더티칭랩 최종 결과보고서

■ 개요

유형 구분	□ 더티칭랩 Ⅰ
참여자 성명(소속)	김종희(지구과학교육과), 정은영(생물교육과), 오지향(음악교육과), 최재혁(물리교육과), 황정운(물리교육과)
주제	사범대의 계열별 소프트웨어 교양교육
정산금액	일금 사십구만오백 원정 (\ 490,500 )
연구기간	2022년 09 월 21 일 ~ 2022년 12 월 21 일

2022년  12   월   23 일

작성자 :   황 정 운    (인)

전남대학교 교육혁신본부장 귀하

◆ 연구 필요성

2023년부터 “디지털 혁신 역량을 갖춘 인재 양성”을 위하여 대학내 소프트웨어 기초교양교육이 의무화됨에 따라 계열 및 학과별 맞춤 교과목 개발이 필요해짐. 이에 따라 사범대의 특성(다양한 계열 및 학과들로 이루어져 있으며, 사범대 학생들은 예비교사로서 졸업 후 중고등학생들을 가르칠 때 본인이 대학교에서 배운 내용을 활용하게 될 것이라는 점)을 반영한 교과목 개발 및 운영에 대해 다각적으로 검토하고 논의하기 위하여 본 연구를 계획하고 수행함.

◆ 연구 과정(논의사항)

본 연구 수행을 위하여 다음과 같은 주제들을 선정하고 총 4회의 모임을 가짐. 각각의 모임에서 주어진 주제 및 관련된 사안에 대하여 자유롭게 의견을 나눔.

< 연구 주제 >

1. 대학 내 소프트웨어 기초교양교육의 필요성 및 목적

2. 사범대의 계열별 소프트웨어 교양교육은 어떠해야 하는가 (타 단과대 자연계열/인문계열/예체능 계열과 비교)

3. 무엇을 어떻게 가르칠 것인가 (컴퓨터 과학적 사고능력, 실제 프로그래밍 언어, 인공지능 및 빅데이터의 활용 등)

4. “디지털 혁신 역량”을 어떻게 평가할 것인가

◆ 연구 결과

주제 1. 대학 내 소프트웨어 기초교양교육의 필요성

소프트웨어 교육의 의미는 광범위하며, 구체적으로 아래와 같은 활동들이 이에 포함될 수 있음.

소프트웨어를 단순히 이용하는 활동

소프트웨어를 활용하는 창작 활동

코딩을 통하여 소프트웨어 자체를 개발하는 활동

○ 대학의 소프트웨어 기초교양교육의 필요성

미래에는 소프트웨어가 우리 삶의 당연한 일부분이 되고, 모든 학문 분야에서 기본적으로 갖춰야 할 역량이 될 것으로 예측 (출처 : 성대신문(http://www.skkuw.com))

컴퓨팅 사고력은 모든 학문 분야에서 기본적으로 가져야할 역량

특히 사범대학의 경우 미래인재를 교육할 예비교사들에게도 소프트웨어 교육이 필요함

○ 대학의 소프트웨어 기초교양교육의 목적

전공 관련 문제의 해결 과정에서 필요한 소프트웨어의 창의적 활용 능력을 향상

전공 관련 문제 해결과정에서 창의적 아이디어를 이용하여 해결방안 알고리즘 설계 능력 함양

소프트웨어 세계 속에서 직면할 수 있는 문제를 해결하기 위한 컴퓨팅 사고력 향상

컴퓨팅 사고를 통해 실생활의 문제 해결 능력 함양

소프트웨어 활용 능력에 대한 효능감 향상

주제 2. 사범대의 계열별 소프트웨어 교양 교육은 어떠해야 하는가

음악교육과 사례를 중심으로

음악교육과의 경우, 미래사회에 필요한 인재를 양성하기 위해 음악학습의 내용과 방법이 변화하고 있으며, 특히 음악관련 소프트웨어 학습이 교육적으로 의미 있는 효과를 발휘하기 위해서는 다음과 같은 내용이 인지되고 공유되어야 함.

첫째, 학생들은 유튜브와 같은 영상이나 음반 및 또래의 도움으로 음악을 이해하고 연주하게 되고, 음악관련 어플리케이션이나 다양한 소프트웨어의 활용이 가능해지면서 음악의 비형식적 학습이 이전보다 활발해짐.

둘째, 현장에서 변성기 학생들을 포함하여 학생들의 음역대를 고려한 악곡으로 가르치기 위해, 또는 다양한 악기로 합주활동을 하기 위해 교사의 음악 편곡(arrangement) 능력이 중요해지고 있으며, 악기를 연주하지 못하는 학생이라도 소프트웨어를 이용하여 창작 활동을 할 수 있기 때문에 예비교사 교육과정에서 특히 작곡이나 편곡과 관련된 소프트웨어 활용능력이 강조됨.

