컴퓨터 비전공자 대상 학습 동기 향상을 위한 SW 교양교육 설계 : 컴퓨팅 디자인 씽크업 활용 중심으로
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초록
컴퓨터 비전공자들도 SW 교육의 필요성을 느끼고 있지만 프로그래밍 수업에서는 어려움을 토로하는 학생들이 많다. 이는 학생들의 학습 동기에 부정적인 요인으로 작용하게 된다. 그러므로 SW 교양교육에서 컴퓨터 비전공자들의 흥미를 높이고, 프로그래밍 교육에 대한 학습 동기가 향상될 수 있도록 컴퓨팅 디자인 씽크업 과정이 선행되어야 한다. 본 연구의 목적은 SW 교양교육에서 컴퓨팅 디자인 씽크업 과정의 효과를 탐색하고, 효율적인 컴퓨팅 디자인 씽크업 활용 수업을 제시하는 데 있다. 본 연구를 위해 경남의 S 대학 1 & 2학년 컴퓨터 비전공자 228명을 대상으로 컴퓨팅 디자인 씽크업 과정을 통한 학습 동기 향상에 관련된 사전∙사후 설문을 시행하였다. 본 연구 결과 컴퓨팅 디자인 씽크업 과정은 컴퓨터 비전공 학습자의 컴퓨팅 사고력을 신장하고, 텍스트 프로그래밍에 대한 학습 동기 및 성취도 향상에도 긍정적인 효과를 보였다.
Abstract
computer non-majors are also feeling the need for SW education, but express their difficulties in programming classes. This acts as a negative factor in students' learning motivation. Therefore, the computing design think-up process should be preceded so that computer non-major's interest in SW liberal arts education and learning motivation for programming education can be improved. The purpose of this study is to explore the effects of the computing design sink-up process in SW liberal arts education and to present classes using efficient computing design think-up. For this study, a pre and post-mortem survey related t to improving learning motivation through the computing design think-up process was conducted on 228 computer non-major of S University in Gyeongnam. As a result of this study, the computing design think-up process showed a positive effect on enhancing the computing thinking of computer non-major learners and improving the learning motivation and achievement of text programming.
Keywords:
SW Liberal Arts Education, Non-Computer Major, Computing Thinking, Computing Design Think-up, Learning Motivation키워드:
SW 교양교육, 비전공자, 컴퓨팅 사고력, 컴퓨팅 디자인 씽크업, 학습동기Ⅰ. 서 론
지금 우리는 초고속, 초지능, 초연결, 초융합으로 특징지어지는 제4차 산업혁명의 수많은 이기들이 사회 전반에 엄청난 속도로 파고 들어와 우리 삶의 형태를 바꾸어 놓고 있는 격변기에 살아가고 있다[1].
즉, 우리가 살아가고 있는 현시대는 클라우드 컴퓨팅∙인공지능∙빅데이터∙사물인터넷∙모바일 등 지능정보기술이 기존의 산업과 서비스에 융합되거나 생명과학∙로봇공학∙나노기술∙3D 프린팅 등 여러 분야의 새로운 기술과 결합되어 실세계 모든 제품과 서비스를 네트워크로 연결하고 사물을 지능화하는 시대이다[2].
이렇듯 매일같이 새로운 기능의 소프트웨어들이 무수히 쏟아져 나오고, 인공지능 기술이 융합된 일상의 도구들을 우리는 주변에서 쉽게 찾아볼 수 있게 되었다. 또한 컴퓨팅을 매개로 심오한 학문적 발견과 다양한 기술들을 연결∙융합시켜 만든 첨단의 기기들이 지금까지 인간이 해오던 일들을 대신하고, 그로 인해 빚어지고 있는 사회 변화에 우리 개개인이 따라가며 적응할 수 있는 차원을 훨씬 넘어서고 있다. 이러한 사회 변화의 중심에 컴퓨팅이 있고, 그 핵심을 이루고 있는 것이 컴퓨팅 사고력이다. 컴퓨팅 사고력은 우리가 상상한 것들을 실세계에서 작용하는 실체로 만드는데 실질적 역할을 하므로 컴퓨팅 사고력을 키우게 된다면 자신에게 주어진 문제를 원하는 방향으로 컴퓨팅의 힘을 적용시킬 수 있게 된다.
이러한 시대적 흐름에 맞춰 최근 SW 중심대학을 필두로 많은 대학에서 전공자는 물론 비전공자들을 위한 SW 교육이 교양기초교육으로 자리 잡고 있고, 그 교육과정의 하나로 컴퓨팅 사고력 신장에 많은 부분을 할애하고 있다[3][4][5][6].
