초등학교 언플러그드 코딩교육을 위한 프로그램 개발

투고일_2018.12.10 심사기간_2019.01.01-16 게재확정일_2019.01.28

초등학교 언플러그드 코딩교육을 위한 프로그램 개발

Development of Unplugged Coding Education Program for the Elementary School

허영, 상명대학교 사진영상콘텐츠학과

Hur Young_Dept of Photography & Digital Contents

차례 ^{1. 서론}

2. 국내외 코딩교육의 동향 2.1. 국외 코딩교육의 현황 2.2. 국내 코딩교육의 현황

3. 코딩교육 콘텐츠의 유형 3.1. 언플러그드 코딩교육 3.2. 소프트웨어 코딩교육 3.3. 피지컬컴퓨팅 코딩교육

4. 초등학교 코딩교육의 운영사례 4.1. 초등학교 코딩교육의 현황 4.2. 초등학교 코딩교육의 성공사례 4.3. 초등학교 코딩교육의 문제점

5. 언플러그드 코딩교육 프로그램 개발방향 5.1. 프로그램 개요 및 교육과정

5.2. 교육결과 및 산출물

6. 결론 및 제언

참고문헌

초등학교 언플러그드 코딩교육을 위한 프로그램 개발

Development of Unplugged Coding Education Program for the Elementary School

허영, 상명대학교 사진영상콘텐츠학과

Hur Young_Dept of Photography & Digital Contents

요약 본 연구는 2014년 영국을 시작으로 국내외 교육현장에 대두되고 있는 코딩교육에 대한 연구의 일환으로 초등 학교 언플러그드 코딩교육 프로그램을 개발하는데 목적이 있다. 이를 위해 국내외 코딩교육의 현황과 코딩교육 방식과 콘텐츠에 대해 분석하고 문제점을 파악하고자 했다. 그 결과 국내 코딩교육은 90년대 단순 컴퓨터를 활 용하는 교육에서 2015년 문제해결 능력이 중시되는 새로운 코딩교육으로 개편되었으며 중고등학교는 2018년 부터, 초등학교는 2019년부터 적용될 예정이다. 국내 코딩교육은 선도학교와 연구학교제도를 중심으로 2014 년부터 시작되고 있지만 초등학교의 경우 2018년 기준 85.5%가 이 같은 혜택을 받지 못하고 있는 실정이다.

이는 부족한 교육프로그램, 인력, 기자재의 미비 등으로 파악되고 있다.

본 논문에서는 코딩교육방식을 언플러그드 코딩교육, 소프트웨어 코딩교육, 피지컬 컴퓨팅 코딩교육으로 유형을 구분하고 그 중 기본원리를 이해하고 습득하는데 용이한 언플러그드 코딩교육 프로그램을 개발하였다. 이는 초 등학교에서 쉽게 적용하고 별도의 기자재 등이 필요 없으며, 체험과 활동 위주의 코딩교육으로 이루어지기 때문 이다. 코딩교육 프로그램의 개발방향은 첫째, 팀원들 간의 소통과 협력을 통해 결과물을 도출하는 프로젝트 기 반의 코딩교육, 둘째, 코딩체험과 미술활동이 접목된 융합 교육방식으로 설정하였다. 이를 통해 <코딩원리이해 보드게임제작> 프로그램을 개발하였으며, 워크숍을 통해 효과를 검증하였다. 그 결과 단순히 코딩교육 보드게임 을 체험하는 언플러그드 활동보다 미술활동이 접목된 방식과 새로운 코딩보드게임을 제작하는 것이 더 효율적 임을 알 수 있었다.

The purpose of this research is to develop an unplugged coding education program for elementary school as a part of study on coding education that has been gathering attention in domestic and overseas education fields since 2014 in Britain. To accomplish the purpose, the current situation of domestic and overseas coding education is analyzed along with coding education methods and contents. The problems are also comprehended. The result shows that domestic coding education was revised from the one that used simply computers in 1990s into a new coding education that emphasizes problem-solving ability in 2015. The new education is adopted from 2018 in middle and high schools, and from 2019 in elementary schools. The domestic coding education started from 2014 mostly in leading schools and research schools, but 85.5% of elementary schools can't get benefits as of 2018. This is caused by lack of education programs, manpower and equipment.

In this research, the coding education methods are classified into unplugged, software and physical computer coding education, and among them, an unplugged coding program that is good for understanding and acquiring basic principles was developed. This program can be applied easily, doesn't require separate equipment, and consists mostly of experiences and activities. The development direction of coding education is first, project based coding education that draws outcome through communication and cooperation among team members, and second, a convergence education method with coding experiences and art activities combined. Through this, <Coding Principle Understanding Board Game Making> program was developed, and this was verified through a workshop. As a result, it is more effective to produce a new coding board games and a method with art activities combined rather than unplugged activities that simply experience coding education board games.

중심어

코딩교육 언플러그드 코딩 코딩교육프로그램 보드게임

ABSTRACT Keyword

coding education unplugged coding coding education - program

board game

본 연구는 상명대학교 교내연구비 지원과제임.

1. 서론

디지털 기술이 발전하면서 삶의 모습들은 예전에 비해 급속도로 달라지고 있으며, 이러한 디지 털 문화는 교육에도 영향을 미치기 시작했다. 그러한 예로 1994년 이스라엘이 SW과목을 정규교 육과정에 포함했으며, 일본은 2009년 SW교육을 필수과목으로 지정했다. 또한 2014년 핀란드 는 ‘코디콜루(코딩학교)’를 전국적으로 확대하였다.¹⁾ 이는 정보를 손에 쥐고 정보를 옮기고, 정보를 파는 디지털 시대에 어울리는 창의적 사고, 일명 컴퓨팅적 사고(Computational Thinking, CT)를 기르기 위한 노력의 일환으로 나타나고 있으며, 그 중심에는 코딩교육이 있다.

