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창의교육

창의교육 이야기

권역별 창의인성교육 거점센터의 활동성과 및 학교 현장의 교수학습법과 미래의 유망직업을 소개합니다. 

  • 작성자크레존
  • 등록일2021.05.10
  • 조회수495

 

 

정보통신 기술의 발달로 사회의 패러다임이 바뀌면서 4차 산업혁명 시대를 맞이하고 있습니다. 4차 산업혁명은 디지털 혁명에 기반하여 물리적, 디지털적 및 생물학적 공간의 경계를 희석하는 기술 융합의 시대로 초 연결성(Hyper-Connected), 초 지능화(Hyper-Intelligent)를 통해 모든 것을 상호 연결하고 보다 지능화된 사회로 변화시킬 것입니다.

4차 산업혁명은 소프트웨어를 기반으로 하는 Soft Power(사물의 지능화 기술)가 모든 것을 인간 중심으로 연결하여 더욱 지능적인 사회로 변화를 추구하는 산업혁명이라고 할 수 있습니다. 이러한 변화는 교육과정의 변화로 이어져 2015 개정 교육과정의 첫 번째 비전이 미래사회가 요구하는 창의융합형 인재 양성이며, 6대 핵심역량으로 자기관리 역량, 지식정보처리 역량, 창의적 사고 역량, 심미적 감성 역량, 의사소통 역량, 공동체 역량을 정의하였습니다.

지식정보처리 역량은 문제를 합리적으로 해결하기 위하여 다양한 영역의 지식을 축적하고 처리하여 활용할 수 있는 능력입니다. 창의적 사고역량은 폭넓은 기초 지식을 바탕으로 다양한 전문 분야의 지식, 기술, 경험을 융합적으로 활용하여 새로운 것을 창출하는 능력입니다.

더불어 소프트웨어 교육의 필요성을 강조하고 있습니다. 컴퓨터 과학자 또는 소프트웨어 개발자를 키워내기 위한 직업 교육으로서의 소프트웨어 교육이 아닌 창의융합형 인재 개발을 위한 지식정보처리 역량과 창의적 사고역량 향상을 도와주는 컴퓨팅 사고력 배양의 교육으로 시각이 변화하고 있습니다. 컴퓨팅 사고력은 학습자의 창의적 사고력을 향상하는 데 매우 중요한 역할을 담당할 수 있기 때문입니다.

*지넷 윙이 2006년에 발표한 컴퓨팅 사고력에 대한 정의와 특징을 살펴보면 창의적 사고력 배양을 위해 소프트웨어 교육의 필요성이 더 명확해질 수 있습니다. 지넷 윙에 의하면 컴퓨팅 사고는 “컴퓨터 공학의 기본 개념을 끌어와 문제를 해결하고, 시스템을 설계하고, 인간의 행동을 이해할 수 있다는 것을 의미한다. 컴퓨팅 사고는 컴퓨터 과학자뿐만 아니라 누구나 배워서 활용할 수 있는 보편적 사고이지 기술로써, 읽기, 쓰기, 셈하기를 배우듯이 아이들이 기본적으로 갖춰야 할 역량.”이라고 정의하였습니다.

* 지넷 윙(Jeannette M. Win) : 카네기 멜론 대학 컴퓨터 과학 학과장, 컴퓨팅 사고력(Computational Thinking) 창시자
  (출처 : 위키백과 http://wikipedia.org)

[그림 1] 지넷 윙
(출처 : Microsoft http://www.microsoft.com)

이런 주장의 배경은, 추상화(Abstraction)와 분할(Decomposition)을 통해 복잡한 시스템을 설계하거나 어려운 문제를 해결하는 능력이 컴퓨팅 사고력이기 때문입니다. 컴퓨팅 사고력의 핵심은 프로그램이 아니라 개념화입니다. 즉 컴퓨팅 사고력을 갖고 있다는 것은 공학자처럼 프로그래밍할 줄 안다는 것 이상으로 여러 단계의 추상화를 통해 사고할 수 있는 능력을 갖추었음을 의미합니다.