현 시대적 흐름에 맞게 급변하는 사회에 적응하며 살아가기 위해서는 특정 몇몇 학습자가 아닌 컴퓨터 전공자는 물론 비전공자들 모두 SW 교육을 기본소양교육으로 이수하고, 습득할 필요가 있다. 하지만 시대적 흐름이라는 것만으로 SW교육에 대한 비전공자들의 관심과 흥미를 높일 수 있는 것은 아니다. 이러한 시대적 배경에도 불구하고 비전공자들이 느끼는 SW 교육의 필요성은 굉장히 막연하고, 특히 프로그래밍 수업에서는 오히려 어려움을 토로하는 학생들이 많다. 이는 학생들의 학습 동기에 부정적인 요인으로 작용하게 되고, 해당 수업의 필요성을 망각하게 되는 요인이 될 수 있다.
그러므로 왜 SW 교양교육이 필요한 것인지, SW 교양교육에 대한 관심과 흥미를 높이기 위해서는 막연하게 설명되는 사회적 변화를 학생들 스스로가 실질적으로 느낄 수 있게 해 주어야 한다. 특히 실생활에서 우리가 사용하고 있는 많은 것들이 프로그래밍되어 있다는 것과 그러한 소프트웨어가 어떠한 기반과 과정을 거쳐서 상용화되고 있는지를 직접 체험할 수 있도록 해야 한다[7]. 즉, SW 교양교육에서는 텍스트 형태의 프로그래밍 교육만이 아닌 이에 앞서 비전공 학습자들의 흥미를 높이고, 나아가 텍스트 프로그래밍 교육에 대한 학습 동기가 향상될 수 있는 교육이 필요하다.
이에 본 연구에서는 실세계를 반영한 문제나 학습자의 전공과 관련된 문제를 컴퓨팅 사고 논리를 적용하여 새롭게 재구성해 봄으로써 소프트웨어의 기획 및 개발 과정을 자연스럽게 체험하여 텍스트 프로그래밍 교육에 대한 학습 동기가 향상될 수 있는 수업을 설계하였고, 컴퓨팅 사고력과 디자인적 사고력을 결합한 형태의 <컴퓨팅 디자인 씽크업>이라 명명하였다.
본 연구의 목적은 SW 교양교육의 컴퓨팅 사고력 수업 중 컴퓨팅 디자인 씽크업 과정의 효과를 탐색하고, 컴퓨터 비전공 학습자를 위한 효율적인 컴퓨팅 디자인 씽크업 수업을 설계하여 제시하는 데 있다. 본 연구의 목적을 위해 경남의 4년대 S 대학 1 & 2학년 컴퓨터 비전공학생 228명을 대상으로 컴퓨팅 디자인 씽크업 과정을 활용한 컴퓨팅 사고력 함양 교육을 실시한 후 학습 동기 향상 정도를 자가테스트 형태의 사전∙사후 설문을 통해 알아보았다. 또한 향상된 학습 동기를 바탕으로 파이썬을 활용한 텍스트 프로그래밍 교육을 연계하였다.
본 연구를 통해 컴퓨팅 사고력 수업 초반에 진행되는 컴퓨팅 디자인 씽크업 과정이 후속 과정으로 진행되는 텍스트 프로그래밍 교육에 대한 학습 동기를 유발하는데 긍정적인 효과가 있고, 나아가 컴퓨터 비전공 학습자들의 컴퓨팅 사고력 신장은 물론 컴퓨팅 사고력 수업에 대한 필요성을 스스로 인지하고 텍스트 프로그래밍 교육에 대한 학습동기를 향상시킬 수 있는 컴퓨팅 디자인 씽크업 수업을 설계하여 제시하고자 한다.
Ⅱ. 관련연구
2-1 컴퓨팅 사고력
2006년 Wing에 의해 정의된 컴퓨팅 사고력(Computational Thinking, CT)은 실생활에서 부딪치는 일상적인 문제를 해결하는 과정에서 문제를 분석하고 문제의 핵심요소를 추출한 후 이를 정형화하여 해결책을 찾아 컴퓨터로 자동화할 수 있는 능력을 말한다[8].
즉, 현실 세계의 복잡하고 다양한 문제들을 컴퓨터 기기로 자동화하기 위해서는 문제를 명확하게 이해하고 개념화하여 인간의 상상력, 창의력, 사고력을 컴퓨터에 심어주어 컴퓨터가 인간처럼 행동할 수 있도록 하는 것이다. 컴퓨팅 사고력은 컴퓨터 전공자뿐만 아니라 모든 분야에서도 적용 가능한 보편적인 사고능력으로써, 읽기, 쓰기, 셈하기와 같은 기본적인 학습이 되어야 한다고 주장하고 있다[9][10][11].
컴퓨팅 사고력이 중요시되는 이유는 소프트웨어 중심사회에서 우리 주변의 많은 부분이 소프트웨어로 돌아가고 있다는 것이다. 소프트웨어는 잘 정의된 알고리즘이 추상화 단계를 통해 만들어지고, 이렇게 만들어진 결과물이 필요할 때 수행되거나 자동화되어 운영될 수 있는 실체이다. 또한 컴퓨팅 사고력의 세부 능력 중 추상화 능력 외에도 문제의 어떤 측면이 컴퓨팅을 위해 수정될 수 있는지 이해할 수 있다는 것, 특정 문제에 컴퓨팅 도구와 전략을 연결시킬 수 있다는 것, 그 도구의 강점과 한계를 이해한다는 것, 새로운 사용처에 또는 새로운 방법으로 컴퓨팅 도구와 전략을 지각하고 도입할 수 있다는 것, 학문 영역에 구애받지 않고 컴퓨팅 전략을 적용할 수 있는 능력을 갖게 된다는 것이다(Cuny, Snyder, &Wing, 2010)[12].
