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과학교육

컴퓨팅 사고력과 과학 창의적 문제해결력

by __👩🏻‍🦰
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21세기 4차 산업혁명을 맞아, 아이들을 위해 길러주어야 하는 역량의 종류는 정말로 많은 것 같습니다. 오늘은 그중에서도 엔트리와 같은 교육용 프로그래밍 언어가 컴퓨팅 사고력과 과학 창의적 문제 해결력에 어떠한 영향을 미치는가에 대해 살펴보도록 하겠습니다.

 

 

1. 컴퓨팅 사고력과 과학 교육

컴퓨팅 사고력이란 Wing(2006)에 의해 처음 그 개념이 정립되었는데요. 그는 "컴퓨팅 사고력은 컴퓨팅의 핵심 개념을 기반으로 문제를 해결하고, 시스템을 디자인하고 인간의 행동양식을 이해하는 접근 방법"이라고 정의하였습니다.

영국에서는 만 5세부터 컴퓨팅 교육을 필수로 이수하고 있고, 인도는 초등 6년 동안 무려 매주 1~2시간씩 SW교육을 받습니다. 이러한 세계적 추세에는 미국, 일본, 중국, 이스라엘 등도 동참하고 있습니다. 한국도 2015 개정 교육과정에 소프트웨어 교육이 실과, 정보 과목에 포함되었지요. 

결국 SW 교육의 목표는 컴퓨팅 사고력을 가진 창의, 융합 인재의 양성이라고 합니다.

 

기존의 프로그래밍 교육과 차별되는 지점은 예제를 그냥 따라 하며 기능을 익히는 것이 아닙니다.

학생들이 스스로의 일상에서 주변 문제를 발견하고, 이것을 해결하려는 '알고리즘'을 구안하고 프로그램으로 구현하는 것입니다. 그 과정에서 디버깅하는 과정도 필요합니다. 디버깅이란, 프로그램 개발 단계에서 발생하는 시스템의 논리적 오류, 비정상적 연산을 찾아내고, 원인을 밝혀 수정하는 작업을 포함합니다. 

 

자연스럽게 컴퓨팅 사고력의 중요성은 과학교육에서도 인정받고 있습니다.

영국과 인도를 비롯한 세계 각국에서는 컴퓨팅 사고력을 미래의 핵심 역량으로 보고 교육을 시행하고 있습니다.

 

 

컴퓨팅 사고력과 과학 교육과정을 통합함으로써 얻을 수 있는 교육적 이점에는 무엇이 있을까요?

세 가지 정도입니다(Sengupta, Kinnebrew, Basu, Biswas, & Clark, 2013).

첫째, 직관적인 컴퓨팅 메커니즘을 통해 과학적 개념을 재구성함으로써 학습의 장벽을 낮출 수 있습니다.

둘째, 핵심 과학 개념을 표현하는 데 있어서 프로그래밍을 활용한 컴퓨팅 모델링이 가능합니다.

셋째, 현실 세계의 실제 문제 상황에서 이루어지는 듯한 가상현실의 실현이 가능하기 때문에, 과학 및 프로그래밍을 더 쉽게 배우게 합니다.

 

 

 

2. 컴퓨팅 사고력과 과학 창의적 문제해결력

과학 창의적 문제해결력이란, 과학의 내용지식, 탐구과정 기술을 기반으로 해서 창의적 사고기 능인 확산적 사고와 비판적 사고가 역동적으로 상호작용하여 새로운 산출물 혹은 문제에 대한 해결책을 만들어가는 사고 과정을 말합니다(조연순, 채제숙, 성진숙, & 구성혜, 2000). 

 이는 2015 개정 교육과정에서 목표로 하는 '과학적 소양'과도 밀접한 관계에 있습니다. 우리 미래 사회가 소프트웨어 중심으로 획기적 변화를 맞이한다고 할 때, 과학에서는 기존에서 강조하던 지식이나 탐구과정 기술에서 나아가 컴퓨팅의 핵심 개념들을 적절하게 융합해 나가야 하는 과제에 직면한 것입니다. 

 

 

3. 컴퓨팅 사고력, 창의적 문제해결력과 과학 영재교육

이처럼 과학 교과를 컴퓨팅 사고력과 융합하는 교육은 과학 영재들에게도 좋은 교육 방법이 될 수 있습니다. 

과학 영재들은 흥미, 과제 집착력, 자료 분석 능력 및 해석 능력, 창의성, 높은 언어 능력을 바탕으로 한 토론과 탐구 수행 선호성향, 발산적 사고 성향과 같은 과학 영재 학생의 특성을 고려하여 설계된 학습이 효과적인데요(한국 교육개발원, 2012). 

컴퓨터 프로그래밍을 활용해서, 과학 탐구 문제를 해결해보는 학습은 컴퓨팅의 기본적 개념, 원리는 물론이고, 과학 영역에서 현실 문제를 '창의적'이고, '효율적'으로 해결할 수 있도록 도울 것입니다. 

하지만 현실적으로 컴퓨팅 사고력이 과학교육이나 영재교육에 적용한 연구는 부족한 실정이라고 합니다. 

 

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