정의와 구성요소

(1) 컴퓨팅 사고력의 정의

컴퓨팅 사고력는 1950년대 알고리즘적 사고(Algorithmic thinking)로 사용되던 개념으로 문제 해결에 있어 사람과 컴퓨팅 시스템 간의 의사소통을 위해 입력과 출력을 어떻게 다룰 것인가에 대한 사고 과정을 의미하고 있었다(최정원, 2015).

이후 전공과 무관하게 대학생이라면 누구나 컴퓨팅 이론과 프로그래밍을 배워야 한다는 Perlis(1962)의 주장을 시작으로 컴퓨팅 교육의 필요성이 대두되었고 LOGO 프로그래밍을 통한 절차적 사고 계발을 강조하던 Papert(1980)에 의해 처 음으로 ‘절차적 사고’라는 용어가 사용되었다. 그 뒤 컴퓨팅 사고력는 Wing(2006)의 「Computational Thinking」이란 논문을 통해 널리 알려졌으며 이 제안은 미국의 CSTA(Computer Science Teachers Association, 컴퓨터 과학 교사 협의회, 이하 CSTA)와 ISTE(Internatonal Society for Technology in Education, 국제교육 기술 협회, 이하 ISTE)에서 컴퓨팅 사고력을 정의하는 바탕 이 되었고 현재 전 세계 교육 정책에 반영되어 관련 교육과 연구가 활발히 진행 중이다.

Wing(2016)은 컴퓨팅 사고력이란 읽기·쓰기·셈하기와 같이 21세기를 살아가는 모든 사람에게 기본적으로 필요한 기술이며 문제 해결에 컴퓨팅 기술을 활용하 는 것이라고 소개하면서 추상화와 자동화가 컴퓨팅 사고력의 핵심요소라고 강조 하였다. 그리고 컴퓨팅 사고력은 컴퓨터 과학의 기본 개념 및 컴퓨터 과학 원리 에 따른 문제 해결 방식과 시스템 설계 방법, 인간 행동의 이해까지 포함되는 추 상적인 사고 능력이라고 정의하고 <표 Ⅱ-1>과 같이 컴퓨팅 사고의 6가지 특성 을 제시하였다.

개념 설명

핵심 요소 컴퓨팅 사고의 핵심은 프로그래밍이 아닌 개념화이며, 여러 단계 의 추상화를 필요로 한다.

원천 기술 컴퓨팅 사고는 틀에 박힌 기술이 아닌 모든 사람이 갖춰야 할 기술이다.

사고 방법 컴퓨팅 사고는 컴퓨터가 아닌 인간의 사고 방법이다. 컴퓨터에다 인간의 사고방식을 적용하여 복잡한 문제들을 해결하려 한다.

사고의 결합

컴퓨터 과학자는 수학적 사고뿐만 아니라 컴퓨팅 사고도 겸하게 된다.

아이디어 컴퓨팅 사고는 문제 해결을 위해 고안된 아이디어 발상이 핵심 이므로, 우리 생활의 다방면에 걸쳐 큰 영향을 끼칠 수 있다.

대상과 장소

컴퓨팅 사고는 언제 어디서든지 적용될 수 있는 인간 사고에서 의 필수 요소이다.

<표 Ⅱ-1> Wing(2006)의 컴퓨팅 사고의 6가지 특성(김대수, 2016 재인용)

이외에도 국내외 여러 컴퓨터 과학자들과 유관 기관에서 컴퓨팅 사고력에 대 한 다양한 정의를 내리고 있으며 이러한 정의를 합리적으로 통합하려는 학문적 논의가 지속되고 있다. 컴퓨팅 사고력에 관하여 현재까지 논의되어온 관련 연구 를 <표 Ⅱ-2>에 제시하였다. 다만 국내에서는 ‘Computational Thinking’이란 용 어에서 ‘Computational’의 중의성에 때문에 정보과학적 사고(김종혜, 2009), CT 능력(이은경, 2009), 계산적 사고력(김병수, 2014) 등으로 연구자별로 다소 다르게 표현되고 있었다. 이를 한국과학창의재단(이영준 외, 2014)에서는 전문가 협의를 통하여 우리나라의 통일된 시각을 제공하여 학교 교육 현장에 효과적으로 도입 하고자 ‘Computational Thinking’의 우리말 표기를 '컴퓨팅 사고력'이라는 용어 로 제시하였으며 그 결과 2015 개정 교육과정에서는 ‘컴퓨팅 사고력’이라는 용어 를 사용하고 있다.

제목(연구자, 발행연도) 연구 내용

알고리즘적 사고(Algorithmic thinking)에 다양한 단계의 추상화, 알고리즘을 개발하기 위한 수학의 사용, 다양한

Report of a Workshop on the Scope and Nature of Computational (CSTA & ISTE, 2011)

*소프트웨어 교육 운영 지

Computational Thinking

구성요소 의미

구성요소 정의

자료 수집 문제 해결에 필요한 자료 모으기 자료 분석 자료의 이해, 패턴 찾기, 결론 도출하기

구조화 문제를 그래프, 차트, 그림 등으로 시각화하기

추상화

분해 문제를 관리 가능한 수준의 작은 문제로 나누기 모델링 문제 해결을 위한 핵심요소를 추출하고, 모델 만들기 알고리즘 문제를 해결하기 위한 일련의 단계를 알고리즘으로 표

현하기(절차적 표현)

자동화

코딩 프로그래밍 언어를 이용해 문제해결과정을 자동화하기 시뮬레이션 프로그램(소프트웨어)을 실행하기

일반화 문제해결과정을 다른 문제에 적용하기

Google(Google for Education, 2015)에서는 컴퓨팅 사고력 구성요소로 추상화, 알고리즘 디자인, 자동화, 데이터 분석, 데이터 수집, 데이터 표상, 분해, 병렬화, 패턴일반화, 패턴재인식, 시뮬레이션 등과 같은 총 11 개의 요소들을 제시하고 있다. 특히 CSTA, ISTE, Google은 서로 협력 관계로 컴퓨팅 사고력를 유사하게 정의하고 있다(김대수, 2016).

교육부는 2015 소프트웨어 운영 지침 해설서를 통해 <표 Ⅱ-4>와 같이 선행 연구를 바탕으로 문제 해결을 위한 컴퓨팅 사고 단계와 컴퓨팅 사고력 구성요소 를 제시하였다.

<표 Ⅱ-4> 문제 해결을 위한 컴퓨팅 사고 단계(교육부, 2015a)

또한 민선희(2019)는 <표 Ⅱ-5>와 같이 Wing(2008), 이은경(2009), ISTE &

CSTA(2017), NSF & CB(2012), Grover & Pea(2013), 이영준 외(2014), BBC (2015), Google(2015), 교육부(2015b), Yadav, Hong & Stephen son(2016)이 제시 하는 컴퓨팅 사고력의 구성요소를 정리하고 제시된 20가지 컴퓨팅 사고력 구성

요소 중에서 문제 분해, 추상화, 알고리즘, 자동화를 공통적으로 가장 많이 제시

<표 Ⅱ-6> 연구자별 컴퓨팅 사고력 구성요소 간의 상호 관계성

제목 (divergent thinking)라고 하였으며, 이것을 측정함으로 써 창의성을 측정할 수 있다고 하였다.

창의적 문제해결:

<표 Ⅱ-8> 창의성 관련 연구들의 창의성 구성 요인