SW교육 vs ICT활용 교육 vs SMART교육

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SW교육으로 만들어가는 미래학교

(학교관리자를 위한)

- SW교육의 올바른 이해 -

SW교육 vs ICT활용 교육 vs SMART교육

사례를 통한 SW교육 vs ICT교육 vs SMART교육

1 SW교육 vs ICT활용 교육 vs SMART교육

1. ICT활용교육의 이해

1) ICT의 개념

ICT(Information & Communication Technology)는 정보 기술(Information Technology)과 통신 기술(Communication Technology)의 합성어로 정보 통신 기기의 하드웨어 및 이들 기기의 운영 및 정보 관리에 필요한 소프트웨어 기술과 정보를 수집, 생산, 가공, 보존, 전달, 활용하는 모든 방법을 이야기합니다.

2) ICT 교육의 개념

제 7차 교육 과정에서는 학교에서의 ICT교육을 ICT소양과 ICT활용교육으로 나누고 있습니다.

➀ ICT 소양 교육

정보통신기술 자체에 대한 교육으로 정보의 생성, 처리, 분석, 검색 등 기본적인 정보 활용 능력을 기르는 것의 의미합니다.

학생들이 ICT를 활용 교육을 받기 위하여 컴퓨터, 각종 정보기기, 멀티미디어 매체, 응용프로그램을 다를 수 있는 기본적인 소양을 기르도록 하는 것입니다.

ICT 소양 교육은 ‘정보의 이해와 윤리’, ‘컴퓨터 기초’, ‘소프트웨어의 활용’, ‘컴퓨터 통신’,

‘종합 활동’ 등 5개 영역으로 구분합니다.

➁ ICT활용교육

각 교과의 교수 학습 목표를 가장 효과적으로 달성하기 위하여 ICT를 교과과정에 통합시켜, 교육적 매체(instructional media)로써 ICT를 활용하는 교육입니다. 예를 들면 교육용

프로그램을 이용하여 수업을 하거나 혹은 인터넷 등을 통해 웹 자료를 활용하여 교수 학습을 하는 형태입니다. 교수 학습 과정에서 ICT 활용의 큰 목적은 학생들의 창의적 사고와 다양한 학습활동을 촉진시켜 학습 목표를 효과적으로 달성할 수 있도록 지원하는 데 있습니다.

➂ ICT 소양 교육과 활용 교육과의 관계

ICT 소양 교육과 ICT활용교육은 밀접한 관계를 가지고 있습니다. 실제로 교과 학습에 필요한 ICT활용 능력은 각 교과 시간에 다루기 어렵기 때문에 특정 시간에 소양 교육이 이루어져야 합니다. 학습자들은 소양 교육으로 ICT에 대한 기본적인 기술 능력을 습득하고, 이를 토대로 각 교과에서 ICT를 활용한 교수학습 활동을 할 수 있도록 해야 합니다. 즉, ICT 소양교육과 활용 교육이 서로 연계하여 이루어질 ICT활용교육이 효과적으로 이루어질 수 있습니다.

2. 스마트교육의 개념

SMART는 자기주도적(Self-directed) 학습방법, 흥미로운(Motivated) 학습 방법, 학습자의 수 준과 적성에 맞는(Adaptive)학습 방법, 풍부한 자료(Resource Enriched)를 가진 학습방법, 정 보통신기술을 활용하는(Technology Embedded) 학습 방법의 합성어입니다. 스마트 교육은 정보통신기술과 이를 기반으로 한 네트워크 자원을 학교교육에 효과적으로 활용하여, 교육 내용·교육방법·교육평가 · 교육 환경 등 교육체제를 혁신함으로써 모든 학생이 글로벌 리더 가 될 수 있도록 재능을 발굴·육성하는 21세기 교육 패러다임입니다. 학교 현장에서는 무선 인터넷을 이용한 스마트패드, 디지털교과서교육이 스마트교육이라고 생각하는 경우가 많습 니다. 스마트교육도 ICT활용교육처럼 그 자체가 교육이 목적이 아닌 교육을 위한 도구로 활 용되고 있습니다.

