2015 개정 교육과정에서는 컴퓨팅 사고력 함양을 위해 소프트웨어(SW) 교육을 강화하였고, 초등 실과 교과 및 중등 정보 교과 교육과정을 통해 소프트웨어 교육의 성격 및 내용체계 등을 체계적으로 제시하였다. 그러나 소프트웨어 교육의 교수 학습 및 평가 방법에 관해서는 유의점과 방향성만을 제시하고 있어 실제적 교육 방법 및 사례에 관한 연구가 필요한 실정이다. 본 연구에서는 최근 국내외에서 SW교육 분야의 새로운 교수 학습 및 평가 모델로서 주목받고 있는 비버챌린지 2017 문제와 2015 개정 교육과정 상의 소프트웨어 교육 관련 성취기준의 연계 가능성을 분석하고, 이를 바탕으로 소프트웨어 교육을 위한 비버챌린지 활용 교수 학습 및 평가 방법을 탐색하고자 하였다. 본 연구의 결과가 소프트웨어 교육에서 교수 학습 및 평가 연구를 위한 기초 자료로 활용될 수 있을 것이라고 기대한다.
현재 4차 산업혁명이 사회에 던지는 화두는 다양하다. 첫째, 소프트웨어 중심 사회이다. 빅 데이터, 인공지능 기술 등이 다양한 분야와 결합하고 그 중심에는 소프트웨어가 있다. 앞으로 소프트웨어 교육이 필수적이고 강화되어야 할 이유다. 둘째, 생산과 소비가 결합된다는 것이다. 즉, 더 이상 소비자가 수동적인 소비자로만 남지 않으며, 획일화된 제품과 서비스에 흥미를 느끼지 않고, 소비자가 직접 자신이 구매할 제품 생산과 판매에 관여하는 '프로슈머(prosumer)' 필요한 물건을 직접 만드는 D.I.Y.(Do It Yourself), 3D 프린팅 등이 새로운 소비 방식을 대표한다[3]. 이에 메이커 운동이 떠오르고 있고, 메이커에 대한 관심이 커지고 있다. 우리나라는 2015 개정 교육과정을 통해 소프트웨어 교육을 강화했다. 초등학교에서는 5~6학년 실과 교과의 정보 관련 단원이 ICT활용 중심에서 소프트웨어 기초 소양 내용 중심으로 개편되었다[1]. 아직 교육과정이 시행되기 전이지만 선도학교나 연구학교를 통해 진행된 소프트웨어 교육을 보면 기능을 익히는 프로그래밍 교육이 주류를 이루고 있고, 이래서는 다양하고 창의적인 결과물을 도출할 수 없다. 이를 해결하기 위해서는 디자인 사고를 도입할 수 있다. 디자인 사고는 인간을 관찰하고 공감하여 소비자를 이해한 뒤, 다양한 대안을 찾는 확산적 사고와 주어진 상황에 최선의 방법을 찾는 수렴적 사고의 반복을 통하여 혁신적 결과물을 도출하는 창의적 문제 해결 방법 중 하나이다[5]. 따라서 본 연구에서는 초등학생들의 소프트웨어 교육을 위한 디자인 사고 기반 메이커 교육 프로그램을 개발하고자 한다.
현재 우리나라는 소프트웨어(SW)에 대한 관심 증가에도 불구하고 초등 소프트웨어 교육을 위한 표준 교육 계획이 마련되지 않아 체계적인 교육을 통한 컴퓨팅 사고력 배양이 어려운 상황이다. 따라서 본 논문에서는 언플러그드 활동을 통해 컴퓨팅 사고력을 증진시킨 후 이를 바탕으로 코딩 문제해결능력을 향상시킬 수 있는 교육 콘텐츠의 필요성에 대해 인식하였고, 언플러그드와 블록 코딩을 연계한 초등 소프트웨어 교육 계획을 제안한다. 교육 계획은 소프트웨어에 대한 접근, 언플러그드 교육을 통한 컴퓨팅 사고력 향상, 코딩 교육을 통한 문제 해결 능력 향상 과정 등 총 3단계로 구성되었다. 개발된 콘텐츠의 매 주제는 언플러그드 교육과 코딩 교육이 서로 연계되도록 구성하여, 코딩 개념 학습 및 이와 연관된 컴퓨팅 사고력 향상 후, 학습된 내용을 코딩 과정에서 실체화 하도록 하여 응용력이 배양될 수 있도록 하였다.