코딩교육은 2014년 영국을 시작으로 세계 각국에는 열풍 적으로 일어나고 있는 현상으로 디 지털 시대가 요구하는 새로운 능력을 함양하기 위한 교육이며, 4차 산업혁명에 필요한 인재육 성을 위한 것이다. 국내 역시 2015년부터 중학교에서 소프트웨어 교육이 실시되고 있으며, 2018년부터는 초, 중, 고등학교에서 ‘정보’과목이 필수교과목이 되며, 소프트웨어 교육이 본격 적으로 확대 운영될 예정이다. 그에 따라 코딩교육에 대한 관심과 연구가 이루어지고 있으며, 특히 코딩교육을 처음 접하게 되는 초등학교 코딩교육에 대한 연구의 중요성이 대두되고 있다.

따라서 본 논문에서는 현재 증폭되고 있는 초등학교 코딩교육에 대한 연구의 필요성을 바탕으 로 현재 국내에서 실시되고 있는 초등학교 코딩교육의 트렌드와 사례를 분석하고 초등학교용 코딩교육 프로그램을 연구 개발하는데 그 목적이 있으며, 특히 코딩교육 중 언플러그드 코딩교 육을 중심으로 초등학교 코딩교육 프로그램을 개발하고자 한다.

2. 국내외 코딩교육의 현황

국내외 실시되는 코딩(Coding)교육은 국내에서는 SW(Software)교육이라고도 부른다. 코딩 은 컴퓨터로 검색, 대화 등 다양한 일을 수행할 때 컴퓨터 프로그램이 있어야 가능하며, 이런 컴퓨터 프로그램을 수행하는 절차를 적어둔 명령어 모음을 코드라고 한다. 이 코드를 입력하는 행위를 코딩이라고 한다. 코딩은 컴퓨터와 대화를 시도하는 하나의 언어, 도구, 수단이라고 볼 수 있다. 이를 위해서는 컴퓨터가 알아들을 수 있도록 프로그램을 구상하고 알고리즘(문제 해결을 위한 절차와 과정)을 작성해야 한다. 즉 코딩교육은 컴퓨터와 대화를 위한 프로그래밍 을 배우는 것을 말한다. 프로그래밍은 자판기를 작동하는 방법, 전기밥솥으로 밥하기 등과 같은 어떤 일을 해나가는 순차적인 방법을 말하며, 알고리즘을 구상하는 것이 프로그래밍의 기초 단계라 할 수 있다.

코딩교육은 단순히 컴퓨터 앞에서 자판만 치는 것이 아니라 어떤 문제가 있을 때에 그 문제를 어떻게 접근하고 해결 할 것인지를 코딩이라는 것을 통해서 사고하게 된다면 좀 더 합리적이고 좋은 방향으로 문제를 풀어나갈 수 있게 되는 것이 코딩 교육의 효과라고 볼 수 있다²⁾. 즉 코딩교육은 단순히 컴퓨터를 도구로만 사용할 수 있는 컴퓨터 소양(Computer Literacy)을 습득하는 것에서 벗어나, 컴퓨터 과학의 기본 개념과 원리를 습득하여 논리적, 절차적 사고를 통해 일상생활 문제를 효율적인 알고리즘으로 해결하는데 그 의의가 있다.³⁾

2.1. 국외 코딩교육의 현황

영국의 코딩교육은 2014년 9월부터 초·중등학교의 모든 학령에서 컴퓨팅 교육을 필수로 하는 국가교육과정을 시행하여 전 세계적으로 열풍을 일으켰다. 미국은 2016년 1월에 오바마 대통령 이 초·중등 모든 학생을 위한 컴퓨터 과학정책을 추진하겠다고 발표하는 등 주요국들은 알고리즘 과 프로그래밍이 포함된 소프트웨어 교육(혹은 정보, 컴퓨터과학, 컴퓨팅)을 교육과정에 필수과 목으로 적극 도입하고 있다.⁴⁾ 핀란드는 2016학년도부터 초등학교에 정규교과로 지정되었으며, 프랑스는 2016년 9월 신학기부터 소프트웨어를 중학교 정교과목으로 도입하여 교육하고 있으며,

1) EBS culture, 조용한 혁명 코딩 소프트웨어시대, 2014.09.30.

2) http://ebsstory.blog.me/220164996362

3) 안상진, 서영민, 이영준, 「교육용 프로그래밍 언어 연구 동향」, 한국컴퓨터학회 학술발표 논문집 20권 1호, p.139, 2012.

4) 교육부, 과학기술정보통신부, 한국과학창의재단, 『2018 SW교육 선도학교 컨설팅 가이드 북』, p.17, 2018.

일본은 2012년부터 중학교 소프트웨어 교육을 필수화하였으며, 초등학교는 2020년부터 시행할 예정이다.⁵⁾ 교육시간을 보면 영국은 만 5세부터 주당 50분 이상 필수로 교육을 받아야 하며, 인도는 초등학교 2학년부터 주 1시간 이상을 필수로 해야 한다. 중국은 초등학교 3학년부터 연 70시간 이상, 일본은 중학교 연 55시간, 고등학교는 70시간 교육을 필수로 받아야 한다.⁶⁾

구분 미국 영국 인도 이스라엘 일본 중국

초등학교

필수/선택 (주별로 상이)

필수 필수 - - -

중학교 필수 필수 필수 필수 선택

고등학교 필수 필수 필수(이과) 필수 필수

<표 1> 해외 주요국 SW ICT 교육 사례

2.2. 국내 코딩교육의 현황

우리나라는 90년대부터 학교 정규교육에 컴퓨터 교육을 도입하였고, 초기에는 한글, 엑셀 등 컴퓨터를 활용하는 방법을 가르치는 교육에 집중되었다가 코딩교육을 강화하기 위해 정부는 초중등 학교의 정규과목에서 SW를 필수로 이수할 수 있도록 교육과정을 2015년도에 개정하였 다. 초등학교는 실과과목의 ICT 활용단원(12시간)을 ‘SW기초소양 단원’으로 확대 구성하여 17시간 이상 ‘문제해결과정’, ‘알고리즘’, ‘프로그래밍 체험’, ‘정보윤리의식 함양’을 교육한다.

