1.컴퓨터 과학교육
일반적으로 컴퓨터 교육은 [그림 Ⅱ-1]과 같이 크게 컴퓨터에 관한 교육 (LearningaboutComputer),컴퓨터를 활용한 교육(ComputerUseinEducation), 그리고 컴퓨터 교과교육(How toteachComputer)로 나눌 수 있다.컴퓨터 활용 교육은 컴퓨터를 교수․학습의 도구로 학습과정에 활용하는 것을 말한다.컴퓨터 에 관한 교육은 컴퓨터 자체를 학습의 대상으로 하는 것으로써 컴퓨터의 작동원 리,구조 및 응용 프로그램 등 컴퓨터를 실제 이용할 수 있도록 컴퓨터에 대한 지 식을 가르치는 것이다.컴퓨터 교과 교육은 컴퓨터 교재연구,컴퓨터 교육평가,컴 퓨터 지도 및 방법론 등에 관한 것이다(이원규외,2003).
컴퓨터 교육 (ComputerEducation)
컴퓨터 활용 교육
(ComputerUseinEducation)
컴퓨터에 관한 교육
(Learning aboutComputer)
컴퓨터 교과 교육
(How toteachComputer)
컴퓨터 과학 교육
(ComputerScienceEducation)
컴퓨터 소양 교육
(ComputerLiteracyEducation)
[그림 Ⅱ-1] 컴퓨터 교육의 영역
컴퓨터에 관한 교육은 컴퓨터과학교육과 컴퓨터소양교육으로 나눌 수 있는 데 컴퓨터 소양교육은 워드프로세서 등의 응용소프트웨어 사용방법을 교육하는 것 이라면 컴퓨터 과학교육은 컴퓨터의 동작원리,알고리즘,프로그래밍 언어 등을 교육하는 것을 말한다.
현대 사회가 요구하는 논리적 사고력과 문제해결력을 신장시키기 위해서는 컴 퓨터 과학교육이 보다 강화되어야 한다.컴퓨터 과학 교육은 컴퓨터 자체에 관한 과학 뿐만 아니라 원리에 대한 고찰을 함으로써 학습자들이 컴퓨터의 논리적 작 동 원리 및 알고리즘 분석 등 다양한 컴퓨터 과학에 대한 지식을 알게 되고 이를 통해 논리적 사고력과 문제해결력을 신장시킨다(권은정,2008).
2.알고리즘 학습의 교육적 가치
가.알고리즘의 의미
알고리즘이란 문제를 해결하기 위한 절차나 방법으로,수학이나 컴퓨터과학에 서 말하는 알고리즘은 보통 반복되는 문제를 풀기 위한 작은 프로시저를 의미한 다.알고리즘을 정의하는 말들은 매우 많지만 그 정의들을 살펴보고 종합해 보면
“알고리즘이란 주어진 문제를 해결하기 위한 잘 정의된 동작들의 유한집합이다.” 라고 할 수 있을 것이다(이재규,2002).
알고리즘 학습은 컴퓨터과학 교육의 한 영역으로 주어진 문제를 해결하기 위한 구체적이고 논리적인 절차를 설계하거나 분석하는 활동들을 포함한다.최근 컴퓨 터 교육의 방향은 컴퓨터 과학의 기본 개념과 원리를 습득하기 위한 알고리즘 학 습을 강조하고 있다(권은정,이은경,이영준,2009).
나.알고리즘의 교육적 가치
컴퓨터 과학 영역인 알고리즘은 주어진 문제를 해결하기 위한 논리적이고 구체 적인 절차를 배우는 학문이다.
Usiskin(1999)은 알고리즘의 교육적 가치를 다음과 같이 제시하였다.
첫째,알고리즘은 강력하다.
특정 알고리즘은 단 하나의 과제해결에만 사용하는 것이 아니라 알고리즘을 일
반화시켜 특정 종류의 모든 과제 해결에 적용 가능하다.
둘째,알고리즘은 신뢰할 수 있다.
알고리즘의 처리되는 절차가 신뢰할 수 있다면 그 과정을 통해 얻어지는 수행 결과 역시 신뢰할 수 있고 일반화 역시 가능하다.