컴퓨팅 사고력을 배양하기 위해 필요한 소프트웨어 교육을 위해서는 교육목적에 부합하는 도구를 선정하는 것이 중요합니다. C, Java 같은 프로그래밍 언어는 문법을 익히고 개발 환경을 습득하는데 초기 학습 시간을 너무 많이 투자해야 하는 단점이 있기에, 일반적으로 프로그래밍 학습을 시작할 때는 Scratch, Logo 등의 시각적 프로그래밍 언어를 택하는 것이 학습 효과를 높일 수 있습니다.

컴퓨팅 사고력 배양을 위한 프로그래밍 학습은 프로그램을 개발하는 그 자체에 있기보다는 문제의 핵심을 발견하고 이를 추상화하여 일반적 해결방법을 찾아 자동화하는 과정의 학습이어야 합니다. 이를 통해 더욱 구조화하여 문제를 파악하고, 융합적으로 사고하는 훈련을 반복할 수 있을 것입니다.

1. 소프트웨어 교육 온라인 플랫폼 1. 소프트웨어 교육 온라인 플랫폼

소프트웨어 교육의 필요성이 높아지면서 교육수요가 늘어나고 있지만 정작 필요한 교육전문가와 제대로 된 교육 방법을 갖춘 교육 프로그램은 부족한 상황입니다. 이를 보완하는 방법으로 등장한 것이 온라인 소프트웨어 교육 콘텐츠와 교육 플랫폼입니다. 이미 국내외에 다양한 온라인 소프트웨어 교육 플랫폼들이 등장하여 활용 중입니다. 온라인 기반 소프트웨어 교육 플랫폼은 다양한 교육수요자의 접근성을 보장할 수 있고 시공간 및 경제적 제약을 해결할 수 있다는 점에서 활용을 적극적으로 검토할 필요가 있습니다.

[그림 2] 해외 온라인 SW교육 플랫폼 커버리지 현황
(출처 : SPRi 이슈리포트 제2015-020호)
[그림 3] 국내 온라인 SW교육 플랫폼 커버리지 현황
(출처 : SPRi 이슈리포트 제2015-020호)

온라인 소프트웨어 교육 플랫폼 역시 교육 수요자가 알아서 선택하고 활용하여 자기 주도적으로 컴퓨팅 사고력을 배양할 수 있겠지만, 적합한 수업 설계가 이루어진다면 학습성과를 높일 수 있을 것입니다. 본 기고에서는 여러 온라인 소프트웨어 교육 플랫폼 중에서 Code.org를 플립러닝을 위한 교육 콘텐츠로 사용하여 수업을 설계한 사례를 소개하고자 합니다.

Code.org는 미국의 비영리재단에서 만든 소프트웨어 기초 교육사이트로 ‘Hour of Code’로 짧은 시간 안에 기초적 프로그래밍 훈련을 제공하고, 컴퓨터 과학의 이론을 콘텐츠로 제공하고, 연령대별로 컴퓨팅 사고력 증진을 위한 다양한 교육프로그램 제공하고 있습니다. 또한 대부분의 과정을 모국어로 공부할 수 있도록 글로벌 언어 번역을 지원하고 있어서 교사와 학생 모두 한글화된 교육과정을 경험할 수 있습니다.

[그림 4] Code.org의 기초 컴퓨터 과학 프로그램 목록
(출처 : Code.org http://code.org/educate/curriculum/cs-fundamentals-international)

Code.org가 제공하는 다양한 코스 중에 대학교 신입생들을 대상으로 컴퓨팅 사고력 향상을 위해 선택한 콘텐츠는 ‘Computer Science Fundamentals – International’로 한국어로 번역이 되어 있으면서 추상화, 분할, 자동화의 컴퓨팅 사고력 3대 요소를 체계적 구조로 실생활 예제를 통해 학습할 수 있게 구성하고 있어서 선택하였습니다.

2. code.org를 플립러닝 콘텐츠로 활용한 수업 설계 2. code.org를 플립러닝 콘텐츠로 활용한 수업 설계

선택한 프로그램 중 Course 3, 4와 Accelerated Course 중에 [표 1]과 같은 컴퓨팅 사고력 배양을 위한 수업 내용을 보조할 수 있는 콘텐츠로 선별하여 [표 2]와 같이 과정을 설계하였습니다. 컴퓨팅 사고력을 높이기 위하는 과정 설계는 두 가지 관점으로 진행했습니다.