중학교는 ‘과학/기술·가정/정보’과목을 ‘SW교육 중심’으로 개편하여 필수과정으로 34시간 이 상 교육하도록 하였다. 주된 교육 내용은 ‘컴퓨팅사고 기반 문제해결 실시’, ‘알고리즘’, ‘프로그 래밍 개발’ 등이다 그리고 고등학교는 ‘정보’과목을 심화선택에서 일반선택으로 전환하여 다양 한 분야와 통합한 알고리즘과 프로그램을 설계하는 교육을 운영할 계획이다.⁷⁾

새로운 SW교육과정은 초등학교는 2019년부터 실시할 예정이며, 중·고등학교는 2018년부터 학교현장에 적용하고 있다. 이와 같이 새롭게 적용되는 코딩교육을 교육현장에 잘 적용하고 안착하기 위해 정부는 2014년부터 <SW교육 선도학교> 제도를 도입하여 운영하고 있다.

SW 선도학교는 2014년 SW교육시범학교 72개교를 시작으로 2015년 연구·선도학교 68개교, 160개교를 선발 및 운영하였고, 2016년에는 교육부와 과학기술정보통신부의 공동사업을 통 해 총 900개교가 운영되었으며, 2017년에는 연구학교 44개교를 포함하여 1,200개교가 운영 되었다. 2018년 현재에는 연구학교 44개교를 포함하여 1641개교를 선발하여 운영하고 있는 중이다.⁸⁾

5) http://www.software.kr

6) http://www.software.kr/um/um03/um0307/um030701/um030701List.do#this 7) 교육부, 2015 개정교육과정, 교원용, p.13. http://www.moe.go.kr

8) http://www.software.kr

구분 서울 부산 대구 인천 광주 대전 울산 세종 경기 강원 충북 충남 전북 전남 경북 경남 제주 계

초

연구학교 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 2 0 1 1 2 1 18

선도학교 70 39 47 31 18 27 17 4 217 55 37 48 55 77 60 106 14 922

중

연구학교 2 2 1 1 0 1 1 0 3 1 0 0 0 1 0 1 0 14

선도학교 40 18 37 27 17 8 8 4 89 18 16 21 23 48 32 32 4 442

고

연구학교 1 1 1 1 1 1 0 0 1 0 2 0 0 1 1 1 0 12

선도학교 31 15 11 8 8 2 5 1 54 8 7 9 11 21 24 14 4 233

합계 145 76 98 69 45 40 32 10 365 83 63 80 89 149 118 156 23 1,641

<표 2> 2018 시도별 SW연구·선도학교 현황(※ 2018 SW교육 선도학교 컨설팅 가이드북 참조)

3. 코딩교육 콘텐츠의 현황

국내 코딩교육 콘텐츠들의 학습내용은 정보윤리, 알고리즘/프로그래밍, 컴퓨터 과학의 원리가 그 축을 이루고 있다. 정보윤리는 저작권, 개인정보보호, 사이버 상의 예절 등을 가르치고, 알고리즘/프로그래밍은 근본적인 원리에 해당하는 순차, 반복, 조건들을 다루고 있으며, 컴퓨 터 과학의 원리는 정보와 자료를 어떻게 표현, 저장, 관리하는지 다루며 내용은 이진수, 이미지 표현 등이 있다. 이와 같은 학습내용을 가르치는 방법에 따라 콘텐츠의 유형을 세 가지로 구분 할 수 있다.

첫 번째 방법은 ‘언플러그드 활동’이다. 언플러그드 활동은 컴퓨터 없이 컴퓨터 과학의 원리와 알고리즘을 학습하는 활동이다. 이는 학습자의 몸이나 학습지, 교구 등을 이용하며, 대표적인 콘텐츠들은 보드게임을 들 수 있다.

두 번째 방법은 ‘교육용 프로그래밍 언어’를 들 수 있다. 교육용 프로그래밍 언어는 학생들이 쉽게 소프트웨어를 만들 수 있도록 개발된 블록 형 소프트웨어로서 스크래치와 엔트리가 대표 적이다.

마지막 방법은 ‘피지컬 컴퓨팅’으로 앞의 두 단계를 학습한 이후에 진행하는 것이 일반적이다.

피지컬 컴퓨팅은 컴퓨터 프로그램과 현실의 다양한 오브젝트와 상호작용하는 것을 말한다.

여기서 다양한 오브젝트들은 컴퓨터 프로그램과 연결하는 도구들을 말하며 아두이노, 메이키 메이키 등이 있다.

∙ 컴퓨터과학개념 중심 활동

∙ 알고리즘/프로그래밍 중심 활동

∙ 엔트리 ∙ 스크래치

∙ 앱인벤터 ∙ Kodu

∙ Alice

∙ 메이키메이키

∙ 센서보드

∙ 아두이노

∙ 레고마인드스톰

<그림 1> 단계별 코딩교육 콘텐츠의 흐름도

3.1. 언플러그드 코딩교육

언플러그드 코딩교육은 컴퓨터 없이 하는 교육으로 컴퓨터 과학 개념과 알고리즘과 프로그래 밍의 기본개념을 가르치고 있다. 따라서 언플러그드 코딩교육 콘텐츠들은 초기 코딩교육에 많이 활용되고 있다.

<그림 2> 엔트리봇의 사례 : 좌<부품 찾기 엔트리봇>. 우<폭탄 대소동 엔트리봇>

<엔트리봇>은 교육용 플랫폼인 엔트리에서 제작한 언플러그드활동 교구로 보드게임과 카드

게임으로 코딩교육을 할 수 있으며, 학습내용은 순차, 반복, 선택, 함수와 같은 소프트웨어 기본개념과 프로그래밍 원리를 습득할 수 있도록 구성되어 있다. 엔트리봇은 ‘부품 찾기 대작 전 엔트리봇’과 카드게임 형식의 ‘폭탄 대소동 엔트리봇’ 등이 있다,

엔트리봇 보드게임은 2~4인이 할 수 있는 게임으로 자신이 가지고 있는 부품카드에 해당하는 부품들을 모두 차지하면 승리하는 것으로 부품을 차지하기 위해서 자신의 엔트리봇을 컨트롤 러에 카드를 이용하여 실행시킨다. 즉 엔트리봇을 실행하기 위해 컨트롤러에 카드를 배치하면 서 순차적 사고와 반복, 선택 등을 자연스럽게 학습하게 된다.