셋째, 소프트웨어 교육에서는 학생들의 능동적 참여와 다양한 소프트웨어의 자발적 활용을 전제로 한다는 점에서 학생 중심의 학습활동을 전개할 수 있는 교육적 장점이 있음. 그러나 온라인 가상 학습공간이나 다양한 음악 애플리케이션을 포함한 소프트웨어 학습이 교육적으로 의미 있는 효과를 발휘하기 위해서는 일회성의 경험이 아닌 체계성과 지속성이 확보되어야 함.

이와 같은 요구를 반영한 소프트웨어 교양교육을 통해 음악교육과 학생들이 컴퓨팅 사고를 바탕으로 주어진 문제를 해결하고, 다양한 실습을 통해 이를 전공 분야에 활용할 수 있는 기회를 제공해야 함. 이를 위해서 교수 원리를 기반으로 하는 교수학습 과정 체계 안에서 활용 가능한 애플리케이션 및 소프트웨어의 다양한 선택지가 충분히 검토되어야 하며, 이를 바탕으로 사범대의 계열별 소프트웨어 교양교육이 개발 운영되어야 함.

주제 3. 무엇을 어떻게 가르칠 것인가

물리교육과 사례

물리교육과의 경우, 전산물리학과목이 전공선택과목으로 개설되고 있으며, 물리교사 자격증 기본이수과목으로 지정되어 있음. 이는 물리학 연구의 하나의 방법으로, 그리고 물리학을 이해하고 교수하는 방법으로 고려되는 것과 관련이 있음.

- 이에 따라, 사범대 물리교육과 전산물리학 과목은 2~3학년 전공 교과과정으로 편성되어 있으며, 내용은 크게 프로그래밍 능력 익히기, 배운 프로그래밍을 물리 상황에 적용하기, 그리고 이를 활용하여 물리 수업 구상하기 등으로 나눌 수 있음.

- 프로그래밍 언어는 파이썬, C언어, 포트란, 자바 등 다양한 언어를 간단한 상황부터 실제 물리학 개념 학습 및 간단한 탐구 상황의 적용까지를 배우게 됨. 이 때 학생들의 수준차가 있는 점에 유의할 필요가 있으며, 이에 대비하여 다양한 수준의 과제를 준비할 필요가 있음.

- 사범대 물리교육과의 전산물리학 수업의 경우, 실제 물리 개념 학습이나 연구용도 활용에 그치지 않고, 이를 물리탐구 및 교수상황에 적용하는 것을 염두에 두고 있음.

- 아두이노나 마이크로비트와 같은 피지컬 컴퓨팅에 활용하는 것, 그리고 컴퓨터 시뮬레이션 등의 교육적 활용과 연관지어 활용방안을 가르치는 경우도 있음.

- 이와 같이 사범대 물리교육과의 전산물리학 수업은 물리학 연구 방법의 변화 및 탐구 방법의 변화, 그리고 수업 환경의 변화 등을 종합적으로 고려하여 그 내용과 방법을 계속적으로 논의하고 발전시킬 필요가 있음

지구과학교육과 사례

2023년 신입생부터 지구과학 분야의 탐구활동을 위한 SW 교육을 실시하기로 교육과정을 개편함

주 내용은 지구과학 탐구(연구) 과정에서 자료의 수집, 자료 변환 등을 위한 알고리즘 작성과 코딩 교육으로 구성

예비 과학교사로서 중/고등학생들의 탐구활동 지도에서 SW활용을 위해 디지털 탐구 도구 활용 방안을 다룸

기초적인 SW는 파이썬을 사용함.

주제 4. 디지털 혁신 역량을 어떻게 평가할 것인가

2015 개정 과학과 교육과정의 ‘교수․학습 및 평가의 방향’에는 “학생의 이해를 돕고 학생의 흥미를 유발하며 구체적으로 조작하는 경험과 활동을 제공하기 위해 모형이나 시청각 자료, 소프트웨어, 컴퓨터나 스마트 기기, 인터넷 등의 최신 정보 통신 기술과 기기 등을 과학 실험과 탐구에 적절히 활용한다.”라고 명시되어 있다.

교육부는 2021년에 그린스마트 미래학교 종합 추진 계획을 발표하였고, 2025년까지 18.5조원의 예산을 투입하여 40년 이상 경과한 학교 건물을 미래형 학교 공간으로 조성하고 교수․학습의 혁신을 통해 미래교육으로 전환하고자 한다. 그린스마트 미래학교에서는 공간 혁신, 스마트 교실, 그린 학교, 학교 복합화를 추구하고 있다.

이와 같이 학교 현장에서는 스마트 기기를 활용한 수업의 필요성이 강조되고 있는데, 이러한 수업을 통해 학생들이 함양할 역량들 중에서 디지털 리터러시를 평가하는 방법을 살펴보면 다음과 같다.

□ DQ(Digital Quotient)(디지털 지능)

- 디지털 리터러시 교육협회가 개발한 도구

- 개인이 디지털 리터러시를 쉽게 측정할 수 있도록 함.

- 4개 범주, 6개 영역의 문항을 포함함.

