인공지능시대, 모든 교사를 위한 SW교육
- 교실 속 SW교육(중등) -
2015 개정 교육과정 속 중등 SW교육
교실 속 중등 SW교육의 실제
1 2015 개정 교육과정 속 중등 소프트웨어 교육
1) 소프트웨어 교육의 필수화, 그 배경은?
2015개정 교육과정은 2017년 초 1, 2학년을 시작으로, 2020년에는 중3, 고3에 이르기까지 모든 학생에게 적용됩니다. 2015 개정 교육과정은 우리 사회의 변화에 따라, 많이 가르치 는 교육에서 학생의 꿈과 끼를 키우는 행복 교육으로 교육 패러다임이 전환되고 미래 사 회가 요구하는 인재들의 역량함양을 위해 수업 및 평가체제를 개선하여 인문학적 상상력 과 과학기술 창조력을 갖춘 창의 융합형 인재 양성을 위한 교육 개혁입니다. 주요 개정 방향 중 하나가 창의 융합형 인재 양성을 위해 “소프트웨어 교육”을 강화하는 것입니 다. 이것은 모든 학생들에게 능력과 적성에 맞는 소프트웨어 학습의 기회가 제공될 수 있 도록 공교육을 통해 체계적으로 교육하고자 하는 것이 목표입니다.
소프트웨어 교육의 필수화 기조는 비단 우리나라에만 해당하는 것이 아닙니다. 선진국의 주요 나라들이 소프트웨어 교육을 정규 교육과정에서 필수화하여 실시하고 있는데, 그 중 영국의 사례가 대표적입니다. 영국은 2014년 9월부터 기존의 ICT활용 교육을 대체하는 새 로운 ‘컴퓨팅(Computing)’ 과목을 신설하고, 초·중등학교의 모든 학령(만 5세~16세)에 서 필수로 이수해야 하는 과목으로 지정하였습니다. 특히, 12개의 정규 과목 중 하나로 포 함된 컴퓨팅 과목은 영어, 수학, 과학, 스포츠와 더불어 5대 필수 과목 중 하나가 되었습 니다. 주요 20개국(G20) 중에서 영국이 맨 먼저 소프트웨어 교육을 정규 교육과정에 필수 로 편성한 것은 산업경제 시대에 이어 디지털 창조경제 시대에 대비하고자하는 영국 정부 의 고민을 보여주는 것이라 할 수 있습니다. 이러한 소프트웨어 교육의 필수화는 영국을 포함하여, 미국, 프랑스, 독일, 일본 등의 주요 선진국에서 이미 실시하고 있습니다. 이는 지능정보사회의 도래에 따른 인재상의 변화와 함께, 소프트웨어가 우리 사회에 미친 영향 력을 인식하고, 시대적 사회적 변화에 발 빠르게 대처하기 위한 것입니다.
국내에서 소프트웨어 교육은 코딩 교육, 프로그래밍 교육, 정보 교육, 정보과학 교육, 컴 퓨터과학 교육 등 다양한 용어가 혼용되어 사용되고 있습니다. 코딩 교육과 프로그래밍 교육은 프로그램을 만들기 위한 코드를 작성하는 것이 중점인 교육이며, 우리나라의 소프 트웨어 교육은 프로그램을 만드는 능력 뿐만 아니라 소프트웨어를 만들기 위해 문제를 찾 아내고 해결하는 과정에서 컴퓨터과학의 기본적인 개념과 원리와 컴퓨팅 시스템을 활용하 여 논리력과 창의적인 사고력을 함양하는 것이 목표이므로 코딩교육과는 차이가 있습니 다.
우리나라에서는 소프트웨어(SW)교육, 미국, 이스라엘, 인도에서는 컴퓨터 과학(Computer Science)교육, 에스토니아, 일본, 독일, (우리나라) 정보 또는 정보과학(Informatics) 교육, 영 국과 호주는 컴퓨팅(Computing), 핀란드에서는 코딩(Coding)교육이라고 합니다. 해외에서도 용어는 여러가지로 혼용지만, 목표는 모두 동일합니다. 지능정보사회에서 국가경쟁력 향상
을 위해 컴퓨팅 사고력을 향상하겠다는 일념입니다.
2) 중등 소프트웨어 교육의 역사
그렇다면, 우리나라에서는 소프트웨어 교육이 처음일까요? 반은 맞고, 반은 틀립니다.