본 연구의 목적은 백워드 설계 모형을 적용하여 초등학교 소프트웨어 교육 운영 지침의 '알고리즘과 프로그래밍' 단원의 교수학습계획을 개발함으로써, 백워드 설계 모형이 소프트웨어 교육과정 구성에 주는 시사점을 도출하는 것이다. 연구자는 Wiggins와 McTighe의 백워드 설계 탬플릿에 기초하여, '알고리즘과 프로그래밍' 단원의 교수설계를 개발하였다. 첫째, 교육부에서 제시한 소프트웨어 교육과정 운영 지침에 제시되어 있는 목표, 내용체계표, 성취기준, 단원목표 등을 확인함으로써, '알고리즘과 프로그래밍' 단원에 대한 영속적 이해, 포괄적이고 본질적인 질문, 핵심 지식과 핵심 기능을 도출하였다. 둘째, GRASPS 기법을 활용하여 '알고리즘과 프로그래밍' 단원의 수행 과제와 총체적인 루브릭을 개발하였다. 셋째, '알고리즘과 프로그래밍' 단원을 효과적으로 수업하기 위하여, WHERETO 요소의 14개 활동으로 구성된 7차시 수업을 개발하였다. 마지막으로, 백워드 설계 모형을 이용한 교육과정 구성이 소프트웨어 교육에 미치는 효용성에 대하여 고찰하였다. 백워드 설계 모형은 소프트웨어 교육을 위한 단원 및 수업 설계 개선에 많은 시사점을 제공할 것이라 기대한다.
4차 산업 혁명 시대의 소프트웨어는 지능정보사회에서 핵심기반이 되고 있다. 이에 시대에 대응할 수 있는 인력양성과 교육의 새로운 방향에 대한 연구가 필요하다. 이를 위해 교육부는 교육과정을 개편하고 일반 ICT 지식의 습득보다 컴퓨팅 사고력 기반의 논리적인 문제해결 과정을 기반으로 한 소프트웨어 교육을 시행하고 있다. 하지만 소프트웨어 교육을 위한 양질의 교육 콘텐츠 확보가 부족하고 첨단 IT 기술과 연계하여 교육할 수 있는 교구 또한 미비한 상황이다. 이를 개선하기 위해 본 논문은 소프트웨어 교육용 코딩 로봇을 활용하여 인공지능 등의 융합형 소프트웨어 교육이 가능한 교육 콘텐츠 및 기능확장을 위한 외부 확장장치 개발을 제안한다. 이를 통해 기존의 단순 문제해결 방식의 교육과정을 개선하고 다양한 학습 자료를 개발하여 효과적인 소프트웨어 교육이 가능하다.
디지털 신기술의 진화가 빠르게 진행이 되고 있다. 특히 교육 관련 분야에서는 소프트웨어와 인공지능에 대한 많은 변화가 빠르게 진행이 되고 있다. 교육부에서는 소프트웨어와 인공지능 정규교육과정으로 연계에 의한 교육프로그램을 계획하고 있다. 정규교과로 적용하기 전에 다양한 소프트웨어와 인공지능 관련 체험 캠프를 추진하고 있다. 본 연구는 디지털 신기술을 기반으로 고등학생을 대상으로 소프트웨어와 인공지능 교육프로그램을 위한 교육 모델을 구성하고자 한다. 소프트웨어와 인공지능 교육을 확대 보급함으로써 고등학생들의 소프트웨어와 인공지능 기초역량 높이고자 한다. 고등학교에서의 소프트웨어와 인공지능의 개념을 정의하고 소프트웨어와 인공지능 학습요인을 정규교육과정으로 연계하는 모델을 제안하고자 한다.
