1.교육용 프로그래밍 언어와 스크래치
가.교육용 프로그래밍 언어의 요소
교육용프로그래밍언어는 범용 프로그래밍 언어와 차이점이 있다.범용 프로그 래밍 언어들은 산업현장의 실무에서 활용되며 전문적인 교육을 받은 사람들이 상 업적인 목적을 위해 사용하고 있다.이러한 범용 언어는 문법의 내용이 복잡하고 그 양이 방대하며,다양한 패키지화된 어플리케이션이 존재한다.하지만 교육용프 로그래밍언어는 복잡하거나 양이 방대할 필요가 없이 오히려 쉽고 배우기가 용이 해야 한다.
Materson(1984)은 교육용 프로그래밍언어의 요소로 다음의 네 가지를 말한다.
첫째,간결성(simplicity)으로 교육용 프로그래밍언어는 배우기가 용이해야 하 며 간단한 문제를 해결할 수 있어야 한다.
둘째,강력성(power)으로 교육용 프로그래밍언어는 복잡한 문제를 쉽고 간단히 해결할 수 있어야 한다.
셋째 호환성(compatibility)으로 교육용프로그래밍언어는 워드프로세싱,통계 패키지,타 프로그래밍 언어 등의 다른 분야로 쉽게 전이될 수 있어야 한다.
넷째 창조성(cognitiverichness)으로 교육용프로그래밍언어는 풍부한 상상력과 자유스러운 표현,다양한 응용,확장성이 있는 언어이어야 한다.
이와 더불어 조한혁(1991)은 교육용 프로그래밍의 요소로 친근감을 주는 대화 용 언어이어야 함을 강조한다.그러기 위해선 우선 프로그래밍 환경에서 한글을 자유롭게 사용할 수 있어야 하며 대화적 환경을 위해서는 인터프리터 방식의 언 어가 적합하다.그러나 인터프리터 방식만으로는 컴퓨터와 학생간의 깊은 상호작 용이 이루어지기에는 한계가 있다.따라서 컴퓨터와 학생 간에 대화할 무언가가 제공되어야 한다.LOGO나 MAL언어와 같이 그래픽 환경에서 자연스러운 대화를 통해 수학 학습을 할 수 있는 그래픽 환경이 필요하다.
Materson의 요소와 조한혁의 요소를 고려해 볼 때,스크래치는 교육용 프로그 래밍 언어로서의 요소를 잘 갖추고 있다.
나.스크래치
스크래치(Scratch)는 미국 MIT에서 만 8세에서 16세 사이의 학생들을 위해서 개발한 교육용 프로그래밍 언어로 전 세계적으로 각광받고 있다.기존의 프로그 래밍 교육은 학습하는데 많은 인지적인 노력과 시간이 소요됨에 따라 학습자와 교사로부터 부정적인 인식을 받아 온 반면 스크래치와 같은 교육용 프로그래밍 언어는 대부분의 연령대에서 이해하기 쉽고 배우기 쉬우며 직관적인 프로그래밍 이 가능하다는 장점을 가지고 있으며 다양한 멀티미디어를 지원하고 여러 이용자 들의 노력에 의해 최근에는 거의 완벽한 한글 지원이 가능하다는 점에서 프로그 래밍 교육뿐만 아니라 다양한 분야에서의 활용 가능성이 열려있다(신갑천,허경, 2011,p.534).
이러한 스크래치의 특징은 다음과 같다(함성진,2011).
첫째,스크래치에서는 여러 객체들을 쉽고 편리하게 정의할 수 있는데,이러한 객체를 스프라이트(Sprite)라고 부르며,각각의 스프라이트에서 색으로 구분되는 8개의 스크래치 블록 중에서 원하는 블록요소들을 스크립트 영역에 끌어놓기 방 식으로 구성하여 프로그래밍하게 된다.각각의 블록들은 서로 끼워 맞출 수 있게 홈을 갖거나 안쪽에 또 다른 블록들을 넣을 수 있도록 구성되어 있어,구문 에러 가 발생하지 않으며 무대영역을 통해 스프라이트에 프로그래밍한 내용을 즉시 확 인할 수 있다.