우선 소프트웨어 교육은 “컴퓨터 교육” 또는 “디지털 리터러시”에서 부터 발전되었습 니다. 1G 휴대폰과 윈도우 1.0이 개발된 이후 1987년에 이르러서야 5차 교육과정이 고시 되면서 일반계 고등학교에서 “정보산업”이 신설되고, 1992년 6차 교육과정에서는 중학 교 선택과목 “컴퓨터”, 과학 전문교과 “컴퓨터과학Ⅰ”, “컴퓨터과학Ⅱ”가 신설되었 습니다. 이 시기에는 인터넷(웹), 윈도우 등 일반 사람들이 PC를 대거 사용하기 시작하면 서 컴퓨터가 무엇인가에 대한 인식과 학습자에게 프로그래밍 능력을 강조하는 특징이 있 었습니다. 이후 2000년대 초반 닷컴 열풍이 불면서 7차 교육과정에서는 중학교 “컴퓨 터”, 고등학교에서는 “정보사회와 컴퓨터”가 선택과목으로 변경되었습니다. 이 시기에 는 PC가 보편화되면서 한글, 엑셀 등 문서 작업, 이미지나 동영상 편집과 같은 멀티미디 어과 같은 교육용 컨텐츠를 활용하기 위한 내용이 중점이었습니다.
2007 개정 교육과정부터는 중, 고등학교에서 “정보”교과로 명칭이 통일되면서 내용의 위계와 계열성이 보완되면서 정보통신기술(ICT)을 활용하여 지식 정보의 검색, 분석, 종합, 창출하고 다양한 방식의 의사소통과 정보를 공유하는 것을 강조하였습니다. 2009 개정 교 육과정에서 부터 “컴퓨팅 사고력”이 교과 핵심역량으로 자리를 잡으며 컴퓨터의 기본원 리와 개념을 바탕으로 실생활의 문제를 효율적으로 해결하고 학습자의 창의적인 논리적 사고력 향상에 기여한다는 인식으로 변했습니다. 시대적 변화에 대처하고 창의인재을 양 성하기 위해 2015 개정 교육과정에서는 초등학교와 중학교에서 소프트웨어 교육의 필수화 를 선언했습니다.
3) SW교육 정보 교과 핵심역량
그렇다면, 개정된 소프트웨어 교육에서는 무엇을 배우고자 하는 것일까요?
2015개정 정보교육과정에서 추구하고자 하는 교과 역량은 ‘정보문화소양’, ‘컴퓨팅 사 고력’, ‘협력적 문제해결력’이 있습니다.
먼저 ‘정보문화소양’은 정보사회의 가치를 이해하고 정보사회 구성원으로서 윤리의식과 시민의식을 갖추고 정보기술을 활용하여 문제를 해결할 수 있는 능력으로 ‘정보윤리의 식’, ‘정보보호능력’, ‘정보기술활용능력’의 하위 요소를 갖게 됩니다.
을 깨닫고 컴퓨팅 도구를 이용할 수 있도록 문제의 해결과정을 설계하는 단계로 문제의 복잡성을 제거하기 위해 핵심요소 추출, 문제 분해, 모델링, 분류, 일반화 등의 방법을 사 용합니다. 자동화 능력은 추상화 과정을 통해 설계된 문제 해결 모델을 프로그래밍하고 작성된 결과를 분석하고 오류를 확인하는 수정하는 것입니다. 창의ㆍ융합능력은 추상화와 자동화 능력을 바탕으로 실생활과 다양한 학문분야의 문제를 해결할 수 있는 것을 의미하 며 타교과와의 융합을 위한 하위 요소입니다.
세번째 정보교과 핵심역량인 ‘협력적 문제해결력’은 클라우드나 협업 도구 등의 네트워 크 컴퓨팅 환경에 기반한 다양한 지식ㆍ학습 공동체에서 공유와 효율적인 의사소통, 협업 을 통해 문제를 창의적으로 해결할 수 있는 능력으로 협력적 컴퓨팅 사고력, 디지털 의사 소통 능력, 공유와 협엽 능력을 포함합니다.
