초록 ▼

본 연구는 미래 사회의 중요한 능력 중 하나로 생각되는 컴퓨팅 사고력(Computational Thinking)을 초중등 교육에 도입하기 위한 기초연구이다. 현대 사회는 실생활 뿐 아니라 다양한 학문 분야에서의 문제를 해결하기 위하여 논리적 사고를 실제로 구현할 수 있도록 도와주는 컴퓨팅 능력이 중요한 역할을 담당하고 있다. 또한 컴퓨팅 능력은 컴퓨터 과학 뿐 아니라 수학, 과학, 공학 등의 다양한 분야에서 융합의 동력을 제공하는 중요한 역할을 담당하고 있다. 학습자들이 융합 사회를 이끌어가는 핵심 인재로 성장하기 위해서는 융합의

본 연구는 미래 사회의 중요한 능력 중 하나로 생각되는 컴퓨팅 사고력(Computational Thinking)을 초중등 교육에 도입하기 위한 기초연구이다. 현대 사회는 실생활 뿐 아니라 다양한 학문 분야에서의 문제를 해결하기 위하여 논리적 사고를 실제로 구현할 수 있도록 도와주는 컴퓨팅 능력이 중요한 역할을 담당하고 있다. 또한 컴퓨팅 능력은 컴퓨터 과학 뿐 아니라 수학, 과학, 공학 등의 다양한 분야에서 융합의 동력을 제공하는 중요한 역할을 담당하고 있다. 학습자들이 융합 사회를 이끌어가는 핵심 인재로 성장하기 위해서는 융합의 핵심을 관통하는 능력, 즉 컴퓨팅 사고력을 갖추어 창의적이고 효율적으로 문제를 해결하도록 해야 한다. 본 연구에서는 컴퓨팅 사고력과 관련된 국내외의 다양한 연구의 분석을 통해 초중등 교육과정에 컴퓨팅 사고력을 도입하기 위한 이론적 토대를 마련하였고 관련 개념들을 정립하였다. 또한 국내외 컴퓨팅 사고력을 적용한 교육 프로그램과 사례들을 분석하여 국내 교육과정에 적합한 컴퓨팅 사고력 교육 프로그램을 개발하였다. 또한 그 결과를 바탕으로 정규 교육과정에 컴퓨팅 사고력을 도입하기 위한 방안들을 제시하였다.
Wing 교수가 촉발시킨 컴퓨팅 사고력에 대한 논의는 국내외에서 활발히 이루어지고 있다. 해결해야 하는 문제를 만났을 때 컴퓨터 과학자처럼 사고한다는 개념에서 점점 구체화된 컴퓨팅 사고력의 개념은 교육에 도입되며 구체적인 형태를 갖추기 시작하고 있다. 국내의 연구자들과 관련 전문가 및 관련 학회에서는 여러 번의 논의를 거쳐 컴퓨팅 사고력의 우리말 표기, 정의, 구성 요소들에 대해 합의하였다. 먼저 컴퓨팅 사고력의 우리말 표기로는 계산적 사고, 컴퓨터 과학적 사고, 정보과학적 사고 등이 사용되고 있었으나 문제 해결을 위한 절차적인 사고 능력과 컴퓨팅 시스템을 활용하는 능력이라는 의미를 모두 포함할 수 있는 ‘컴퓨팅 사고력’이라는 용어를 사용하기로 하였다. 또한 ‘컴퓨팅 사고력은 컴퓨팅 시스템의 역량을 활용하여 해결하고자 하는 문제를 효과적이고 효율적으로 해결할 수 있는 절차적 사고 능력이다’ 라는 정의에 대하여 합의하였다. 컴퓨팅 사고력을 크게 추상화와 자동화로 구분하고, 세부 구성 요소는 자료 수집, 자료 분석, 자료 표현, 문제 분해, 추상화, 알고리즘과 절차, 자동화, 시뮬레이션, 병렬화의 아홉 가지로 구분하였다. 이 아홉 가지 구성 요소는 문제 해결을 위하여 컴퓨팅 사고력이 활용될 수 있는 단계를 말하며 절차상의 위계가 있거나 교육 과정에 모두 포함될 필요성은 없다.
교육과정에 컴퓨팅 사고력을 도입하기 위하여 우선적으로 국내외 컴퓨팅 사고력 도입사례와 선행 연구들을 분석하고, 국제 컨퍼런스 개최를 통해 최신의 컴퓨팅 사고력 연구사례들을 공유하였다. 또한 이를 바탕으로 수학, 과학, 실과(기술 가정) 교과의 교육 프로그램을 개발하고 교육 현장에 적용함으로써 정규 교육과정으로의 도입 적합성과 도입을 위한 시사점을 도출하였다. 예시 프로그램 적용 결과 학습자들은 흥미, 몰입, 학습에 대한 이해, 교과에 대한 관심이 증대되었다고 응답하였으며, 교사 또한 기존에 진행해오던 수업과 비교할 때 수업 준비에 특별히 많은 시간을 들이지 않아 부담이 적었으며, 학생들의 적극적인 태도, 자기 주도적 문제 해결 과정을 관찰할 수 있었다고 응답하였다.
교육 프로그램 적용 결과를 바탕으로 도출된 컴퓨팅 사고력의 교육과정 도입 방안은 다음과 같다. 첫째, 정규 교육과정에 컴퓨팅 사고력이 도입되기 위해서는 구체적이고 장기적인 로드맵을 구성해야 한다. 먼저 컴퓨팅 사고력의 기초가 되는 알고리즘과 자동화, 컴퓨팅 시스템에 대한 이해를 위한 별도의 교육이 초등학교부터 체계를 갖추어 필수적으로 이루어져야 하며, 프로그래밍 교육 강화가 필요하다. 둘째, 현재 많은 내용을 다루고 있는 교육과정을 핵심 내용을 중심으로 축소함으로써 컴퓨팅 사고력을 도입한 학습 개념과 원리의 실천으로 이어지도록 할 필요가 있다. 셋째, 컴퓨팅 사고력 확산을 위하여 홍보가 필요하며, 신속한 확산보다는 컴퓨팅 사고력에 대한 개념이 바르게 전달되고 그 필요성을 체감할 수 있는 체계적이고 단계적인 확산 계획을 통해 이루어져야 한다. 넷째, 교과별로 컴퓨팅 사고력을 계발하고 활용할 수 있도록 하기 위한 다양한 교육 프로그램 개발을 통해 교사가 학교 현장에서 쉽게 컴퓨팅 사고력을 활용한 교육을 실시할 수 있도록 해야 하며, 이 과정에서 학습자의 발달 단계별로 충분히 컴퓨팅 사고력을 확장시켜 나갈 수 있도록 해야 한다. 다섯째, 각 교과의 교육과정 개정 시 컴퓨팅 사고력에 대한 전문가가 함께 참여함으로써 정확한 교육과정 해설, 컴퓨팅 사고력 도입을 위한 체계적인 교육, 컴퓨팅 사고력에 대한 정확한 개념 안착이 가능하도록 해야 할 필요가 있다.
컴퓨팅 사고력 개념과 이론적 토대가 마련된 이후에는 컴퓨팅 사고력을 어떻게 평가할것인지에 대한 평가 방법에 대한 구체적인 방안이 마련되어야 하며, 컴퓨팅 사고력 교육을 통한 학습의 효과성 뿐 아니라 컴퓨팅 사고력 도입에 따른 다양한 파급 효과를 분석해야 한다.