2-2 대학 SW교양교육 현황
컴퓨팅 사고력이 강조되면서 국내에서도 2015년도 교육과정 개정을 통해 2018년부터 소프트웨어 교육을 교과과정에 포함함으로써 소프트웨어 교육의 필요성을 강조하였다[9][13].
이에 미래창조과학부와 정보통신기술진흥센터는 4차 산업혁명의 초연결 지능화 시대를 이끌어갈 창의∙융합적 인재를 육성하기 위한 일환으로 소프트웨어 중점대학 사업을 시행하였다. 고려대학교를 포함한 8개 대학에서 시작한 소프트웨어 중점대학 사업은 2022년까지 44개 대학으로 확대하여 시행되었고, SW 교양교육은 모든 대학생들에게 전공에 상관없이 필수교양강좌로 교육하는 추세이다[9][14].
컴퓨터 전공자는 물론 비전공자들을 대상으로 광범위하게 이루어지고 있는 대학의 SW 교양교육은 대체로 문제를 논리적이고 효율적으로 해결할 수 있도록 컴퓨팅 사고력을 신장하며, 나아가 프로그래밍 교육까지 겸하고 있는 상황이다.
특히 컴퓨터 비전공자들을 대상으로 하는 SW 교양교육은 전공자 대상 교육과는 다르게 쉽고 재미있는 내용으로 구성되어 있으며, 엔트리나 스크래치 같은 교육용 프로그래밍 언어나 다른 고급 프로그래밍 언어에 비해 비교적 쉬운 파이썬 등을 이용하여 교육하고 있다는 것을 알 수 있다[15][16][17].
또한 컴퓨팅 사고력 신장을 기반으로 한 SW 교양교육의 효과적인 결과를 도출하기 위한 다양한 교수∙학습 방법이 도입 및 적용되고 있고, 그 효과성을 측정할 수 있는 많은 도구가 개발되고 있으며, 이미 해당 교육의 긍정적인 효과성은 많은 연구를 통해 검증이 된 상황이다[18].
하지만 많은 수의 컴퓨터 비전공 학습자들이 수업 과정에서 진행되는 텍스트 중심의 프로그래밍 교육에 적잖은 어려움을 느끼고, 급기야 SW 교육에 대한 흥미를 잃게 되는 경우가 많다[19].
인간으로 하여금 어떤 행동을 스스로 하게 하는 원동력을 동기라고 하는데, 학습에 있어 학습자 스스로가 특정 과제를 학습하려는 추진력을 갖게 하기 위해서는 해당 교과에 대한 흥미도를 높이는 것, 즉 해당 교과에 대한 학습 동기를 최대한 끌어올리는 것이 무엇보다 중요하다. 이에 본 연구에서는 텍스트 형태의 프로그래밍 교육에 앞서 컴퓨터 비전공 학습자들의 흥미를 높이고, 나아가 프로그래밍 교육에 대한 학습 동기가 향상될 수 있도록 현재 상용되고 있는 어플리케이션이나 IT 제품 사례를 찾아 컴퓨팅 사고력의 구성요소 및 논리적 흐름을 적용하여 새롭게 기획하고 설계해보는 컴퓨팅 디자인 씽크업 과정을 제시하고자 한다. 아울러 이 과정을 통해 향상된 학습 동기가 뒤이어 연계되는 프로그래밍 교육에 긍정적인 영향을 줄 수 있다는 점을 시사하고자 한다.
2-3 학습 동기 및 학습 동기유발 설계모형
앞에서 언급한 학습 동기란 개인이 어떤 것을 스스로 학습하게끔 하는 힘이나 경향성을 뜻하는 것으로, 학습 동기는 일반적으로 내재적 학습동기(intrinsic motivation)와 외재적 학습동기(extrinsic motivation)로 구분한다. 내재적 학습 동기는 흥미나 호기심과 같이 특별히 외적인 보상이 없어도 학습하게끔 하는 동기이며, 이와 달리 외재적 학습 동기는 외적 보상에 대한 관심으로 학습하게 하는 것을 말한다[20].
어떤 동기에 의한 행동이 더 지속적인지는 익히 알려진 바대로 내재적으로 동기화되는 행동이다. 사람들은 내재적으로 동기화될 때 더욱 열심히 활동하며, 자신이 하는 일을 더 많이 즐기며, 더욱 창의적으로 된다. 심리학자 데시(Deci)는 “우리가 하는 것을 하는 이유(Why we do what we do)”라는 책에서 ‘다른 사람을 어떻게 동기화시킬 것인가?’가 아닌 ‘어떻게 사람들이 스스로를 동기화시킬 수 있는 조건들을 만들 것인가?’가 중요하다고 역설하였다[21].
