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1 Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society Vol. 17, No. 8 pp , ISSN / eissn 고등학교정보과학의 2015 개정교육과정에대한분석및개선방안 : 정보윤리와멀티미디어를중심으로 정승도 1, 조정원 2* 1 상명대학교정보통신공학과, 2 제주대학교컴퓨터교육과 Analyzation and Improvements of the Revised 2015 Education Curriculum for Information Science of Highschool: Focusing on Information Ethics and Multimedia Seungdo Jeong 1, Jungwon Cho 2* 1 Dept. of Information & Telecommunication Engineering, Sangmyung University 2 Dept. of Computer Education, Jeju National University 요약인공지능과빅데이터기술을기반으로하는지능정보기술에대한관심이높아지고있고, 미국, 영국, 일본등주요선진국을비롯한세계각국은소프트웨어산업을중심으로하는제 4 차산업혁명에대비하기위한국가적투자를아끼지않고있다. 우리나라도뒤늦게나마소프트웨어에대한중요성을인식하고초중등정보교과를위한 2015 년개정교육과정을고시하였다. 본논문에서는고등학교정보과학의새로운교육과정을살피고, 정보윤리와멀티미디어를중심으로개선방안에대해제시한다. 고등학교정보과학은우리나라과학기술을이끌어나갈전국의 20 여개과학고및영재학교에서주로적용되어지고있다. 정보기술의의존도가더욱커져갈앞으로의인공지능시대에그동안의역기능중심의정보윤리교육과는다른, 인공지능시스템을만들고주도적으로활용해나갈과학영재를위한정보윤리교육이반드시필요하다. 또한, 실생활에서흔히사용하는이미지와사운드, 동영상등의디지털원리와압축기술을중심으로하는멀티미디어교육은교육과정에추가될필요가있으며, 컴퓨터과학의기본개념과원리, 기술을바탕으로실생활및다양한학문분야의문제를창의적이고효율적으로해결하는능력을키우고자하는 2015 개정교육과정의목표를더공고히할수있을것이다. Abstract With the rising interest in intelligence information technology built on artificial intelligence and big data technologies, all countries in the world including advanced countries such as the United States, the United Kingdom, Japan and so on, have launched national investment programs in preparation for the fourth industrial revolution centered on the software industry. Our country belatedly recognized the importance of software and initiated the 2015 revised educational curriculum for elementary and secondary informatics subjects. This paper thoroughly analyzes the new educational curriculum for information science in high schools and, then, suggests improvements in the areas of information ethics and multimedia. The analysis of the information science curriculum is applied to over twenty science high schools and schools for gifted children, which are expected to play a leading role in scientific research in our country. In the future artificial intelligence era, in which our dependence on information technology will be further increased, information ethics education for