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 제출문 ... 3
• 연구요약 ... 5
• 목차 ... 7
• 표목차 ... 9
• 그림목차 ... 10
• I 서 론 ... 13
• 1. 연구의 필요성 ... 13
• 2. 연구의 목적 ... 16
• 3. 연구 내용 ... 17
• 4. 연구 방법 ... 19
• II Computational Thinking 개념 정립 ... 21
• 1. Computational Thinking 정의와 속성 ... 22
• 2. Computational Thinking 용어의 우리말 표기 ... 31
• 3. 컴퓨팅 사고력의 정의 ... 33
• 4. 컴퓨팅 사고력의 구성 요소 ... 35
• III 국내외 관련 연구 ... 39
• 1. 컴퓨팅 사고력과 다른 영역과의 융합 ... 39
• 2. 컴퓨팅 사고력 도입을 위한 교육과정의 변화 ... 49
• Ⅳ 컴퓨팅 사고력 도입 사례 분석 ... 59
• 1. 국가 차원의 교육과정 도입 사례 ... 59
• 2. 국외 컴퓨팅 사고력 도입 사례 분석 ... 81
• 3. 국내 컴퓨팅 사고력 도입 사례 분석 ... 95
• V 컴퓨팅 사고력 국제 세미나 ... 103
• 1. 국제 세미나 개최 목적 ... 103
• 2. 세미나 발표 내용 ... 104
• 3. 주요 논의 사항 ... 112
• VI 컴퓨팅 사고력 교육 프로그램 ... 117
• 1. 컴퓨팅 사고력 교육 프로그램 개발을 위한 전략 ... 117
• 2. 교육 프로그램 개발 프로세스 ... 120
• 3. 현행 교육과정을 고려한 컴퓨팅 사고력 진도표 ... 122
• 4. 학습자 수준을 고려한 교과별 컴퓨팅 사고력 교육 프로그램 ... 138
• 5. 교사·학습자 반응 분석 ... 153
• VII 컴퓨팅 사고력 교육을 위한 제언 ... 175
• 1. 컴퓨팅 사고력 확산을 위한 로드맵 수립 ... 175
• 2. 컴퓨팅에 대한 인식 변화 ... 178
• 3. 향후 연구 방향 ... 181
• 참고문헌 ... 183
• 부록 ... 189
• 끝페이지 ... 221