[SJCU]8주차. 정보 교육의 학습 내용

 

 

 

컴퓨터교과교육개론
8주차. 정보 교육의 학습 내용

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학습내용

 

• 학습 내용의 선정과 조직
• 정보 교과의 학습 내용
• 컴퓨팅 사고 교육의 이해
• 교육용 프로그래밍 언어의 이해
• 정보 윤리의 이해

 

 

학습목표

 

• 학습 내용을 선정하고 조직하는 원리를 설명할 수 있다.
• 정보 교과의 학습 내용을 설명할 수 있다.
• 국외의 컴퓨터 과학 교육에서 제시하고 있는 학습 내용을 설명할 수 있다.
• 컴퓨팅 사고와 컴퓨팅 사고 교육의 내용을 설명할 수 있다.
• 교육용 프로그래밍 언어의 의미를 살펴보고, 다양한 프로그래밍 언어를 조사할 수 있다.
• 정보 윤리의 학습 내용을 설명할 수 있다.

 

 

 

1. 학습 내용의 선정과 조직

 

 

 

1. 학습 내용

 

학습 내용

→ 학생이 학습할 자료 또는 학습에 관계된 개념 등에 대한 실제적 내용
→ 교사가 계획하는 교육 내용

 

 

 

 

2. 학습 내용 선정 기준

 

• 중요성
  학습내용이 주제에 필수적이며 기본적인가?
• 타당성
  교육 목표를 달성할 수 있는 내용인가?
• 사회적 적절성
  학습 내용이 사회의 발달에 적절한가?
  
• 유용성
  학생이 성인으로서의 삶을 준비하는 데 유용한가?
• 학습성
  실제 학습할 수 있는 내용인가?
  
• 흥미성
  학생들의 흥미와 필요를 적극적으로 고려했는가?

 

 

 

3. 학습 내용을 조직하는 과정

 

• 학습 내용의 범위 지정
  범위(scope)란 특정 시점에 학습해야 하는 내용의 폭과 깊이
  학교급/학년/수준 등에 따라 다르게 설정
  정보 교과의 4가지 학습 영역
• 학습 내용의 계열성 지정
  학습 범위에 선정된 내용을 어떤 순서로 학습할 것이냐의 문제
  학교급/학년/학기/월/주/차시별 선정
  정보 교과의 학습 영역별 중/고의 학습 내용은 계열성(sequence) 있게 구성

 

 

4. 학습 내용 계열화의 원리

 

 

 

 

 

2. 정보 교과의 학습 내용

 

 

 

1. 컴퓨터 과학의 분류 체계

 

 

ACM(2012)

• 하드웨어
• 컴퓨터 시스템 구성
• 네트워크
• 소프트웨어
• 계산 이론
• 컴퓨팅의 수학
• 정보 시스템
• 보안 및 개인정보보호
• 인간중심 컴퓨팅
• 컴퓨팅 방법론
• 응용 컴퓨팅
• 사회 및 전문 주제

 

ACM/IEEE(2013)

• 알고리즘과 복잡성
• 구조와 조직화
• 전산 과학
• 이산 구조
• 그래픽 및 시각화
• 인간 컴퓨터 상호 작용
• 네트워킹 및 커뮤티케이션
• 운영체제
• 병렬 및 분산 컴퓨팅
• 프로그래밍 언어들
• 소프트웨어 개발 기초
• 플랫폼 기반 개발
• 정보 보증 및 보안
• 정보 관리
• 지능형 시스템
• 소프트웨어 공학
• 시스템 기본 사항
• 사회 문제 및 전문 실무

 

 

2. 정보 교과의 학습 내용

 

 

2015 개정 교육과정 : 중학교

 

 

2015 개정 교육과정 : 고등학교

 

 

 

3. CSTA 컴퓨터 과학 표준의 개념(영역)별 하위 개념

 

 

 

 

 

3. 정보 교과의 학습 내용

 

 

 

1. 컴퓨팅 사고

 

 

ACM(2012)

• 2009 개정 교육과정의 정보 교과 목표로 제시되면서 주목을 받기 시작
• 유치원부터 대학 교육까지 모든 학교급 컴퓨터 과학 교육의 목표 가능

 

‘Computational Thinking’ 논문으로 학계에 관심
(Jeannette Wing, 2006)

 

• 해결해야 할 문제를 만났을 때 컴퓨터 과학자처럼 사고하는 것
• 3R(읽기, 쓰기, 셈하기)와 더불어 모든 학습자가 갖추어야 할 기본 능력
• 문제 해결 과정에서 추상화 과정을 통해 문제의 핵심 요소를 추출하고 모델링하여 컴퓨팅 기기를 통해 해법을 자동화하는 능력

 

• Conceptualizing, not programming 
  프로그래밍이 아니라 개념화에 관한 것이다.
• Fundamental, not rote skill
  단순 암기 기술이 아니라 근본적인 기술이다.
• A way that humans, not computers, think 
  컴퓨터가 아니라 인간이 생각하는 방법에 관한 것이다.
• Complements and combines mathematical and engineering thinking 
  수학적 사고와 공학적 사고를 보완하고 결합하는 것이다.
• Ideas, not artifacts 
  결과물이 아니라 아이디어이다.
• For everyone, everywhere 
  어디에서나 누구에게나 필요한 것이다.