셋째,알고리즘은 정확하다.
문제를 해결하고자 하는 과정이 오류가 존재하지 않는다면 결과값은 정확하다.
넷째,알고리즘은 신속하다.
좋은 알고리즘일수록 결과를 얻기 위한 수행단계가 간소화되거나 직접적으로 처리되어서 수행시간을 단축시켜 준다.
다섯째,알고리즘은 기록을 제공한다.
주어진 문제를 해결하기 위해서 문자화되거나 도형화된 알고리즘을 기록함으 로써 세부적인 단계의 오류를 수정하거나 보다 간소화된 절차를 얻을 수 있다.
여섯째,알고리즘은 정신적 표상을 제공한다.
기록되어진 알고리즘을 통해 연필과 종이 등의 도구를 사용하지 않고,머릿속 에서 일련의 과정을 연상하여 결과를 도출할 수 있다.
일곱째,알고리즘은 교육적이다.
여덟째,알고리즘은 다른 알고리즘에 사용될 수 있다.
특정한 문제를 해결하기 위해 고안된 알고리즘은 다른 문제 해결의 일부분으로 사용될 수 있다.
아홉째,알고리즘은 학습주제가 될 수 있다.
알고리즘은 문제해결의 과정이며 알고리즘이 학습 대상이 되기도 한다.
이와 같이 알고리즘의 교육적 가치를 고려한다면 학습자에게 알고리즘을 가르 치기보다 학습자 스스로가 주어진 문제를 해결하기 위한 구체적이고 논리적인 절 차를 설계하거나 분석하는 활동에 능동적으로 참여하게 함으로서 논리적인 사고 력 및 창의적 문제해결력을 신장시킬 수 있도록 해야 할 것이다.
3.외국 및 우리나라 컴퓨터 교육과정 비교 분석
가.외국의 컴퓨터 교육과정 1)영국의 컴퓨터 교육과정
영국은 국가교육과정에서 정보기술을 11개의 필수교과 중 하나로 설정하고 있 다.독립교과인 영국의 정보 기술 교육의 목표는 정보기술 도구와 정보를 활용한 문제해결력을 향상시키고 이를 통해 다양한 상황에서 학습을 증진,생활 속에서 정보 기술의 필요성을 이해시켜 정보 기술 도구와 능력을 효과적으로 활용할 수 있는 능력을 배양하는 것이다.
영국은 ICT 4단계(KeyStage)의 학습 프로그램을 만들어 교육을 하고 있는 데 1단계는 5-7세,2단계는 7-11세,3단계는 11-14세,4단계는 14-16세를 가리킨다.
우리나라의 초등학생은 1-2단계에 해당된다.
교육과정 내용 역시 알고리즘,프로그래밍,데이터베이스,소프트웨어 활용 등 컴퓨터과학 중심으로 운영된다.특히 운영체제 및 소프트웨어 활용이 많은 부분 을 차지하는데 단순한 사용 방법 학습이 아닌,컴퓨터 동작 원리 및 컴퓨터과학 기본 개념을 학습한다.이를 바탕으로 소프트웨어 활용을 통해 문제를 해결할 수 있는 능력을 신장시키는 데 목적을 두고 있다.
2)일본의 컴퓨터 교육과정
현재 일본의 교육과정은 다른 선진국과 같이 컴퓨터에 대한 교육이 아니라 교 과 수업에서 정보기술을 접목시켜 적극 활용하는 정보통신 기술의 통합교육과정 으로 전환하고 있다.
일본의 정보통신기술활용 교육은 1999년 3월에 새로이 발표된 ‘신학습 지도요 령’에서 더욱 강화된 형태로 나타나고 있다.새 교육과정에 따르면 초등학교에서 는 ‘총합학습시간’을 신설하여 정보통신기술을 활용할 수 있는 시간으로 할애하 고,중학교는 「기술․가정」과목에 정보 관련 내용을 필수적으로 도입하며,고등 학교에서 ‘정보’교과를 필수과목으로 개설하여 정보통신 가술 교육의 체계성과 연 계성을 강화 및 확보하고 있다.