첫 번째컴퓨팅 사고력의 중요 요소를 연습하고 활용할 수 있는 실생활 문제 중심으로 수업을 설계하는 것이고 두 번째플립러닝 방법을 적용하여 기본적인 개념과 개념 활용에 필요한 훈련은 Code.org 콘텐츠를 통해 사전학습으로 진행하는 것입니다.

컴퓨팅 사고력의 요소는 추상화, 문제 분할, 패턴 인식, 알고리즘으로 구분합니다. [표 1]에서와 같이 추상화 개념을 시작으로 문제에서 패턴 찾기, 큰 문제를 쪼개서 단순화시키는 분할, 문제 해결 알고리즘까지의 컴퓨팅 사고력을 배양하고 연습하기 위한 단계와 이를 적용할 실생활 문제를 중심으로 교실 수업을 설계하였습니다.

In-Class : Teaching & Student Activities (practice #) Related to element of Computational Thinking
1. Adding the Numbers 1 to 10 추상화
2. Sum of a geometric progression 추상화, 패턴인식(pattern recognition)
3. multiplication table 추상화
4. make a rectangle with numbers (5X5) 추상화, 패턴인식
5. Adding the Even Numbers 1 to 10
6. How many negative numbers among 10 inputs) 추상화
7. Sum of the first N geometric progression 추상화, 패턴인식
8. Get the factorial with repetition structure
9. Get the max number and min number among N inputs 추상화
10. make a function that makes a rectangle with numbers (5X5) 추상화, 패턴인식, 분할, 알고리즘
11. make a factorial of N function
12. make a sorting function with array
13. make a binary search function with array
14. make a function that makes a rectangle with numbers (NXN)
Team Project : The game of Snake (like Goose) 추상화, 패턴인식, 분할 문제 이해 및 분할
[표 1] 컴퓨팅 사고력의 요소에 따른 수업 시간 활동 설계
(출처 : 필자 본인)
 

수업 시간에 해결할 문제에 대한 기초 학습을 위해 Code.org의 Course 3, 4와 Accelerated Course 중 각 수업 시간별 목표 컴퓨팅 사고력 요소에 대응하는 콘텐츠를 학생들이 미리 학습하게 설계하였습니다. Code.org는 교수자별 온라인 교실을 구성할 수 있는 기능을 제공하고, 교실 내에 필요한 콘텐츠를 제공하여 학생들의 진도율을 확인할 수 있어서, 별도 이수 현황을 학교 LMS에 탑재하는 수고를 덜어줍니다.

Week Pre-Class : Accelerated Course In-Class : Teaching & Student Activities
1~2 Lesson 1. Introduction to Computer Science Introduction to EPL (Educational Programming Language) and Scratch Platform -
Lesson 2. The Maze Scratch Blocks: Motion, Pen -
Introduction to 3 programming Logic (Sequence, Conditional, repetition) -
3~4 Lesson 3. Computational Thinking Scratch Block : Operators, Control (repetition Block) Practice 1 : Adding the Numbers 1 to 10
Lesson 4. Graph Paper Program Practice 2 : Sum of a geometric progression
Lesson 5. The Artist
5 Lesson 6. Algorithms Scratch Block : Control (repetition Block) Practice 3 : multiplication table
Lesson 7. The Artist 2 Practice 4 : make a rectangle with numbers
6 Lesson 8. Functions Scratch Block : Control (if then Block), Sensing (input), Data (variable) Practice 5 : Adding the Even Numbers 1 to 10
Lesson 9. The Farmer Practice 6 : How many negative numbers among 10 inputs
7~8 Lesson 10. Conditionals - Practice 7 : Sum of the first N geometric progression
Lesson 11. The Artist 3 Practice 8 : Get the factorial with repetition structure
9 Lesson 12. Song Writing Scratch Block : more blocks (Make a Block) Practice 9 : Get the max number and min number among N inputs
Lesson 13. The Farmer 2 Practice 10 : make a function that makes a rectangle with numbers (5X5)
10 Lesson 14. Abstraction Scratch Block : Data (List), more blocks (Make a Block) Practice 11 : make a factorial of N function
Lesson 15. The Artist 4 Practice 12 : make a sorting function with array
11 Lesson 16. Relay Programming - Practice 13 : make a binary search function with array
Lesson 17. The Farmer 3 Practice 13 : make a function that makes a rectangle with numbers (NXN)
12 Lesson 18. The Internet - Team Project : The game of Snake (like Goose)
[표 2] 플립러닝으로 설계한 프로그램
(출처 : 필자 본인)
 
