현재 우리는 사람과 기술이 조화를 이루는 융복합 시대, 진화하는 교육. 인공지능과 사물인터넷, 머신러닝, 증강현실, 가상현실, 3D 프린팅, 융복합, 생명공학 바이오 등 과학기술이 우리 삶 곳곳에 들어와 쓰이게 되는 즉, 인간의 삶이 과학에 깊이 의존적인 ‘기술 지배적’ 사회로 보이는 4차 산업혁명 시대에 살고 있다. 그러나 현재 시대에서의 상황은 인간과 사물과의 관계를 더욱 긴밀히 연결하면서 논리적 사고와 창의력으로 여러 가지 문제를 해결해 나가는 ‘사람 주도적’인 사회라 볼 수 있다. 바로 사람과 기술, 과학과 인문학이 같이 함께 조화를 이루어 내고 있는 융복합 시대라 할 수 있다. 이러한 4차 산업혁명을 이끌어 나가는 기술의 핵심에는 소프트웨어가 있다. 즉 미래의 시대는 소프트웨어가 혁신과 성장, 가치창출의 중심이 되고, 개인, 기업, 국가의 경쟁력을 좌우하는 소프트웨어 중심 사회라고 말할 수 있다. 그렇다면 이시대를 이끌어 갈 소프트웨어 능력을 가진 인재를 양성하기 위해서는 무엇보다 교육의 변화가 필요하다[1-5].

우리나라는 ICT 교육을 조기에 도입하였다. 그러나 성공적인 운용에도 불구하고 그간의 교육과정이 ICT활용 위주로 구성되어 컴퓨팅 사고력에 기반 한 소프트웨어 교육은 부족한 상황이었다[6]. 그결과 ICT 강국으로 발전은 하였으나 그 한계가 나타나고 있으며 교육 분야에서도 2000년대 말부터 초중등 학교의 정보 교과군의 이수율이 급감하고 있다.

우리나라를 ICT 강국으로 발전시킨 주요 분야는 스마트폰, 디스플레이, 반도체 등 하드웨어적 기술이 중심이 되어 이끌어 왔으며 대학의 IT전공 교육과 인력들이 산업체에서 역할을 감당해 온 결과라고 할 수 있다. 그러나 우리나라의 소프트웨어산업은 아직 100억 달러도 수출을 하지 못하는 현실에서 미래를 위한 디지털 창조경제 시대 국가 경쟁력 확보를 위해 소프트웨어 활성화가 절실히 요구된다[7-9]. 이 같은 시대적 요구에 교육부는 2015년 9월 ‘공교육 정상화’를 위한 핵심과제로 창의 융합 형 인재 양성을 목표로 2015년 개정 교육과정을 확정 발표하였다. 이 교육과정의 핵심은 소프트웨어 교육을 강조한 정보교과의 운영으로 초등학교 5~6학년 실과와 중학교/고등학교의 정보교과를 소프트웨어 교육 중심으로 개편한 것이다. 또한 초 중등학교 소프트웨어 교육활성화를 위해 교사의 전문성 향상, 인프라 개선을 통해 필수 교육기반을 지원하여 교육 초기부터 소프트웨어적인 사고가 가능하도록 교육의 새로운 프레임 워크를 제시하였다. 이 시스템을 통하여 미래사회를 위한 경쟁력 있는 소프트웨어 교육 컨텐츠와 산업현장에 필요한 소프트웨어 인재를 양성을 도모할 수 있다.

본 논문은 초연결 시대인 소프트웨어 중심사회의 주역인 소프트웨어 인재의 양성을 위한 초중등 및 대학에 이르는 교육의 틀( 개정 교육과정)을 분석하였으며, 이러한 소프트웨어 교육을 통해 창의적 아이디어를 소프트웨어로 구현할 수 있는 문제해결 능력을 갖춘 미래형 창의 인재 양성을 위한 프레임워크와 활용방안을 제시한다.

<그림 1>과 같이 개정된 교육과정의 중요한 점은 소프트웨어교육의 시점을 초등학교로 앞당긴 것이다. 즉, 초등학교 실과의 5~6학년에 17시간 이상 필수로 교육하도록 한 것이며 이는 2019년부터 적용된다. 또한 중학교도 기존 선택과목이던 정보교과를 필수로 변경하도록 하였으며 34시간이상 편성하는 것으로 확대 적용하며 그 시점은 2018년부터 이다. 고등학교인 경우 대학입시를 고려하여 심화선택이던 정보교과를 일반선택으로 전환하며 다양한 분야의 알고리즘 및 프로그래밍을 교과내용으로 하였다. 중고등학교의 정보교과목 편성학년에 따라 2018년부터 2020년까지 차이가 있을 수 있도록 적용시기를 유연성 있게 하였다[10-12].

교과내용의 범위는 학교급별 수준에 맞도록 하는데 초등학교의 경우 체험과 놀이 중심 활동으로 놀이와 교육용 프로그래밍언어를 통해 문제해결 방법을 체험 중심으로 학습하며, 중학교의 경우 실생활 문제해결 중심으로 교육용 프로그래밍 언어를 통해 소프트웨어의 기초적 개념과 원리를 이해하고 이를 실생활의 문제해결에 적용할 수 있도록 학습한다. 고등학교인 경우 진로와 연계한 심화 내용으로 보다 심화된 내용을 학습하며 타 학문 분야의 문제를 창의적이고 효율적으로 해결할 수 있는 능력을 향상시키도록 하는 내용이다.

학습 평가는 다양한 도구를 이용하며 초등학교인 경우 일상의 문제를 절차적으로 해결하는 과정과 수업활동 참여 등을 평가한다. 중학교는 단계별 형성평가를 통해 기본개념과 원리의 이해 정도를 확인한다.

