2019학년도부터 초등학교에서 소프트웨어 교육이 실시될 예정이다. 초등학교 소프트웨어 교육의 주된 내용 중의 하나는 학생들이 프로그래밍을 체험하는 것이다. 프로그래밍에 대하여 관심을 보이는 학생들에게는 보다 높은 수준의 프로그래밍 교육이 필요하며 동아리 활동을 통하여 시행할 수 있다. 그러나 초등학교에서의 동아리 활동을 위한 프로그래밍 교재는 많지 않다. 따라서 본 연구에서는 초등학교의 동아리 활동을 위한 프로그래밍 교재를 개발하였다. 따라 하기 형태의 매뉴얼 방식을 지양하고 학생들이 문제를 이해하고, 문제 분할 및 추상화 과정을 따라 설계하며 이를 프로그램으로 작성할 수 있도록 하여 자연스럽게 Computational Thinking 능력을 배양하도록 하였으며 시범 수업을 통하여 개발한 교재가 초등학생들에게 적절한 내용과 수준임을 입증하였다. 따라서 본 연구에서 제시하는 교재 집필 방법들이 초등학교의 소프트웨어 교육에 기여할 것으로 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.
2015 개정 교육과정에서는 컴퓨팅사고력(Computational Thinnking)으 기반으로 문제를 해결하는 역량을 길러 컴퓨팅 사고력을 지닌 창의·융합인재를 육성하고자 하는 것을 목적으로 하고 있다. 이것을 바탕으로 본 연구에서는 초등학교에 적용된 소프트웨어 관련 교육과정 분석을 한 후 학교 현장의 다양한 요소를 고려하여 실제적으로 적용할 수 있는 교육방법을 제안하였다. 해당 프로그램은 비트브릭을 활용하여 서울시 소재 초등학교 5학년 1학급과 경기도 소재 초등학교 5학년 1학급, 총 50명의 학생을 대상으로 2주간 17차시 분량으로 진행되었다. 피지컬 컴퓨팅 기반 소프트웨어 교육프로그램 적용 전, 후의 학생들의 컴퓨팅 사고력, 문제해결력의 차이를 검증하기 위해 사전, 사후 검사 실시 후 두 집단의 차이를 대응표본 t-검정을 통해 검증하였다. 연구결과 피지컬 컴퓨팅 기반 소프트웨어 교육프로그램은 통계적으로 컴퓨팅 사고력의 향상도와 문제해결력의 향상도에서 유의미한 차이를 나타내었다.
지식 정보 사회에서 초등학교 때부터 컴퓨터 교육은 매우 중요하다. 학생들이 어릴 때부터 디지털 기기들을 접하면서 생활하기 때문에 올바른 컴퓨터 교육이 필요하기 때문이다. 요즈음 컴퓨터 교육은 소프트웨어 교육에만 매료되어 소프트웨어 교육 위주로 교육과정이 만들어지고 있다. 컴퓨터 시스템의 기본 교육을 하지 않고 소프트웨어 교육을 할 수 없다. 따라서 본 연구에서는 초등학교에서 최소한 컴퓨터가 어떻게 만들어지고 컴퓨터가 어떻게 동작되는지에 대한 교육과정을 설계하였다. 초등학교 1학년부터 6학년까지 학년별 체계를 만든 것이 아니라 학생들의 수준에 따라 7단계 체계를 만들었다. 이는 학교 사정이나 학년 실정에 맞게 융통성 있게 교육하는 전략이다. 본 연구는 초등학교 때부터 컴퓨터 시스템 교육을 할 필요성이 있다는 것을 논하는 데 의미가 있다.
초등학교 6학년 학생을 대상으로 소프트웨어교육이 실시되고 있다. 본 연구에서는 초등학생의 알고리즘 구성 패턴에 대해 탐색하였다. 초등학교 6학년 학생을 대상으로 알고리즘을 구상하는 문항을 투입한 후 구조적 프로그래밍 기법에 기반한 MacCabe의 사이클로매틱 복잡도를 산출하여 학습자의 알고리즘 구성 패턴을 탐색하였다. 학생들은 문제 해결을 위해 주로 1~2가지의 선택구조를 사용하며, 이는 문제의 출발점, 도착점에 편중되는 경향이 있다. 또한 선택 구조 사용에 있어 소극적인 모습을 보인다. 알고리즘 구성에 있어서는 눈에 보이는 구체물과 자신의 배경지식에 의존하는 모습을 보인다. 따라서 초등학교 소프트웨어교육에서는 알고리즘 구성 패턴에 따라 학생들의 경험과 친숙한 문제 상황에서 알고리즘 구조를 복합적으로 사고할 수 있는 과제를 제시할 필요가 있으며, 구체적 조작물을 활용하여 지도하는 것이 유효할 것으로 보인다.