1) SMART 키워드를 통한 정의

➀ Self-directed(자기주도적)

자기 주도적 교육과정 구성이 학생 스스로 학습을 계획하고 수행하는 자기주도적 학습

➁ Motivated(학습 흥미)

정형화된 교과서 강의식 수업에서 다양한 활동, 콘텐츠를 활용한 체험 기반 창의적 학습

➂ Adaptive(수준과 적성)

한 과목 단일과정의 획일적 수업에서 학생 개별의 수준과 적성을 고려한 유연하고 개별화된 학습

➃ Resource Enriched(풍부한 자료)

서책형 교과서 위주의 교육에서 디지털 콘텐츠 및 온라인 학습과정을 활용한 풍부한 교육 콘텐츠 활용한 학습

➄ Technology Embedded(정보기술활용)

교실&집으로 국한된 교육 기회를 언제 어디서나 동일한 학습 환경 조성의 기술 기반의 학습

2) 스마트교육에 따른 학교교육체제 변화

➀ 시간의 확장

특정시간에 맞춰 수행했던 교실 수업은 온라인 수업과 클라우드 환경을 통해 언제, 어디서나 자기 주도적 학습할 수 있습니다.

➁ 교육방법의 확장

강의식 수업에서 협력학습, 체험학습, 커뮤니케이션 등 다양한 교육방법을 적용할 수 있습니다.

➂ 교육역량의 확장

다수의 학생에게 맞춰진 획일화된 교육 내용이 디지털교과서, 온라인평가 등을 통해 맞춤형 학습과 개별화된 교육내용이 가능합니다.

➃ 교육 내용의 확장

다양하고 풍부한 정보와 자료를 적시에 담지 못하여 서책형교과서를 디지털교과서로 바꿈으로 다양한 멀티미디어 자료와 흥미와 문제 해결력을 증진하는데 도움을 줄 수 있습니다.

➄ 공간의 확장

정보통신기술을 발달로 클라우드 기반 학습 환경과 온라인 수업을 통해 학습자의 학습 기회와 학습권이 더욱 확대 되었습니다

3. SW교육과 ICT활용교육과 스마트교육 비교

ICT활용교육 스마트교육 SW교육

주요 내용 정보통신기술활용 스마트기기활용 컴퓨터 과학의 기본 개념 및 원리

교육 목적 ICT 도구의 활용 스마트 도구의 활용 컴퓨팅 사고력 함양 활용 SW 교육용 프로그램, 교육용 프로그램,

전자교과서 스크래치, 엔트리, C, python 교육 방법 ICT교구 활용 스마트기기 활용 언플러그드, 프로그래밍 언어

활용

ICT활용교육은 우리를 비롯한 대부분의 국가가 2000년 무렵에 실시했던 것으로, 개인용 컴퓨터 사용법, 아래한글이나 엑셀 같은 상용 소프트웨어의 사용법, 그리고 인터넷을

이용하여 은행이나 쇼핑 같은 서비스를 이용하는 법 등을 학습에 적용하여 교과교육을 위해 ICT기기를 도구로 활용하는 교육을 의미합니다.

스마트교육은 ‘Self-directed, Motivated, Adaptive, Resource enriched, Technology embedded’의 약자로 학생들이 자기 주도적으로 흥미롭게 자신의 수준과 적성에 맞는 풍부한 자료와 정보기술을 활용하여 학습하는 방법으로 교과교육을 위해 스마트기기를 도구로 활용하는 교육을 의미합니다.

반면에 SW교육은 선진국뿐만 아니라 전 세계의 많은 나라에 2015년 전후하여 관심을 받고 있는 교육으로 소프트웨어의 기본적인 개념과 원리를 기반으로 다양한 문제를 창의적이고 효율적으로 해결하는 컴퓨팅 사고력을 기르는 교육을 말합니다.

소프트웨어(SW) 교육은 단순히 코딩을 배워 프로그래머를 만드는 교육이 아닙니다. 컴퓨팅 사고력을 기반으로 하여 학생들이 실생활 속 문제를 발견하고 이것을 정보과학의 원리 활용 하여 창의적으로 해결하는 교육입니다.

교육부에서 발표한 2015 소프트웨어 교육운영 지침에 의한 컴퓨팅 사고력의 정의와 구성요 소는 다음과 같습니다.

1) ICT교육은 ICT 소양교육과 ICT활용교육으로 구분할 수 있다.

2) ICT활용교육의 궁극적인 목표는 지식정보사회에서 능동적이고 창의적으로 삶을 영유하기 위하여 일상생활이나 학습에서 정보통신 기술을 효과적으로 활용하여 문제를 해결하는 능력을 기르는 것이다.