고등학교인 경우 프로젝트 수행과정 등을 통해 문제해결과 프로그래밍과정을 종합적으로 평가한다. 평가는 결과 중심의 평가가 아닌 과정 중심의 평가가 이루어지도록 한다.

세계 주요국은 초중등 SW 교육의 중요성을 인식, 정규 교육과정을 활용하여 컴퓨팅 사고력을 갖춘 인재 양성을 위한 정책을 펼치고 있다. 나라별 교육 내용은 다음과 같다[13-16].

컴퓨팅 사고(computational thinking)는 개정교육 과정의 정보교과의 핵심 패러다임이다. 컴퓨팅 사고능력은 문제의 인식과 분석, 자료 수집과 분석, 문제의 해결책 마련을 위해 다양한 사고를 진행하며, 그 과정에서 컴퓨터 능력을 활용하고, 해결책을 알고리즘으로 표현하여 프로그래밍으로 구현하는 일련의 프로세스로 정의한다. 컴퓨팅 사고의 구성요소는 크게 추상화(abstraction), 자동화(automation), 일반화(generalization)로 구분할 수 있다. <표 2>에서 볼 수 있듯이 추상화는 문제 해결을 위해 문제를 이해하여 문제의 복잡성을 효과적으로 단순화하여 표현하는 사고 과정이다. 자동화는 추상화된 개념이나 절차와 방법을 컴퓨터 처리가 가능하도록 알고리즘화 하는 과정이며, 또한 일반화는 학습한 해법을 다른 문제에도 적용하는 과정이다. 컴퓨팅사고를 통해 문제해결과정을 절차적인 알고리즘으로 표현하고 각 문제 단계별로 적절한 컴퓨팅 능력을 활용하여 사고의 범위를 확장하고 문제를 효율적으로 해결할 수 있다. 또한 각 구성요소의 몇 가지 세부 과정을 설명하면 다음과 같다.

- 자료 분석: 자료를 분석하고 논리적으로 구성함

- 구조화: 컴퓨터로 문제를 해결할 수 있도록 구조화함

- 모델링: 모델링이나 시뮬레이션 등 자료를 추상화 하여 표현함

- 자동화: 알고리즘적 사고로 해결방법을 자동화함

- 코딩: 효율적 해결방법을 수행하고 프로그래밍함

- 일반화: 문제해결 과정을 다른 문제에 적용하고 일반화함

추상화와 자동화는 컴퓨팅 사고의 과정이자 결과가 될 수 있으며, 두 개념이 서로 배타적이기보다 상호 보완적인 성격을 가지고 있다. 따라서 <표 2>에서 볼 수 있듯이 학습 요소를 결정할 때 하나의 학습 요소가 특정 개념에 포함 여부가 명확히 분리될 수 있는 경우도 있지만, 두 개의 사고 과정 결과일 수도 있고, 내포되는 경우가 있을 수 있다.

학습 성취도는 영역별로 별도로 계산하여 평가한다. 그 이유는 영역별로 상호 보완적 영역이 있을 수도 있고 상호 배타적인 영역, 또는 상호 독립적인 영역도 있을 수 있기 때문이다.

예를 들어 추상화 영역의 성취도(%) 측정은 추상화에 속한 모든 학습요소들을 얼마나 만족하였는지 평가함으로 이루어진다.

(i는 학습요소 번호, m은 학습요소 개수, Li는 단위별 학습 성취도(%))

(n은 중영역 개수, Pi는 단위별 중영역 학습 성취도(%))

<표 3>의 정보 교육과정 중영역 및 학습요소는 필요에 따라 변경가능하며 컴퓨팅 사고에서의 학습활동 또한 추가 및 변경이 가능하다. (1)식의 중 영역 성취도는 중영역 각 항목에 대한 성취도로 측정하는데 구체적 학습활동의 만족 정도를 누적하고 학습요소의 수로 나누어 평균값으로 특정 중영역 성취도로 표시한다. 영역에 대한 성취도 계산도 (2)식 같이 영역을 구성하는 중영역의 평균값으로 나타낸다. 이때 학습 활동의 만족도는 순위척도(ordinal scale)을 사용하여 측정한다.

위 <표 4>에서 성취도 판정 척도는 영역별 측정이 가능하며 달성 수준을 통해 성취도를 판정한다. 각 학습요소는 <표 4>와 같이 측정값을 구하며 P와 S값도 성취도 값에 따라 수준이 결정된다.

2009 개정 교육과정과 현재의 중학교 정보 교육과정의 학습요소를 컴퓨팅 사고의 학습 요소와 비교해 보면 추상화 영역에서는 자료의 수집에 해당하는 요소가 중학교 정보 교육과정에 존재하지 않았고, 자동화 영역에서는 알고리즘의 평가, 병렬처리의 이해 요소가 교육과정에 존재하지 않았다. 그리고 적용 영역의 컴퓨팅의 적용 사례와 학문 요소가 존재하지 않았다.

초중등학교의 SW교육 강화와 더불어 대학의 소 프트웨어교육도 새로운 변화를 갖게 되었다. 4차산업혁명에 따라서 산업의 패러다임이 전환되는 과정에 있다. <그림 2> 와 같이 SW 교육 생태계에 대한 미래 생존 및 국가경쟁력을 높이기 위한 산업 현장에서 필요한 SW 인재를 양성하기 위하여 초등교육의 변화와 더불어 SW 중심대학 사업이 2015년부터 시작되었다.

이는 산업 현장(수요자)에 맞는 SW 전문 인력을 양성함과 더불어 인문학 기반의 SW 융합교육도 유도하고 있으며 2019년까지 총 40개 대학이 선정되어 수행 중에 있다.