호주의 학자들에 의하면 현재 초등학생이 직업을 가지게 될 10~15년 후에는 한 사람당 평 균 30~40개의 직업을 선택하며 살아갈 것이라고 합니다. 이러한 내용은 미국과 유럽에서 도 비슷한 연구가 많이 나왔습니다. 또한, 2016년 다보스포럼에서 “일자리의 미래(the future of jobs)’ 보고서 내용과 같이 우리가 당연하게 생각하는 직업의 대부분이 20년 안 에 없어질 것이라는 충격적인 내용이 담겼있으며, 아이들이 살아갈 시대에는 80% 이상이 지금은 전혀 상상할 수 없는 직업의 세계에서 살아가야 한다는 예측도 담겼습니다. 또한, 4차 산업기술이 보편화되면서 직업의 환경 역시 바뀌게 될 것입니다. 이는 컴퓨터나 스마 폰 등의 컴퓨팅 도구와 인터넷, 무선통신 등의 네트워크 환경이 중심이 되는 사회로 정보 교과의 3대 핵심역량이 반드시 필요하게 될 것입니다. 따라서, 단순히 인지적 능력의 향상 뿐만 아니라 미래를 위한 준비라고도 할 수 있습니다.
4) 2015개정 교육과정에서의 정보교육의 목표
2015개정 교육과정에서 강화하고자 한 “소프트웨어 교육”은 2009개정 교육과정 이전과 다르게 프로그램을 만드는 코딩 능력 뿐만 아니라 소프트웨어를 만들기 위한 문제를 찾고 해결하는 과정과 컴퓨터과학의 기본적인 개념과 원리와 컴퓨팅 시스템을 활용하여 다양한 문제를 해결하는 과정에서 논리적이고 창의적인 사고력을 함양하는데 있습니다.
다음은 2015 개정 고등학교 정보교과서에 있는 예를 들어 설명하겠습니다.
1부터 100까지의 합을 구하는 문제 입니다.
우리는 쉽게 해를 구할 수 있습니다. 하지만, 컴퓨터 등의 기계에는 어떻게 구하라고 명령 을 내려야 합니다. 그렇다면 1부터 10까지 덧셈을 어떻게 명령을 내릴까요?
가장 쉬운 방법은 순서대로 더하는 방법입니다. 해는 모두 알고 있는 것처럼 55입니다.
하지만, 덧셈의 횟수가 많으므로 효율적이라고 볼 수는 없습니다. 그렇다면 문제를 다른 시각으로 바라보도록 하겠습니다. 1부터 10을 더하는 문제를 가로와 세로의 길이가 1인 사각형을 1개 쌓고, 2개 쌓고, 10개까지 쌓아서 그 넓이를 구하면 1부터 10까지 합을 구할 수 있지 않을까요?
그럼 첫번째 단계로 가장 큰 사각형인 가로 5, 세로 5의 사각형의 넓이(25)를 더합니다.
그렇게 나뉘면 윈쪽 하늘색과 초록색 삼각형으로 나뉘게 되며 똑같은 모양이 된다.
두 번째 단계에서는 두 개의 작은 삼각형에서 또 가장 큰 사각형의 넓이는 3x3이며 2개 이므로 기존의 25 + (3x3)x2개를 더하여 합계를 누적(43)합니다.
두 번째 과정을 반복하면 4개의 삼각형으로 나뉘며 나뉜 삼각형의 가장 큰 사각형은 1x1 이며 4개가 있으므로 기존의 43 + (1x1)x4를 누적(47)합니다.
이 과정을 반복하다가 더 나뉠 수 없는 단계가 되면 마지막 갯수의 사각형을 더해줍니다.
그렇게 되면 47 + 8개가 되므로 55개가 됩니다.
위의 방법을 그대로 프로그래밍으로 옮겨보겠습니다.
방법 <모두 더하는 방법> <넓이로 구하는 방법>
파이썬 프로그램
import time sum=0
n=int(input()) start = time.time()
for i in range(1,n+1):
sum += i end = time.time()
print("합=",sum)
print("소요시간=",end-start,"초")
import time sum=0
n=int(input()) start = time.time() p=1
while n>0:
sum += int((n+1)/2)**2 * p p*=2
n = int(n/2) end = time.time()
print("합=",sum)
print("소요시간=",end-start,"초") 1~10까지 합
소요시간
10 합 = 55
소요시간 = 0.0초
10 합 = 55
소요시간 = 0.0초 1~1억까지 합
소요시간
100000000
합 = 500000005000000
소요시간 = 18.373371362686157초
100000000
합 = 500000005000000 소요시간 = 0.0초
우리가 이해하기에는 하나씩 더하는 방법이 쉽지만, 실제 효율은 어떨까요?