3) SMART는 자기주도적(Self-directed) 학습방법, 흥미로운(Motivated) 학습 방법, 학습자의 수준과 적성에 맞는(Adaptive)학습 방법, 풍부한 자료(Resource Enriched)를 가진 학습방법, 정보통신기술을 활용하는(Technology Embedded) 학습 방법의 합성어이다.

4) 스마트교육의 목적은 최상의 정보통신기술을 수준별 맞춤형 학습과 자기주도적 학습에 활용하여 올바른 인성을 함양하고, 협업 능력과 의사소통능력을 증진시키며, 창의성을 배양하여 글로벌 인재를 육성하는데 있다.

5) SW교육은 학습자들이 미래사회에서 살아가는데 필요한 컴퓨팅 사고력을 기반으로 문제를 해결하는 역량을 기르는 것이다.

2 사례를 통한 SW교육 vs ICT교육 vs SMART교육 1. ICT 교육 수업 사례

1) 스프레드시트 활용 수업(컴퓨터 과목) - 소양교육 가. 학교급 : 중학교

나. 영역 : 스프레드시트 다. 학습목표 :

(1) 처리 대상이 되는 내용을 체계화하여 대상 자료를 정리할 수 있다.

(2) 스프레드시트를 이용하여 자료를 분석할 수 있는 양식을 만들고 자료를 입력할 수 있다.

(3) 필요한 영역의 자료를 도표(그래프)화 하여 제시할 수 있다.

라. 교수 ·학습 지도안

수업일시 대상 2학년 장소 컴퓨터실 지도교사 ◦◦◦

단 원 스프레드 시트

차시 1/3

주 제 자료정리 기본기능 익히기

학습목표 처리할 자료를 정리할 수 있다. 엑셀의 기본기능을 사용할 수 있다.

ICT활용 수업전략

중심체험활동 스프레드시트 기본기능

하드웨어 펜티엄급의 개별실습이 가능한 수량의 컴퓨터 S/W MS EXCEL

일반 자료 학급별로 재활용품을 수집한 결과 참고사이트인터넷

I C T

활용방법 응용프로그램을 이용한 수치자료 분석 예 습 적

과 제 - 학급별로 수집한 재활용품의 종류별 수량을 조사하기

교수 자료

투입순서 ① ② ③ ④

자료종

류 처리대상 자료 EXCEL

프로그램 투입시기

① ②

0 10 20 30 45

■ 학습준비 :

■ 교수-학습활동

스프레드시트 프로그램을 소개하고 처리할 자료를 설명한다.

조별로 구안한 양식을 소개한 후 종합한다.

스프레드시트 기본기능에 대하여 학습한다.

본시학습내용을 정리하고 차시학습내용을 예고한다.

중학생을 대상으로 하는 ICT 소양교육과 관련된 학습 지도안입니다. ICT소양교육으로 전달하고자 하는 목표는 첫 번째로 스프레드시트를 이용하여 자료를 분석할 수 있는 양식을 만들고 자료를 입력할 수 있는 것입니다. 두 번째로는 필요한 영역의 자료를 도표로 제시할 수 있는 것입니다.

학생들이 ICT를 활용 교육을 받기 위하여 응용프로그램을 다를 수 있는 기본적인 소양을 기르도록 하고 있습니다.

마. 실습 과정

실습 과정에서 볼 수 있듯이 스프레드시트의 활용 능력을 키우고 있습니다.

스프레드시트 서식 설정 방법, 함수의 종류별 사용에 대하여 학습한다 별도계획에 의거 개인별 기능평가 실시

평 가 관 점 평가시기 평가 방법 스프레드시트로 자료를 입력하고 도표를 그리고 출력한다. 3차시

종료후 개별평가

2) 스프레드시트 활용 수업(컴퓨터 과목) - 소양교육 가. 학교급 : 중학교

나. 영역 : 우리의 생활 속에 함께 있는 컴퓨터 다. 학습목표 :

(1) 정보의 의미와 정보 사회의 특징을 말할 수 있다.

(2) 가정 생활, 학교 생활, 사회 생활, 산업에서의 컴퓨터 활용 모습을 설명할 수 있다.

(3) 컴퓨터 활용에 따른 직업 사회의 영향을 열거할 수 있다.

(4) 컴퓨터 관련 직업의 종류와 특성을 설명할 수 있다.

라. 학습 지도안

수업일시 2001.04.03 대상 1학년 장소 컴퓨터실 지도교사

단 원 1. 컴퓨터 이해하기

차시 1/3

학습목표 1. 컴퓨터 활용에 따른 직업 사회의 영향을 열거할 수 있다.2. 컴퓨터 관련 직업의 종류와 특성을 설명할 수 있다.