사회가 복잡하게 변화됨에 따라 온난화 등의 해결하기 어려운 새로운 문제들이 등장하고 있다. 이를 효과적으로 해결하기 위해서는 창의력과 절차적인 사고가 요구되며 이러한 능력을 키우기 위해 소프트웨어 교육이 필요하다. 이에 따라 2015개정 교육과정에서 정보교과의 비중이 증가하였으며, 2018학년도부터는 중학교 정보교육이 의무화되었고, 그 동안 실제 생활에 접목하여 문제 해결력 및 컴퓨팅 사고력을 향상 시킬 수 있는 피지컬 컴퓨팅이 도입되었다. 하지만 고등학생의 경우 이전 교육과정에서 새롭게 도입되었기에 피지컬 컴퓨팅 수업이 진행되기가 쉽지 않다. 본 연구에서는 고등학생의 피지컬 컴퓨팅 구현 능력 향상과 이를 통해서 문제 해결력 향상에 어떠한 영향이 있는가를 알아보기 위해서 피지컬 컴퓨팅 교육 프로그램을 위한 과정으로 오래된 운영체제에서만 사용이 가능한 구형 프린터기의 드라이버를 최신 운영체제에서도 사용이 가능하도록 프린터 드라이버를 커스터마이징하여 윈도우 10에서도 사용이 가능하도록 하는 소프트웨어 교육을 설계하였고 이를 고등학생에게 적용하기 위하여 학생들의 사전 사후 검사를 실시하고자 한다. 자원의 재활용과 환경적인 측면에서 그 동안에는 신제품 구입 후 빠른 IT환경의 발전 및 변화로 멀쩡한 하드웨어를 폐기하고, 최신 운영체제에 대응하는 하드웨어를 새롭게 구입해야 했으나, 본 교육과정을 통해 각 가정에 있는 구형 프린터의 재사용을 위한 프린터 드라이버 제작이라는 선순환적인 교육목적을 추구하며 소프트웨어 교육이라는 본질 측면에 좀 더 가까이 다가가며, 해당 하드웨어 제품에 대한 소프트웨어의 저작권 교육도 함께 진행할 수 있으며, 잘 만들어진 소프트웨어의 경우 새로운 시장을 창출할 수 있도록 하는 계기가 될 것이다. 학생들의 흥미에서는 좋은 반응을 보였으나 실제 문제 해결력을 위해서는 저변 확대가 필요함을 알 수 있었다. 오래된 구형 하드웨어를 최신 운영체제에서도 사용할 수 있도록 하는 과정에서의 실생활에 적용되는 유용한 피지컬 컴퓨팅을 보다 효과적으로 사용하기 위해서는 프로그램의 설계에 대한 지속적인 연구가 필요할 것이다.
공개소프트웨어는 우리나라와 같이 몇 개의 다국적 기업의 소프트웨어에 종속된 국가에서 원천기술을 확보할 수 좋은 근원이다. 2007년에 개정된 중학교와 고등학교 정보 교과에서는 7차 교육과정 개편에 없는 내용이 추가되어 공개소프트웨어를 활용할 필요성이 그전에 비해 많이 높아졌다. 이에 본 연구에서는 2009년부터 중학교 1학년부터 단계적으로 적용될 새로운 정보교과의 교육과정을 소개하고, 공개소프트웨어를 활용하는 방안을 제시한다.
소프트웨어 교육은 4차 산업혁명 시대에 중요한 교과로 우리나라 초중등 교육과정에서도 점차적으로 시수를 확대하고 있으며 대학에서도 소프트웨어 관련 교과를 개설하여 전공과 상관없이 교양과목을 의무적으로 수강하고 있다. 교육부는 초중등학교에서의 프로그래밍 성취기준을 제시하였고 교육목표로 선수 과목의 연계성도 강조하고 있다. H 대학의 프로그래밍 수업 신청자도 초중등 과정에서 정보 수업을 이수하였으나 연계된 수업이 이루어지지 못하고 프로그래밍을 처음 접하는 수강자가 많았다. 이에 본 연구는 프로그래밍 수강자의 설문 데이터와 성취도 점수를 활용하여 데이터를 분석했다. 분석 결과 초중등 과정에서 이수한 정보 수업이 고등교육 과정으로 연계가 전혀 이루어지지 않았으며 문제 해결을 위한 개선점을 도출하였다. 본 연구는 고등교육과정에서 효과적인 소프트웨어 교육을 위한 연구로서 의의가 있다.
소프트웨어는 일상의 삶을 더 편리하게 해 주는 도구 이상으로 우리의 생활 깊숙이 침투하였으며, 소프트웨어로 인해 산업의 구조가 바뀌고 세상이 바뀌어 가고 있다. 이러한 소프트웨어의 중요성을 인식하고 2015 개정 교육과정에서는 초등학교에서부터 소프트웨어를 이해하고 제작하는 교육이 실행될 예정이다. 하지만, 소프트웨어라는 것은 추상적인 개념으로 아동의 경험과 연결시켜 소프트웨어 교육이 이루어지기는 어려웠던 것이 사실이다. 존 듀이는 일상적인 삶의 경험 영역 내에 들어 있던 것들로부터 교육을 도출해 낼 수 있다고 하였고, 이는 아동의 입장을 신중히 고려한 방식이다. 따라서, 소프트웨어 교육 또한 아동의 일상경험에서 출발한다면 보다 효과적인 교육이 이루어 질 수 있으리라고 본다. 이에 본 연구에서는 존 듀이의 철학적 관점에서 소프트웨어 교육에 시사하는 바를 대해 논의해 보고자 한다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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