이외에도 ‘리코셋 로봇’, ‘코드레이서’, ‘플레이로봇 시리즈’, ‘코드마스터’. ‘ZIP’, ‘코드팡’, ‘스탭 버거’, ‘달려라 코딩버스’, ‘시그널’ 등이 있으며, 모두 보드게임 형식으로 다양한 사고와 프로그 래밍 기본원리를 함양하게 한다.

3.2. 소프트웨어 코딩교육

교육용 프로그래밍 언어는 소프트웨어를 이용해서 코딩교육을 하는 소프트웨어 코딩교육이 다. 일반적 프로그래밍은 보통 긴 명령어와 소스코드를 입력해야 하지만 여기에서 이용되는 소프트웨어는 드래그 앱 드롭 방식의 블록 형 또는 시각형 소프트웨어로서 대표적인 것이 <스 크래치>와 <엔트리>이다.

<스크래치>는 MIT 미디어랩의 Lifelong Kindergarten Group에서 운영하는 프로젝트로서, 150개국 이상의 나라에서 40개 이상의 언어로 사용되고 있다. 스크래치는 주로 8~16세를 대상으로 만들어졌지만, 모든 연령층에서 사용하고 있으며, 수백만의 사람들이 가정, 학교, 전시관, 도서관, 지역 센터 등 다양한 환경에서 스크래치 프로젝트를 만들고 있다.

현재 국내에서도 스크래치를 코딩수업 도구로 많이 활용하고 있으며, ‘인터랙티브한 이야기’,

‘게임’, ‘애니메이션’을 직접 만들 수 있고, 그 작품을 온라인 커뮤니티에서 다른 사람과 공유할 수 있는 것이 특징이다.⁹⁾

<그림 3> 소프트웨어 코딩교육의 사례 : 좌<스크래치>의 UI. 우<엔트리>의 UI.

<엔트리>는 국내에서 개발된 소프트웨어 교육 플랫폼이다. 엔트리에서는 ‘학습하기’, ‘만들 기’, ‘공유하기’를 통해 공유와 협업을 할 수 있도록 되어 있으며, 또한 선생님께서 학생들을 관리할 수 있는 ‘학습기능’이 있다. ‘학습하기’에서는 컴퓨터를 활용해 논리적으로 문제를 해결 할 수 있는 다양한 학습콘텐츠가 준비되어 있으며, 게임을 하듯이 주어진 미션들을 컴퓨터 프로그래밍으로 해결하고, 동영상을 보면서 소프트웨어의 원리를 재미있게 배울 수 있다.

‘만들기’에서는 미국 MIT에서 개발한 Scratch와 같은 블록 형 프로그래밍 언어를 사용하여 처음 접하는 사람들도 쉽게 콘텐츠를 만들 수 있으며, 작품 만들기와 실과 교과와 연계된 교과 용 만들기가 있다. ‘공유하기’에서는 엔트리를 통해 제작한 작품을 다른 사람들과 공유할 수 있으며, 공유된 작품이 어떻게 구성되었는지 살펴볼 수 있고, 이를 발전시켜 친구들과 협업해 더 멋진 작품을 만들 수도 있다. ‘학급기능’은 선생님께서 학급별로 학생들을 관리할 수 있는 기능으로 학급만의 과제를 만들고 학생들의 결과물을 확인할 수 있다.

엔트리는 그 외에도 모든 초보자들이 쉽게 따라할 수 있는 <기초학습과정>, ‘미션해결하기’,

9) https://scratch.mit.edu

‘소프트웨어야 놀자!’, ‘헬로! EBS 소프트웨어’ 등과 같은 주제를 정하고 학습하는 <주제학습 과정>, 초등 3~4(순차, 반복 중심), 초등 5~6(순차, 반복, 선택), 중등1~3(순차, 반복, 선택, 비교연산)과정으로 구분된 <학년별 학습과정>으로 구성되어 있다.¹⁰⁾ 또한 엔트리는 피지컬 컴퓨팅을 위해 알버트, 아두이노, 비트브릭, 디오, 엔트리 센서보드, 햄스터, 리틀버스, 오렌지 보드 등과 연동된다.

그 외에도 코딩교육 프로그램인 ‘키즈코딩’은 전국 24개 유치원과 어린이집에 도입돼 운영 중이다. 서울과 경기에 18곳, 울산과 대구에서 6곳 등이 있다. YBM은 이번 투자를 바탕으로 유아 코딩교육을 유아에서 초등 저학년 프로그램으로까지 확대 개발할 예정이다.¹¹⁾ 오픈소스 기반의 앱 메이커인 <앱인벤터(App Inventor>와 블록형 소프트웨어를 사용하는 <구글 블룩 리(Google Blockly)>, 네이버 <소프트웨어야 놀자>, 플로 차트를 이용한 <비주얼 로직 (Visual Logic)>과 <플로우 코드(Flow code)> 등이 있다.

3.3. 피지컬컴퓨팅 코딩교육

피지컬 컴퓨팅(physical computing)이란 디지털 기술을 통해 사용자로부터 물리적인 방식으 로 정보를 입력받거나 또는 정보를 처리한 결과를 물리적인 방식으로 출력하는 컴퓨팅이다.

즉 마우스와 키보드, 모니터와 스피커로 표준화된 컴퓨터의 인터페이스를 확장하여 디지털미 디어에 물질성(physicality)을 부여하는 것을 말한다.¹²⁾

<그림 4> 피지컬컴퓨팅 교구의 유형: 좌<비봇, 알버트>, 중 <비트브릭>, 우<아두이노>

피지컬컴퓨팅 교구의 유형은 로봇형과, 모듈형, 보드형으로 구분할 수 있다. 로봇형은 완성된 형태의 로봇으로 제공되기 때문에 어린 학생들도 쉽게 배울 수 있어 유아용 코딩교구로 많이 활용되고 있다. <비봇(beebot)>, 구글 블로리 기반의 <오조봇(ozobot)>, 스크래치, 엔트리 와 연동하는 <알버트>, 레고의 <마인드 스톰> 등이 있다.