초등학교 단계에서의 정보교육 지도내용은 교사의 재량에 맡기고 있으면 구체 적인 지침은 없다.일본의 초등학교 정보과학 교육과정은 <표 Ⅱ-1>과 같다.
<표 Ⅱ-1> 일본의 초등학교 정보과학 교육과정 편제 총합학습시간
목표 정보기술을 활용한 문제해결 능력 향상
내용 국제이해, 정보, 환경, 복지 등의 주제에 대하여 정보통신기술을 접목한 창의력, 사고능력, 학습능력 향상을 위한 내용
3)인도의 컴퓨터 교육과정
인도의 컴퓨터 교육은 NCERT(NationalCouncilofEducationalResearch &
Training)에서 2000년에 제안된 ‘학교교육을 위한 교육과정 구성’에서 새 정보 기 술 ‘학교 정보기술 교육과정’을 포함하고 있다.
인도의 초등학교에서는 ‘친구 같은 컴퓨터’라는 인식을 통해 컴퓨터를 보다 친 숙한 도구로,다양한 문제를 해결하는 데 사용할 수 있는 도구로 접근한다.인도 의 초등학교 컴퓨터 교육과정에는 컴퓨터의 기본적인 작동과 개념,사회적 윤리 적 문제,정보기술도구에 대한 내용을 포함하고 있다.그 중 특이한 점은 LOGO를 이용한 프로그래밍을 통해 컴퓨터의 원리에 대한 이해를 증진시키고 문제 해결 능력을 향상시킨다.그리고 저학년에서도 컴퓨터 프로그래밍을 배운다는 것이다.
4)미국의 컴퓨터 교육과정
미국의 교육과정은 주마다,학교마다 다양하기 때문에 한 가지 교육과정으로 설명하기는 어렵다.각 주정부애서 표준안을 제시하면 그 표준안을 기준으로 다 양한 교육과정을 운영하는 상황이다.
ACM은 2003년 A ModelCurriculum forK-12ComputerScience보고서에서 초등학교에서 중등학교 까지 컴퓨터 과학 교육과정 모델을 제안하였다.ACM에 서 만든 이 교육과정은 주마다 다르게 존재하는 표준안에 컴퓨터 과학을 통합하 기 위한 표준안을 제시하려는 목적으로 작성되었다.
<표 Ⅱ-2> K-12컴퓨터과학 교육과정의 구조
단계 K-12추천학년 주요 교육내용
1 1~8(초1~중2)
▪ 컴퓨터 과학의 기본 개념
▪ 기초 정보기술 습득
▪ 알고리즘의 기본 개념
2 9~10(중3~고1) ▪ 현대사회에서 컴퓨터과학의 응용, 이론, 방법론
▪ 현대사회에 적응하기 위한 필수 준비과정 3 10~11(고1~고2) ▪ 문제해결을 위한 알고리즘적 사고방법
▪ 컴퓨터 과학의 과학적인 면과 수학적인 면 4 11~12(고2~고3) ▪ 개인적 관심 분야의 심화학습
▪ 직업과 대학 진학을 위한 준비(AP컴퓨터과학) 1단계에서는 컴퓨터 과학의 기본 개념과 기초 정보기술 습득,알고리즘의 기본 개 념을,2단계에서는 현대 사회에서 컴퓨터 과학의 응용 및 이론,방법론 등을 학습하 게 된다.2단계를 마친 학생이 컴퓨터 과학을 더 학습하길 원하면,3단계에서 알고리 즘적 사고방법과 컴퓨터 과학의 과학적이고 수학적인 면을 학습하게 된다.4단계는 직업,대학 진학을 위한 준비 단계로 개인의 관심 분야의 심화학습 단계이다./
5)ComputerScienceUnplugged프로젝트 분석
Unpluged는 케이블선이 연결되지 않은 즉,컴퓨터를 사용하지 않고 학습을 하
Unpluged는 케이블선이 연결되지 않은 즉,컴퓨터를 사용하지 않고 학습을 하