talented students who will play the leading role in making and utilizing artificial intelligence systems should be strongly emphasized, and the focus of their education should be different from that of the existing system. Also, it is necessary that multimedia education centered on digital principles and compression techniques for images, sound, videos, etc., which are commonly used in real life, should be included in the 2015 revised educational curriculum. In this way, the goal of the 2015 revised educational curriculum can be achieved, which is to encourage innovation and the efficient resolution of problems in real life and diverse academic fields based on the fundamental concepts, principles and technology of computer science. Keywords : Informatics, Information Ethics, Multimedia, Curriculum, Information Science 이논문은 2015학년도제주대학교교원성과지원사업에의하여연구되었음. * Corresponding Author : Jungwon Cho(Jeju National University) Tel: jwcho@jejunu.ac.kr Received July 21, 2016 Accepted August 11, 2016 Revised August 9, 2016 Published August 31,
2 고등학교정보과학의 2015 개정교육과정에대한분석및개선방안 : 정보윤리와멀티미디어를중심으로 1. 서론알파고와바둑기사이세돌의대결은지금우리에게꼭필요한교육이무엇인지많은시사점을주고있다. 인공지능을전공하는전문가들은컴퓨터가인간의많은부분을대체할약 20여년후를내다보고컴퓨터와의경쟁에서살아남을수있는교육, 컴퓨터와어울려서살아갈수있는교육의필요성에대해지속적으로주장하고있다. 현재의우리가사람들과의경쟁속에서살아가고있다면, 우리의자녀들은멀지않은미래에사람이아닌컴퓨터와어울리고또한컴퓨터와경쟁해야하므로이를위한교육이반드시필요하다고주장하고있는것이다. 앞으로의컴퓨터교육은컴퓨팅중심의새로운기술을발빠르게수용할수있도록하며, 컴퓨팅사고력에기반하여주어진문제를창의적이고논리적으로해결할수있는미래의인재를양성하는데초점이맞춰져야한다. 공교육에서컴퓨터교육, 소프트웨어교육의필요성은알파고와의대결이후에는미래교육에꼭필요한부분으로강조되고있다. 그럼에도불구하고교육현장에서는정상적인컴퓨터교육이이루어질수있는환경의조성이더디기만하다. 선진국을비롯한많은국가에서이미공교육에서컴퓨터교육이선택의문제가아닌반드시해야만하는필수교과로자리매김한지는어제오늘의얘기가아니다. 가까운미래에컴퓨터와의경쟁속에서살아남아야하는우리의자녀가컴퓨터교육을뒤로한채여전히대학입시를위한지금의국어, 영어, 수학위주의주요교과만을공부한다면, 더욱이제4차산업혁명을앞두고공교육을통해컴퓨터교육이한층강조되고있는미국, 영국, 일본등의주요선진국을상대로우리만이제대로된컴퓨터교육을하지않는다면우리의자녀들이한층가속화될글로벌경쟁속에서생존을기대하기는어려울것이다. 늦은감이없지않지만, 2018년부터중학교에서소프트웨어교육을필수로이수토록한결정과이와함께하는범정부차원의다양한제도마련등의움직임과노력들은여전히많은부족함을안고있음에도불구하고그나마다행스러운일이아닐수없다. 본논문에서는 2015년에고시된고등학교정보과학의새로운교육과정을살피고, 정보윤리와멀티미디어영역을중심으로개선방안에대해제시한다. 2. 고등학교정보과학 2015 년개정교육과정 2.1 고등학교정보과학의교과성격 [1] 고시된고등학교정보과학의 2015년개정교육과정에서제시한교과성격은다음과같다. 21세기지식 정보사회의모든인재는정보와정보처리기술을올바르게활용할뿐아니라, 새로운지식과정보, 기술을창의적으로생성하고이를통해문제를해결하는능력을갖추어야한다. 정보과학과목은컴퓨터과학의기본개념과원리및기술을바탕으로창의적이고효율적으로다양한분야의문제를해결하는역량을기르기위해필수적인과목이다. 