243-251)[17]과 최형신, 김기범(2015: 225-232)[18]의 설문지 내용을 활용하였다.

데이터처리

19개의 문항은 5점 리커트 척도로 측정하였다. 설문에 대한 결과는 SPSS 23 프로그램을 이용하여 분석하였다.
<표 6>은 본 논문에서 제시한 컴퓨팅 사고력을 고려한 수업방식을 문제중심 방식으로 기존의 응용 프로그램의 활용 수업방식을 기능중심 방식으로 구분하였다. 수업방식의 결과를 비교하기 위하여 독립표본 t-검정을 실시하였다.

이론/모형

본 연구는 부산광역시에 소재한 S대학의 2016학년도 2학기와 동계계절학기 수업을 받은 285명의 학생을 대상으로 설문조사를 진행하였다. 교육 내용에 따른 컴퓨팅 사고력과 강의 만족도를 비교하기 위하여 박혜정, 김현숙(2014: 243-251)[17]과 최형신, 김기범(2015: 225-232)[18]의 설문지 내용을 활용하였다. 설문 문항은 컴퓨팅 사고력과 강의 만족도 영역으로 나누어 구성하였다.

성능/효과

강의 만족도는 기능습득 (p=0.013<0.05) 항목에서만 차이를 보여 기능중심 방식(3.872점)보다 오히려 문제중심 방식(4.167점)을 통해서 기능 습득도 향상됨을 알 수 있었다.
셋째, 컴퓨팅 사고력은 인간의 사고 방법이다. 넷째, 컴퓨팅 사고력은 수학적이고 공학적 사고를 보완하며 이를 결합한다. 다섯째, 컴퓨팅 사고력은 인공물이 아닌 아이디어이다.
넷째, 컴퓨팅 사고력은 수학적이고 공학적 사고를 보완하며 이를 결합한다. 다섯째, 컴퓨팅 사고력은 인공물이 아닌 아이디어이다. 여섯째, 컴퓨팅 사고력은 모두를 위한 것이다[2].
독립표본 t-검정 결과에서 컴퓨팅 사고력의 알고리즘 (p=0.378>0.05)과 시뮬레이션 (p=0.205>0.05) 항목을 제외하고 컴퓨팅 사고력의 모든 항목들은 p<0.05 로 교육방식에 따라 차이가 있음을 알 수 있었고 문제중심 방식이 기능중심 방식보다 대부분의 컴퓨팅 사고력 항목들이 높게 나타나 제안된 수업 방식이 컴퓨팅 사고력을 향상 시킬 수 있음을 알 수 있었다
첫째, 컴퓨팅 사고력은 프로그래밍이 아닌 개념화에 핵심이 있다. 둘째, 모든 사람이 갖추어야 할 핵심 역량인 컴퓨팅 사고력은 단순 반복적인 기술이 아니다. 셋째, 컴퓨팅 사고력은 인간의 사고 방법이다.
둘째, 모든 사람이 갖추어야 할 핵심 역량인 컴퓨팅 사고력은 단순 반복적인 기술이 아니다. 셋째, 컴퓨팅 사고력은 인간의 사고 방법이다. 넷째, 컴퓨팅 사고력은 수학적이고 공학적 사고를 보완하며 이를 결합한다.
신뢰도 분석결과 Cronbach 알파 값이 컴퓨팅 사고력 0.965, 강의 만족도 0.972로 매우 높게 나타나 조사도구의 적합성을 모두 충족하였고 는 타당도와 신뢰도를 보여 준다.
유사 항목을 분석하기 위해 요인분석을 실시하고 유의성을 검증한 결과 KMO 값은 0.957이고, Bartlett 값이 유의 수준 p=0.000으로 요인분석을 하는 것이 적절함을 검증하였다.
전체 학생의 컴퓨팅 사고력과 강의 만족도를 조사한 결과 5점 만점에 컴퓨팅 사고력은 3.584점이고 강의 만족도는 3.899점으로 강의 만족도에 비해 컴퓨팅 사고력을 어려워함을 알 수 있었다.
제시된 문제중심 수업방식과 기존의 기능중심 수업방식을 분석해 보니 제시된 방식이 컴퓨팅 사고력의 향상과 아울러 기능적인 습득도 향상됨을 알 수 있었다.
윙 교수는 컴퓨팅 사고력을 문제 해결 과정에서 추상화를 통해서 문제의 핵심 요소를 추출하는 능력과 이를 컴퓨팅 기기를 통해 자동화하는 능력으로 나누어 좀 더 구체적으로 정의하고 다음과 같은 특징을 제시하였다. 첫째, 컴퓨팅 사고력은 프로그래밍이 아닌 개념화에 핵심이 있다. 둘째, 모든 사람이 갖추어야 할 핵심 역량인 컴퓨팅 사고력은 단순 반복적인 기술이 아니다.
추출된 요인들은 모두 0.5 이상으로 제거할 항목은 없었고 회전된 성분행렬에 의해 2개의 요인으로 그룹핑이 되는 것을 확인할 수 있었다. 신뢰도 분석결과 Cronbach 알파 값이 컴퓨팅 사고력 0.
컴퓨팅 사고력의 향상을 위해서는 코딩 교육과 같은 프로그래밍 교육이나 컴퓨터 활용능력 배양 보다는 문제에 대한 충분한 인식, 분석 및 효율적 절차를 스스로 구성하도록 하는 학습 과정이 필요하다는 것을 알 수 있었다.

