초록 ▼

“과학기술과 디지털화가 모든 것을 완전히 바꾸는 파괴적 변화와 혁신의 시대”라고 하는 제4차 산업혁명 시대, 지능정보 사회를 살아갈 미래 과학기술 인재를 키워내기에 적합한 학습체제는 무엇인가? 이것이 본 연구과제의 추진배경이자 연구목적이다. 산업구조와 일자리의 급격한 변화가 예측됨에 따라 구체적인 지식이나 기술을 직접 습득하는 학습방식을 통해서는 미래사회에 대비하기 어렵다는 것이 이미 보편화된 인식이다. 교육과정과 교과서 개정에만 수년씩 걸리는 현행 공교육 방식만으로는 미래 세대가 갖추어야 새로운 역량을 키워주기 어렵다는 것이다.

“과학기술과 디지털화가 모든 것을 완전히 바꾸는 파괴적 변화와 혁신의 시대”라고 하는 제4차 산업혁명 시대, 지능정보 사회를 살아갈 미래 과학기술 인재를 키워내기에 적합한 학습체제는 무엇인가? 이것이 본 연구과제의 추진배경이자 연구목적이다. 산업구조와 일자리의 급격한 변화가 예측됨에 따라 구체적인 지식이나 기술을 직접 습득하는 학습방식을 통해서는 미래사회에 대비하기 어렵다는 것이 이미 보편화된 인식이다. 교육과정과 교과서 개정에만 수년씩 걸리는 현행 공교육 방식만으로는 미래 세대가 갖추어야 새로운 역량을 키워주기 어렵다는 것이다. 아울러 디지털혁명이 가능케 해줄 첨단 학습환경을 충분히 활용하는 것 또한 본 연구의 지향점이다. 증강 현실(AR)․가상현실(VR)을 통한 실감나는 학습경험 제공, 빅데이터 및 인공지능을 활용한 학습수준 진단 및 맞춤형 개별학습 서비스, 클라우드 컴퓨팅을 활용한 학습자원 관리‧분석 효율화 및 공유를 통한 협업 진작 등 디지털혁명의 혜택을 잘 활용해야 할 것이다.

미래를 대비하는 과학기술 인재양성 방안의 비전과 목표를 설정하기 위하여 먼저 산업혁명과의 관련 속에서 미래 사회 변화를 예측해 보고 그에 따른 과학기술 인재의 핵심역량을 살펴보았다. 실제 주요 과학기술 선진국들은 어떻게 대응하고 있는지 벤치마킹하기 위하여 미국, 영국, 독일, 핀란드, 일본, 중국 등의 최근 과학기술 인재 양성 정책 동향도 탐색하였다. 한편, 디지털 기술 발전이 교육 공간 및 시간, 교육 내용 및 방법, 교육 역량을 획기적으로 확장시킴에 따라 교육 방법 또한 기존 방식과 차별화된 새로운 방법이 출현하고 있다. 이에 과학기술 인재의 학습방법에서도 최신 디지털 기술의 활용이 필수적이므로 빅데이터, AI 및 딥러닝, AR‧VR 콘텐츠, IoT 학습 도구, 학습플랫폼 등 실제 교육현장에서 활용 가능한 최신 에듀테크 기술의 현주소를 진단하였다.

최근 글로벌 인재양성 정책 동향 및 에듀테크 현황에 대한 진단 결과를 기초로 본 연구가 추구하고자 하는 미래 과학기술 인재의 핵심역량, 핵심역량에 영향을 주는 학습 요인과 학습 이슈, 그리고 핵심역량 향상을 위한 필요능력을 도출하였다. 미래 인재들의 핵심역량을 향상시키기 위한 교육모델을 수립함에 있어 본 연구가 주목한 이슈는 컴퓨팅 환경의 발전에 따른 학습 환경의 변화, 자기주도형 탐구학습으로 학습 방법의 변화, 공유 문화의 확산에 따른 학습 정보 생활의 도래 등 세 가지이다. 그리고 이러한 이슈를 고려할 때 미래 사회가 필요로 하는 과학기술 인재의 핵심역량을 향상시키기 위해서는 탐구학습을 위한 시뮬레이션 학습 능력, 정보 생성과 시뮬레이션 학습 환경을 다루기 위한 컴퓨팅 능력, 학습 정보를 스스로 생산하고 다른 학습자와 공유, 평가할 수 있는 능력이 반드시 필요하다고 판단하였다.