<비봇(bee-bot)>은 로고 프로그래밍 활동 로봇으로 과거 ‘로고 프로그래밍 거북이 로봇 (logo turtle)’의 진화된 형태로 현재 영국의 90% 이상의 유치원에서 사용하는 학습용 유아로 봇 교구이다. 국내에는 에코 스쿨스에서 수입하여 보급하고 있으며, 간단한 프로그래밍 입력과 실행을 통하여 비봇의 움직임을 관찰하며, 아이들이 오류 수정 및 재 프로그래밍 입력을 통하 여 효과적으로 학습 할 수 있도록 도와준다.¹³⁾

모듈형 피지컬 컴퓨팅 교구는 다양한 센서, 모터 등이 모듈화 되어 있어 원하는 모듈을 골라 포트에 연결하여 사용하는 교구이다. 함께 제공되는 블록, 또는 공작물과 함께 다양한 아이디 어를 표현 할 수 있다. 대표적인 모듈형 교구는 <비트브릭>을 들 수 있다. 비트브릭은 한국의 미디어 랩 출신의 석박사 연구원들이 만든 소프트웨어 학습도구로서 스크래치, 엔트리, 앱

10) http://play-entry.com

11) http://www.fnnews.com/news/201609051227357085

12) 서동수, 「피지컬컴퓨팅의 개념과 기술적 기초」, 한국디자인학회 학술대회논문집, p.270, 2006.

13) http://www.beebot.org/

인벤터와 연동되는 테크키드로서 ‘비트브릭-스케치’와 ‘비트브릭-보드’로 구성되어 있다. 보 드는 메인보드와 센서보드, 입출력 보드 등으로 구성되어 있다. 이 외에 비트브릭 미니와 비트 뮤직이 있다.¹⁴⁾

보드형 피지컬 컴퓨팅 교구는 컴퓨터 칩과 같은 마이크로 컨트롤러를 포함하고 있는 전자 기판 을 말하며 대표적인 교구는 <아두이노>, <라즈베리파이>, <EV3>가 있다.¹⁵⁾

<아두이노>는 본질적으로 프로그램 동작이 가능한 컨트롤러를 장착한 개발 플랫폼이다. 초 보수준부터 전문적인 지식을 바탕으로 하는 개발자까지 모두 수용하는 확장성이 큰 장점을 가지고 있다. 이는 이두이노가 응용 가능한 분야가 매우 다양한 플랫폼의 특성상 코딩교육과 융합교육, STEAM 교육에 적극적으로 활용되고 있다.¹⁶⁾

4. 초등학교 코딩교육의 운영사례 4.1. 초등학교 코딩교육의 현황

국내 초등학교 코딩교육은 2019년 SW교육의 필수화를 대비하기 위해서 현재 정규교과(실과, 정보), 교과 외 활동, 방과 후 학교 등에서 SW교육을 통해 코딩교육을 실시하고 있으며, 각 지역 교육청에서 선발된 SW선도학교와 연구학교를 중심으로 이루어지고 있다.

2018년 현재 17개 시·도교육청에서 선정하여 운영되고 있는 초등학교 연구학교는 18개교, 선도학교는 922개교가 운영되고 있다. 초등학교 SW운영지침은 5·6학년의 실과와 창의적 체 험활동 등을 통해 연간 17시간 이상 SW교육을 실시하여야 하며, 담임교사 또는 전담지도교사 가 지도하는 것이 원칙으로 되어 있다. 규모면에서는 전체 초등학교에 15.5%에 해당한다.(연 구학교 선도학교 포함, 2018년 6,064개교 기준¹⁷⁾)

4.2. 초등학교 코딩교육의 성공사례

초등학교 코딩교육의 성공사례는 2017년 SW교육 선도학교 최우수학교로 선정된 초등학교를 기준으로 분석하였다.

초등학교 SW교육의 사례는 2017년을 기준으로 정규교과인 실과과목을 재구성하여 운영한 사례로는 서울이태원초등학교 5~6학년 대상의 <클라우드 기반 SW교육 환경을 활용한 교 육>이 있다. 창의적 체험활동, 자유학기제를 운영한 사례로는 부산 창진초등학교의 5~6학년 대상인 <언플러그드 중심의 알고리즘 학습>, 동대구초등학교는 전교생 대상의 <D.S,Festival>

로 엔트리봇 보드게임, 카드게임, 엔트리, 오조봇 등을 활용하였다. 그리고 대전송림초등학교 는 학년별 수준에 따른 교육과정을 구성하여 <체험중심 소프트웨어 기초교육, 언플러그드 및 간단한 프로그래밍 중심 기초교육, 로봇 활용 교육>등을 운영하였다. 울산동부초등학교는 자유학기제에서 동아리를 운영하여 <동부 SW 페스티벌>을 개최하였다.

14) http://bitbrick.cc

15) 배유진, 「소프트웨어 교육에 대한 인식이 피지컬컴퓨팅 교육에 대한 인식에 미치는 영향」, 산업진흥연구, Vol.3 No1, p.8, 2018.

16) 김원웅, 최준섭, 「아두이노 활용교육을 위한 블루트스 통신형 구동장치 모듈 설계와 구현」, 한국실과교육연구학회 실과교육연구, 제22권 1호, p.327, 2016.

17) 한국교육개발원 「교육통계연보」.