대표적인 학습동기화 전략으로 켈러의 ARCS 모형이 있다. 켈러의 ARCS 모형은 학습을 촉진하기 위하여 학습자의 학습에 대한 동기유발과 유지전략이 우선되어야 함을 강조한 모형으로 동기의 구성요소를 주의집중(attention), 관련성(relevance), 자신감(confidence), 만족감(satisfaction)의 4범주로 분석하였고, 각 범주는 3개씩 하위요소를 가지고 있으며, 다음의 표 1과 같다[22].
Components of the ARCS model
주의집중(attention)은 학습과제에 대한 흥미와 호기심을 유발하여 학습에 주의를 기울이는 것뿐만 아니라, 학습 과정 중에 주의집중력을 유지하는 것을 말한다. 관련성(relevance)은 학습 내용이 자신과 관계가 많을수록 흥미를 갖게 된다는 것이므로 학습자가 학습의 필요성을 느끼고 학습 내용이 자신의 목적과 목표, 그리고 자신의 가치관과 일치하도록 해야 학습동기를 높일 수 있다는 것이다. 자신감(confidence)은 학습조건, 성공기회, 개인적 통제의 세 가지 조건에서 이루어진다. 즉, 학습조건은 학습자들이 불안해하는 요소를 제거하고 학습 내용을 충분히 이해할 수 있도록 설명해 주어야 한다. 그리고 학습하는 과정에서 성공할 수 있는 기회가 주어져야 하며, 스스로 노력하고 조절하면서 통제할 수 있어서 자신의 능력으로 성공한 경험을 갖게 될 때 자신감을 가질 수 있다.
만족감(satisfaction)은 성공적으로 수행한 학습 결과에 대한 보상과 내재적 즐거움을 갖도록 하는 강화, 그리고 형평성이 있고 정의로운 처리방식으로 지각되는 공정성과 같은 긍정적 느낌을 통해 형성된다[22][23].
학생들을 가르치는 교수자 역시 가장 힘들지만 그러면서도 포기할 수 없는 명제가 바로 ‘어떻게 하면 학생들이 해당 교과목을 열심히 공부하도록 만들 것인가?’이다. 그러므로 교수자는 학생들 스스로 동기화되도록 하는 조건과 환경을 마련해 주는 것이 필요하다. 본 연구에서는 켈러의 ARCS 모형에 근거하여 컴퓨팅 사고력 신장을 목표로 학습자 동기 유발을 위한 컴퓨팅 디자인 씽크업 과정과 이와 연계되는 프로그래밍 수업 방법을 제시하였다.
Ⅲ. 연구 방법
3-1 수업 대상
본 연구는 경남의 4년제 S 대학 SW 교양교육에서 ‘컴퓨팅 사고력’ 수업을 듣는 1• 2학년 컴퓨터 비전공자 학생들 228명을 대상으로 실시하였다. 이들은 인문•상경계열 학과 수강생 162명과 디자인 및 예음계열 학과 수강생 66명으로 학과별 수준을 고려하여 분반을 학과별로 구성하였다.
3-2 수업 설계
컴퓨팅 사고력을 신장하고 아울러 연계되는 프로그래밍 교육에 대한 학습자들의 동기를 향상시키기 위한 교육방법을 모색하고 그 효과성을 확인하기 위하여 S 대학교에서 개설된 교양필수 교과목인 ‘컴퓨팅 사고력’에 적용하였다.
해당 교과목의 교육 목표는 다음과 같다.
- 첫째, 주어진 문제 해결을 위해 컴퓨팅 사고력에 기반한 절차적 사고 능력을 기른다.
- 둘째, 컴퓨터에서 실행되는 프로그램의 원리, 프로그램을 작성하는 절차와 방법, 프로그래밍 절차를 기술하기 위한 순서도, 프로그램에 포함되는 논리에 관해 이론 및 실습을 통해 이해한다.
- 셋째, 조직 구성원들과 비전 및 전략을 공유하고 협력적으로 공동의 목표를 달성하여 협업 능력을 기른다.
이러한 교육목표를 바탕으로 그림 1과 같은 해당 교과목의 핵심역량인 사고역량, 학습역량, 도전역량의 3가지 하위 역량과 연계할 수 있도록 수업을 설계하였다.
Key capability in computing thinking
학습역량은 다양한 IT 매체와 자원을 최대한 활용하여 필요한 정보를 체계적으로 조직하고 효과적으로 습득하여 달성하고자 하는 목표를 자기주도적으로 성취하는 능력이고, 사고역량은 근거를 기반으로 합리적으로 문제를 분석하고, 다각적이고 종합적인 해결방안을 도출하는 능력이며, 도전역량은 조직 구성원들과 함께 비전과 전략을 공유하고 협력적으로 조직을 이끌며, 공동체의 목표를 공동의 힘으로 성공적으로 달성하는 능력이다. 이 3가지 핵심역량은 다음과 같이 설계된 수업을 통해 기를 수 있게 된다.