따라서정보과학교육은정보과학에대한깊이있는이해를통해디지털사회에서발생하는다양하고복합적인문제들을분석하여구조화하고, 효율적인문제해결을위해알고리즘을설계하며이를프로그래밍을통해해결하는창의적인문제해결역량을신장시킨다. 또한이러한역량을바탕으로하여실세계나타학문분야의융합문제들을컴퓨팅기반의시뮬레이션이나피지컬컴퓨팅을통해해결할수있는창의적인인재를양성하는데있어필수과목이며다음과같은기능을가진다. 첫째, 정보과학은컴퓨터과학의개념과원리를습득하고컴퓨팅기기의활용을통한창의적이고실제적인문제해결능력을신장시킨다. 둘째, 정보과학은인간이가지고있는추상적인사고를컴퓨팅기기에서자동화할수있는알고리즘적사고와프로그래밍역량을함양시킨다. 셋째, 정보과학은프로그래밍을기반으로하는실험및실습을통해컴퓨터과학의개념및원리를깊이있게이해하고실제적로구현하는능력을기른다. 넷째, 정보과학은다양한분야의문제해결및융합프로젝트의수행과정을통해효과적인의사소통및협업능력을배양하고컴퓨터의올바른활용방법을이해하는능력을함양시킨다. 고등학교 정보 과목과는달리, 정보과학과목의내용은 프로그래밍, 자료처리, 알고리즘, 컴퓨팅시스템 영역으로만구성하였으며, 모두컴퓨팅사고력을기반으로실생활및다양한학문분야의복잡한문제를해결하는능력에중점을두도록강조하고있다. 여기서주목할만한사항은정보교육이추구하는핵 209
3 한국산학기술학회논문지제 17 권제 8 호, 2016 심역량인 컴퓨팅사고력 을컴퓨터과학의기본개념과원리및컴퓨팅시스템을활용하여실생활및다양한학문분야의문제를이해하고창의적으로해법을구현하여적용할수있는능력으로정의하였고, 추상화능력과프로그래밍으로대표되는자동화능력을포함하여설명하였다. 추상화는문제의복잡성을제어하기위해사용하는기법으로핵심요소추출, 모델링, 문제분해, 분류, 일반화등의과정으로이루어지며, 추상화과정을통해간소화된모델과문제상황은프로그래밍과정을통해자동화된다. 고등학교에서이수하게될 정보 와비교하여프로그래밍과알고리즘을특히강조하고있다. 2.2 고등학교정보과학의교과목표 [1] 고시된고등학교정보과학의 2015년개정교육과정에서제시한교과의목표는다음과같다. 컴퓨터과학의기본개념과원리, 기술을바탕으로실생활및다양한학문분야의문제를창의적이고효율적으로해결하는능력을기르는데중점을두는것을총괄목표로두며, 세부목표는다음과같다. 첫째, 프로그래밍을통해소프트웨어를개발하고문제를해결하는역량을기른다. 둘째, 자료를효율적으로처리하는방법을이해하고문제해결에활용하는능력을기른다. 셋째, 다양한학문분야의복잡한문제를해결하기위한효율적인알고리즘을설계하고구현하는능력을기른다. 넷째, 컴퓨팅시스템의구성및동작원리를이해하고실생활의문제를해결할수있는창의적컴퓨팅시스템을구현할수있는능력을기른다. 고등학교 정보 의교과목표는, 고등학교정보에서는정보윤리의식을바탕으로정보보호를실천하기위한역량을강화하고실생활의기초적인문제뿐아니라다양한학문분야의복잡한문제해결을위해정보기술활용능력및컴퓨팅사고력을적용하는능력을기르는데중점을둔다 [1]. 라고되어있어, 정보윤리영역에대한차이를보임을확인할수있다. 이는정보윤리의중요성을고려치않았다기보다는과학고등학교라는환경에서제한된시수로프로그래밍중심의정보과학교육의목적을달성하기위한어쩔수없는선택으로볼수있다. 그러나교육과정이교육목표를달성하기위해교육내용과 교육방향을체계적으로정리한일종의법과같은역할을한다고볼때 [2][8], 고등학교의 정보 와실질적으로연계가어려운현실적상황에서매우아쉬운결과이다 개정고시된고등학교정보과학의내용체계와성취기준 [1] 소프트웨어교육의중요성이사회전반에걸쳐인식을넓혀나가고있고, 학부모와학생들의관심도커지고있으나, 역설적으로학교현장에서 정보 교과의위상은아직도크게달라진것이없다. 일부학교를제외한전국대부분의과학고등학교에서 정보 교육은탐구영역의 정보과학 운영을축소하거나아예운영하지않고있고, 생활교양영역에서변칙적으로 정보 교과를운영하고있는실정이다. 이러한현상은아직도일선현장에서소프트웨어교육을중심으로하는 정보 교과의중요성을제대로인식하지못한것으로, 우리나라과학기술을선도해나갈과학기술인재들의요람인과학고등학교임을고려하면너무나아쉬운운영이아닐수없다. 고시된고등학교정보과학의 2015년개정교육과정에서제시한내용체계와성취기준을 2.3.1절부터 절에걸쳐소개한다 [1]. 각내용체계와성취기준으로볼때교육의효과를얻기위해서는, 최소한의시수가확보되고안정적인교과운영이반드시필요할것이다. 탐구영역에해당하는전문교과영역으로정보과학을필수 4 단위로하고, 컴퓨터프로그래밍외 23학점을심화선택교과목으로운영하는경기과학고등학교가좋은사례가될수있다 프로그래밍컴퓨터과학의개념및원리를깊이있게이해하고실제적인문제해결역량의함양을위해프로그래밍을통해소프트웨어를개발하는방법을습득하는것이이영역의기본적인학습활동이다. 이러한방법의이해는자료처리, 알고리즘, 컴퓨팅시스템영역에서의문제해결을위해필요한선행과정이다. ( 가 ) 연산수행프로그래밍을통해문제를해결하기위해서는변수와상수, 연산자를이용하여프로그램을작성할수있어야한다. 따라서변수와상수, 다양한연산자를활용하여간단한수학, 과학문제를해결하는프로그램을구현한다. 210