ICT활용 수업전략

하드웨어 586 컴퓨터, LCD 프로젝터 또는 ProjectionTV

S/W 검색엔진

인터넷참고

사이트 http://www.work.go.kr/

http://www.molab.go.kr/

I C T

활용방법 컴퓨터 관련 직업의 종류와 특성을 인터넷을 통하여 검색하여 알아본다.

예 습 적

과 제 - 컴퓨터 관련 직업들이 나오는 웹사이트 찾아보기

■ 교수-학습활동

■ 컴퓨터 활용에 대한 학생 개개인의 체험을 발표시킨다.

∙시기, 목적, 결과와 소감

■ 컴퓨터 활용에 따른 직업 사회의 변화를 설명한다.

■ 가정 생활에서의 컴퓨터 활용 사례를 조사하도록 한 후 발표시킨다.

■ 교과서 내용을 중심으로 컴퓨터의 활용 사례를 소개한다.

∙가정 생활 분야, 학교 생활 분야, 사회 생활 분야, 산업 활동 분야

■ 컴퓨터가 학교에서 활용됨에 따라 변화될 교육 환경 및 대처 방법 을 설명한다.

∙컴퓨터 보조 수업, 컴퓨터 관리 수업, 웹 기반 수업, 원격 교육

■ 조별로 나누어 컴퓨터 활용 사례를 조사하도록 한다.

∙인터넷 활용, 관련 서적, 생활 주변 관찰

■ 활용 사례 조사는 5∼10 명 정 도 그 룹을 지어 조 사하게 하고 결과를 토의, 종합하여 조 장이 발표하 도록 한다.

■ 정보 사회에서 정보와 컴퓨터의 관계를 간단히 정리한다.

■ 컴퓨터 활용 실태와 전망을 종합 정리한다.

■ 직업 사회에 대한 컴퓨터의 영향과 관련하여 간략히 단원을 정리한 다.

중학생을 대상으로 하는 ICT 활용교육과 관련된 학습지도안입니다. ICT를 활용하여

전달하고자 하는 목표는 인터넷 검색을 통해 컴퓨터와 관련된 직업의 종류와 특성을 설명 할 수 있도록 하는 것입니다. ICT활용 교육은 교과의 교수 학습 목표를 가장 효과적으로 달성하기 위하여 ICT를 교과과정에 통합시켜, 교육적 매체(instructional media)로써 ICT를 활용하는 교육입니다

2. 스마트 교육 사례

이 수업 사례에서는 학습 목표로 “옛날 사람들의 일하는 모습을 표현한다.”입니다. 학습 목표를 달성하기 위해서 스마트도구인 카메라와 프레젠테이션을 사용하고 있습니다.

표현놀이하기 단계의 따라 그리며 표현하기와 이야기 그림으로 협동작품 만들기의 학습 요소에서 스마트 도구를 사용하고

있습니다.

3. 컴퓨팅 사고력 바탕의 교수•학습 사례

2018년 SW교육 중등 일반교원 연수 교재(교육부 • KERIS)에서 가져온 중학교 고등학교 교 수•학습 사례입니다.

1) 중학교 교수•학습 사례

이 사례는 국화 가꾸기를 주제로 교사가 문제 상황을 제시하면 학생들은 문제를 이해하고 문제 해결의 핵심 요소를 추출하여 알고리즘을 설계합니다. 그리고 설계한 알고리즘을 바탕 으로 프로그래밍을 하고 결과를 확인하고 평가하는 과정을 거치도록 설계되어 있습니다.

① 컴퓨팅 사고력 로드맵

문제 상황 제시

국화를 키울 때 사람 대신 꽃의 상태를 진단하고 시들어 가면 물을 주는 프로그램을 작성 하여 꽃을 관리하는 부담에서 벗어나보려고 한다.

문제 이해 : 문제의 현재 상태와 목표 상태, 목표 상태에 도달하기 위해 수행해야 하는 작

⇓

업을 분석한다.

- 현재 상태 : 사람이 직접 국화에 물을 주는 상태 - 목표 상태 : 국화가 시들면 자동으로 물을 주는 상태

- 목표 상태 도달을 위한 수행 작업 : 자동으로 물을 주는 프로그램 작성 자료 수집 및 분석 : 문제 해결에 필요한 자료를 수집 및 분석한다.