2015 개정 교육과정에 따라 우리나라 초등학교 교육에서도 소프트웨어교육을 전면적으로 실시하면서 정보교육이 필수로 자리를 잡게 되었다. 그러나 우리나라 초등학교는 아직도 정보교육이 독립 교과로서 운영되지는 못하고 있다. 본 연구는 우리나라와 중국의 국가 수준의 정보교육 교육과정과 정보교육 교과서 내용을 조사한다. 본 연구를 통해 얻은 시사점은 우리나라 정보교육의 방향성 확립에 도움을 줄 수 있다.
2015년 개정 교육과정에서 초등학교 5학년 또는 6학년에서 소프트웨어 교육을 17시간 필수적으로 실시하여야 한다. 따라서 초등 예비교사들이 소프트웨어 교육을 할 수 있어야 한다. 본 연구에서는 초등 예비교사들이 소프트웨어 교육을 할 수 있는 성취기준별로 학습 요소들을 정의한다. 학습 요소별로 예비교사들에게 수업을 실시하였다. 그 결과는 학습 요소별로 교수 학습 및 평가 자료를 만들 수 있었다. 또한 예비교사들이 이들 자료를 기반으로 초등학교에서 소프트웨어 교육을 지도 할 수 있는 능력이 향상되었다는 것을 알 수 있었다.
정보 사회로 발전하면서 세계의 주요 나라에서는 정보 교과의 교육을 강화해 가고 있으며 최근에는 소프트웨어 교육을 확대한 정보교과 교육과정이 제시되고 있다. 따라서 한국정보교육학회에서는 소프트웨어 교육을 위한 표준 모델에 대하여 연구해서 2014년에 발표된 표준 모델을 보완하여 발표하였다. 여기에서는 소프트웨어 교육 내용을 '소프트웨어', '컴퓨터 시스템' 및 '융합 활동'의 세 영역으로 구분하는 소프트웨어 교육 표준 모델을 제시하였다. 이에 따라 본 논문에서는 한국정보교육학회에서 제시한 소프트웨어 교육 표준모델의 '소프트웨어' 대영역의 '정보' 영역에 대한 초등학교의 성취 기준을 단계별로 마련하였다. 그리고 이 성취 기준을 도달하기 위한 교수-학습 방법과 평가 방안을 단계별로 세분화하여 제시하였다. 이와 같이 본 연구에서 제시한 '정보' 영역에 대한 성취 기준, 교수 학습 방법, 평가 방법은 향후 초등학교 소프트웨어 교육 과정 개발에 기여할 것으로 기대된다.
4차 산업혁명에서 모든 기기들과 사람들이 상호 연동되어 새로운 부가가치를 창조하는 시대이다. 무엇보다도 중요한 것이 소프트웨어이기 때문에 초등학교에서 소프트웨어 교육이 필요하다. 그러나 지금까지 초등학교에서 소프트웨어를 교육하기 위한 교수 학습 방법이 부족하다. 본 연구에서는 이런 문제를 해결하기 위하여 소프트웨어 교육을 위한 IDOL 모델을 제안하다. 본 모형은 구현하기(implement), 다변화 시키기(diversify) 관찰하기(observe)를 통해서 학습하는(learning)것이다. 구현하기 단계에서는 초등학생들은 빨리 만들어 보는 것에 초점을 두었고, 다변화시키기 단계에서는 만든 것을 다양하게 변경하여 보는 것이고, 관찰하기 단계에서 변경된 것이 어떻게 다른지 관찰하고 평가하는 단계이다. 본 모형은 전문가 집단을 통한 덜파이 검증한 결과 타당하다고 판별되었다.
소프트웨어 제작 교육은 미래의 IT 기술을 능동적으로 사용하고, 컴퓨터와 대화할 수 있는 프로그래밍 언어를 가르치는 교육이다. 이를 위해 본 연구에서는 영국, 미국, 인도, 에스토니아를 중심으로 프로그래밍 교육과 관련된 교육과정을 분석하였다. 또한, 그 결과를 토대로 우리나라의 초등학교와 중학교에서 프로그래밍 교육을 할 수 있도록 정보 과학의 한 영역으로서 소프트웨어 제작 분야의 성취 목표와 교수학습 방법, 평가 방법 등을 제안하였다. 본 연구에서는 초등학교 1학년부터 중학교 3학년까지를 4단계로 구분하고, 각 단계별로 2~3개의 세부 영역과 그에 따른 성취 목표를 제시하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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