구분 서울 부산 대구 대전 울산 경기 강원 충남 전남 경남

학교명 이태원

초등학교

창진 초등학교

동대구 초등학교

송림 초등학교

동부 초등학교

군자 초등학교

귀둔 초등학교

신풍 초등학교

장성중앙초 등학교

선학 초등학교

운영 방식

정규교과 재편성

창· 체, 자유학기제

창· 체, 자유학기제

창· 체, 자유학기제

창· 체, 자유학기제

SW교육 연구회

정규교과 재편성 외

동아리 SW교육

동아리 SW교육

동아리 SW교육

대상 5~6학년 5~6학년 전교생 전교생 5~6학년

30명

GDIE

프로젝트 공동교육 전교생 3,4,5,6학년

40명 전교생

<표 3> 2017 시도별 SW연구·선도학교 우수사례 선정 학교(※ 2017년 SW선도학교 우수사례집 참조)

동아리 SW교육사례로는 동부초등학교가 5~6학년 상대로 30명을 구성하여 1년 동안 <IOT 부>와 <SW 진로체험부>를 구성하여 운영하였다. IOT부는 아두이노를 12차시로 운영하였 고, SW 진로체험부는 8차시 동안 SW 창작실습을 운영하였다. 선학초등학교는 체험중심의 SW교육 동아리<SW 과학 동아리 Little Newton>을 통해 3D프린팅, 햄스터 체험, SW 체험 부스를 운영하였다.¹⁸⁾ 공통된 특징은 교육과정 측면에서 대부분 체험중심 또는 언플러그드 활동 중심의 교육이 주를 이루고 있으며, 활용된 콘텐츠들은 보드게임과 로봇 등이 주를 이루 고 있었다. 교육대상은 전교생 대상(3개 학교), 5~6학년(4개 학교), 그 외 동아리와 같은 특정 집단을 구성해 교육을 시켰다.

4.3. 초등학교 코딩교육의 문제점

국내 초등학교 코딩교육은 전면 교육에 앞서 연구학교, 선도학교를 중심으로 이루어지고 있다.

규모면에서는 전체 학교 중 15.5%에 해당한다. 그 외 84.5%에 해당하는 초등학교들은 개별적 으로 방과 후 활동이나 사교육을 통해서 교육을 받고 있는 실정이거나 코딩교육을 받지 못하고 있다. 이는 선도학교와 연구학교를 제외한 나머지 학교들이 코딩교육을 시키기 위해 코딩교육 프로그램을 개발해야 하며, 이를 방과 후 학교에서 가르칠 수 있는 인력풀, 활용할 수 있는 기자재 구축 등 많은 것들이 필요한 실정이다. 그러나 현재 선도학교 등을 제외한 나머지 초등 학교에는 코딩교육을 가르칠 수 있는 교육프로그램, 인력풀, 기자재 등이 부족하다. 특히 지방 의 경우에는 더욱 인력을 구하기 힘든 실정이며 그에 따른 코딩교육을 시킬 수 있는 교육프로 그램 역시 부족하여 개발이 시급하다.

5. 언플러그드 코딩교육 프로그램 개발방향

언플러그드 코딩교육은 프로그래밍 수업의 어려움을 해결하기 위한 대안으로 뉴질랜드 캔터베 리 대학의 팀 벨(Tim Bell)교수가 개발한 교재 ‘Computer science Unplugged’에서 시작되었 다. 언플러그드 활동은 컴퓨터 없이 종이와 연필, 신체로 하는 놀이와 활동 등으로 컴퓨터 과학 개념과 알고리즘을 습득하고 컴퓨팅 사고력을 키울 수 있는 장점이 있다. 이러한 언플러그드 코딩교육은 선도학교를 중심으로 살펴보면 대부분 엔트리봇과 같은 다양한 보드게임을 활용한 활동이 주를 이루고 있었다. 따라서 본 논문에서 는 언플러그드 코딩교육의 프로그램 개발방향 을 누구나 쉽게 가르칠 수 있고 적용하기 용이한 언플러그드 코딩교육으로 개발하고자 한다. 개 발방향은 팀원들 간의 소통과 협력을 통해 컴퓨 팅 사고를 함양할 수 있는 프로젝트 기반의 코딩 교육으로 한다. 이를 위해 사용빈도가 높은 보드 게임을 바탕으로 자신들만의 보드게임을 제작 하는 방식을 택하여 코딩교육으로 설계하고자 한다. 또한 다양한 활동을 위해 코딩보드게임을 체험하고, 규칙을 이해하여 코딩의 기본원리를 습득하고, 이를 다양한 미술활동을 통해 코딩의 기본 원리를 적용할 수 있는 융합교육 방식의 언플러그드 교육으로 개발방향을 설정하였다.

5.1. 프로그램 개요 및 교육과정

언플러그드 코딩교육의 프로그램명은 <코딩원리이해 보드게임제작 워크숍>으로 초등학교 3,4학 년 대상으로 프로그램을 개발하였다. 본 프로그램의 특징은 보드게임을 체험하고 이를 바탕으로 팀 별로 자신만의 보드게임을 만들어 봄으로써 코딩 원리를 자연스럽게 습득하도록 하는 것이다.

본 교육과정의 교안은 다음과 같으며, 우선 단기 워크숍을 위한 교육과정으로 개발하였다.

18) 교육부, 과학기술정보통신부, 한국과학창의재단, 『2017 SW교육 선도학교 우수 사례집』, 2018.

<그림 5> 언플러그드 코딩교육 프로그램 개발 방향

코딩원리이해 보드게임제작 워크숍 교안 (Designed by 상명대학교 첨단문화산업연구소)

학습목표 1) 순차, 반복, 조립 개념이 적용된 보드게임을 제작하고 체험할 수 있다.

2) 게임에 필요한 보드 말, 카드 & 조정 판, 보드 판을 팀별로 제작한다.

학습활동

1) 제작하고자 하는 보드게임의 규칙을 이해하고 팀별로 제시한 범위 내에서 변형할 수 있다.

2) 제시된 가이드 안에서 페이터토이(조립)를 통한 보드 말을 제작한다.

3) 제시된 가이드 안에서 명령 및 특수 카드, 보드 판의 규칙요소를 변형하여 제작한다.