수업은 매주 오프라인 2시간씩 15주간, 총 30차시 분량의 수업내용으로 이루어진다. 학기 전반(2~4주)에 진행되는 컴퓨팅 디자인 씽크업 과정에서는 팀 프로젝트 형식으로 실생활에서 상용되고 있거나 응용 가능한 어플리케이션 또는 IT 제품 사례를 찾거나 전공과 연계되는 주제를 선정하여 컴퓨팅 사고력의 구성요소와 절차적이고 논리적인 흐름을 적용하여 새롭게 디자인해본다. 뒤이어 파이썬을 활용한 텍스트 기반의 고급 프로그래밍 언어 교육을 실시한다. 매 주차마다 주어지는 실습 예제와 혼자서도 해결할 수 있는 간략한 연습문제를 다루어 보면서 소프트웨어를 이용한 문제 해결 능력을 함양한다. 단, 수업 대상이 컴퓨터 비전공자라는 점을 감안하여 프로그래밍 교육의 범위를 전문적인 소프트웨어 개발자 수준까지는 진행하지 않는다. 해당 교과목의 주차별 학습내용은 표 2와 같다.
Computing thinking ability of Training content
3-3 컴퓨팅 디자인 씽크업 진행 방법
‘컴퓨팅 사고력’ 수업은 비전공자를 대상으로 하는 교양필수 교과목으로 해당 교과목을 수강하는 학생들이 대체적으로 컴퓨팅 사고력 관련 사전 지식이 적고, SW교육에 생소하므로 컴퓨터 비전공 학습자들이 한 학기 동안 진행될 컴퓨팅 사고력과 아울러 연계되는 텍스트 프로그래밍 교육의 필요성을 체감하여 해당 교과목에 대한 지적 호기심은 물론 자발적인 내적 학습 동기 유발을 할 수 있는 방안이 필요하다.
따라서 해당 교과목에서는 학습 동기 유발과 유지를 위한 ARCS 모형에 부합되도록 학기 초반에 컴퓨팅 사고력을 함양하기 위한 컴퓨팅 디자인 씽크업 수업을 4~5명으로 구성된 팀 프로젝트 형식의 협업 활동과 융합하여 진행하여 후속 단계인 텍스트 프로그래밍 교육에 대한 컴퓨터 비전공 학습자들의 학습동기가 향상됨을 보이고자 하였다. 이는 본 교과목에 생소한 학습자들이 협업을 통해 프로젝트에 대한 부담감을 덜고, 동료 학습자들과의 대인관계역량을 증진시킬 수 있게 하기 위함이다.
그림 2는 컴퓨팅 사고력 교과목의 전체 15주 교육과정 중 5주차부터 진행되는 텍스트 프로그래밍 교육에 앞서 2~4주에 걸쳐 진행되는 컴퓨팅 디자인 씽크업 과정을 도식화 한 것이다. 이 과정에서 다루어지는 주제는 실생활에서 실제로 사용되고 있는 수많은 소프트웨어 또는 자신의 전공과 연계되는 주제에 맞는 소프트웨어 중에서 한 가지를 선정하여 해당 소프트웨어의 장점, 불편사항, 개선 사항들을 추가하고 컴퓨팅 사고력의 구성요소를 적용하여 새롭게 디자인한 소프트웨어를 기획 및 설계해보고, 발표까지 완료하는 단계까지 진행하였다. 컴퓨팅 디자인 씽크업 과정은 프로그래밍 기본 교육에 앞서 학기 초반에 이루어지므로 컴퓨팅 사고력의 자동화 단계는 진행하지 않았다.
Computational Design Think-Up Progress
이러한 컴퓨팅 디자인 씽크업 과정은 연계되는 프로그래밍 교육에 대한 필요성 및 호기심을 증진하여 컴퓨터 비전공학습자들이 평소 가지고 있던 프로그래밍 교육에 대한 막연한 두려움과 부정적인 감정을 어느 정도 감소시킬 수 있고, 프로그래밍 교육에 대한 자발적 학습 동기 유발과 이러한 학습 동기를 학기 말까지 유지할 수 있도록 해 준다. 컴퓨터 비전공학습자들의 해당 교과목에 대한 학습 동기 향상도의 변화를 비교하기 위하여 컴퓨팅 디자인 씽크업 과정 전∙후로 설문조사를 실시하였다.