4 고등학교정보과학의 2015 개정교육과정에대한분석및개선방안 : 정보윤리와멀티미디어를중심으로 ( 나 ) 자료저장문제를효율적으로해결하기위해서는자료의종류와특성에맞게자료를저장하여프로그램을작성할수있어야한다. 따라서효율적인자료저장을위해적합한자료형을선택하거나정의하여사용하고, 다차원배열을활용한프로그램을구현한다. ( 다 ) 흐름제어문제를효율적으로해결하기위해서는적합한제어구조를선택하고활용하여프로그램을작성할수있어야한다. 따라서순차, 선택, 반복구조및중첩제어구조를활용한다양한프로그램을구현한다. ( 라 ) 모듈화프로그램의생산성과가독성을높이기위해프로그램을기능단위로모듈화한프로그램을작성할수있어야한다. 따라서변수의적용범위를이해하고문제해결을위해적합한함수를활용하여프로그램을구현한다 자료처리자료를효율적으로처리하는방법을이해하고문제해결에활용하는능력을기르기위해자료간의관계를구조화하고정의하는방법과정렬, 탐색등의자료처리방법을습득하고프로그래밍을통해구현하는것이이영역의기본적인학습활동이다. 이러한방법의이해는알고리즘, 컴퓨팅시스템영역에서의문제해결을위해필요한선행과정이다. ( 가 ) 자료구조자료들간의관계는선형또는비선형적으로구조화할수있다. 이를위해스택, 큐, 리스트와같은선형자료구조와트리, 그래프와같은비선형자료구조의개념을이해하고프로그래밍을통해구현한다. ( 나 ) 정렬과탐색효율적인문제해결을위해서는컴퓨터내부의자료처리를위한정렬, 탐색방법을문제해결에활용할수있다. 이를위해정렬, 탐색알고리즘의개념을이해하고프로그래밍을통해구현한다 알고리즘다양한학문분야의복잡한문제를해결하기위해서 는효율적인알고리즘을설계하고구현할수있어야한다. 문제와알고리즘의특성을분석하는방법과탐색기반의알고리즘과관계기반의알고리즘을설계하는방법을습득하고프로그래밍을통해구현하는것이이영역의기본적인학습활동이다. ( 가 ) 문제와알고리즘효율적인문제해결을위해서는문제와알고리즘의특성을이해하고분석할수있어야한다. 이를위해계산의관점에서문제를분석하고, 알고리즘의성능을수행시간의관점에서비교하고효율성을분석한다. ( 나 ) 탐색기반알고리즘실세계의다양한문제들중에는해가될수있는대상들을주어진조건에따라단계적으로탐색하는과정을통해해결가능한문제들이있다. 컴퓨팅시스템의탐색능력을기반으로해를찾는알고리즘을설계한다. 또한탐색공간을줄임으로써알고리즘의효율성을높이는방법을이해하고프로그래밍을통해구현한다. ( 다 ) 관계기반알고리즘실세계의다양한문제들중에는알고리즘을재귀적으로정의함으로써효율적으로해결할수있는문제들이있다. 주어진문제와부분문제들사이의논리적ㆍ산술적관계를찾음으로써계산과정을단순화하고알고리즘의효율성을높인다 컴퓨팅시스템컴퓨팅시스템의구성및동작원리를이해하고실생활의문제를해결할수있는창의적컴퓨팅시스템을구현할수있어야한다. 시뮬레이션프로그램을개발하고, 피지컬컴퓨팅시스템을구현하는방법을습득하는것이이영역의기본적인학습활동이다. ( 가 ) 시뮬레이션실세계및다양한학문분야의융합문제들을해결하기위해서는시뮬레이션프로그램을작성할수있어야한다. 이를위해근사, 난수, 시각화등의개념을이해하고프로그래밍을통해구현한다. ( 나 ) 피지컬컴퓨팅실세계및다양한학문분야의융합문제들을해결하 211
5 한국산학기술학회논문지제 17 권제 8 호, 2016 기위해서는피지컬컴퓨팅시스템을구현할수있어야한다. 이를위해마이크로프로세서와다양한입출력장치로피지컬컴퓨팅시스템을구성하고프로그래밍을통해구현한다. 3. 고등학교정보과학 2015 년개정교육과정의분석및개선방안 3.1 고등학교정보과학교육과정개정안분석개정교육과정에서고등학교정보과학의성격과목표는가시화된컴퓨팅기반 4차산업혁명을준비하는소프트웨어과학을위한인재양성을위해비교적잘정립되어있다고본다. 그러나, 내용체계에서는앞으로다가올인공지능시대를준비하기위한정보윤리영역이누락되어있고, 자료처리영역에서 2015년 4월 정보 교과개정안공개토론회에서제시되었던자료표현부분이제외되었다. 자료표현에서다루고자했던디지털표현이나압축기법은실생활에많이사용되는이미지, 소리, 동영상등에적용된컴퓨팅원리를통해컴퓨팅사고력을확장할수있는매우필요한내용요소이다. 3.2 고등학교정보과학교육과정개정안개선방안본논문에서는피아제와비고츠키의인지발달이론을근거로, ACM(Association for Computing Machinery) A Model Curriculum for K-12 Computer Science 보고서 [3][4][5][6] 에서제안한컴퓨터과학교육과정모델을참조하여, 교육과정개정안의개선방향을다음과같이제시하였다. 