디지털 미디어 제작을 통한 컴퓨팅 사고력 향상 효과성 분석 연구

Ⅰ. 서 론

4차 산업혁명 시대에 필요한 인재양성을 위해 국내외 많은 나라에서 소프트웨어(이하 SW로 표현)교육을 앞 다투어 추진하고 있다. 기존의 활용 위주 교육에서 탈피하여 컴퓨팅 사고력 기반으로 확장된 SW 교육을 실시하고, 이를 통해 문제 해결 역량을 기르는 것을 목적으로 하고 있다. 이러한 변화에 대학에서는 다양한 변화와 새로운 시도를 모색하고 있으며 교육부와 미래창조과학부는 공동으로 2014년 SW 중심사회실현 정책 지원을 위해 ‘SW 중심사회를 위한 인재양성 추진계획’을 수립하고 발표하였다[1].

이 계획에는 초중등 SW 교육 본격 확산, 산업현장의 요구를 반영한 대학 SW 교육 혁신, 민관협력으로 ‘親 SW 문화 확산’ 등 3대 분야 12개 과제를 제시하였다. 특히 대학을 대상으로는 한 계획에서는 산업현장에서 요구하는 문제 해결 역량을 갖춘 창의적인 SW 인재 양성을 위해 ‘SW 중심대학’ 사업을 2015년도부터 본격적으로 시작하였다. SW 중심대학은 2015년 8개 대학을 시작으로 2018년까지 총 30개 대학이 선정되었고, 2019년 5개 대학이 추가로 선정되었다. SW 교육 중 비전공자들에 관련된 내용을 살펴보면 대학 내 인문계열 학생의 SW 기초교육을 확대하고, 점차적으로 모든 비전공학생들에 대해서도 전공별 특성에 맞는 SW 기초교육을 의무화하는 내용이 반영되어 있다. 이처럼 ‘SW 중심대학’ 운영과 대학 재정지원사업의 활용 등을 통해 2018년까지 산업계의 수요에 부응하는 SW 전문 인력을 중점 양성하여 질적 수준을 높일 수 있을 것으로 기대하고 있다[2].

또한 2015 교육과정 개정안이 고시되면서 SW 교육을 강조하였고 이에 정보 교과를 강화시켰다. 초등학교에서는 2019년부터 실과 과목에 SW 내용을 포함시켜 17시간을 확보하였으며, 중학교에서는 2018년부터 정보 과목을 필수로 지정하고 컴퓨팅 사고력 기반의 문제 해결 능력을 신장하는데 중점을 두고 교육을 진행하고 있다. 고등학교에서는 정보를 일반선택 과목으로 전환시켜 선택의 폭을 넓히고 심화교육을 진행 중이다[3].

각 교육기관에서는 컴퓨팅 사고력을 길러주기 위한 방법으로 알고리즘과 프로그래밍 학습이 필수라고 생각하고 있으며 일반적으로 코딩교육을 실시하고 있다. 그러나 알고리즘과 프로그래밍은 초보 학습자들에게 쉽지 않고 배운 후 잊어버리거나 사용하지 않는 경우가 많으며 실생활에서 활용하기가 어려운 문제점이 있다[4]. 따라서 컴퓨팅 사고력을 향상시키기 위해서는 다양한 교수·학습 방법에 대한 접근과 연구가 필요하다. 초보자들에게는 스크래치나 엔트리 등 블록기반 언어를 통한 다양한 접근을 시도하고 있지만 이 또한 블록 조합의 한계와 초보자들에게만 국한되어 있다는 문제점을 탈피할 수 없다. 이러한 이유로 알고리즘과 프로그래밍 외에 다양한 방법을 통해 컴퓨팅 사고력을 향상시킬 수 있는 새로운 접근이 필요하며 최근에는 3D 프린터, 메이커 등을 활용한 다양한 시도들을 하고 있다. 이러한 방법들은 문제해결 과정을 생각과 상상을 통해 시각적인 요소의 결과물로 직접 제작해 볼 수 있는 장점이 있다[5]. 이외에도 개개인이 흥미 있는 분야의 컴퓨팅 요소를 통해 컴퓨팅 사고력을 함양할 수 있는 방법도 필요하다.

4차 산업혁명이 가속화되고 기술문명이 발전할수록 콘텐츠나 문화예술은 더 많은 기회를 갖게 되었다. 텍스트로 소통하던 시대를 지나 동영상, 이미지 기반 검색을 더 선호하는 추세로 변화하고 있다. 나이를 불문하고 단지 시청하는 것에 그치지 않고 직접 동영상에 출연하는 것과 더불어 촬영하고, 편집 해 특정 사이트와 앱에 업로드 하는 것에 관심이 꾸준히 증가하고 있다.