<DQ의 범주와 영역>

범주/영역
디지털 윤리
디지털 활용 능력	디지털 소비
	디지털 분석
	디지털 생산
디지털 활용도
디지털 사회 기여도

• ‘디지털 윤리’에는 개인정보 보호, 저작권과 초상권, 디지털 시민의식, 디지털 에티켓, 디지털 사회관계 등의 소양이 포함됨.

• ‘디지털 활용 능력’에는 디지털 기술과 미디어를 활용하여 자신에게 필요한 정보를 검색하고, 정확성이 떨어지는 정보를 걸러내는 등 디지털 콘텐츠를 소비하는 능력에서부터 자신이 찾아낸 디지털 콘텐츠를 분석하고 해석해내는 능력. 콘텐츠를 능동적으로 생산하고 디지털 사회에 적극적으로 참여하는 것까지 포함함.

□ 스마트 리터러시 검사

- 천세영 외(2013), ‘스마트교육정책 성과 지표 개발 연구’에서 개발함.

- 스마트교육에 필요한 스마트 리터러시의 성취수준 측정이 가능하도록 함. 30문항

<스마트 리터러시 검사의 영역>

대영역	중영역
스마트미디어 이해	스마트기기의 이해
	소프트웨어의 이해
	클라우드 컴퓨팅의 이해
스마트미디어 활용	정보의 분석
	콘텐츠 제작
	정보의 활용
스마트미디어 세상	스마트사회
	스마트문화
	스마트윤리

이러한 검사 도구를 활용함으로써 학생들의 디지털 리터러시를 파악할 수 있고, 스마트 교육의 수업 방법을 구상하는 과정에서 검사 도구의 영역과 내용을 참고할 수 있다. 또한 사범대학 교육과정에서 소프트웨어 기초교양 교육을 위한 교과목을 설계할 때 디지털 리터러시 검사 도구의 내용을 반영함으로써 스마트 교육의 다양한 측면을 포함할 수 있을 것이다.

◆ 수업 운영 사례

물리교육과 “전산물리학 및 실습” 운영 사례

현재 물리교육과에서는 “전산물리학 및 실습”이라는 교과목을 운영하여 학생들에게 기본적인 프로그래밍 교육을 실시하고 있음.

전산물리는 컴퓨터를 이용한 수치계산을 통하여 물리 문제를 해결하고자 하는 물리학의 방법론으로서 소립자물리, 응집물질물리, 천체물리 등 다양한 물리학의 분야에서 사용됨.

프로그래밍은 사람이 이해하기 쉬운 언어(프로그래밍 언어)로 컴퓨터가 해야 할 일을 텍스트 파일(코드)로 작성하는 것으로, 이를 통하여 논리적 사고 및 컴퓨팅 사고력을 향상시킬 수 있음.

프로그래밍 언어로는 현재 인공지능 분야에서 기본 언어로 이용되고 있는 파이썬을 선택하였는데, 다른 언어(C, C++, 포트란 등)에 비하여 간단하고 배우기 쉽다는 장점이 있음.

사회 전반에서 인공지능의 도입 및 활용이 활발히 이루어지고 있으므로, 인공지능 및 기계학습에 대한 개념을 간단하게 소개하고 실제로 신경망 모델을 학습시키고 그것을 결과 예측에 이용하는 실습을 수행함.

학생이 직접 선택한 물리 문제를 해결하거나 혹은 물리 개념을 설명하는데 도움을 줄 수 있는 프로그램을 개발하는 프로젝트(기말시험 대체)를 수행함.

프로그래밍 경험이 전혀 없는 학생들에게 다양한 내용을 소개하고 가르치다 보니 어려워하는 학생들이 종종 있었지만, 일부 학생들은 상당한 흥미를 보이기도 함.

<2022학년도 1학기 수업평가 학생의견>

수업과 관련하여 교수님께 하고 싶은 이야기는 무엇입니까?

친절하고 재밌는 수업 감사합니다! 어려운 부분도 종종 있었지만 교수님 덕분에 물리교사가 됐을때 하고싶은 새로운 목표도 생겼습니다 한학기 동안 수고하셨습니다

수고 많으셨습니다

쉬운 걸 질문해도 친절하게 설명해주시고 수업도 짱 좋아요 근데 넘 진도가 빠른 것 같아요,, 그리고 대체 프로젝트 개인적으로 너무 힘들었어요,, 과제물을 던져주시고 해결하게 했으면 더 수월했을 것 같아요 시험공부도 못하고 3주간 파이썬에만 매달린 것 같아요.. 그래도 혼자 과제물 해나가면서 많이 배웠어요 그리고 성적 나와봐야 알겠지만 전 정말 수업시간 배운내용 활용해서 열심히 만들었는데, 다른 학생들은 인터넷에서 퍼온 코드로 멋지게 발표하는데 제 노력의 결과물은 처참한 것 같아서 좌절감도 느끼고,,

그래도 정말 많이 배우고 갑니다!!