1~10까지 더하는 것은 계산량이 많지 않으므로 모두 0.0초만에 결과가 나타냈지만, 1부 터~1억까지의 합을 구하면 넓이는 구하는 방식에서는 하나씩 더하는 방법은 18초 정도 걸 렸지만, 넓이를 이용한 방식은 0.0초로 이 방법이 훨씬 더 효과적인 것을 알 수 있습니다.
최근 컴퓨터 등은 1초에 30억 번의 연산이 가능하며, 암호 부분에서는 100~200자리의 수 를 사용하는 등 사람이 비해 엄청나게 빠른 계산능력과 기억력을 가지고 있습니다. 따라 서, 소프트웨어 교육에서는 해를 구하는 것보다 해를 구하는 방법을 생각해보는 것이 더 욱 중요하며, 이는 논리적 사고력과 창의적 사고력이 향상되게 됩니다. 거기에 문제해결 방법을 프로그래밍 도구로 코딩하면서 비판적 사고력 등의 고등인지능력을 항상되게 되므 로, 이전 교육과정에서 프로그래밍 도구를 잘 다룰 줄 아는 것과는 확연한 차이가 있습니 다.
따라서 소프트웨어 교육은 4차 산업혁명과 그 괘를 같이 합니다. 2차 산업혁명까지는 하 드웨어 중심의 발전이었고, 3차 산업 혁명에서 컴퓨터와 네트워크가 등장하면서 정보의 생성과 활용이 중심이 되었습니다. 제 4차 산업혁명에서는 모바일, 사물인터넷 등에서 생 성되는 빅데이터를 수집하고 가공하여 인공지능으로 의미있는 새로운 정보를 만들어내는 것이 핵심입니다. 하지만, 기계의 컴퓨팅 파워를 빌리지 않고서는 새로운 정보를 만들어내 는 것이 한계에 다다랐습니다. 따라서, 유년시절부터 컴퓨팅 파워의 힘을 느끼고 컴퓨팅 기기를 활용한 문제해결을 경험하는 것이 미래 사회를 준비하기 위함 이므로 소프트웨어 교육의 필수화는 당연한 결과입니다.
정리하기
1) 2015 개정 교육과정에서 소프트웨어 교육은 창의ㆍ융합형 인재야성을 위한 지능정보화 시대적 흐름이며, 국가경쟁력 향상을 위해 필수화로 지정되었다.
2) 소프트웨어 교육은 5차 교육과정에서 시작된 정보산업 과목에서 시작되었으나 시대별로 목표나 방법에서 차이가 있었으며, 2015개정 교육과정에서는 컴퓨팅 사고력 함양이 목표이다.
3) 소프트웨어 교육은 중등 ‘정보’과목에서 담당하며, 정보 교과의 3대 교과 핵심역량은 정보문화소양, 컴퓨팅 사고력, 협력적 문제해결력이다.
4) 2015개정 교육과정에서 지향하는 소프트웨어 교육은 단순히 코딩능력 향상이 아닌 문제를 찾고 해결하는 과정과 컴퓨터과학의 개념과 원리를 바탕으로 다양한 문제를 해결하는 사고력 함양에 있다.
2 교실 속 중등 SW교육의 실제
1) 2015 개정 중고등학교 소프트웨어교육 내용 살펴보기
강화된 소프트웨어 교육으로 학생들은 무엇을 배우게 될까요? 프로그래밍만 배우면 되는 걸까요? 무엇을 배우기 될지를 확인하기 위해 정보 교과의 내용이 떻게 구성이 되어 있는 지 내용 체계를 살펴보도록 하겠습니다. 2015개정 교육과정에서 정보교과는 중ㆍ고등학교 에서 모두 4개의 영역으로 이루어져 있습니다.
정보문화 영역은 정보사회, 정보윤리의 핵심개념을 배우게 되며, 18% 정도의 비중이 있 습니다. 두번재는 자료와 정보 영역으로 자료와 정보가 어떻게 표현되고 수집, 분석, 관리 에 대한 내용으로 자료와 정보의 표현과 자료와 정보의 분석을 18% 정도의 비중으로 배 우게 됩니다. 추상화, 알고리즘, 프로그래밍 등 컴퓨팅 사고력의 핵심적인 내용을 문제해 결과 프로그래밍 영역에서 배우게 되며 전체 비중이 50%를 차지할 정도로 2015개정 교육 과정의 핵심이라고 할 수 있습니다. 마지막 컴퓨팅 시스템 영역 중 피지컬 컴퓨팅 핵심개 념은 2015개정 교육과정에서 신설되어 로봇이나 센서보드 등 하드웨어를 직접 다룰 수 있 으며, 문제해결과 프로그래밍 영역에서 배운 내용을 활용해볼 수 있는 영역입니다. 각 영 역별로 어떤 내용을 다루고, 학생들이 배우게 되는지 조금 더 깊이 들어가서 살펴보도록 하겠습니다.