이에 본 연구에서는 많은 사람들이 흥미를 가지고 있는 디지털 미디어 제작을 통해 컴퓨팅 사고력을 향상시킬 수 있는 교수학습 방법을 제시하고 그 효과성을 분석하고자 한다. 교수자가 주도하는 시범·실습 수업이 아닌 학습자들 스스로 실생활의 문제를 찾고 사고 능력을 발휘하여 해결하는 과정으로 진행되었다. 이러한 일련의 과정에 컴퓨팅 사고력 요소를 적용하고 툴을 활용해 디지털 미디어로 구현까지 해보는 경험이 컴퓨팅 사고력 향상에 미치는 효과를 알아보는 것을 목적으로 한다.

Ⅱ. 관련연구

2-2 디자인 사고

디자인 사고는 다섯 가지 절차로 구성되어 있다. 이러한 절차를 통해 사람과의 공감과 요구, 소수지만 필요한 사람들을 위한 아이디어를 발굴해 만족시킬 수 있는 프로토타입을 제작하고 테스트하는 과정이다. 독일의 SAP가 개발하고 미국 스탠포드 디스쿨(D.School)이 확산시킨 교육프로그램으로 인간중심의 창의적 문제 해결 방법론이다[8].

[그림 1]은 스탠포드 D.School에서 정의한 디자인사고 프로세스이다. 공감(Empathize) 단계에서는 사용자를 직접 만나 공감대를 형성하고 이해하며 실생활의 행동을 관찰하여 문제를 발견한다[9]. 문제를 해결하기 위해서는 문제를 발견해야 한다. 디자인 사고에서는 실생활에 기반 한 문제발견을 위해 관찰, 인터뷰, 설문 등 다양한 방법을 활용한다[10].

Fig. 1.

Design Thinking 5-step process

정의(Define) 단계에서는 관찰을 통해 해결하고자 하는 문제를 재구성하여 의미를 찾고 원칙을 설정한다. 이 과정에서는 발견한 사실(fact)들을 수렴하여 해결하고자 하는 핵심 문제들을 정의하는 단계이다.

아이디어(Ideate) 단계에서는 다양한 시각적 도구를 활용하거나 개인적 경험, 직관, 상상등에 기반하여 아이디어를 찾아낸다. 핵심 문제에 대해 혁신적 대안을 찾기 위해 스토리보드, 브레인스토밍 등의 방법으로 다양한 아이디어와 최적의 대안을 결정한다.

프로토타입(Prototype) 단계에서는 도출된 아이디어를 상황에 맞는 다양한 재료를 활용하여 프로토타입으로 만들고 현장 피드백을 통해 실현가능성이 있는지 점검한다. 마지막으로 테스트(Test) 단계에서는 완성된 프로토타입을 실제 상황에 적용해보고 피드백을 통해 효과를 검증한다[11][12].

디자인 과정에 활용하는 디자인 사고는 위에서 살펴본 내용을 토대로 [그림 2]와 같이 컴퓨팅 사고의 일부분으로 볼 수 있다. 즉, 프로그래밍 중심의 자동화가 아니더라도 컴퓨팅 사고력을 향상시킬 수 있는 것이다. 컴퓨팅을 이용하여 문제를 해결해 나가는 사고를 프로그램 개발로 연결하지 않더라도 디지털미디어 제작 과정에서 이루어지는 일련의 사고도 컴퓨팅 사고라고 할 수 있다.

Fig. 2.

Design Thinking, NDIS and CT Diagram

2-3 디자인 중심 모델(NDIS)

Fig. 3.

NDIS Model Overview

한국교육정보학술원(KERIS)에서 제시한 ‘SW 교육 교수학습 모형 개발 연구’를 살펴보면 컴퓨팅 사고의 구성요소가 모든 학습의 목표이자 기초가 되어야 한다고 제안하고 있다. 이에 근거하여 NDIS 모델을 특성화하여 개발하였다[13]. 이는 스탠포드 대학교의 D.School에서 제시한 디자인 사고 과정을 따른다고 언급 하였다. NDIS 모델 역시 컴퓨팅 사고력을 향상시키기 위한 수업 모형으로 사용되고 있으며 컴퓨팅 사고의 일부분으로 볼 수 있다[14].

요구분석(Needs) 단계에서는 문제이해와 인간중심의 요구분석을 통해 주어진 문제에 대한 고찰과 사용자에 대한 탐색을 한다. 개발하고자 하는 프로그램 또는 시스템이 인간의 삶에 도움을 줄 수 있도록 안내한다.