다음으로 이어지는 텍스트 기반의 프로그래밍 교육에서는 컴퓨터 비전공 학습자들이 비교적 쉽게 접근할 수 있는 파이썬을 활용하였다. 이 수업은 교양필수 과목으로 ‘컴퓨팅 사고력’이라는 교과목명처럼 주어진 문제를 컴퓨터 과학 원리를 적용하여 보다 절차적이고, 체계적이며 논리적으로 해결할 수 있는 능력을 기르는 데 그 목적이 있으므로, 프로그래밍 초기 단계에서 다룰 수 있는 쉬운 예제 중심으로 실습을 진행하였고, 스스로 해결할 수 있는 수준의 응용문제를 제시하여 학생들의 프로그래밍 성취감을 높여주었다. 또한, 이 교과목은 전문적인 소프트웨어 개발자 양성이 교육목표가 아니므로 비전공자가 수행할 수 있는 난이도에 해당되는 프로그래밍 교육 범위로 제한하였다.
Ⅳ. 연구 결과
4-1 팀 최종 발표 자료
본 교과목은 컴퓨터 비전공자들의 컴퓨팅 사고력을 신장하고 텍스트 프로그래밍 교육에 앞서 학습 동기를 향상시키고 이를 유지하기 위한 컴퓨팅 디자인 씽크업 과정을 학기 초에 실시하였다. 이 과정은 동료 학습자들끼리 팀 프로젝트 형태의 협업을 통해 진행되었고, 팀별 주제는 우리 주변의 많은 소프트웨어 중에서 학습자들의 전공과 연관된 것이나 평소 불편했던 점 또는 개선이 필요하다고 생각한 것을 선정하여 컴퓨팅 사고의 논리를 창의적으로 적용하여 새롭게 디자인해보는 것이다. 그림 3은 발표자료 중 전공과 연관된 주제를 선정한 예로 경찰행정학과의 경우 요즘 사회적으로 이슈화되는 성범죄자들의 정보를 일반인들이 좀 더 쉽게 접근하고 검색할 수 있는 앱을 기획하였다.
Computational Design Think-Up Final Presentation Example* The original itself was made up of images and this is to show the original data that students worked on.
해당 팀의 발표 후 일부 학생들은 아무리 범죄자라도 개인정보가 무분별하게 공개되는 등의 개인 인권 침해에 대한 대안 마련과 같은 의견을 제시하여 팀원들이 미처 생각지 못한 부분까지 보완해야 할 점들을 다시 한번 고민할 수 있는 기회도 가질 수 있었다. 또 무용&음악과 학생들은 평소 무용이나 악기 연습을 하기 위한 공간 마련에 매우 불편함을 느껴서 이를 손쉽게 해결할 수 있는 연습실이나 합주실을 대여 및 예약할 수 있는 앱을 기획하여 동료 학습자들로부터 많은 호응을 받았다. 이런 과정을 통해 우리가 평소에는 너무나 아무렇지 않게 사용하던 소프트웨어도 사람들의 필요에 의해 탄생하게 되고, 앱을 개발하고 상용화하는 데까지 많은 과정을 거치며, 이 과정에 컴퓨팅 사고의 논리가 적용된다는 것을 실감하게 되었다.
4-2 설문 결과
이러한 컴퓨팅 디자인 씽크업 과정은 차후 연계되는 프로그래밍 교육의 필요성을 학생들 스스로 깨닫게 하여 컴퓨터 비전공학습자들의 프로그래밍에 대한 학습 동기를 극대화할 수 있도록 SW 교양교육의 수업 모델을 설계하여, 실제로 경남의 4년제 S대학 1 & 2학년 컴퓨터 비전공자 228명을 대상으로 실시하였다. 또한 컴퓨팅 디자인 씽크업 과정과 파이썬을 활용한 프로그래밍 교육을 연계하여 실시하는 과정에서 컴퓨터 비전공학습자들의 학습 동기 향상도에 관련된 사전∙사후 설문을 시행하여 본 연구에 대한 효과성을 알아보았다.
전체 수강생 228명 중 설문에 응답한 학생 수는 다음 표 3과 같다. 인문·상경 계열의 145명과 창조공연예술 및 디자인 계열의 47명이다.
Respondent gender ratio
‘컴퓨팅 디자인 씽크업 수업 전·후 프로그래밍(코딩)에 대한 필요성 인식 변화’에 대한 질문 결과는 표 4와 같다. 학생들이 컴퓨터 비전공자임에도 불구하고 현 시대적 흐름을 고려해볼 때 컴퓨팅 사고력과 프로그래밍 교육에 대한 필요성은 체감하고 있다는 것을 알 수 있다. 하지만 그 정도는 계열별로 확연한 차이가 있는데 인문·상경 계열의 학생들이 창조공연예술 및 디자인 계열의 학생들보다 상대적으로 높다는 것을 알 수 있다. 필요성을 인식이 낮은 이유를 짧게 서술한 답변을 보면 창조공연예술 및 디자인 계열의 학생들이 프로그래밍 교육에 대한 경험의 기회가 낮고 컴퓨터는 어렵다는 막연한 두려움을 갖고 있는 경우가 많았다. 하지만 본 교과목의 컴퓨팅 디자인 씽크업 과정 후에는 두 계열의 학생들 모두 프로그래밍의 필요성에 대한 인식이 높아졌고, 오히려 창조공연예술 및 디자인 계열 학생들의 필요성 인식 향상도가 조금 더 앞선다는 것을 알 수 있었다.