실습재료 전개도(페이퍼토이), 켄트지2절, 켄트지 8절, 가위, 딱풀, 라인테이프, 테이프, 종이가방, A4용지, 드로잉 도구

대상 초등학교3,4 시간 및 장소 4시간 / 상명대학교 디자인관 4층 421호

시간 활동 내용 활동형태 준비물

1교시 (60분) 강의 및 토의

1. 워크숍 개요(15분)

▸ 인원확인 및 주의 환기 / 워크숍 주제 설명(예시 엔트리봇)

(플레이어에게 주어진 목표물을 보드판 위에서 말을 컨트롤해서 획득하는 게임) ▸ 제비뽑기를 통한 팀 구성(4인 1팀 / 12명 기준) 팀별 자리배치

2. 보드게임체험 및 규칙토의(40분) ▸ 예시 보드게임 체험(엔트리봇)

▸ 제작 보드게임의 전체 규칙을 설명(엔트리봇 예시)

▸ 토의1. 보드 판(격자픽셀)위에서 보드 말이 움직일 수 있는 규칙은?

▸ 휴식(5분) / ***이해 부족한 팀 서포팅

▸ 토의2. 움직일 수 있는 규칙에서 가장 좋은 것을 뽑아보기?

(일반이동카드 / 특수이동카드로 나누기)

▸ 토의3. 보드 판에 장애물 배치 및 목표물 배치 방법은?

3. 휴식 및 제작실습 세팅 준비(5분)

보드게임 체험

∙ 빔 프로젝터, 컴퓨터

∙ 동영상

∙ 예시보드게임(엔트리봇)

2교시 (60) 팀별실습

1. 보드 말(페이퍼토이) 제작 실습(조합 난이도 기준으로) (30분) ▸ 페이퍼 토이 선택 / 채색하기

(1인 1종 이상 선택하고 서로 중첩되지 않도록 배분)

▸ 각자 자유롭게 채색하고 전개도의 모양대로 가위를 이용해 자르기 (절단 시 발생되는 문제를 확인해서 대응 / 강사 서포팅) ▸ 절단된 토이 전개도를 순서에 맞추어 접고 풀로 붙여서 완성하기

(진행 과정과 순서를 먼저 확인하고 풀로 붙이기 / 각자 진행률 확인해 강사 서포팅) ▸ 휴식(5분) 다음 제작실습 세팅 준비 / ***진행률 부족한 개인별 서포팅

2. 컨트롤러 제작 실습(갯수 기준으로) (20분)

▸ 컨트롤판 형태를 자유롭게 그려보기/ 발상한 것을 밑그림 그리고 채색하기

(카드를 놓는 사각형 4개의 테두리만 제공 / 각자 제작하고 싶은 형태를 자유롭게 표현) ▸ 그려진 이미지 형태대로 가위로 절단하여 완성하기

3. 휴식 및 다음 제작실습 세팅 준비(5분)

∙ 페이퍼토이 전개도

∙ 켄트지, 색연필, 딱풀, 가위, 테이프

3교시 (60) 팀별실습

1. 이동 명령카드, 특수카드, 목표카드 제작 실습(갯수 기준으로) (25분) ▸ 명령카드, 특수카드, 목표카드에 대한 특징 이해하기

(카드에 그려지는 내용이 어떤 의미인지 이해 할 수 있도록 도와줌) ▸ 각 카드마다 표현될 내용을 구상하고 표현하기

(사전에 규격화된 카드를 제공해 줌) ▸ 휴식(5분) ***진행률 부족한 개인별 서포팅

2. 보드 판(시작점, 장애물) 제작 실습1(그림 설계 기준으로) (25분) ▸ 켄트지 위에 색연필로 게임판을 그리고 라인테이프로 선 정리

(약속된 칸수에 맞도록 지도)

▸ 보드 판을 일부 가위로 오려 깔끔하게 접어지도록 절단.

▸ 각자 사용될 획득아이템과 장애물들을 그리고 가위로 오리기 (아이템 및 장애물 요소가 적절한지 확인)

▸ 보드판에 각자 획득아이템과 장애물을 배치

(아이템과 장애물 배치에 대한 규칙을 전달하고 적절하게 배치되는지 강사 확인) ▸ 휴식(5분) / ***전제적인 진행률을 확인해 부족한 팀 서포팅

∙ 카드(무지), 색연필, 켄트지

∙ 가위, 라인 테이프(검정)

4교시 (60) 체험, 소감

1. 보드 판(시작점, 장애물) 제작 실습2(그림 설계 기준으로) (15분)

▸ 보드 판 제작 마무리 작업 진행, 팀별 체크, 진행률에 따라서 부족한 팀 서포팅 2. 보드게임 체험(40분)

▸ 3팀이 다른 팀의 게임을 체험할 수 있는 로테이션 체험.

3. 워크숍에 대한 간략한 리뷰 및 느낀점 발표(팀당 1명 지명)시키기

▸ 설문지 작성

▸ 팀별 작업물 사진 체크 및 기념촬영

∙ 종이가방

<표 4> 언플러그드 코딩교육 프로그램 교안

5.2. 교육결과 및 산출물

<코딩원리이해 보드게임제작> 언플러그드 코딩교육 프로그램은 방학 중 상명대학교에서 워 크숍으로 진행하여 교육과정을 검증하였다. 본 워크숍¹⁹⁾에는 초등학교 3, 4, 5학년 학생들 12명이 참가하였으며, 참여지역은 천안, 아산, 서울, 평택 등에서 다양하게 참여하였다.

교육은 총 4교시로 진행되었으며, 1교시는 50분 수업과 10분 휴식으로 구성하였다. 1교시는 팀 구성과 엔트리봇 보드게임을 체험하고 게임의 규칙을 이해하도록 하였다. 특히 게임의 규칙 을 통해 코딩원리인 반복, 순차, 조립 등의 개념을 알 수 있도록 하였으며, 이를 바탕으로 학생 들이 자신들만의 보드게임을 만들 수 있도록 유도하였다.