디자인(Design) 단계에서는 창의적 설계, 계획 공학적 설계 학습방법으로 프로그래밍 언어로 구현하기 전 프로젝트의 스토리, 필요 객체, 객체의 특성 및 역할 객체 간 상호작용 등을 이해하기 쉽게 계획한다. 시각화 기법은 창의성 신장을 위한 마인드맵, 브레인스토밍, 그래프와 도식화 등의 다양한 전략을 사용하고 생각을 손쉽게 추가, 수정, 삭제가 쉬운 도구를 사용한다.

구현(Implementation) 단계에서는 앞서 제시한 모델들의 제작, 재구성, 개발 단계의 확장 내용을 담는다. 이 단계에서 필요한 컴퓨터 과학 지식은 언플러그드 컴퓨팅 전략으로 이해하고 프로그래밍과 피지컬 컴퓨팅의 구현을 통한 컴퓨팅 사고를 종합적으로 신장시키도록 구성한다. 앞선 모델과의 근본적인 차별성은 학생 중심의 활동으로 주제의 선정, 요구분석, 창의설계, 구현의 전략 등을 주도적으로 진행한다.

공유(Share) 단계에서는 단순히 산출된 작품의 소개를 넘어 제작의 의도와 과정에 대한 전체 과정을 공유한다. 자기성찰의 단계를 통해 인간중심 요구분석과 디자인의 근본적인 평가를 하게 된다. 이 단계에서 논의된 평가결과와 의견, 자기성찰을 통한 요구분석, 디자인, 구현의 전반적인 수정 보완 작업을 학생 스스로 결정하도록 한다.

NDIS 또한 디자인 사고에서 파생되어온 모델이며 문제해결력이나 논리적 사고 향상과 같은 긍정적인 영향을 미친다. 그러나 궁극적인 목적은 컴퓨팅 사고력을 향상시키기 위해 개발되었다고 할 수 있다.

Ⅲ. 연구방법

3-2 연구 설계

본 연구는 디지털 미디어 제작을 통한 컴퓨팅 사고력 향상 효과를 분석하기 위해 실시되었다. J대학교 교양과목 중 하나인 ‘디지털 미디어 제작’ 수업을 수강하는 학생 총 30명을 대상으로 2018년 2학기 총 15차시(차시별 100분)에 걸쳐 진행되었다. 학습자 분석 결과 다양한 전공을 가지고 있었으며 디지털미디어 제작에 관심을 가지고 있지만 툴을 다루는 경험은 거의 없는 학생들이였다. 최종 프로젝트는 팀으로 구성하고 팀 구성 시, 다양한 전공과 학년으로 구성하였으며, 한 팀당 2~3명, 총 14팀으로 구성하였다. 최종 팀별발표 주제는 CT 요소에 맞게 적용할 수 있는 점을 고려하여 자유롭게 선정할 수 있도록 하였다.

학습의 효과로 컴퓨팅 사고력 향상의 차이를 확인하기 위해 수업의 사전과 사후 설문을 실시하였다.

전체적인 연구의 절차 및 주요 내용을 살펴보면 [그림 4]와 같다. 1단계에서는 디자인 전문가 요구 분석을 통해 연구의 내용을 타당화 하였으며 디자인 전문가들의 의견을 반영하여 수업을 설계 였다. 2단계에서는 요구 분석을 통해 설계된 컴퓨팅 사고력 기반의 개선된 수업을 계획하고 실행하였다. 3단계에서는 설문을 통해 컴퓨팅 사고력 향상을 확인하였으며 성찰저널을 통해 강좌 운영의 효과성을 분석하였다.

Fig. 4.

Research process

3-3 수업 설계

교과목 운영 시 수강생들이 보다 창의적인 생각과 조원과의 협업 및 공유를 통해 수업에 몰입할 수 있도록 수업시간에 조별 활동을 제시하였다. 설계된 주차별 수업 내용을 살펴보면 <표 1>과 같다.

Table 1.

Weekly Class Design

1주차에는 컴퓨팅 사고력이란 무엇인지, 왜 코딩이 아닌 디지털미디어 제작을 통한 컴퓨팅 사고력 향상인지에 대한 당위성을 제시하고 본 수업의 목표에 대해 설명하였다.

2주차에서 9주차에는 컴퓨팅 사고력 요소들에 대한 설명과 예시들을 제시하고 단계별로 적용하기 위한 방법론에 대해 설명하고 직접 실습하였다.