The Need rate for Computational Thinking and Programming (Coding)
표 5의 ‘컴퓨팅 디자인 씽크업 수업 전·후 프로그래밍(코딩)에 대한 개인적인 흥미도의 변화’에 대한 질문 결과를 보면 컴퓨팅 사고력과 프로그래밍(코딩)에 대한 필요성은 표 4의 사전 답변의 55.7%의 수치로 비교적 높은 반면에 프로그래밍에 대한 흥미도는 표 5의 사전 답변의 12.5%라는 수치로 보아 현저히 낮다는 것을 알 수 있었다. 이는 컴퓨터 비전공자들에게 프로그래밍이라는 분야가 쉽게 접할 수 있는 기회가 없으며 그만큼 생소하므로 개인적인 흥미도가 낮을 수 밖에 없다. 하지만 본 교과목의 컴퓨팅 디자인 씽크업 수업 후 학생들의 프로그래밍에 대한 흥미도가 무려 52.7%나 상승한 것을 볼 수 있었다.
Interest rate in Programming (Coding)
그러므로 학습자들에게 컴퓨팅 디자인 씽크업 과정에 직접 참여할 수 있는 경험의 기회가 많이 주어져야 한다는 것을 알 수 있다.
이러한 경험을 통해 앞으로 우리가 살아갈 시대에는 소프트웨어 사용이 지극히 일상적인 것이며, 소프트웨어를 이해하는 데 있어 프로그래밍 교육이 모든 사람들이 받아야 할 기본소양교육이라는 것을 스스로 체감할 수 있다. 또한 프로그래밍은 어렵다는 막연한 두려움을 해소하고, 전문 개발자만의 소유물이 아닌 상당히 흥미로운 과정임을 직접 경험해 보면서 프로그래밍에 대한 학습 동기를 향상시킬 수 있는 계기가 될 수 있다. 하지만 이 또한 계열별 학생들의 특성을 고려하여 컴퓨터라는 단어 자체에 대한 거부감과 두려움을 가지고 있는 창조공연예술 및 디자인 계열 학생들은 물론 다른 계열의 학생들도 모두 아우를 수 있도록 컴퓨팅 디자인 씽크업 과정이 보완되어야 한다.
‘컴퓨팅 디자인 씽크업 과정이 컴퓨터 비전공자가 프로그래밍(코딩)에 관심을 가질 수 있는 효과적인 과정이었나?’라는 질문에 본 교과목의 수강생 중 설문 응답자의 72.9%가 컴퓨팅 디자인 씽크업 과정이 프로그래밍에 관심을 가질 수 있는 좋은 경험이었다는 긍정적인 답변을 하였다.
기획한 앱을 실제로 구현은 하지 않았지만 특정 소프트웨어의 개발 과정을 직접 체험할 수 있어서 소프트웨어에 대한 이해도가 더욱 향상되었고, 이 과정을 통해 프로그래밍을 해보고 싶다는 생각이 들었다는 설문 후기도 볼 수 있었다. 차후 논문에서는 이런 학생들의 긍정적인 답변이 ARCS 모형의 세부 항목에 부합되는지, 컴퓨팅 디자인 씽크업 과정이 컴퓨터 비전공 학습자들의 학습동기 향상에 효과적임을 보다 객관적인 평가도구를 통해 검증하는 과정이 보완되어야 할 것이다.
수강생의 대부분이 컴퓨팅 사고력 수업이 생소하고, 프로그래밍이라는 분야에 대해서 막연한 두려움을 가지고 있는 학생들이 많아서 혼자서 프로젝트를 진행하는 것에 대한 부담감을 많이 느끼고 있었다.
이러한 점을 고려하여 ‘컴퓨팅 디자인 씽크업 과정이 팀 프로젝트 형태로 진행된 것에 대한 만족하는가?’라는 질문에는 설문 응답자의 68.2%가 팀 프로젝트 형태가 적절하였다는 긍정적인 답변을 하였다. 특히 개인이 아닌 팀 프로젝트로 진행이 되어 부담감이 적었고, 협업을 통해 다른 사람들의 아이디어도 공유할 수 있는 기회여서 더욱 좋았다는 답변도 볼 수 있었고. 또한 학과별로 구성된 분반임에도 불구하고 학기 초반에 구성원들 간의 어색함을 해소하고 새롭게 친분을 쌓을 수 있는 계기가 되어서 좋았다는 반응도 다수 있었다. 하지만 소수의 학생들은 팀 형태의 과제가 오히려 부담스럽고, 일부 팀원들의 무임승차 행태로 인한 스트레스로 인해 개인 과제 형태로 진행되면 좋겠다는 의견도 있었다. 그러므로 향후 개인의 성향을 좀 더 존중하고 반영할 수 있는 융통성 있는 진행 형태를 고려해보아야 할 것이다.