⇓

- 국화를 기르는 방법에 대한 자료 수집

문제 해결의 핵심 요소 추출 : 문제 해결에 반드시 필요한 요소를 남기고 불필요한 요소를

⇓

제거한다.

- 필요한 요소 : 국화에 물주는 주기, 물의 양

- 불필요한 요소 : 국화의 색, 국화 화분의 색, 국화 꽃 송이 수, 화분의 크기 알고리즘 : 문제 해결을 위한 알고리즘을 설계한다.

⇓

- 국화에 자동으로 물을 주는 알고리즘을 설계한다.

프로그래밍 : 설계한 알고리즘을 바탕으로 프로그래밍 한다.

⇓

- 국화에 자동으로 물을 주는 프로그램을 작성한다.

결과 분석 및 평가 : 프로젝트의 결과를 분석하고 발표를 통해 공유한다.

⇓

문제가 주어지면 문제 상황 제시 -> 문제이해 -> 자료 수집 및 분석 -> 문제 해결의 핵심 요 소 추출 -> 알고리즘 -> 프로그래밍 -> 결과 분석 및 평가 단계를 거쳐 문제를 해결합니다.

② 문제 이해

문제를 해결하기 위해서는 문제의 현재 상태와 목표 상태를 파악하고 목표 상태에 도달하기 위해 수행해야 하는 작업을 파악해야 합니다. 문제를 이해하는 것은 정보 교육과정 성취기준 의 9정03-01에 해당합니다.

성취기준 및 성취기준 해설 : 9정03-01

성취기준: 실생활 문제 상황에서 문제의 현재 상태, 목표 상태를 이해하고 목표 상태에 도달하기 위해 수행해야 할 작업을 분석한다.

해설 : 실생활의 다양한 문제 상황을 분석하여 문제의 현재 상태와 목표 상태를 명확히 정의하고, 현재 상태에서 목표 상태에 도달하기 위해 수행 할 작업의 종류와 순서를 구체 적으로 파악할 수 있어야 한다.

문제의 현재 상태는 사람이 직접 국화에 물을 줘야하는 상태이고 문제의 목표 상태는 국화가 시들면 자동으로 물을 주는 상태입니다. 목표 상태에 도달하기 위해 수행해야 하는 작업은 자 동으로 물을 주는 프로그램을 작성하는 것입니다.

③ 자료 수집 및 분석

문제를 이해하고 난 후 문제를 해결하기 위해서는 여러 가지 자료를 수집해야 할 때가 있습 니다. 인터넷 등을 활용하여 문제 해결에 필요한 자료를 수집하고 관리해야 합니다.

자료를 수집 및 관리하는 것은 정보 교육과정 성취기준의 9정 02-02에 해당합니다.

성취기준 및 성취기준 해설 : 9정02-02

성취 기준 : 인터넷, 응용 소프트웨어 등을 활용하여 문제 해결을 위한 자료를 수집하고 관리한다.

해설 : 문제 분석 과정을 거쳐 문제 해결을 위해 필요한 자료가 무엇인지 확인하고, 해당 자료를 인터넷을 통해 수집하도록 한다. 수집한 자료는 응용 소프트웨어를 활용하여 체계 적으로 분류, 관리, 공유할 수 있어야 한다.

문제를 해결하기 위해 필요한 자료를 수집하고 분석해보면 국화에 물을 줘야 하는 주기는 매 일이며 국화에 주는 물의 양은 흙이 충분히 젖을 만큼이라는 것을 알 수 있습니다.

④ 핵심 요소 추출

문제의 현재 상태와 목표 상태, 수행해야하는 작업을 파악하고 나면 문제 해결에 반드시 필요 한 핵심 요소를 추출해야 합니다. 문제 상화에는 문제와 관련된 여러 가지 요소들이 포함되어 있습니다. 그 중에서 반드시 필요한 요소가 무엇인지 파악하고 불필요한 요소를 제거하는 작 업은 문제 상황을 명료하게 정리하여 문제 해결 방법을 찾기 쉽도록 해야 합니다.

문제 해결의 핵심 요소를 추출하는 것은 정보 교육과정 성취기준 9정03-02에 해당합니다.

성취기준 및 성취기준 해설 : 9정03-02

성취기준: 문제 해결에 필요한 요소와 불필요한 요소를 분류한다.

해설 : 문제 상황에 제시된 다양한 요소들을 분석하여 목표 상태에 도달하기 위해 필수적 인 요소를 찾을 수 있어야 한다.

문제 해결에 불필요한 요소를 제거하고 반드시 필요한 요소를 추출하면 다음과 같습니다.