정보 문화 영역은 정보사회의 특성을 이해하고 정보사회 구성원으로서 갖추어야 할 정보 윤리의식, 정보보호능력을 함양하기 위한 내용이 포함되어 있습니다. 이 영역에서는 정보 기술의 발달로 인한 개인의 삶과 사회의 변화를 분석하여 관련 진로와 직업의 변화를 탐 색하고, 정보사회에서의 소프트웨어의 중요성과 가치를 인식하도록 합니다. 또한 정보윤리 의식과 정보보호능력을 함양하기 위해 개인정보 보호, 저작권 보호, 사이버 윤리 실천 방 안을 탐색하고 실천하는 데 중점을 두어 정보문화소양을 향상하는 것이 목표입니다.
실제로 정보문화 영역에서 어떤 내용으로 수업이 이루어지는지 확인해보겠습니다. 2015개 정 중학교 씨마스 정보교과서(pp22~23)의 예를 들겠습니다.
소프트웨어의 발전으로 스마트폰, 자동차, 교육, 의료 등 사회전반에 끼친 영향을 확인 하며 더욱 발전할 것이라는 내용을 학습합니다. 이어지는 활동으로 학생들이 희망하는 진로 분야를 찾고, 그 분야나 직업에서 어떤 소프트웨어가 활용되는지를 조사합니다.
그리고, 진로 희망 분야에서 소프트웨어를 사용하기 전과 후의 달라진 점이 무엇인지 를 조사하면서 소프트웨어 발전과 관련 분야의 발전을 연결해보게 됩니다. 그리고, 미 래에는 소프트웨어가 어떻게 활용되지 발전할지도 친구와 함께 생각하고 토의하게 됩 니다. 작성한 보고서를 친구들과 발표하고 응원의 메시지도 작성하는 활동을 통해 자 신의 진로와 연계하여 소프트웨어의 가치에 대해 느끼도록 합니다.
자료와 정보 영역은 정보기술을 활용하여 정보를 효율적으로 관리하고 생산하는 능력과 태도를 함양하는 것이 목표입니다. 자료와 정보를 효율적으로 처리하기 위해 디지털 정보 의 특성을 이해하고 실생활에 존재하는 다양한 형태의 자료와 정보를 디지털로 표현해보 도록 합니다. 또한 문제 해결에 필요한 자료를 컴퓨팅 도구를 활용하여 수집, 관리하고 정 보를 효과적으로 전달하기 위해 구조화하는 데 중점을 두게 됩니다. 이러한 과정에서 클 라우드 기반이나 공동 문서 작성 등으로 협력적 문제해결력 소양과 자료수집 및 분석 등 의 컴퓨팅 사고력을 함양할 수 있도록 구성되었습니다.
자료와 정보 영역에서는 인터넷으로 자료를 수집하고 분석하는 역량을 키우기 위해 다음 과 같은 수업이 진행됩니다.
자료와 정보의 분석 핵심개념 중 자료 분석에 관한 수업에서는 자료 분석의 개념과 빅 데이터의 특징과 활용예시에 대해 학습한 후 구글트렌드나 네이버 데이터랩 등의 데이 터 분석 도구를 이용하여 학생들이 자료를 수집하고 분석하는 과제를 실시하게 됩니 다. 예를 들어, 일본 뇌염을 검색하고 검색 기간 등을 조절하면서 키워드 검색 시점과 질병관리 본부의 각 연도별 일본 뇌염 주의보 발령 시점을 비교하면서 그 관계를 분석 하게 됩니다. 이외에도 다른 키워드와 사회적 트렌트나 사건 등을 비교해보고 분석하 는 활동을 하게 됩니다.
문제 해결과 프로그래밍 영역은 추상화와 알고리즘과 프로그래밍에 대해 다룹니다. 실생 활의 문제를 추상화하여 해결하기 쉬운 형태로 만들고 문제 해결을 위한 알고리즘을 설계 하는 능력과 태도를 함양하는 추상화와 알고리즘과 설계한 문제 해결 과정을 자동화하기 위해 프로그래밍의 기본 개념과 원리를 문제 해결에 적용해보고 프로그래밍 응용 분야의 프로젝트 수행 과정에서 협력적으로 과제를 수행하는 데 중점을 두게 됩니다.