첫째, 이론적인학습을지양하고학습자의인지발달수준에맞게구체적인조작활동으로학습할수있는주제를선정한다. 둘째, 일상생활에서쉽게접할수있는사례로부터원리를도입한후점차추상적사고단계를거쳐원리를학습할수있도록교육과정을설계한다. 셋째, 학습범위와수준을파악하여이전의학습이이후학습에도움이되도록학습위계에따라교육과정을설계함으로써학습자의학습부담을최소화한다. 넷째, 학습자의인지적갈등상황을위해학습범위에서제시될수있는문제상황등을도입하여해결방법을모색할수있도록교육내용을선정한다. 이를통해학습자는학습한원리를가공하여새롭게적용해볼수있다. 이에따라, 정보윤리와멀티미디어자료표현을다음과같이보완하여개선할수있다 정보윤리로봇이인간을대체하게될인공지능시대에필요한정보윤리에대해학습한다. 단순한이용자관점에서의역기능과같은부작용을줄이기위한내용보다는시스템개발, 생산자에게필요한정보윤리를다룬다. ( 가 ) 빅데이터와개인정보보호인공지능기술의근간이되는빅데이터의활용에서수많은사람들의개인정보 [15] 가노출될가능성이크다. 지켜야할개인정보와공익을목적으로하는빅데이터이용에대해살펴보고, 발생할수있는윤리적문제에대해이해한다 [9-12]. ( 나 ) 인공지능시대의정보윤리인공지능기술을선도하고있는산업계에서도인공지능기술의윤리적인사용에대해고민하고있다. 기술적인발전과함께선행되어야하는정보윤리에대해이해한다 멀티미디어멀티미디어는별도의영역으로두기보다는자료처리영역의자료표현을핵심개념으로해서수치, 문자, 그림, 소리, 동영상등을대상으로디지털표현방법과압축방법에대해습득할수있도록학습한다. ( 가 ) 디지털표현방법수치와문자의디지털표현방법을원리를통해학습하고, 아날로그그림과소리를표본화, 양자화, 부호화단계를거쳐디지털로표현하는방법을이해한다. ( 나 ) 압축방법그림과소리의압축원리에이용되는인간의인지적인특징을이해하고, 압축과정에서어떻게적용되고있는지학습한다 [7][13-14]. 일련의그림모음과소리의집 212
6 고등학교정보과학의 2015 개정교육과정에대한분석및개선방안 : 정보윤리와멀티미디어를중심으로 합으로이루어진동영상의압축원리는어떻게다른지살핀다. 4. 결론 본논문에서는 2015년에고시된고등학교정보과학의새로운교육과정을살피고, 정보윤리와멀티미디어영역을중심으로개선방안에대해제시하였다. 전국대부분의과학고등학교에서 정보과학 교과를정규탐구영역의전문교과로운영하기보다는생활교양영역에서운영되는현실을고려할때, 프로그래밍중심의새로운교육과정을위한시수도절대적으로부족한것이사실이다. 그러나그렇다고해서인공지능, 로봇등으로정보기술의의존도가더욱커져갈미래를대비하는정보윤리에대한교육적인고민은더이상선택의영역이될수없다. 또한멀티미디어의디지털표현과압축방법등을교육과정에포함시킴으로써일상생활과밀접한사례를통해컴퓨팅의원리를학습할수있으며, 소프트웨어교육의필요성을자연스럽게전달할수있을것이다. 4차산업혁명, 인공지능, 로봇등을통해변화될앞으로의세상을두고소프트웨어중심의교육의변화를외치는산업현장과교육수요자의목소리가점점더커지고있다. 교육부를비롯한일선현장의교육전문가들은충분하고안정적인 정보 교육이이루어질수있도록이러한요구에보다귀를기울여할것이다. References [1] Korea Institute for Curriculum and Evaluation,, "Informatics Curriculum: 2015 Revised Curriculum, pp , Nov., [2] Marsh, C., Key Concepts for understanding curriculum London, Falmer Press, [3] Frost, D., Verno, A., Burkhart, D., Hutton, M. & North, K., "A Model Curriculum for K-12 Computer Science: Level I Objectives and Outlines", NY: Computer Science Teachers Association, pp [4] Madden, B., Verno, A., Carter, D., Cooper, S., Cortina, T., Cudworth, R., Ericson, B. & Parys, E., A Model Curriculum for K-12 Computer Science: Level III Objectives and Outlines, NY: Computer Science Teachers Association, pp. 3-27, [5] Tucker, A., Deek, F., Jones, J., McCowan, D., Stephenson, C. & Verno, A., A Model Curriculum for K-12 Computer Science: Final Report of the ACM K-12 Task Force Curriculum Committee, 2nd Ed, NY: Computer Science Teachers Association, pp. 1-38, [6] Verno, A., Carter, D., Cutler, R., Hutton, M. & Pitt, L.