- 혜원이가 집을 환하게 꾸미고 싶어서 국화를 구입 - 국화의 색은 노란색

- 국화의 양은 한아름

- 국화가 심겨있는 화분의 색의 갈색

- 혜원이는 화분을 관리하는 것이 부담스러움 - 국화는 매일 물을 줘야 함

- 물뿌리개로 2회 줘야 함

<필요한 요소>

- 국화는 매일 물을 줘야 함 - 물뿌리개로 2회 줘야 함

<불필요한 요소>

- 혜원이가 집을 환하게 꾸미고 싶어서 국화를 구 입

- 국화의 색은 노란색 - 국화의 양은 한아름

- 국화가 심겨있는 화분의 색의 갈색

- 혜원이는 화분을 관리하는 것이 부담스러움

⑤ 알고리즘

알고리즘은 문제를 해결하는 과정 또는 방법을 의미합니다. 문제를 해결하기 위한 알고리즘 을 설계하는 것은 정보 교육과정 성취기준의 9정03-03과 9정03-04에 해당합니다.

성취기준 및 성취기준 해설 : 9정03-03, 9정03-04 성취기준

[9정03-03] 논리적인 문제 해결 절차인 알고리즘의 의미와 중요성을 이해하고 실생활 문 제의 해결과정을 알고리즘으로 구상한다.

[9정03-04] 문제 해결을 위한 다양한 방법과 절차를 탐색하고 명확하게 표현한다.

해설 :

[9정03-03] 알고리즘의 중요성을 인식하고 실생활에서 발생하는 문제의 해결 과정을 알 고리즘으로 구상하여, 논리적인 문제 해결 방법을 탐색하는 기반을 마련할 수 있어야 한 다. 알고리즘의 이론적 이해보다는 실생활 문제의 해결 과정을 절차적이고 명확하게 수립 할 수 있어야한다.

- 9정03-04에 대한 해설내용은 해설서에 없습니다.

문제 상황에 맞는 알고리즘을 작성하면 다음과 같은 알고리즘을 작성할 수 있습니다.

다음의 과정을 무한 반복한다.

날짜를 센다.

만약 날짜가 바뀌면

물뿌리개로 국화에 물을 2번 준다.

⑥ 프로그래밍

설계한 알고리즘을 토대로 프로그램을 작성해야 합니다. 프로그래밍과 관련된 정보 교육과정 성취기준은 9정04-05가 가장 적절합니다.

성취기준 및 성취기준 해설 : 9정04-05

성취기준: 실생활 문제 해결을 위한 소프트웨어를 협력하여 설계, 개발. 비교•분석한다.

해설 : 실생활의 다양한 문제 해결을 휘한 소프트웨어를 협력적 프로젝트 수행을 통해 설 계하고 개발한다. 이러한 과정을 통해 다양한 알고리즘과 프로그램의 동작 원리를 이해하 고 비교•분석할 수 있어야 한다.

알고리즘을 토대로 스크래치 프로그래밍 언어로 프로그램을 만들면 다음과 같습니다.

국화 스프라이트

물주전자 스프라이트

물

스프라이트

2) 고등학교 교수•학습 사례

이 사례는 도형 그리기 주제로 교사가 문제 상황을 제시하면 학생들은 문제를 이해하고 문제 해결의 핵심 요소를 추출하여 알고리즘을 설계합니다. 그리고 설계한 알고리즘을 바탕 으로 프로그래밍을 하고 결과를 확인하고 평가하는 과정을 거치도록 설계되어 있습니다.

- 문제 상황 -

윤영이는 사람들이 원하는 패턴을 설명하면 그 패턴을 그 려 원단을 만드는 일을 하고 있다. 이번 주문에는 오른쪽 그림과 같이 마치 소라모양과 같은 기하학적인 패턴으로 원단을 제작해달라는 주문이 들어왔다. 주문자는 패턴의 크기는 상관없지만 파란색이면 좋겠다고 했다. 윤영이가 원단 제작에 필요한 패턴을 만들어보자.

① 컴퓨팅 사고력 로드맵 문제 상황 제시

원단 제작에 필요한 패턴을 제작한다.

⇓

문제 이해 : 문제의 현재 상태와 목표 상태, 목표 상태에 도달하기 위해 수행해야 하는 작 업을 분석한다.