또 다른 예시에는 공공데이터포털에서 ‘전국 도서간 표준 데이터’ 자료를 다운로드 받고, 응용 소프트웨어를 활용하여 도서관 유형, 도서 수, 대출 가능 권수 등 도서관 정보를 비교ㆍ분석하는 활동 등을 하게 됩니다.
이러한 학습과 활동으로 자신에게 필요한 자료들을 수집해보고 분석할 수 있는 정보활 용능력과 정보소양 능력을 향상시킬 수 있습니다.
문제 해결과 프로그래밍 영역에서의 수업은 어떻게 이루어질까요? 2015개정 삼양미디어 고등교과서(pp175~176)의 예를 들어보겠습니다.
세균 환경 조건하에서 4일 후에 세균이 숫자를 구하는 문제입니다. 교과서의 세균 배 양실 문제와 같이 실생활이나 다양한 학문 분야의 문제가 제시됩니다. 문제해결 과정 은 크게 추상화와 자동화로 나뉩니다. 추상화 과정 중 첫번째는 문제의 상태 분석입니 다.
문제의 현재 상태가 무엇이고, 목표 상태는 무엇이며 어떻게 작업을 할지를 정하게됩 니다. 그리고, 두번째 단계는 핵심 요소 추출 단계로 문제 해결에 꼭 필요한 핵심 요소 가 무엇인지를 골라냅니다. 예를 들어, 시험 시작일로부터 경과한 날짜의 수, 오늘 생 성된 세균의 수 등을 찾아냅니다.
세번째는 문제 분해 및 모델링하기로 시험 시작일로 부터 경과한 날짜마다 생성되는 세균, 소멸한 세균 등을 일반화된 형태로 바꿉니다. 마지막으로 일반화된 방법을 알고 리즘으로 설계합니다.
추상화를 마친 후에는 자동화 단계로 프로그래밍을 진행합니다.
보통 중학교에서는 프로그래밍 도구를 블록을 조립하는 것과 같은 스크래치나 엔트리 를 많이 사용하고, 고등학교에서는 C나 파이썬과 같이 소프트웨어 엔지니어들이 사용 하는 프로그래밍 도구를 사용합니다. 여기에서는 C언어로 구현하고 결과는 11이 나온 것을 확인할 수 있습니다.
프로그래밍을 배우기 위한 영역이 아닌 문제 해결 과정에 초점이 맞춰져 있으며, 컴퓨 팅 도구를 잘 활용할 수 있도록 사고하는 과정을 중심으로 편성되었습니다.
컴퓨팅 시스템 영역은 로봇이나 센서와 같은 실제 하드웨어를 연결하고 소프트웨어를 입 력하여 작동시킬 수 있는 영역으로 2015개정 교육과정에서 신설되었으며, 최근 유행하는 메이커(maker)교육과도 연계할 수 있습니다. 이 영역은 컴퓨팅 시스템의 구성과 동작 원리 를 이해하고 창의적으로 컴퓨팅 시스템을 설계하고 소프트웨어를 통해 구현할 수 있는 역 량 함양을 목표로 컴퓨팅 기기의 구성과 동작 원리를 이해하고 실생활의 문제 해결을 위 해 다양한 센서를 통한 자료의 입력과 처리, 동작 제어를 위한 프로그램을 설계･개발하는 데 중점을 둡니다.
중학교에서는 센서가 포함된 보드 형태의 하드웨어를 이용하고, 고등학교에서는 센서와 구동장치의 간단한 회로를 구성하고 프로그래밍하는 수준입니다. 그렇다면, 실제로 컴퓨팅 시스템 영역의 수업 예시를 살펴보겠습니다. 2015개정 비상출판사 중학교교과서 (pp147~151)의 예를 들어보겠습니다.
학급의 회장 선거를 전자투표로 진행하기 위 한 문제를 해결해보겠습니다.
해결해야 할 문제를 “학급 임원 선거에 사 용할 전자 투표 시스템을 구현해보자”로 정 의하며, 다음과 같이 현재 상태와 목표 상 태를 설정합니다.