둘째,스크래치는 여러 개의 코드 블록들로 이루어진 스크립트를 이용하여 다 양한 그래픽과 소리를 포함하는 스크래치 프로젝트로 작성하며,이는 스프라이트 영역에서 작성된다.각각의 스프라이트는 다른 스프라이트와 독립적으로 행동할 수 있는데,이벤트 처리의 핵심인 스크립트는 이벤트와 그에 따른 스프라이트의 동작을 직관적으로 정의할 수 있으며,직관성이야말로 스크래치의 최대 장점이라 고 할 수 있다.즉,스크래치가 돋보이는 점은 객체와 이벤트 프로그래밍 과정의 직관성을 더욱 높였다는 점이다.
셋째,스크래치는 그림,소리 등 풍부한 미디어의 투입이 가능하여 재미있게 학 습하는 프로그래밍이 가능하다.스크래치에서 그림 탭을 선택하면 스프라이트의 그림을 보거나 편집할 수 있다.새로운 그림을 만드는 방법은 2가지가 있는데 ‘그 림’을 클릭하면 그림판에서 새 그림을 그릴 수 있고 ‘가져오기’를 클릭하면 저장되
어 있는 이미지를 가져오기 할 수 있다.스크래치는 JPG,BMP,PNG,GIF이미지 포맷을 지원한다.
넷째,소리 탭을 이용하여 스프라이트의 소리를 추가․편집할 수 있다.‘녹음’을 클릭하여 새로운 소리를 녹음하거나 ‘가져오기’를 클릭하여 새 소리파일을 불러올 수 있는데,스크래치는 MP3파일과 압축되지 않은 WAV,AIF,AU 파일을 읽어 들일 수 있다.
다섯째,블록을 쌓는 놀이를 통하여 학습하는 프로그래밍 언어(Building-block ProgrammingLanguage)로 코드를 직접 작성하지 않고 8개의 블록 카테고리에서 원하는 블록을 골라 쌓고 조립하는 것만으로 프로그래밍이 가능하다.
여섯째,뛰어난 공유성으로 인해 프로그래밍 과정에서 다른 사람과 제작 내용을 공유할 수 있고,데스크탑․모바일․타블렛 등 모든 형태의 장치에서 공유가 가 능하다.
일곱째,물리적 센서(모터,전구 등)와 장치를 활용하면 기기를 조작하면서 프로 그래밍을 학습하는 게 가능하다.
여덟째,다양한 언어를 지원하여 공유성을 높이고 사용의 편이성을 증대시킬 수 있다.2008년 9월에 보급된 Scratch1.3버전부터 한글이 지원되므로 영어 사용 에 서투른 초등학생들도 언어의 어려움 없이 스크래치를 이용하여 좀 더 쉽게 프 로그래밍을 할 수 있다.
특히 스크래치는 스프라이트라는 객체를 활용하여 다양한 결과물을 만들어낼 수 있다는 점과 자신의 프로그래밍 결과를 스프라이트를 통해 직관적으로 확인할 수 있다는 점에서 Materson이 말한 교육용 프로그래밍 언어의 요소인 창조성과 조한혁이 말한 교육용 프로그래밍 요소인 친근감을 주는 대화용 언어를 충분히 충족시켜주고 있다.