- 현재 상태 : 패턴을 주문 받은 상태 - 목표 상태 : 패턴을 완성한 상태

- 목표 상태 도달을 위한 수행 작업: 패턴을 그리는 프로그램 작성

⇓

문제 해결의 핵심 요소 추출: 문제 해결에 반드시 필요한 요소를 남기고 불필요한 요소를 제거한다.

- 필요한 요소: 패턴의 모양, 패턴의 색 - 불필요한 요소: 패턴의 크기

⇓ 문제 분해: 해결해야 할 문제를 작은 문제로 나눈다.

- 패턴을 구성하는 작은 도형을 찾는다.

⇓

모델링: 분해한 작은 문제 간의 관계를 나타내는 모델을 만든다.

- 작은 도형 간의 관계를 파악하여 모델을 만든다.

⇓ 알고리즘 : 문제 해결을 위한 알고리즘을 설계한다.

- 패턴을 그리는 알고리즘을 설계한다.

⇓

프로그래밍 : 설계한 알고리즘을 바탕으로 프로그래밍 한다.

- 패턴을 그리는 프로그램을 작성한다.

⇓

결과 분석 및 평가 : 프로젝트의 결과를 분석하고 발표를 통해 공유한다.

② 문제 이해

문제를 해결하기 위해서는 문제의 현재 상태와 목표 상태를 파악하고 목표 상태에 도달하기 위해 수행해야 하는 작업을 파악해야 합니다. 문제를 이해하는 것은 정보 교육과정 성취기준 의 12정03-01에 해당합니다.

성취기준 및 성취기준 해설 : 12정03-01

성취기준: 복잡한 문제 상황에서 문제의 현재 상태, 목표 상태를 이해하고 목표 상태에 도 달하기 위해 수행해야 할 작업을 분석한다.

해설: 다양한 학문분야의 복잡한 문제 상황을 분석하여 문제의 현재 상태와 목표 상태를 명확히 정의하고, 현재 상태에서 목표 상태에 도달하기 위해 수행해야할 작업의 종류 와 순서를 구체적으로 파악 할 수 있어야 한다.

문제의 현재 상태는 패턴을 주문 받은 상태이고 문제의 목표 상태는 패턴을 완성한 상태입니 다. 목표 상태에 도달하기 위해 수행해야 하는 작업은 패턴을 그리는 프로그램을 작성하는 것 입니다.

③ 핵심 요소 추출

문제의 현재 상태와 목표 상태, 수행해야하는 작업을 파악하고 나면 문제 해결에 반드시 필요 한 핵심 요소를 추출해야 합니다. 문제 상화에는 문제와 관련된 여러 가지 요소들이 포함되어 있습니다. 그 중에서 반드시 필요한 요소가 무엇인지 파악하고 불필요한 요소를 제거하는 작 업은 문제 상황을 명료하게 정리하여 문제 해결 방법을 찾기 쉽도록 해야 합니다.

문제 해결의 핵심 요소를 추출하는 것은 정보 교육과정 성취기준 12정03-02에 해당합니다.

성취기준 및 성취기준 해설 : 12정03-02

성취기준: 복잡한 문제 상황에서 문제해결에 불필요한 요소를 제거하거나 필요한 요소를 추출한다.

해설: 복잡한 문제 해결을 위한 핵심요소를 파악하고 직접적인 관계가 없는 부분을 제거하 여 문제 해결에 필요한 요소를 추출할 수 있어야 한다.

문제 해결에 불필요한 요소를 제거하고 반드시 필요한 요소를 추출하면 다음과 같습니다.

- 윤영이는 패턴을 디자인하여 원단을 판매하는 일을 하고 있음 - 원단 제작 주문이 들어옴

- 패턴의 크기는 상관없음 - 패턴의 색은 파란색 - 패턴 모양

<필요한 요소>

- 패턴의 크기는 상관없음 - 패턴의 색은 파란색 - 패턴 모양

<불필요한 요소>

- 윤영이는 패턴을 디자인하여 원단을 판매하는 일 을 하고 있음

- 원단 제작 주문이 들어옴

④ 문제 분해

복잡하거나 해결하기 어려운 문제는 작은 문제로 분해하고 작은 문제의 해를 찾아 그 관계를 분석하고 재조합하면 원래 문제의 해를 쉽게 찾을 수 있습니다. 큰 문제를 해결 가능한 작은 문제로 분해하는 것은 정보 교육과정 성취기준의 12정03-03에 해당합니다.

성취기준 및 성취기준 해설: 12정03-03

성취기준: 복잡하고 어려운 문제를 해결 가능한 작은 단위의 문제로 분해하고 모델링 한 다.