2교시 ~ 3교시는 팀별 보드게임을 만들기 위한 규칙을 설정하고, 이를 제작하는 과정으로 보드게임의 기본적인 구조를 엔트리봇의 형식을 빌려왔으며, 여기에 학생들이 규칙을 정해서 명령어를 입력하는 명령카드, 목표카드와 특수카드, 그리고 컨트롤러, 보드용 말을 아트토이로 직접 제작할 수 있도록 미술활동을 접목하였다.

그리고 보드게임 제작의 용이성을 위해 카드와 컨트롤러, 아트토이는 전개도와 출력물로 제공 하였으며, 나머지는 <그림 6>과 같이 모두 학생들이 직접 제작하였다.

<그림 6> 언플러그드 코딩교육 활동 모습. (좌)컨트롤러 제작, (중)보드 판 제작, (우)제작된 보드 게임 체험모습

그리고 마지막 4교시는 각 팀별로 완성된 보드게임의 특징과 규칙을 소개하고 각자 다름 팀들 의 보드게임을 체험해 봄으로써 코딩원리를 다시 한 번 더 익히게 하였다.

<그림 7> 언플러그드 코딩교육 결과물. <완성된 보드게임과 각종 카드 및 컨트롤러, 보드용 아트토이>

6. 결론 및 제언

본 논문은 현재 국내외 교육현장에 새롭게 부각되고 있는 코딩교육에 대한 연구의 일환으로 특히 2019년부터 초등학교에 도입될 코딩교육을 위한 언플러그드 코딩교육 프로그램을 연구

19) 본 워크숍은 한국콘텐츠진흥원 후원으로 상명대학교에서 프로그램을 개발하고 개최한 것으로, 보드게임 코딩교육, 피지컬 코딩교 육, 코딩아트, 코딩메이커 등 다양한 프로그램을 실행하였다.

개발하는데 목적이 있다. 이를 위해 국내외 코딩교육의 현황과 코딩교육 콘텐츠를 분석하고 그 문제점을 파악하고자 했다. 그 결과 국내에는 90년대 컴퓨터 교육을 도입하였으나 단순히 컴퓨터를 활용하는 방법에 치우쳐 있었다. 이에 정부는 2015년 교육과정을 개편하여 SW교육 을 강화하고, 새로운 SW교육과정은 2018년부터 중고등학교에 적용하고, 초등학교는 2019년 부터 실시할 예정이다. 또한 코딩교육을 교육현장에 잘 안착하기 위해 정부는 2014년부터

<SW교육 선도학교>를 도입하여 운영하고 있다. 국내 코딩교육 방식과 콘텐츠의 유형을 살펴 본 결과 세 가지 방식과 콘텐츠들로 구성되어 있었다. 기본 단계에 해당하는 언플러그드 코딩 교육방식과 소프트웨어를 이용한 소프트웨어 코딩교육, 오브제와 프로그램을 연동한 피지컬 컴퓨팅 코딩교육으로 구분할 수 있다. 각각의 방식에 따라 활용되는 콘텐츠들은 엔트리봇과 같은 보드게임, 블록형 프로그램인 엔트리와 스크래치 등이 있으며, 피지컬컴퓨팅에 활용되는 아두이노, 비트브릭 등이 있다.

국내 초등학교 코딩교육은 선도학교 및 연구학교를 중심으로 이루어지고 있으며 이는 전체 초등학교의 15.5%에 해당하며, 그 외 자율적으로 방과 후 학교로 시행하지만 여의치 않은 실정 이며, 나머지는 사교육에 의존하거나 교육을 못하는 실정이다. 이는 코딩교육을 위한 프로그램 이 부족하고 이를 가르치는 인력풀, 기본적인 기자재의 미비 등이 그 원인으로 파악된다. 이를 바탕으로 본 논문에서는 초등학교 코딩교육을 위해 언플러그드 코딩교육 프로그램의 개발방향 을 코딩교육의 기본원리를 습득하고 적용하는 방식으로 정하였다. 또한 이러한 일련의 과정을 문제를 해결해 나가는 과정으로 보고 새로운 보드게임을 제작하는 프로젝트 기반으로 구성하였 다. 그리고 개발된 <코딩원리이해 보드게임제작> 언플러그드 코딩교육 프로그램의 효과를 위해 단기 워크숍을 개최하였다. 그 결과 단순히 코딩교육 보드게임을 체험하는 것 보다 체험하 고 원리를 이해하여 자신들만의 보드게임 적용해 봄으로써 보다 쉽게 코딩원리를 이해하는 것을 알 수 있었다. 다만 아쉬운 점은 교육대상자와 교육기간이(총24명, 12명 2회 실시) 한정 적이라 보다 폭 넓은 유의미한 결과를 도출 할 수 없었다는 점이다. 따라서 본 논문은 향후 보드게임을 이용한 언플러그드 코딩교육을 초등학교, 중학교의 방과 후 학교, 체험활동 등에 접목 할 수 있도록 프로그램을 개선하여 이를 실제 초·중학교 등에 적용해 보고자 한다.

참고문헌

교육부, 『2015 개정교육과정 교원용』, 2015.

교육부, 과학기술정보통신부, 한국과학창의재단, 『2017 SW교육선도학교 우수 사례집』, 2017.

교육부, 과학기술정보통신부, 한국과학창의재단, 『2018 SW교육선도학교 컨설팅 가이드』, 2018.

한국교육개발원, 『2018 교육통계연보』, 교육부, 2018.

김원웅, 최준섭, 「아두이노 활용교육을 위한 블루트스 통신형 구동장치 모듈설계와 구현」, 한국실과교육학회 실과교육연구, 제22권 1호, 2016.

배유진, 「소프트웨어 교육에 대한 인식이 피지컬컴퓨팅 교육에 대한 인식에 미치는 영향」, 산업진흥연구, Vol.3 No1. 2018.

서동수, 「피지컬 컴퓨팅 개념과 기술적 기초」, 한국디자인학회 학술대회논문집, 2006.

안상신, 서영민, 이영준, 「교육용 프로그래밍 언어 연구 동향」, 한국컴퓨터학회 학술발표 논문집, 20권 1호, 2012.

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