2.STEAM의 정의와 필요성
1990년대 미국 국가 과학재단인 NSF(NationalScienceFoundation)는 과학,수 학,공학,기술의 통합을 ‘SMET’이라는 용어를 사용하여 부르기 시작했고 이후 에 ‘STEM’으로 바뀌어 계속 사용되었다(Sanders,2009).STEM 교육은 기존의
수학(M),과학(S),기술(T)교과를 통합한 MST 통합 교육에 공학(Engineering)내 용이 추가되어 과학-기술-공학-수학의 네 영역을 통합하여 기술교육을 하려는 시도로 시작되었으며,미국 VirginiaTech 대학원 기술교육전공에 세계 최초로 STEM 교육 전문가 양성 프로그램이 설립되기도 하였다(김진수,2007).2002년 미국 국가과학재단이 제시한 미래의 인간수행능력을 위한 융합기술로 나노과학 기술,생명과학기술,정보과학기술,인지과학기술의 네 가지를 들었다.그 후 2004 년 유럽연합에서 제시한 유럽의 지식사회를 위한 융합기술에서의 정의에서는 여 기에 인문사회과학을 포함시켰다(최정훈,2011).이러한 흐름에서 2006년 미국 중 학교 기술 교사이며 VirginiaTech 대학의 박사과정 학생인 Yakman은 기존의 STEM 교육에서 Art학문 분야를 통합한 STEAM 교육을 개발하여 그 개념을 발표하였다.STEAM 교육에서의 Art학문은 ‘과거,현재,미래의 사회가 어떻게 발달되고 영향을 주는지에 대한 이해’를 위한 것으로 체육(Physical),순수미술 (Fine),응용미술(Manual),언어 및 인문학을 모두 포함한다고 정의하였다.이는 기존의 STEM 교육에서 Art분야를 통해 창의와 융합에 더욱 초점이 맞추어진
‘진보된 STEM’교육으로서의 STEAM 교육을 정의한 것이다(김정아,김병수,이 지훤,김종훈,2011,p.447).
STEAM이란 Science,Technology,Engineering,Arts,Mathematics의 앞 글자 를 따서 만든 용어이다.이는 기존의 미국의 STEM교육과정에 Arts(예술)가 통합 된 형태의 교육과정으로 Yakman(2009)은 다음의 두 가지 방향으로 STEAM교육 을 정의하였다.
첫째,과학,기술,공학,수학 각 학문이 해당하는 분야의 기준과 실제에 맞춰 다 른 분야를 포함한 교육이며 둘째,의도적으로 과목 자체 또는 교수학습의 실제에 포함되어진 통합교육이다.
좀 더 자세한 정의를 위해 Yakman(2009)은 [그림 Ⅰ-1]과 같은 프레임워크를 제시하였다.그림을 통해 알 수 있듯이,STEAM 교육은 평생교육부터 세부적 학 문의 내용 분류까지 그 레벨을 정하고 있다.
[그림 Ⅰ-1]STEAM 프레임워크
첫째 레벨은 우리가 주변의 환경에 적응하며 꾸준히 배우는 평생교육 (Life-long)의 단계이다.둘째 레벨은 여러 학문에 대한 광범위한 시각과 그 학문 들이 실제 어떻게 연결되어 있는지 기본적인 개관을 학습하는 통합교육 (Integrative)의 단계이다.셋째 레벨은 학습자가 선택한 학문에 관한 시각과 그 학문이 어떻게 실제와 연관이 있는지 학습하는 다학문적 교육(Multidisciplinary) 단계이다.넷째 레벨은 제 각각의 교육 분야에 초점이 맞추어져 있는 학문 분류적 교육(DisciplineSpecific)단계이다.마지막 레벨은 각 세부 분야의 상세한 연구가 이루어지는 내용 분류적 교육(ContentSpecific)단계이고 고등 교육과 전문 교육 에 적합하다.
이렇듯 STEAM교육은 어느 한 부분의 교육을 이야기하는 것이 아닌 전문교육 부터 평생교육까지 교육 전체 패러다임을 말하는 것이고 기존의 교육에 실생활과 연관이 깊은 예술들 더한 형태이다.
Yakman(2009)은 특히 초등교육에 적합한 레벨은 통합교육(Integrative)단계라 고 말하였다.과학과 수학,기술과 공학의 개념을 예술 속에서 찾고,예술을 통해