 

 

 

2. 컴퓨팅 사고의 정의

 

 

컴퓨팅 사고

• 컴퓨팅의 기본 개념과 원리를 기반으로 문제를 효율적으로 해결할 수 있는 사고 능력(교육부, 2015)

 

컴퓨터 사고의 구성요소

• 문제를 컴퓨터로 해결할 수 있는 형태로 구조화하기
• 자료를 분석하고 논리적으로 조직하기
• 모델링이나 시뮬레이션 등의 추상화를 통해 자료를 표현하기
• 알고리즘적 사고를 통하여 해결방법을 자동화하기
• 효율적인 해결방법을 수행하고 검증하기
• 문제해결 과정을 다른 문제에 적용하고 일반화하기

 

 

3. 컴퓨팅 사고의 요소

 

 

문제 해결을 위한 컴퓨팅 사고 단계(교육부, 2015)

 

컴퓨팅 사고력이란 무엇이고, 어떻게 가르쳐야 할까?

[CS]컴퓨팅 사고력이란 무엇이고, 어떻게 가르쳐야 할까? - YouTube

 

 

 

4. 컴퓨팅 사고의 하위 요소

 

• 분해
  복잡한 문제를 해결 가능한 작은 문제들로 나누는 것
• 패턴인식
  패턴이란 동일한 것이 반복되는 것으로 분해된 작은 문제 사이의 유사성 또는 패턴을 찾는 것
• 추상화
  문제를 단순화하여 표현
• 알고리즘
  문제를 단순화하여 표현
• 자동화
  프로그래밍의 코딩 단계

 

 

4. 교육용 프로그래밍 언어의 이해

 

 

 

 

1. 교육용 프로그래밍 언어의 정의

 

 

교육용 프로그래밍 언어

• Educational Programming Language(EPL)
• 알고리즘 학습을 위해 사용하는 언어(조한혁, 1991)
• 교육적인 목적을 가지고 개발된 프로그래밍 언어(김수한 외, 2008)
• 응용 프로그램 제작뿐만 아니라 학습도구로서 설계된 프로그래밍 언어(WordIQ)

 

 

 

 

 

2. 교육용 프로그래밍 언어의 특징과 분류

 

 

교육용 프로그래밍 언어

• 프로그래밍 스타일이 절차적이거나 이벤트 기반이지만 객체지향으로 전환되는 추세
• 프로그래밍 구성 요소는 조건문, 프로시저/메서드 포함
• 코드는 텍스트 또는 그림으로 표현
• 프로그램의 구성은 코드를 직접 입력하거나 그래픽 객체를 직접 조립
• 언어에 접근하는 방법은 도메인 제한적이거나 사용자가 키워드를 선택하는 방식
• 프로그램에서 다루는 과제는 교육적이고, 재미있고, 동기유발을 할 수 있는 것

 

 

 

 

3. 교육용 프로그래밍 언어의 분류

 

 

 

Scratch

• 학생부터 성인에 이르기까지 자신의 생각을 표현하는 도구를 목표로 MIT에서 개발
• 그래픽 블록을 추가하는 것만으로 프로그래밍 가능
• 자신의 프로젝트를 사이트를 통해 공유하여 발전적 학습 가능

 

엔트리

• 우리나라에서 개발된 교육용 프로그래밍 언어
• 파이썬, 자바와의 연계 제공

 

앱 인벤터

• 프로그래밍 지식이 없는 이들도 원하는 어플리케이션을 쉽게 만들 수 있도록 웹 브라우저 상에서 논리 블록을 조합하여 제작 가능

 

스냅

• 스크래치를 확장하여 자바스크립트로 모든 프로그램 구현

 

Python

• 객체 지향 프로그래밍 언어
• 광범위한 표준 라이브러리와 다른 언어와의 통합 가능

 

 

 

4. 교육용 프로그래밍 언어의 적용

• NPR(Non-Programming Resource) 방식
  프로그래밍 언어를 사용하지 않는 방식
  예제, 연습, 게임, 장난감, 교육적 패턴 등의 다양한 기술과 도구를 활용하여 교육
• PR(Programming Resource) 방식
  프로그래밍 언어를 활용
  복잡하거나 반복적인 문제해결에 유용
• 혼합(Mixed Resource) 방식
  계산기와 같이 특정 목적을 가진 도구를 활용하는 프로그래밍 교육 방식
  컴퓨터 과학적 사고와 도구의 활용 능력 필요

 

 

 

5. 피지컬 컴퓨팅의 이해

 

피지컬 컴퓨팅 (Physical Computing) 정의

• 인간으로부터 물리적 형태로 정보를 입력받아 처리한 결과를 물리적 형태로 출력하여 인간 또는 환경과 상호작용하는 컴퓨팅
• 아날로그인 실세계와 반응할 수 있는 하드웨어와 소프트웨어로 구현된 상호작용이 가능한 물리적 시스템

원리

• 외부 환경과의 상호작용을 위해 다양한 센서(Sensors)와 모터, LED 등의 엑츄에이터(Actuators)를
  마이크로컨트롤러(Microcontroller)에 연결하여 제어
  → 마이크로컨트롤러는 유·무선으로 컴퓨터와 연결되며, 프로그래밍에 의해 센서와 엑츄에이터 제어

예

• 자동문, 실내온도조절기

 

프로그래밍 유형에 따른 구분

 

 

 

5. 정보 윤리의 이해

 

 

 

 

1. 교육용 프로그래밍 언어의 정의

• 초∙중등학교 ICT교육 운영지침(2005)에서 정보 윤리 영역 도입
• 2007 개정 교육과정 이후 정보 교과의 중요한 학습 영역으로 확대

 

2015 개정 교육과정 - 정보윤리 핵심 개념 관련 내용 요소