8주차에는 팀별 활동 발표를 위해 선택한 주제를 컴퓨팅 사고력 요소에 맞추어 기획서를 작성해보고 제출을 통해 현재 상태와 목표 상태를 정확하게 파악할 수 있도록 하였다.

10주차에서 13주차에는 디지털미디어 제작을 위한 프로그램들을 설치하고 익히며 여러 기능들을 활용하는 방법을 실습하였다. 이 때 사용한 교육 매체는 파워포인트, 스토리라인, 캠타시아, 골드웨이브, 픽슬러, NWC가 있다. 이러한 매체는 학습자의 흥미와 학습동기를 유발시키고 사고능력을 신장시킨다[18]. 툴 실습 전에는 상황에 맞지 않은 툴을 선택하여 결과물을 구현하는 시행착오를 거쳤으나, 툴 실습 후에는 결과물을 얻기 위한 가장 최적화된 툴을 쉽게 선택 할 수 있었다. 이를 통해 툴 실습 또한 수업에 꼭 필요한 요소라는 걸 확인 할 수 있었다.

마지막으로 최종 활동 발표에서는 관심 있는 주변의 문제를 컴퓨팅 사고력 요소를 적용하여 직접 해결방안을 생각하고 이를 디지털미디어로 제작해 해결방안을 적용해볼 수 있는 기회를 제공하였다. 발표에서는 동료 평가와 교수자의 피드백을 통해 개선사항들을 토론하며 추가적인 생각들을 통해 수정 보완할 수 있도록 유도하였다. 이러한 수업의 진행을 통해 자신의 생각과 지식을 타인에게 전달하는 능력과 공감각적인 디지털 미디어 제작을 통해 컴퓨팅 사고력 향상 뿐 아니라 적극적인 표현 및 전달 수단으로 시각화시키는 능력을 배양할 수 있도록 수업을 설계 하였다.

Ⅳ. 연구 결과

본 연구에서는 컴퓨팅 사고력 요소를 기반으로 디지털 미디어를 제작 수업을 진행 하고 컴퓨팅 사고력 향상을 알아보고자 하였다. 이를 위해 실험집단 30명의 CT 사전 검사와 사후 검사를 설문을 통해 개인별 CT 능력을 측정하였다. 검사지는 수업 전·후 적용하였고 이는 박정선(2017)이 연구에서 제시한 설문지를 연구의 목적에 맞게 수정·보완하여 재구성하였다[11]. 설문지의 문항은 공유와 협업 3문항, 컴퓨팅 사고력 7문항, 총 10문항으로 구성되어 있다. 각 문항은 ‘전혀 그렇지 않다’의 1점에서 ‘매우 그렇다’의 5점으로 평가되는 리커트 5점 척도로 평정하였다. 수집된 자료는 데이터 코딩 과정을 거쳐 SPSS 25.0의 통계 프로그램을 이용하여 ‘독립 표본 t검정’을 통해 평균을 비교 분석하였다. 사전·사후 검사의 분석 결과를 살펴보면 <표 2>와 같다.

Table 2.

Pre-Post test results

첫째, 컴퓨팅 사고력은 전체적으로 사후가 사전에 비해 향상된 것으로 나타났다. 두 평균의 차이가 있고, t값과 유의확률은 .000으로 유의수준 .05보다 작기 때문에 사전보다 향상된 것으로 나타났으며 이는 통계적으로 유의미한 차이가 있는 것으로 나타났다.(p<0.01)

둘째, 공유와 협업, 의사소통 능력이 사후가 사전에 비해 향상된 것으로 나타났다. 두 평균의 차이가 있고, t값과 유의확률은 .000으로 유의수준 .05보다 작기 때문에 사전보다 향상된 것으로 나타났으며 이는 통계적으로 유의미한 차이가 있는 것으로 나타났다.(p<0.01)

이와 같은 결과는 아래의 내용처럼 학생들의 성찰저널에서도 확인되었다.

- 효율적인 역할분담을 배웠고 주제선정에 있어서 내가 모르고 있던 사회의 문제를 바라보는 시선을 바로잡게 되었다.

- 수업시간에 배우는 내용을 통해 내 생각에만 갇혀 아이디어를 만드는 것보다, 다른 사람의 아이디어를 통해 시야를 넓히는 것을 배울 수 있었다.

- 컴퓨팅 사고력 요소를 적용해 미디어를 제작하는 방법을 통해 문제를 해결할 때 절차적으로 접근할 수 있었다.