3. 성과 3. 성과

Code.org에서 제공하는 콘텐츠를 수업 목표에 맞게 선택하여 플립러닝 사전 학습 콘텐츠로 제공함으로써 수업 시간에는 컴퓨팅 사고력 배양에 필요한 실제 문제 중심의 활동으로 수업을 설계할 수 있었습니다. 한 학기 동안의 수업이었기 때문에 학습 효과를 바로 평가하기는 제한점이 있겠지만, 효과 분석을 위하여 일반적 강의 중심의 알고리즘 수업으로 문제 해결 방법을 진행한 전년도 학습자와 학습성과를 ‘The Bebras Tasks’ 평가 도구를 활용하였습니다.

‘The Bebras Tasks’는 컴퓨팅 사고력 측정을 위해 해마다 실시하는 국제 평가대회로 PISA(Programme for International Student Assessment) 테스트와 유사한 성격을 갖고 있습니다. ‘The Bebras Tasks’ 기출 문제 중에서 8개를 선택하여 수업 시간에 평가를 해 매 학기 알고리즘 수업의 성과 분석하고 있습니다. 또한 사전/사후 테스트를 통한 성취도를 평가해보았습니다.

[그림 5] Task 예제
(출처 : Bebra.org http://www.bebras.org)

전년도와 비교했을 때 학생들의 평균 성취도는 평균 9.8점(100점 만점) 정도 향상하였고, 사전/사후 평가에서는 평균 5.38점(100점 만점) 정도가 높아지는 결과를 얻었습니다. 쉽게 따라 할 수 있는 온라인 소프트웨어 교육 플랫폼의 콘텐츠를 교수자의 수업 목표에 맞게 잘 구조화하여 사전 학습 콘텐츠로 활용한다면 학생들의 수업 참여에 대한 적극성과 수업에서의 활용을 통한 문제 해결 학습에 좀 더 많은 시간을 투자할 수 있다는 점에서 소프트웨어 교육의 효과성과 효율성을 제고할 수 있을 것으로 기대합니다.

물론 이를 위해서는 공개 온라인 교육 플랫폼에 대한 면밀한 검토와 이를 재구조화하는 노력을 수반하여야 합니다. 온라인 교육 플랫폼의 특성상 지속적이고 주기적으로 개선 추가가 이루어지기 때문에 변하는 소프트웨어 개발 환경에 빠르게 대응할 수 있는 장점을 고려한다면 충분히 활용을 고려할 수 있을 것입니다.

◈ 참고자료

  • 임종헌 외 2인, 4차 산업혁명사회에서 교육의 방향과 교원의 역량에 관한 탐색적 연구, 한국교육 제44권 제2호, 2017
  • 류성창 외 3인, 4차 산업혁명 시대의 미래인재 핵심 역량 조사‧분석, 고려대학교 HRD정책중점연구소, 2017
  • 한혜정 외 13인, 2015 개정 교육과정 총론 해설서, 한국교육과정 평가원 연구보고 CRC 2015-28, 2015
  • 이호 외 3인, 미래 디지털 인재 양성을 위한 온라인 SW교육 방안, SPRi 이슈리포트 제2015-020호, 2015
  • 조성현, 국내외 사례로 살펴보는 SW 교육 플랫폼 동향 및 시사점, 제4차 산업혁명과 소프트파워 이슈리포트 2018-제42호, 2018
  • Code.org http://code.org
  • Bebra.org http://www.bebras.org
  • Microsoft http://www.microsoft.com
  • 위키백과 http://wikipedia.org
김 정 아 (가톨릭관동대학교 교수)
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