후속연구

또한, 엑셀과 ᄒᆞᆫ글 프로그램은 실생활 속에서 사용되는 대부분의 문서를 작성하는 프로그램으로 이러한 프로그램의 활용 능력은 실생활에서 필수적으로 요구되는 컴퓨터 소양이다. 따라서 이러한 응용 프로그램을 통해 학습자가 문제를 파악하고 스스로 문제 해결을 위한 자료 탐색과 문제 해결에 요구되는 요소를 찾아 자동화 과정을 접목시킬 수 있다면 실생활에서 필요한 소양교육과 아울러 컴퓨팅 사고력을 기를 수 있을 것이다. 소프트웨어 교육을 통한 컴퓨팅 사고력을 기르기 위한 전 단계에서 학습자들이 컴퓨터 관련 교과목이 기능 습득을 위한 교육이 아니라 실생활의 문제 상황을 정확히 인식하여 해결방안을 찾아서 제대로 동작하도록 설계하는 능력인 컴퓨팅 사고력을 기르는 교과목이라는 것을 인식하게 될 것 이다.
본 연구에서 제시된 수업 방식은 완성된 문서를 문제로 제시하고 스스로 작성해야할 문서를 구상해 보도록 함으로써 문서 작성에 필요한 요소들을 파악하고 각 프로그램들이 제공해 주는 자동화 기능들을 적용하여 문서를 완성할 수 있도록 하여 스스로 문제를 해결할 수 있도록 한다. 실무에서 직접 활용 가능한 정보 소양교육을 통해 학습자들에게 소프트웨어 교육의 코딩에 대한 부담을 줄이면서 컴퓨팅 사고력을 향상시킬 수 있을 것으로 기대된다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	컴퓨팅 사고력은 어떤 사고 과정인가?	컴퓨팅 사고력은 문제를 해결하기 위해 문제를 찾고 해결 방안을 만들어 이를 컴퓨터 시스템을 이용하여 해결하는 사고 과정이다. 이를 통해 학습자들의 문제 해결력을 향상시킬 수 있으며, 문제 해결에 대한 답만 찾기 보다는 해결 방법을 찾아서 이를 다른 유사한 문제에 재사용할 수 있는 능력을 기를 수 있다.
	컴퓨팅 사고력을 이용하여 어떤 능력을 기를 수 있는가?	컴퓨팅 사고력은 문제를 해결하기 위해 문제를 찾고 해결 방안을 만들어 이를 컴퓨터 시스템을 이용하여 해결하는 사고 과정이다. 이를 통해 학습자들의 문제 해결력을 향상시킬 수 있으며, 문제 해결에 대한 답만 찾기 보다는 해결 방법을 찾아서 이를 다른 유사한 문제에 재사용할 수 있는 능력을 기를 수 있다. 컴퓨팅 사고력은 읽기, 쓰기 등과 마찬가지로 모든 사람들이 기본적으로 갖추어야 할 사고 능력으로 기능 중심의 단순한 컴퓨터 활용 능력이나 프로그램 코딩 능력과는 다른 유형의 창의적인 문제해결 능력이다[2].
	소프트웨어 교육 무엇에 초점을 두고 있는가?	대학이 소프트웨어 교육을 교양 교육에 채택하는 궁극적인 목적은 이러한 컴퓨팅 사고력을 향상시켜 각 분야에서 일어나는 다양한 문제들을 해결할 수 있는 기초 역량을 기르기 위한 것이다 [3]. 소프트웨어 교육은 문제를 정의하고 분석하여 이를 컴퓨터 과학의 원리를 적용하여 알고리즘으로 표현할 수 있는 능력을 통해 컴퓨팅 사고력을 향상시키는데 초점을 두고 있다. 그러나 소프트웨어 교육이 사고 변화와 문제 해결 능력 향상과 같은 근본적인 목적보다 프로그래밍 언어 교육이나 소프트웨어 도구 활용 측면에 맞춰지고 있다.

참고문헌 (18)

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신수범？김철？박남제？김갑수？성영훈？정영식 (2017). 정보과 교육과정에서 컴퓨팅사고력과 연계한 디지털소양 교육과정 프레임 워크 개발. 정보교육학회논문지, 21(1), 115-126.

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함성진？양창모 (2011). 스크래치를 이용한 초등학교 컴퓨터 교육과정 설계. 정보교육학회논문지, 15(3), 413-423.

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노현아？김자미？이원규 (2012). IT 유창성의 관점에서 대학 교양과정의 정보교육 내용 분석. 정보교육학회논문지, 16(1), 41-49.

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박혜정？김현숙 (2014). 컴퓨터 교양 과목에 대한 학생들의 자가 평가와 성취도 분석. 한국컴퓨터정보학회논문지, 19(2),243-251.

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최형신？김기범 (2015). 스크래치 프로그래밍이 예비교사에게 미치는 영향 : 컴퓨팅 사고 및 블룸의 텍사노미 활용 평가. 정보교육학회논문지, 19(2), 225-232.

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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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