본 연구는 J대학의 교양과목에서 디지털미디어 제작을 통해 컴퓨팅 사고력 향상을 증명하고자 하였다. 이를 위해 일반적인 강의식 수업에서 벗어나 컴퓨팅 사고력 요소를 적용한 수업을 진행하였으며 학생들이 주제를 선택하였다. 컴퓨팅 사고력 요소를 통해 기획서를 작성하고 절차대로 결과물을 제작해 볼 수 있도록 하였다. 학생들은 툴 기술을 익히는 수업이 아니라 문제 해결이라는 목적을 달성하기 위한 필요한 도구라는 목표 의식이 있어 수업에 더 적극적으로 임하게 되었다.

교수자는 일반적인 수업방식에서 벗어나 수업 중 컴퓨팅 사고력 요소들에 대해 학생들에게 확실하게 이해시키고, 실생활의 문제들과 어떻게 해결해야 하는지, 이를 디지털미디어로 어떻게 연결해서 제작해야하는지, 팀원들과의 공유와 협업 등에 대해 끊임없이 질문하고 답하도록 유도 하였다.

현재 국내외에서는 SW교육을 강조하고 있고 컴퓨팅 사고력 기반 문제 해결능력 함양을 위해 프로그래밍 교육에만 중점을 두고 있다. 그러나 프로그래밍을 어려워하거나 흥미가 없는 학생들도 컴퓨팅 사고력을 함양하기 위한 교육적 제언이 필요하다. 이러한 이유로 디지털 미디어 제작을 통한 컴퓨팅 사고력 향상 수업을 진행하였으며 긍정적인 효과를 확인할 수 있었다.

Ⅴ. 결 론

본 연구는 디지털 미디어 제작을 통한 컴퓨팅 사고력 향상의 효과성 분석에 관한 연구를 수행하였다. 수업에서는 컴퓨팅 사고력 요소에 대한 이해와 실습을 단계별 학습 내용으로 구성하였으며 구현을 위한 툴을 배우는 실습을 하였다. 팀별 활동으로는 실생활속의 해결해야 할 문제를 선정해 기획서 작성하고 이를 토대로 수업 중 배운 툴을 선택해 디지털 미디어를 제작하도록 하였다. 최종 팀별 활동 발표 시간을 통해 도출된 결과물을 발표하였다. 또한 발표에서 그치지 않고 동료 평가와 교수 평가 피드백을 통해 결과물을 수정하여 최종 결과물을 도출하였고, 성찰 보고서를 통해 자신들의 활동들을 점검하고 평가하였다.

연구의 결과는 다음과 같다.

첫째, 일반적인 시범·실습식 수업을 진행한 직전학기 팀별 활동발표에 선정된 주제를 살펴보면 주로 여행, 취미, 맛집 등 이였으나, 이번 학기에서는 우리나라 대학생 흡연의 실태와 해결방안, 제주도의 인구증가로 발생하는 과도한 개발에 대한 해결방안, 인터넷 중독에 대한 설명과 극복 방법, 비자림로와 환경파괴 문제, 제주의 쓰레기 요일제 해결방법 등의 문제 해결을 위한 주제 들을 선정하는 긍정적인 변화를 보였다.

둘째, 관심분야나 이슈, 실생활의 다양한 문제들을 컴퓨팅 사고력 요소를 적용해 해결할 수 있는 방법을 익히고, 툴 사용 방법을 배워 응용해 직접 디지털 미디어를 제작해 봄으로써 이를 통해 컴퓨팅 사고력이 향상된 것을 볼 수 있었다.

셋째, 디지털미디어 제작을 통한 컴퓨팅 사고력 향상 수업은 컴퓨팅 사고력 향상 뿐 아니라 공유와 협업, 의사소통 능력을 길러줄 수 있는 것으로 나타났다. 이 과정들은 개개인보다는 팀별 활동을 통해 훨씬 큰 시너지 효과를 발휘할 수 있었다.

결론적으로 컴퓨팅 사고력 향상이라는 궁극적인 목적을 달성하기 위해서는 프로그래밍 기능을 익히거나 흥미 위주의 SW 교육에서 탈피하여야 한다. 실생활의 문제를 해결하기 위해 아이디어를 제시하고 해결방법을 디지털 미디어로 표현해 봄으로써 문제해결 능력 뿐 아니라 미디어 제작 할 수 있는 능력을 기를 수 있게 되었다. 컴퓨팅 사고력이 누구나 함양해야 하는 기본 역량이라면 코딩을 통해서만 향상될 수 있다는 기본적인 시각을 탈피하여 연령, 상황, 학생들이 흥미 있어 하는 다양한 컴퓨팅 요소를 적용하여 교육을 시도할 필요성이 있다. 본 연구 결과는 앞으로 매 학기마다 표본의 수를 추가하여 보다 나은 연구의 신뢰성을 확보하고자 한다.

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