(2004). A Model Curriculum for K-12 Computer Science: Level 2 Objectives and Outlines, NY: Computer Science Teachers Association, pp. 3-33, [7] Ze-Nian Li, Mark S. Drew, Fundamentals of multimedia, NJ: Prentice Hall., [8] H. S. Cho, Development of the University Liberal Arts Curriculum Based on the Key Competency, Asia-pacific Journal of Multimedia Services Convergent with Art, Humanities, and Sociology, vol. 6, no. 1, pp , Jan DOI: [9] W. G. Oh, E. Rhee, Curriculum Development of Acoustics and Audio Engineering on Digital Convergence Environment, The Journal of The Institute of Internet, Broadcasting and Communication, vol. 13 no. 2, pp , DOI: [10] Y. I. Kim, S. S. Yang, S. S. Lee, S. C. Park, Design and Implementation of Mobile CRM Utilizing Big Data Analysis Techniques, The Journal of The Institute of Internet, Broadcasting and Communication (IIBC) vol. 14, no. 6, pp , Dec DOI: [11] W. T. Lee, J. M. Kang, A Study on Humanity Convergence Map using space metaphor and POI (point of interest) of Big Data, The Journal of The Institute of Internet, Broadcasting and Communication (IIBC) vol. 15, no. 3, pp , Jun DOI: [12] J. M. Kang, Y. J. Song, A Study on Structural Holes of Privacy Protection for Life Logging Service as analyzing/processing of Big-Data, The Journal of IIBC. vol. 14, no. 1, pp , Feb DOI: [13] J. H. Jun, M. J. Kim, Y. S. Jang, C. W. Ahn, S. H. Kim, Video Compression Method Using SURF Feature and Block Shaping, The Journal of The Institute of Internet, Broadcasting and Communication (IIBC) vol. 15, no. 4, pp , Aug DOI: [14] C. S. Kim, J. W. Oh, BTC-based Image Compression using Pattern, The Journal of The Institute of Internet, Broadcasting and Communication (IIBC) vol. 15, no. 3, pp , Jun DOI: [15] H. Y. Hwang, N. Y. Kim, Personal Information Protection System for Web Service, The Journal of The Institute of Webcasting, Internet and Telecommunication vol. 11, no. 6, pp ,
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