전자 투표를 위해 사용할 버튼과 슬라이더 센서, 각 후보별 득표수, 당선자 번호 등의
전자투표를 하기 위해 후보자를 선택하고, 득표수를 누적, 당선자 선정 등의 과정을 거 친 알고리즘을 설계하게 됩니다.
알고리즘을 블록 기반 프로그래밍 언어로 자 동화하기 위해 화면을 설계하고, 각 단계별 로 프로그램을 작성합니다.
실제로 실행해보면, 슬라이더 센서로 후보자 를 선택하고 버튼을 누르면 투표를 하게 됩 니다. 모든 학생이 투표를 한 후에는 투표 종료 버튼을 누르면 최다 득표자의 번호를 보여주는 전자 투표시스템이 완성되었습니 다.
컴퓨팅 시스템 영역은 단순히 로봇이나 하드 웨어를 다뤄보는 것이 아니라 문제해결과 프 로그래밍 영역에서 배운 추상화와 자동화를 바탕으로 현실의 다양한 시스템을 경험해본 다는 의미에서 문제해결과 프로그래밍 영역 의 확장이라고 볼 수 있습니다.
소프트웨어 교육이 단지 코딩만 배운다는 생각하는 경우가 많이 있습니다. 또한, 일부 언 론 등에서는 새로운 필수과정이 생겨서 사교육이 늘고, 암기하는 것이 늘지 않겠냐는 우 려가 있습니다. 하지만, 소프트웨어 교육은 컴퓨터과학의 원리와 컴퓨팅 도구를 활용하여 문제를 해결하기 위한 사고력을 함양하기 위한 교육으로 높은 수준의 코딩 능력이 필요하 지 않고, 또한, 학생이 주도하여 문제를 해결하는 경험 중심으로 암기하는 기존의 교육과 는 차별됩니다.
실제 정보교과의 교육 내용체계와 내용을 확인해보니 지능정보사회에서 정보처리기술을 올바르게 활용하고 새로운 지식과 기술을 창의적으로 문제를 해결하는 것에 초점이 맞춰 져 있는 것을 확인했습니다. 또한, 지식ㆍ정보사회를 이해하고, 초연결사회에 맞게 온라인 을 기반으로 협력적으로 문제를 해결하고 거기에 피지컬 컴퓨팅까지 경험해볼 수 있는 시 간임을 알 수 있습니다. 이는 단순히 배움에서 그치지 않고 자신의 진로와 연계해보고 신 기술과 친해질 수 있는 값진 경험입니다.
2) 중등 SW교육 현장 인터뷰
질문 : 현장 교사가 생각하시는 소프트웨어 교육은 무엇인가요?
답변 : 네, 저는 정보교과를 15년 정도 가르쳐왔습니다. 2015개정 교육과정에서는 소프트 웨어 교육이라고 명명했지만 실제 정보과목에서 대부분 다룬 내용입니다. 하지만, 예전에는 프로그래밍을 가르치기 위한 것이 중점을 두었다면 컴퓨팅 사고력이란 역 량을 함양하기 위한 내용으로 전체적인 흐름이 바뀌었습니다. 코딩보다 문제를 바 라보고 이해하는 관점이 더 중요해졌습니다. 또한, 피지컬 컴퓨팅 내용요소가 추가 되면서 메이커 교육과도 연계가 가능해지면서 학생들의 참여도가 많이 좋아졌습니 다.
질문 : 선생님 학교에서 소프트웨어 교육이 어떻게 편성되고 어떤 내용을 배우게 되나요?
답변 : 저희 학교에서는 1학년 때 전교생에게 정보교과를 3단위로 배우고, 2학년 때 공동 교육과정으로 정보과학을 2학급을 운영하고 있습니다. 1학년은 아직 소프트웨어 교육 필수화 과정이 아니기 때문에 인근 중학교에서 정보과목을 배운학생이 5%
미만입니다. 따라서, 흥미를 잃지 않도록 하기 위해 교육과정을 재구성하여 컴퓨팅 시스템 영역에서 로봇으로 프로그래밍 수업을 시작합니다. 로봇을 움직이거나 키 를 재는 등의 문제를 주고 이를 해결하기 위해 기본 명령어를 학습 한 뒤 문제 분
2학년에는 인근 고등학교에서 희망하는 학생들을 모아서 공동교육과정을 운영합니 다. 이때에는 진로나 진학과 관련된 학생들이 희망하게 됩니다. 온라인기반의 문제 해결 프로그래밍 과정을 이수하고, 아두이노 프로그래밍을 하면서 학생 중심의 프 로젝트 구현을 하게 됩니다.