Increasing interest in programming (coding) through computing design think-up
Satisfaction with Team projects
∨. 결론 및 향후 과제
현재 우리는 지능정보기술이 기존 산업과 서비스에 융합되거나 많은 분야의 신기술과 결합 되어 현실 세계의 모든 제품과 서비스를 네트워크로 연결하고 모든 사물을 지능화하는 시대에 살아가고 있다. 이러한 사회 변화의 중심에 컴퓨팅이 있고, 그 핵심을 이루고 있는 것이 컴퓨팅 사고력이다. 우리가 상상한 것들을 실세계에서 작용하는 실체로 만드는데 실질적 역할을 하는 컴퓨팅 사고력을 키우게 된다면 자신에게 주어진 문제를 원하는 방향으로 컴퓨팅의 힘을 적용하여 보다 창의적이고 논리적으로 그 해결방안을 모색할 수 있다.
이러한 시대적 흐름에 맞춰 최근 SW 중심대학을 필두로 많은 대학에서 전공자는 물론 비전공자들을 위한 SW 교육이 교양기초교육으로 자리 잡고 있고, 그 교육과정의 하나로 컴퓨팅 사고력 신장에 많은 부분을 할애하고 있다.
하지만 이러한 시대적 배경에도 불구하고 비전공자들이 느끼는 SW 교육의 필요성은 굉장히 막연하고, 특히 프로그래밍 수업에서는 오히려 어려움을 토로하는 학생들이 많아서 학습 동기에 부정적인 요인으로 작용하게 되고, 해당 수업의 필요성을 망각하게 되는 요인이 될 수 있다.
본 논문에서는 SW 교양기초교육에서 텍스트 형태의 프로그래밍 교육에 앞서 비전공학습자들의 흥미를 높이고, 나아가 프로그래밍 교육에 대한 학습 동기가 향상될 수 있도록 컴퓨팅 디자인 씽크업 과정을 팀 프로젝트 형태로 진행하고 이와 연계하여 파이썬을 활용한 텍스트 프로그래밍 실습을 할 수 있도록 수업을 설계하여 실제로 적용하였다. 그 결과 어렵고 생소했었던 프로그래밍에 대한 흥미도가 52.7%나 상승하였고, 프로그래밍에 대한 두려움을 해소할 수 있었다. 또한 컴퓨팅 디자인 씽크업 과정을 통해 프로그래밍 교육의 필요성을 인식할 수 있는 계기가 되었으며, 특히 이러한 과정을 팀 프로젝트 형태로 진행하여 학습자의 긍정적인 반응을 이끌어낼 수 있었다. 이는 켈러의 ARCS 모형에서 알 수 있듯이 학습자들의 호기심은 해당 교과목에 대한 학습 동기를 높이는 데 크게 기여하며 이러한 학습 동기는 해당 교과목에 끝까지 집중하고, 완료할 수 있는 지속력을 가지게 된다. 본 교과목에서 진행한 컴퓨팅 디자인 씽크업 과정을 통해 컴퓨터 비전공학습자의 향상된 학습 동기는 차후 연계되는 텍스트 프로그래밍 실습의 학습 지속력을 유지시킬 수 있었고, 한 분반의 80% 이상의 학습자들이 해당 교과목의 목표 성취도에 도달할 수 있었다.
본 연구에서는 컴퓨팅 디자인 씽크업 과정을 통해 실생활에서 실제로 사용되고 있거나 전공과 관련된 수많은 소프트웨어 중에서 한 가지를 선정하여 해당 소프트웨어의 장점, 불편사항, 개선 사항들을 추가하고 컴퓨팅 사고력의 구성요소를 적용하여 새롭게 디자인한 소프트웨어를 기획 및 설계해보고, 발표까지 완료하는 단계까지 진행하였다. 이 과정은 프로그래밍 기초 교육에 앞서 학기 초반에 이루어지므로 컴퓨팅 사고력의 자동화 단계는 진행하지 않았다. 그러므로 차후 심화 수준의 프로그래밍 교육을 통해 학습자들의 전공과 융합할 수 있는 소프트웨어를 기획해보고 구현까지 할 수 있는 수업을 설계하여 그 효과성을 입증하는 후속 연구가 필요하다. 또한 컴퓨팅 디자인 씽크업 과정을 진행하는 방법을 다양화하여 학습자 개개인의 요구를 반영하는 것과 해당 교육방법을 적용한 후 객관화된 검증 도구를 통해 통계·분석결과를 도출하는 것 또한 향후 과제라 하겠다.
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저자소개
1998년 : 부산여자대학교 전자계산학과 학사
2002년 : 신라대학교 교육대학원 컴퓨터교육과 석사
2022년～현 재 : 신라대학교 일반대학원 컴퓨터교육과 박사과정
2021년～현 재: 신라대학교 교양과정대학 조교수
※ 관심분야 : 컴퓨터 교육(Computer Education), 컴퓨터융합교육(Computer Convergence Education), 언플러그드 & 피지컬 컴퓨팅(Unplugged and Physical Computing), 등