해설: 문제를 쉽게 해결하기 위해 복잡한 문제를 작은 문제로 나눌 수 있어야 한다. 문제 를 분석하는 단계에서 주어진 문제를 좀 더 작은 문제로 나눌 가능성을 찾아낼 수 있 어야 하고 작은 문제로 나눈 후 작아진 문제를 해결하는 과정을 수행할 수 있어야 한 다. 이러한 과정을 통해 문제를 보다 해결하기 용이한 형태로 구조화한다. 주의할 점 은 작은 문제의 해결 결과를 종합하는 과정에서 문제 사이의 관계나 순서, 포함관계 에 유의하여야 한다.

문제를 작은 문제로 분해하면 패턴은 사각형을 반복하여 만들어 진다는 것을 알 수 있습니다.

⑤ 모델링

작은 문제의 해는 큰 문제의 해를 찾는 단서가 될 수 있습니다. 따라서 작은 문제 간의 관계 나 규칙, 순서를 이용하여 모델을 구성합니다. 모델은 작은 모델들 간의 관계를 구조화시켜 문 제를 쉽게 해결할 수 있습니다. 모델링은 정보 교육과정 성취기준의 12정03-03에 해당합니다.

성취기준 및 성취기준 해설: 12정03-03

성취기준: 복잡하고 어려운 문제를 해결 가능한 작은 단위의 문제로 분해하고 모델링 한 다.

해설: 문제를 쉽게 해결하기 위해 복잡한 문제를 작은 문제로 나눌 수 있어야 한다. 문 제를 분석하는 단계에서 주어진 문제를 좀 더 작은 문제로 나눌 가능성을 찾아낼 수 있어야 하고 작은 문제로 나눈 후 작아진 문제를 해결하는 과정을 수행할 수 있 어야 한다. 이러한 과정을 통해 문제를 보다 해결하기 용이한 형태로 구조화한다.

주의할 점은 작은 문제의 해결 결과를 종합하는 과정에서 문제 사이의 관계나 순 서, 포함관계에 유의하여야 한다.

문제와 관련된 모델은 다음과 같습니다. 매우 작은 정사각형을 시작하여 오른쪽으로 회전하면 서 좀 더 큰 정사각형을 그리는 과정을 반복합니다.

⑥ 알고리즘

알고리즘은 문제를 해결하는 과정 또는 방법을 의미합니다. 문제를 해결하기 위한 알고리즘 을 설계하는 것은 정보 교육과정 성취기준의 12정03-04에 해당합니다.

성취기준 및 성취기준 해설 : 9정03-04

성취기준: 순차 구조, 선택 구조, 반복 구조 등의 제어 구조를 활용하여 알고리즘을 설계 한다.

해설: 순차, 선택, 반복의 제어 구조를 이해하고 알고리즘 설계 과정에 적용하여 논리적 이고 효율적인 알고리즘을 설계할 수 있어야 한다.

문제 상황에 맞는 알고리즘을 작성하면 다음과 같은 알고리즘을 작성할 수 있습니다.

한 변의 길이 = 10

다음의 과정을 50회 반복한다.

다음의 과정을 4회 반복한다.

한 변의 길이만큼의 직선을 그린다.

오른쪽으로 90° 회전한다.

오른쪽으로 10° 회전한다.

한 변의 길이를 3 증가시킨다.

⑦ 프로그래밍

설계한 알고리즘을 토대로 프로그램을 작성해야 합니다. 프로그래밍과 관련된 정보 교육과정 성취기준은 12정04-10가 가장 적절합니다.

성취기준 및 성취기준 해설: 12정보04-10

성취기준: 다양한 학문 분야의 문제해결을 위해 설계한 알고리즘을 프로그램으로 구현하 고 효율성을 비교・분석한다.

해설: 다양한 학문 분야의 문제해결을 위한 소프트웨어를 협력적 프로젝트 수행을 통해 개발한다. 이러한 과정을 통해 동일한 문제 해결을 위한 다양한 알고리즘을 프로그 램으로 구현하고 수행 시간의 관점에서 프로그램의 효율성을 비교・분석할 수 있어 야 한다.

알고리즘을 토대로 파이선 프로그램을 통해 직접 프로그램을 구현해 보도록 지도한다.

from turtle import *

speed(0) color('blue')

side = 10

for num in range(50):

for a in range(4):

forward(side) right(90) right(10)

side = side + 3