질문 : 고등학교에 계는데, 학생들이 소프트웨어 교육을 받고 진로ㆍ진학과 연계도 되나요?
답변 : 소프트웨어 선도학교를 2016년 부터 운영하면서 소프트웨어 관련 진로 특강, 학부 모 특강을 실시하며 소프트웨어에 대한 인식을 전환하고, 여름방학 중 소프트웨어 캠프, 소프트웨어 발표회 등을 겪으면서 컴퓨터 공학, 정보통신 관련, 소프트웨어 관련 학과를 선택하는 학생들이 조금 늘어났습니다. 최근 소프트웨어 중심대학도 늘어나고 관련 학과의 정원도 늘 원인도 있습니다.
특히, 3년 동안 꾸준히 학교에서 운영하는 프로그램에 참여하고, 자율동아리 등에 서 관련 분야를 공부하는 학생들이 늘어나면서 학생부 종합전형에서 합격하는 사 례가 꽤 생겨났습니다.
예를 들어, 2018년 졸업생 중 중학교 까지 프로그래밍을 해본 경험이 없는 이xx 학생은 로봇동아리를 통해 물리엔진을 개발하는 게임개발자 라는 희망을 갖게 되 었고, 수학에서 배운 개념을 프로그래밍하면서 공부를 하고, 자율동아리 활동으로 고전 RPG게임을 초보 수준이지만 개발하게 되었습니다. 2018년 수시에서 학생부 종합전형 6개를 접수해서 5개 최종합격하는 등 학생이 정말 하고 싶은 공부가 무 엇이고 이를 경험할 수 있다는 것에서 의미를 두고 싶습니다.
질문 : 소프트웨어 교육이 필수화가 되었는데, 앞으로는 방향은 어떻게 되어야 한다고 생각하시나요?
답변 : 소프트웨어 교육은 단순히 코딩하는게 중점이 아닙니다. 컴퓨팅 기기를 활용해서 문제를 해결하는 것이 초점입니다. 따라서, 소프트웨어 기반 4차 산업혁명에서 반 드시 필요한 교육입니다. 소프트웨어 교육의 필수화는 종착점이 아닌 시작점입니 다. 중학교 내내 한 학년만 주당 1시간을 배우면 소프트웨어의 강국이 될 수 있을 까요? 컴퓨팅 사고력을 기르기 위해 영국은 컴퓨팅 과목을 전학년에 배치할 정도 입니다. 따라서, 학생들에게 더 많은 경험을 제공하는 것이 중요합니다.
또한, 최근에는 우리나라의 모든 소프트웨어 이슈가 인공지능으로 귀결되고 있습니다. 인 공지능은 미래 먹거리 분야이며 우리나라가 발전시켜야할 분야이며 교육에서도 다 뤄야하는 분야입니다. 하지만, 중국이 우주선 발사를 위해 수학, 과목 기초과목을 강화했듯 인공지능 등 4차 산업혁명 시대에 학생들이 살아남기 위해서는 정보과학 의 기초를 강화해야 합니다. 이제는 단순히 주입식으로 암기한 내용을 알고 있는 것보다, 지식이나 정보를 스스로 찾아보고 분석하면서 문제를 해결하는 역량이 중 요한 시대입니다. 소프트웨어 교육으로 문제점을 발견할 수 있는 안목, 문제 해결 을 위해 컴퓨팅 기기를 활용하는 능력, 현실의 문제를 융합적으로 해결할 수 있는
역량을 키우도록 하는 것이 단순히 코딩을 알려주거나 새로운 기술을 배우는 것에 우선하여 소프트웨어 교육이 가야할 방향입니다.
정리하기
1) 2015개정 정보교과의 내용체계는 정보문화, 자료와 정보, 문제해결과 프로그래밍, 컴퓨팅 사고력으로 4개의 영역으로 나뉜다.
2) 문제해결과 프로그래밍 영역은 컴퓨팅 사고력의 핵심인 추상화와 자동화를 다룬다.
3) 중학교에서 정보교과는 34시간을 기준으로 운영ㆍ편성되며 추가 선택과목을 선택할 수 있으며, 고등학교에서는 일반 선택과목으로 정보과목을 선택하고, 전문교과Ⅰ과 전문교과Ⅱ 과목을 추가 개설할 수 있다.