본 연구는 학생들이 상기 세 가지의 필수능력을 배양함으로써 핵심역량을 갖춘 미래 과학기술 인재로 성장하도록 지원하는 학습 플랫폼으로서 “학습정보 공유 생태계”와 “지능형 학습시스템”을 갖춘 “미래 과학기술 인재양성 플랫폼” 구축‧운영 방안을 제시하였다. 제안 플랫폼은 지능정보기술을 기반으로 학습자 맞춤형‧적응형‧체감형 교육 서비스를 제공하는 시스템이다. 즉, 평균 학생에 맞춘 교과 중심, 교실 단위 수준별 교육이 아닌, 각 학습자의 역량 극대화에 초점을 맞춘 학생 단위 맞춤형 교육으로의 변화를 지향하는 시스템이다. 또한 머신러닝 기술을 활용하여 일방적인 온라인 학습이 아닌, 학습 분석과 추론을 바탕으로 각 학습자의 현 수준을 진단하고 다음 학습을 제시하는 성장 지원 교육서비스를 제공하여야 할 것이다. IoT 기술을 적극 활용하여 학습 콘텐츠와 학습자 수준에 적합한 텐저블 유저 인터페이스 기반의 IT 도구를 개발하여 활용토록 하는 방안도 포함한다. 플랫폼의 개념 도출에 이어 관련 분야 전문가와 플랫폼을 사용하게 될 학생 및 교사 등을 대상으로 설문 조사를 실시하여 사업화 단계에서 고려해야 할 플랫폼 구축 성공요인을 분석하였다.

마지막으로 사업 실행에 실질적으로 참고할 수 있도록 미래 과학기술 인재 육성 플랫폼 모델(안)을 설계하고 시스템 구성과 사용자 시나리오를 제시하였다. 제안한 모델은 플랫폼, 콘텐츠, 도구 등 세 가지 핵심기능을 탑재한 시스템으로, 1) 학습정보 공유 생태계 구축을 위한 지능형 탐구학습 시스템, 2) 시뮬레이션 학습을 위한 AR/VR 기반 가상 과학 실험실 및 콘텐츠, 3) 시뮬레이션(프로그래밍) 학습을 위한 텐저블 유저 인터페이스 도구로 이루어져 있다. 아울러 사업추진에 필요한 예산 및 투자효과를 예측해 보았다. 본 플랫폼의 핵심 개념은 어떤 학생이 플랫폼을 통해 학습하는 과정이 정리되어 다른 학생이 학습하는 콘텐츠로 다시 활용되는 학습정보 공유 생태계라는 점이다. 따라서 플랫폼의 정착을 위해서는 초기 단계에 자기주도적 탐구학습 역량이 높은 학습자들이 활발하게 플랫폼을 활용하여 빠른 시간 내에 양질의 콘텐츠를 축적하고 다른 학생들이 그 콘텐츠를 소비하는 경험이 확산되어야 한다. 따라서 비교적 자기주도적 탐구역량이 높다고 알려진 과학영재들을 대상으로 시범사업을 실시하여 학생들 눈높이의 콘텐츠를 조기에 다량 확보하고, 일반 학생으로 확대하는 전략이 주효할 것으로 판단된다.

(출처 : 요약문 13~14p)

목차 Contents

• 표지 ... 1제 출 문 ... 3목차 ... 5표목차 ... 7그림목차 ... 9요 약 문(국문) ... 13Ⅰ. 서 론 ... 15 1 연구배경 및 필요성 ... 17 2 연구목표 ... 19 3 연구내용 및 방법 ... 19Ⅱ. 미래 사회 변화와 과학기술 인재의 핵심역량 ... 21 1 산업혁명과 근대적 교육제도의 탄생 ... 23 2 지식정보화, 4차 산업혁명과 인재 역량의 변화 ... 25 3 미래 일자리의 변화와 새로운 역량에 대한 요구 ... 28 4 국내외 핵심역량 선행 연구 및 문헌 분석 ... 31 5 미래 세대를 위한 교육 비전과 해외 인재양성 정책 동향 ... 39Ⅲ. 국내외 에듀테크 산업 현황 분석 ... 59 1 디지털 교육 기술의 발달 ... 61 2 국내외 에듀테크 산업과 정책현황 분석 ... 66Ⅳ. 미래 과학기술 인재양성 플랫폼 모델 제안 ... 121 1 미래 과학기술 인재의 핵심역량 요인 ... 123 2 핵심역량 향상을 위한 교육모델과 필요능력 ... 124 3 미래 과학기술 인재양성 플랫폼 기본 구상 ... 130Ⅴ. 과학기술 인재양성 플랫폼 구축방안 ... 151 1 추진배경 ... 153 2 사업목적 및 내용 ... 153 3 중점 추진방향 ... 154 4 목표 플랫폼 개요 ... 155 5 사업추진체계 ... 156 6 추진전략 및 절차 ... 157 7 소요예산 ... 160 8 중장기 사업발전 및 확대방향 ... 161Ⅵ. 플랫폼 구축 투자효과 분석 ... 163 1 투자효과 도출 Framework ... 165 2 정성적 투자효과 분석 ... 166 3 정량적 투자효과 분석 ... 168참고문헌 ... 170부 록. 미래 과학기술인재 양성 플랫폼 구축을 위한 성공요인 조사·분석 결과 ... 177끝페이지 ... 234